JP2011244387A

JP2011244387A - 携帯型電子機器およびその制御方法

Info

Publication number: JP2011244387A
Application number: JP2010117244A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Fujii; 宣行藤井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2030-05-21
Also published as: US20120133218A1; JP5067816B2; US8975786B2

Abstract

【課題】落下時の衝撃による瞬時電圧低下あるいは瞬時停電から携帯型電子機器を保護するための技術を提供する。
【解決手段】携帯型電子機器１００が落下した場合には、ＣＰＵ１０は、所定のユニットへの電力の供給を停止する。所定のユニットとは、携帯型電子機器１００の継続動作にとって不要なユニットである。携帯型電子機器１００が床面、地面等に衝突した際には、バッテリ１の端子がコネクタ２から瞬間的に離れる可能性がある。この場合には、瞬時電圧低下あるいは瞬時停電が起こる可能性がある。所定のユニットへの電力供給が停止されるがＣＰＵ１０およびＲＡＭ１２への電力供給は継続されているので、携帯型電子機器１００の内部のコンデンサに蓄えられた電荷によってＣＰＵ１０およびＲＡＭ１２への電力供給を継続できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池で駆動される携帯型電子機器およびその制御方法に関する。

落下時の衝撃あるいは振動等に対する保護機能を備えた携帯型電子機器が提案されている。たとえば特開２００８−１０１２６号公報（特許文献１）は、適切に保護機能が働くことを目的とした撮影装置を開示する。この撮影装置は、自身の落下または振れをレベル検出する加速度検出センサーを備える。撮影装置は、さらに、加速度検出センサーの出力信号を判定する判定手段と、判定手段の判定結果によって記録メディアの記録動作を停止する保護制御手段とを備える。撮影装置は、さらに、動作制御手段を備える。動作制御手段は、撮影モードまたは電源モードに応じて加速度検出センサーにおける複数の検出レベルを設定して、判定手段または保護制御手段の動作を制御する。

特開２００８−１０１２６号公報

一般に、携帯型電子機器は電池を電源として搭載している。落下によって携帯型電子機器に衝撃が加わった際には、機器の内部で電池が動くことによって電池の端子（正極、負極）とコネクタ端子が瞬間的に離れる場合がある。

電池の端子が一瞬でもコネクタ端子から離れた場合には、瞬時電圧低下または瞬時停電が発生する。通常では、電源電圧変動を抑えるために電子機器にはコンデンサが設けられる。しかしながら瞬時電圧低下または瞬時停電が発生した場合には、コンデンサに蓄えられた電荷だけでは機器全体の動作に必要な電力を補うことができない。したがって瞬時電圧低下または瞬時停電が発生した場合には、携帯型電子機器の正常な動作を継続できなくなる可能性がある。

この問題を回避するために、メイン電源である電池に加えて、電気２重層コンデンサ等のサブ電源を備える構成が考えられる。しかし携帯型電子機器全体の電源電圧の低下分を電気２重層コンデンサで補うためには、大きな容量（たとえば数Ｆ）が必要となる。その一方で、携帯型電子機器の実装スペースは元々少ない。このため、上記のような大容量のコンデンサを携帯型電子機器に実装する場合には制約が多くなる。

上記の特開２００８−１０１２６号公報は、衝撃に弱い部品であるＨＤＤを落下時の衝撃から保護するための技術を開示する。しかしながら、特開２００８−１０１２６号公報には、落下時の衝撃によって電池の端子とコネクタとが瞬間的に離れるという問題そのものを示しておらず、したがって、上記のような瞬時電圧低下または瞬時停電から電子機器を保護するための方法についても示されていない。

また、電池の端子がコネクタ端子から外れるのを防ぐために、電池を固定するための構造、あるいは電池に加わる衝撃を緩和するための構造など、構造面での対応が考えられる。しかしながら携帯型電子機器の構造が複雑化する可能性、あるいは、コストが上昇する可能性が考えられる。

本発明の目的は、上述の課題を解決するためのものであって、その目的は、落下時の衝撃による瞬時電圧低下あるいは瞬時停電から携帯型電子機器を保護するための技術を提供することである。

本発明のある局面に係る携帯型電子機器は、電池によって駆動される携帯型電子機器であって、電池に接続されるコネクタと、電池からコネクタを介して供給された電力によって動作する複数の機能ユニットと、電池からコネクタを介して供給された電力によって複数の機能ユニットを制御する制御部と、携帯型電子機器の落下を検出する検出部と、切換部とを備える。切換部は、複数の機能ユニットのうち、常時給電が不要である少なくとも１つのユニットに対して設けられて、少なくとも１つのユニットを電池に電気的に接続するか否かを切換える。検出部によって携帯型電子機器の落下が検出された場合には、切換部は、少なくとも１つのユニットと電池との間の電気的接続を遮断する。

好ましくは、複数の機能ユニットは、制御部の動作のためのデータを記憶する揮発性メモリを含む。少なくとも１つのユニットは、複数の機能ユニットのうち揮発性メモリを除いたユニットに含まれる。

好ましくは、少なくとも１つのユニットと電池との間の電気的接続が遮断された後、切換部は、所定の復帰条件が成立した場合に、少なくとも１つのユニットと電池との間の電気的接続を復帰させる。

好ましくは、検出部は、携帯型電子機器の落下の終了を検出するように構成される。所定の復帰条件は、検出部によって携帯型電子機器の落下の終了が検出されたときから所定時間が経過したという条件である。

好ましくは、制御部は、検出部の出力に基づいて切換部を制御する。
好ましくは、検出部は、携帯型電子機器に加わる加速度に応じた値を出力する。制御部は、検出部の出力値と比較される第１および第２の閾値を記憶する記憶部と、検出部の出力値の絶対値が第２の閾値の絶対値を上回ったときから、時間の計測を開始する計測部と、切換部を制御する切換制御部とを含む。第２の閾値の絶対値は、第１の閾値の絶対値よりも大きい。切換制御部は、検出部の出力値の絶対値が第１の閾値の絶対値より大きくかつ第２の閾値の絶対値より小さい場合には、少なくとも１つのユニットと電池との間の電気的接続が遮断されるように切換部を制御する。切換制御部は、計測部の計測時間が所定時間に達した場合には、少なくとも１つのユニットと電池との間の電気的接続を復帰させる。

好ましくは、携帯型電子機器は、ユーザによる指示を受け付けるための入力部をさらに備える。所定の復帰条件は、少なくとも１つのユニットの動作を再開させるための指示が入力部に入力されたという条件である。

本発明の他の局面に係る携帯型電子機器の制御方法は、電池によって駆動される携帯型電子機器の制御方法である。携帯型電子機器は、電池に接続されるコネクタと、電池からコネクタを介して供給された電力によって動作する複数の機能ユニットと、電池からコネクタを介して供給された電力によって複数の機能ユニットを制御する制御部と、携帯型電子機器の落下を検出する検出部と、複数の機能ユニットのうち、常時給電が不要である少なくとも１つのユニットに対して設けられて、少なくとも１つのユニットを電池に電気的に接続するか否かを切換える切換部とを含む。制御方法は、検出部の出力値に基づいて、携帯型電子機器の落下が検出されたか否かを判定するステップと、携帯型電子機器の落下が検出されたと判定された場合に、切換部によって、少なくとも１つのユニットと電池との間の電気的接続を遮断するステップとを備える。

好ましくは、複数の機能ユニットは、制御部の動作のためのデータを記憶する揮発性メモリを含む。少なくとも１つのユニットは、前記複数の機能ユニットから前記揮発性メモリを除いたユニットに含まれる。

好ましくは、制御方法は、所定の復帰条件が成立したか否かを判定するステップと、所定の復帰条件が成立したと判定された場合に、切換部によって、少なくとも１つのユニットと電池との間の電気的接続を復帰させるステップとをさらに備える。

好ましくは、検出部は、携帯型電子機器に加わる加速度に応じた値を出力する。制御方法は、検出部の出力値と比較される第１および第２の閾値を予め準備するステップと、検出部の出力値の絶対値が第２の閾値の絶対値を上回ったときから、時間を計測するステップとをさらに備える。第２の閾値の絶対値は、第１の閾値の絶対値よりも大きい。遮断するステップは、検出部の出力値の絶対値が第１の閾値の絶対値より大きくかつ第２の閾値の絶対値より小さい場合に、少なくとも１つのユニットと電池との間の電気的接続が遮断されるように切換部を制御するステップを含む。復帰させるステップは、計測するステップによって計測された時間が所定時間に達した場合に、少なくとも１つのユニットと電池との間の電気的接続を復帰させるステップを含む。

本発明によれば、携帯型電子機器に衝撃が加わることで瞬時電圧低下あるいは瞬時停電が生じた場合にも、携帯型電子機器の動作を継続することができる。したがって本発明によれば、落下時の衝撃による瞬時電圧低下あるいは瞬時停電から携帯型電子機器を保護することができる。

本発明の一実施形態に係る携帯型電子機器の概略的な構成を示した機能ブロック図である。図１に示した複数のユニットのうちの所定のユニットに対して電力の供給と供給の停止とを切換える切換部の構成の一例を示した図である。本発明の実施形態に係る携帯型電子機器が落下した際における、図２に示したＰ点の電圧の変化を模式的に示した波形図である。本発明の実施の形態に係る電力供給の遮断処理を説明するためのタイムチャートである。携帯型電子機器の落下時にＣＰＵによって実行される遮断処理を説明するフローチャートである。図５に示したフローチャートの変形例を示した図である。携帯型電子機器の落下後にＣＰＵによって実行される復帰処理を説明するフローチャートである。ＣＰＵによって実行可能な別の復帰処理の例を説明するフローチャートである。ＣＰＵによって実行可能なさらに別の復帰処理の例を説明するフローチャートである。アルカリ電池のタッピングを説明するための図である。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の一実施形態に係る携帯型電子機器の概略的な構成を示した機能ブロック図である。この実施形態に係る携帯型電子機器は、流通／運送業等の分野において主に物品の管理に使用される業務用携帯端末(ハンディターミナル)である。

図１を参照して、携帯型電子機器１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit)１０と、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）１１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２と、表示部１３と、キー部１４と、加速度センサ１５とを備える。

ＣＰＵ１０は、後述する各種の機能ユニットの動作を制御することによって、携帯型電子機器１００の全体の動作を統括的に制御する。

フラッシュＲＯＭ１１は、情報を不揮発的に保持するとともに、その情報を書換可能な記憶装置である。フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）１１にはＣＰＵ１０から送られた情報が記憶される。この情報は、たとえば携帯型電子機器１００の動作の設定に関する情報である。ＣＰＵ１０が起動される度に、ＣＰＵ１０はフラッシュＲＯＭ１１からその情報を読み出す。

ＲＡＭ１２は揮発性メモリであり、電源電圧が供給される間、情報を保持することができる。ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１２に対してデータの読み出しおよび書込みを行なう。

表示部１３は、ＣＰＵ１０によって制御されることで各種の情報を表示する。表示部１３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル２１と、バックライト２２とを含む。

キー部１４は、ユーザによって操作される複数のキーを含むキー群２３と、キーを点灯させるためのＬＥＤ（Light Emitting Diode）２４とを含む。キー群２３は、ユーザによる指示を受け付ける入力部である。ＣＰＵ１０は、ユーザのキー操作によってキー群２３から入力される指示（キー入力）に基づいて、各種の機能ユニットの動作を制御する。

加速度センサ１５は、携帯型電子機器１００に加わる加速度を検出するとともに、その加速度を示す値をＣＰＵ１０に出力する。なお、この実施形態では、加速度センサ１５は、検出された加速度をアナログ値で出力する（すなわちアナログ電圧で出力する）ものとする。ただし加速度センサ１５は、検出された加速度をデジタル出力してもよい。

携帯型電子機器１００は、さらに、バーコードリーダ３１と、ブザー／スピーカユニット３２と、カメラ３３と、ＳＤ／ＣＦコネクタ３４と、バイブレータ３５と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール３６と、無線ＬＡＮ（Local Area Network）モジュール３７と、インジケータＬＥＤ３８とを備える。これらのユニットはＣＰＵ１０によって制御される機能ユニットに相当する。

バーコードリーダ３１は、バーコードによって表わされたデジタル情報を読み取るとともに、そのデジタル情報をＣＰＵ１０へ送信する。図示しないが、バーコードリーダ３１はバーコードに投光するための光源と、バーコードを読み取るためのスキャナとを含む。

ブザー／スピーカユニット３２は、ＣＰＵ１０によって制御されることによって外部に音を出力する。カメラ３３は、画像を取得するとともに、その画像のデータをＣＰＵ１０に送信する。ＳＤ／ＣＦコネクタ３４は、ＳＤカードあるいはＣＦ（コンパクトフラッシュ（登録商標））カードの端子と接続される。ＣＰＵ１０は、コネクタ３４に接続されたメモリカード（ＳＤカードあるいはＣＦカード）から情報を読み出したり、当該メモリカードに情報を書き込んだりする。バイブレータ３５は、ＣＰＵ１０の制御によって携帯型電子機器１００を振動させる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール３６および無線ＬＡＮ（Local Area Network）モジュール３７は、無線による通信を行なうためのモジュールである。インジケータＬＥＤ３８は、携帯型電子機器１００の動作状態をユーザに知らせるために点灯する。

携帯型電子機器１００は、さらに、バッテリ１と、コネクタ２と、電源回路３と、充電器４と、給電部５と、コンデンサ６と、ダイオードＤ１〜Ｄ３とを備える。バッテリ１は、コネクタ２に接続されることでＣＰＵ１０を含む上記のユニットに電力を供給する。これによって、ＣＰＵ１０を含む各種のユニットが動作する。バッテリ１の種類は特に限定されるものではなく、リチウムイオン電池等の二次電池、あるいはアルカリ電池等の一次電池を使用することができる。

電源回路３は、バッテリ１からコネクタ２を介して供給される電力を、ＣＰＵ１０および上述の各種の機能ユニットに供給する。なお、電源電圧が異なるユニットが存在する場合には、電源回路３は、バッテリ１の電圧をユニットの電源電圧に変換する電圧変換回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を含む。バッテリ１が二次電池の場合、充電器４は、給電部５を介して外部から供給された電力をバッテリ１に供給する。給電部５は、ＡＣアダプタ４０に接続されることによって携帯型電子機器１００の外部から電力を受ける。ＡＣアダプタ４０は、図示しないコンセントに接続されるとともに、端子Ｔに着脱可能である。ＡＣアダプタ４０は商用電源から供給された交流電力を直流電力に変換するとともに、その直流電力を給電部５に供給する。

ダイオードＤ１は、バッテリ１から電源回路３への向きに電流を通す一方で、逆向きに電流が流れることを阻止する。ダイオードＤ２，Ｄ３は、給電部５から電源回路３への向きに電流を通す一方で、逆向きに電流が流れることを阻止する。さらにダイオードＤ２は、給電部５から電源回路３への向きに電流を通す一方で、逆向きに電流が流れることを阻止する。したがって、バッテリ１からの電力は、電源回路３を通じて各種のユニットに供給される。また、給電部５からの電力は充電器４に送られてバッテリ１の充電に用いられるとともに、電源回路３を通じて各種のユニットに供給される。

ＣＰＵ１０は、閾値記憶部５１と、加速度検出部５２と、比較部５３と、制御信号生成部５４と、タイマー５５とを備える。閾値記憶部５１は、加速度センサ１５によって検出された加速度の閾値として、第１の閾値および第２の閾値を記憶する。第２の閾値の絶対値は第１の閾値の絶対値より大きく設定される。

第１および第２の閾値は、たとえばフラッシュＲＯＭ１１に予め格納される。ＣＰＵ１０が起動された際に、ＣＰＵ１０は第１および第２の閾値をフラッシュＲＯＭ１１から読み出す。フラッシュＲＯＭ１１から読み出された第１および第２の閾値は閾値記憶部５１に格納される。

加速度検出部５２は、加速度センサ１５から出力される信号に基づいて、加速度の値を検出する。加速度センサ１５からアナログ電圧が出力される場合、加速度検出部５２は、そのアナログ電圧をＡ−Ｄ変換することで加速度の値を検出する。比較部５３は、加速度検出部５２によって検出された加速度の値を閾値記憶部５１に格納された第１の閾値あるいは第２の閾値と比較するとともに、その比較結果を出力する。

制御信号生成部５４は、比較部５３の比較結果およびタイマー５５の計測値に基づいて、所定のユニットへの電力の供給および電力の供給停止を切換えるための制御信号を出力する。図１では、電力の供給および電力の供給停止のためにＣＰＵ１０から所定のユニットへ送られる上記の制御信号を破線の矢印によって示す。

タイマー５５は、比較部５３の比較結果に基づいて、時間の計測を開始する。タイマー５５の計測値は制御信号生成部５４に送られる。

次に携帯型電子機器１００の動作について説明する。携帯型電子機器１００が落下した場合には、第１の閾値の絶対値を上回る加速度の値が加速度センサ１５およびＣＰＵ１０によって検出される。この場合、ＣＰＵ１０は、所定のユニットへの電力の供給を停止する。

所定のユニットとは、携帯型電子機器１００の継続動作に不要なユニットであり、言い換えると常時の給電が不要なユニットである。具体的には、ＣＰＵ１０は、バーコードリーダ３１と、ブザー／スピーカユニット３２と、カメラ３３と、ＳＤ／ＣＦコネクタ３４と、バイブレータ３５と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール３６と、無線ＬＡＮ（Local Area Network）モジュール３７とに対する電力の供給を停止する。さらにＣＰＵ１０は、上記のユニットに加え、表示部１３のバックライト２２と、キー部１４のＬＥＤ２４と、インジケータＬＥＤ３８への電力供給も停止させる。上記所定のユニットへの電力供給を停止することで、携帯型電子機器１００の消費電力を低減することができる。特に、ライト（ＬＥＤを含む）など、消費電力が比較的大きく（ＣＰＵ１０に比べて大きく）、かつ、常時の給電が不要なユニットへの電力供給が停止されるので、携帯型電子機器１００の消費電力を大きく低減することができる。

携帯型電子機器１００が床面、地面等に衝突した際には、バッテリ１の端子がコネクタ２から瞬間的に離れる可能性がある。この場合には、瞬時電圧低下あるいは瞬時停電が起こる可能性がある。本発明の実施の形態では、携帯型電子機器１００の落下時に上記所定のユニットへの電力供給が停止されるため、携帯型電子機器１００の消費電力が低減される。

瞬時電圧低下が発生した場合にも、携帯型電子機器１００の内部のコンデンサ（図１では電源回路３に接続されたコンデンサとして代表的にコンデンサ６のみを示す）に蓄えられた電荷によってＣＰＵ１０およびＲＡＭ１２の動作を維持できる。携帯型電子機器への搭載のため、ＣＰＵ１０およびＲＡＭ１２の消費電力は非常に少ない。さらに、落下の衝撃によってバッテリ１の端子がコネクタ２から離れる期間は、ごく短期間（状況にもよるがたとえば１ミリ秒以下）である。一方、コンデンサ（たとえばチップコンデンサ）は大容量化しており、たとえば数〜数十μＦ（機能性高分子コンデンサであれば数百μＦ）の容量がある。このようなコンデンサを数個並列に電源回路３に接続することで、瞬間的な停電であればＣＰＵ１０およびＲＡＭ１２の動作を維持できる。したがって上記所定のユニットへの電力供給を停止することで、瞬時電圧低下あるいは瞬時停電の間、コンデンサに蓄えられた電荷を使用してＣＰＵ１０およびＲＡＭ１２の動作を維持できる。

携帯型電子機器１００が床面、地面等に衝突すると、加速度センサ１５およびＣＰＵ１０によって、第２の閾値の絶対値を上回る加速度が検出される。第２の閾値の絶対値を上回る加速度が検出された時点から、ＣＰＵ１０は時間の計測を開始する。時間計測の開始から所定時間が経過すると、ＣＰＵ１０は上記所定のユニットへの電力の供給を復帰する。所定時間は、電源電圧が回復するまでの時間よりも大きく定められる。これによって、一旦停止した各種のユニットを再度実行させることが可能となる。

また、この実施の形態では、携帯型電子機器１００の落下が検出された際に、表示部１３のバックライト２２への電力供給は停止されるものの、ＬＣＤパネル２１への電力供給は継続される。これによってＬＣＤパネル２１による情報の表示を継続できる。したがって、携帯型電子機器１００が床面、地面等に衝突した後において、携帯型電子機器１００が正常に動作しているのか、それとも異常が発生した(すなわち携帯型電子機器１００が正常に動作していない)のかをユーザが容易に判別することができる。

上記の所定のユニットへの電力供給および供給停止は、ＣＰＵ１０によって制御される切換部により実行される。図２は、図１に示した複数のユニットのうちの所定のユニットに対して電力の供給と供給の停止とを切換える切換部の構成の一例を示した図である。

図２を参照して、切換部６０は、ＣＰＵ１０からの制御信号に応答して、対象のユニットとバッテリ１とを電気的に接続するか否かを切換える。具体的には、切換部６０は、抵抗素子６１，６２，６５と、コンデンサ６３と、ＮチャネルＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）６４と、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ６６とを備える。
抵抗素子６１は、ＣＰＵ１０とＮチャネルＭＯＳトランジスタ６４のゲート電極との間に接続される。抵抗素子６２およびコンデンサ６３は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ６４のゲート電極に対して並列に接続される。電源ラインＬには、ＰｃｈＭＯＳトランジスタ６６が挿入される。さらに電源ラインＬと、基準電圧ノードＮとの間に抵抗素子６５およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ６４が直列接続される。コンデンサ６およびコンデンサ７は電源ラインＬに接続される。

ＣＰＵ１０からＨ（論理ハイ）レベルの制御信号が出力された場合、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ６４およびＰチャネルＭＯＳトランジスタ６６がともにオンする。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ６６がオンすることによって、コネクタ２、ダイオードＤ１および電源回路３を介してバッテリ１から供給された電力は、電源ラインＬを伝達されて対象のユニットに送られる。一方、ＣＰＵ１０からＬ（論理ロー）レベルの制御信号が出力された場合、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ６４およびＰチャネルＭＯＳトランジスタ６６がともにオフする。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ６６がオフすることによって、対象のユニットへの電力の供給が遮断される。

なお、図２では切換部６０をディスクリート部品で構成した例を示しているが、切換部６０をスイッチＩＣ（Integrated Circuit）等の集積回路によって実現することもできる。さらに、この実施の形態では対象のユニットごとに切換部６０が設けられるが、複数の対象ユニットに対して共通に切換部６０が設けられてもよい。

また図２に示すように、電源ラインＬには、少なくとも１つのコンデンサ（コンデンサ６，７）が接続される。バッテリ１の端子とコネクタ２の端子とが瞬間的に離れた場合であっても、このコンデンサに蓄積された電荷を用いることで、ＣＰＵ１０およびＲＡＭ１２の動作を継続させることができる。

図３は、本発明の実施形態に係る携帯型電子機器が落下した際における、図２に示したＰ点の電圧の変化を模式的に示した波形図である。図２および図３を参照して、ユニットの電源をオンしたままの状態では、落下時の衝撃によってバッテリ１の端子がコネクタ２から離れた場合に、Ｐ点の電圧が大きく低下する。しかしながら、消費電力の大きいユニットの電源をオフする（電力供給を停止する）ことで、落下時の衝撃によってバッテリ１の端子がコネクタ２から離れた場合にも、コンデンサ６，７等のコンデンサに蓄えられた電荷によってＰ点の電圧低下が抑制される。したがってＣＰＵ１０およびＲＡＭ１２の動作を継続させることができる。

上記のような瞬時電圧低下あるいは瞬時停電を防止するための方法として、たとえばバッテリが動かないようにバッテリの搭載スペースを狭くすることが考えられる。しかしながら二次電池（たとえばリチウムイオン電池）の場合、充放電を繰返す間にその内部でガスが発生して少しずつ膨らむ。この点を考慮すると、バッテリの装着部分にはバッテリの膨らみを考慮した設計が必要となる。したがってバッテリの搭載スペースを狭くすることは難しい。これに対して本発明の実施の形態では、バッテリ１を搭載する部分の構造を変更しなくてもよい。さらに、コストの増加を抑制することができる。

図４は、本発明の実施の形態に係る電力供給の遮断処理を説明するためのタイムチャートである。図４を参照して、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間が、携帯型電子機器１００の落下直後の状態を示す。また、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間が携帯型電子機器１００の落下時間（落下開始から床面等に衝突するまでの時間）である。

時刻ｔ１において携帯型電子機器１００の落下が始まる。携帯型電子機器１００が落下することで携帯型電子機器１００には下向きの加速度（すなわち重力加速度）が加わる。したがって加速度センサ１５から電圧が出力される。

図４の波形図では、加速度センサ１５が下向きの加速度を検出した際に、加速度センサ１５は正方向の電圧を出力する。逆に加速度センサ１５が上向きの加速度を検出した際に、加速度センサ１５は負方向の電圧を出力する。ただし加速度センサ１５が検出する加速度の向きと加速度センサ１５が出力する電圧の符号との関係は、上記と逆の関係でもよい。

ＣＰＵ１０は、所定の演算周期（たとえば数ミリ秒）ごとに加速度センサ１５の検出値（電圧値）を取得するとともに、その値を第１の閾値と比較する。時刻ｔ２において、加速度センサ１５の出力電圧の値が、閾値Ｔｈ１を超える。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの所定の期間の間、加速度センサ１５の出力電圧の値が閾値Ｔｈ１よりも高い状態が継続される。この閾値Ｔｈ１は、たとえば携帯型電子機器を持ち運ぶ際の振動を落下として誤検出しないように、落下試験などによって適切な値に設定される。

時刻ｔ３において、ＣＰＵ１０は、制御信号の電圧レベル（出力電圧のレベル）をＨレベルからＬレベルへと変化させる。これにより、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ６４およびＰチャネルＭＯＳトランジスタ６６がともにオフするので、ユニットへの電力供給が停止される。

携帯型電子機器１００が自由落下している間には、落下速度が一定になる期間が発生する。したがって時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、加速度センサ１５によって検出される加速度が減少して最終的に０となる。したがって時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、加速度センサ１５の出力電圧も減少して最終的に０となる。

時刻ｔ４において、携帯型電子機器１００が床面（あるいは地面）と衝突する。これによって携帯型電子機器１００には上向きの大きな加速度が瞬間的に加わり、その次に下向きの大きな加速度が瞬間的に加わる。これにより加速度センサ１５は、携帯型電子機器１００の落下の終了を検出する。

携帯型電子機器１００が床面（あるいは地面）と衝突した際には、加速度センサ１５の出力電圧（負の電圧）の絶対値が、閾値Ｔｈ２（負の値）の絶対値より大きくなる。このときにＣＰＵ１０は、時間計測を開始する。時間計測の開始から所定時間が経過した後にＣＰＵ１０は、所定のユニットへの電力供給を再開する。この所定時間は特に限定されるものではないが、一例として５分である。

携帯型電子機器１００が床面（あるいは地面）と衝突した際に、ＣＰＵ１０は、加速度センサ１５の正の出力電圧の値を正の閾値と比較してもよい。この場合、ＣＰＵ１０は、加速度センサ１５の出力電圧の値がその閾値を上回る場合に、時間計測を開始する。

図５は、携帯型電子機器の落下時にＣＰＵによって実行される遮断処理を説明するフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、たとえば一定の周期ごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図５を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１においてＣＰＵ１０は加速度センサ１５の検出値を取得する。具体的にはＣＰＵ１０（加速度検出部５２）は、加速度センサ１５の出力電圧をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換することによって、加速度センサ１５の出力電圧の値を検出値として取得する。

ステップＳ２において、ＣＰＵ１０（比較部５３）は、加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ１の絶対値よりも大きいか否かを判定する。図５において、「｜｜」は絶対値記号を示している（以後説明する図においても同様）。加速度センサの種類によっては携帯型電子機器１００の落下時に負電圧を出力するものもある。したがって検出値の絶対値が閾値Ｔｈ１の絶対値と比較される。上述のように、閾値Ｔｈ１は、閾値記憶部５１に予め記憶される。

加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ１の絶対値よりも大きい場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。そうでない場合（ステップＳ２においてＮＯ）、処理はメインルーチンに戻される。

ステップＳ３において、ＣＰＵ１０は、加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ１の絶対値よりも大きくなってから所定時間が経過したか否かを判定する。この所定時間は、図４に示した時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間に対応する。この所定時間は、たとえば実験結果によって決定され、たとえば数十ミリ秒である。

具体的には、ステップＳ３において、タイマー５５は、比較部５３の比較結果（加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ１の絶対値よりも大きいという結果）を受けて時間の計測を開始する。加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ１の絶対値よりも小さくなると、タイマー５５は時間の計測を停止する。制御信号生成部５４は、タイマー５５の計測値に基づいて、所定時間が経過したか否かを判定する。

所定時間が経過した場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ４に進む。一方、所定時間がまだ経過していない場合（ステップＳ３においてＮＯ）、処理はステップＳ１に戻される。ステップＳ１〜Ｓ３は、加速度センサ１５の検出値に基づいて、携帯型電子機器１００の落下が検出されたか否かを判定するステップである。

ステップＳ４において、ＣＰＵ１０は、所定のユニットへの電力供給を停止する。具体的には、制御信号生成部５４は、切換部６０に対してＬレベルの信号を送る。切換部６０は制御信号生成部５４からの信号に応答して、所定のユニットとバッテリ１との間の電気的接続を遮断する。ステップＳ４の処理が終了すると、全体の処理はメインルーチンに戻される。

図６は、図５に示したフローチャートの変形例を示した図である。図５および図６を参照して、この変形例では、図５に示したフローチャートにおけるステップＳ３の処理が省略される。すなわちＣＰＵ１０は、加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ１の絶対値よりも大きい場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、所定のユニットへの電力供給を停止する（ステップＳ４）。なお、図６のフローチャートの他のステップの処理は、図５のフローチャートの対応するステップの処理と同様である。

図５のフローチャートの処理によれば、加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ１の絶対値よりも大きく、かつその状態が所定期間継続することによって、携帯型電子機器１００の落下が検出される。これに対して図６のフローチャートの処理によれば、加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ１の絶対値よりも大きいことによって、携帯型電子機器１００の落下が検出される。図５のフローチャートの処理を実行することで、携帯型電子機器１００の落下を精度よく検出することができる。一方、図６のフローチャートの処理を実行することで、携帯型電子機器１００の落下を検出するための処理を簡素化できる。

図７は、携帯型電子機器の落下後にＣＰＵによって実行される復帰処理を説明するフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、所定のユニットへ電力供給が停止された後に、メインルーチンから呼び出されて実行される。

図７を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１１においてＣＰＵ１０は加速度センサ１５の検出値を取得する。ステップＳ１２において、ＣＰＵ１０（比較部５３）は、加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ２の絶対値よりも大きいか否かを判定する。携帯型電子機器１００が床面、地面等から受ける衝撃によって、加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ２の絶対値よりも大きくなる。このときの加速度センサ１５の検出値の絶対値および閾値Ｔｈ２はいずれも負の値である（図４参照）であるが、両者は正の値であってもよい。

ステップＳ１３において、ＣＰＵ１０は、加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ２の絶対値よりも大きくなってから所定時間が経過したか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１３において、タイマー５５は、比較部５３の比較結果（加速度センサ１５の検出値の絶対値が閾値Ｔｈ２の絶対値よりも大きいという結果）を受けて時間の計測を開始する。制御信号生成部５４は、タイマー５５の計測値に基づいて、所定時間が経過したか否かを判定する。なお、閾値Ｔｈ２は、閾値Ｔｈ１とともに閾値記憶部５１に記憶される。

所定時間が経過した場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１４に進む。一方、所定時間がまだ経過していない場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、処理はステップＳ１３に戻される。すなわち、所定時間が経過したと判定されるまでステップＳ１３の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ１０は、所定のユニットへの電力供給を再開する。具体的には、制御信号生成部５４は、切換部６０に対してＨレベルの信号を送る。切換部６０は制御信号生成部５４からの信号に応答して、所定のユニットとバッテリ１とを電気的に接続する。ステップＳ１４の処理が終了すると、全体の処理はメインルーチンに戻される。

携帯型電子機器１００が床面あるいは地面から受ける衝撃によって、電池の端子がコネクタから外れる可能性がある。この場合には瞬時電圧低下が生じうる。したがって、図５および図６に示されるように、ＣＰＵ１０は、所定のユニットへの電力供給を停止する。図３に示されるように、ユニットの電力供給をオフしても、落下時に携帯型電子機器１００が受ける衝撃によって電源電圧がわずかに低下し、その後復帰する可能性がある。図７のフローチャートの処理によれば、ステップＳ１３での判定処理に用いられる所定時間を適切に定めることによって、電源電圧が元の電圧に復帰した後に所定のユニットへの電力供給を再開することができる。電源電圧が元の電圧に復帰したときには電池の端子とコネクタとが確実に接触しているので、ＣＰＵ１０の動作を維持することが可能となるだけでなく、電池から各ユニットに電力を供給できる。

なお、復帰処理は図７のフローチャートの処理に限定されるものではなく、図７のフローチャートの処理に種々の変形を加えてもよい。以下に、ＣＰＵによって実行可能な別の復帰処理の例を説明する。

図８は、ＣＰＵによって実行可能な別の復帰処理の例を説明するフローチャートである。図８を参照して、処理が開始されると、ステップＳ２１において、ＣＰＵ１０はキー部１４から、特定のユニットを復帰させるためのキー入力があったか否かを判定する。キー入力があった場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２２に進む。一方、キー入力がない場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、処理はメインルーチンに戻される。

ステップＳ２２において、ＣＰＵ１０は、キー入力によって指定されたユニットに対して電力供給を再開する。すなわち、ＣＰＵ１０は、ユーザによって指定された機能ユニットに対して設けられた切換部を制御することで、その機能ユニットへの電力供給を再開する。ステップＳ２２の処理が終了すると、全体の処理はメインルーチンに戻される。

図９は、ＣＰＵによって実行可能な別の復帰処理の例を説明するフローチャートである。図９を参照して、処理が開始されると、ステップＳ２１において、ＣＰＵ１０は、キー部１４からのキー入力があったか否かを判定する。キー入力があった場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２３に進む。一方、キー入力がない場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、処理はメインルーチンに戻される。

ステップＳ２３において、ＣＰＵ１０は、所定のユニットのすべてに対して電力供給を再開する。すなわちＣＰＵ１０は、各機能ユニットに対して設けられた切換部を制御することで、そのユニットへの電力供給を再開する。ステップＳ２３の処理が終了すると全体の処理はメインルーチンに戻される。

図７に示したフローチャートでは、ステップＳ１２およびＳ１３が、所定の復帰条件が成立したか否かを判定するステップとなる。一方、図８および図９に示したフローチャートでは、ステップＳ２１が所定の復帰条件が成立したか否かを判定するステップとなる。

図７に示したフローチャートの処理を実行することによって、携帯型電子機器１００が床面あるいは地面等に着地した後に、携帯型電子機器１００の状態を落下前の状態に復帰させることができる。一方、図８に示したフローチャートによれば、携帯型電子機器１００の復帰時に負荷を段階的に大きくするので、バッテリ１による電力供給が次第に回復するような場合にも、電源電圧の大幅な低下を抑制できる。

バッテリ１による電力供給が次第に回復する例として、アルカリ電池のタッピングが考えられる。

図１０は、アルカリ電池のタッピングを説明するための図である。図１０を参照して、携帯型電子機器１００のバッテリ１としてアルカリ電池を用いた場合、落下時の衝撃によって、上記のような電池端子がコネクタから外れることによる瞬時電圧低下等の問題に加え、タッピングと呼ばれる現象が発生する可能性がある。

アルカリ電池は衝撃や振動が加えられると、その瞬間に端子電圧が変動することが知られている。その原因は衝撃や振動によりゲル状負極剤中に含まれる粒状亜鉛間の位置ずれ、あるいはゲル状負極剤と負極集電棒との間の位置ずれが起きるためであると考えられている。この現象はタッピングと呼ばれる。

タッピングによって電圧低下が発生したにもかかわらず複数のユニットへの電力供給を同時に再開すると、電源電圧がさらに大きく下がるおそれがある。図８のフローチャートによれば、キー入力によって指定されたユニットのみ動作可能となる。したがって、図８のフローチャートによれば、アルカリ電池を用いた場合に、復帰時における電源電圧の大幅な低下を抑制できる。

また、図９のフローチャートによれば、ユーザが１度の操作を行なうことで、各ユニットへの電力供給を再開できるので、図８のフローチャートの処理に比較して、ユーザの操作を簡素化することができる。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、携帯型電子機器の落下が検出された場合に、複数のユニットのうちの所定のユニットへの電力供給が遮断される。これにより、高負荷デバイスの電力供給が停止されるので、ＣＰＵ１０の動作を維持できる。したがって本発明の実施の形態によれば、携帯型電子機器１００の動作を維持できる。携帯型電子機器１００の動作が維持されるので、携帯型電子機器１００を落下時の衝撃による瞬時電圧停電から保護することが可能となる。

なお、図７および図８のフローチャートの処理を組み合わせてもよい。すなわち、所定期間が経過するまでは、ＣＰＵ１０は、キー入力によって指定されたユニットに対して電力供給を再開し、所定期間が経過した後は、全てのユニットに対して一度に電力供給を再開してもよい。

また、図７、図８、図９に示すフローチャートのいずれかを選択的に実行してもよい。この場合、図７、図８、図９のいずれに示したフローチャートの処理が実行されるかについての情報は、ユーザのキー操作によって、ＣＰＵ１０からフラッシュＲＯＭ１１に書き込まれる。ＣＰＵ１０は起動時にフラッシュＲＯＭ１１から上記の情報を読み出すことによって、図７、図８、図９に示すフローチャートのいずれかを選択的に実行する。

また、図５〜図７のフローチャートによれば、ＣＰＵ１０が加速度センサ１５の検出値を所定の周期で取得するとともに、その検出値を閾値と比較する。これによって、携帯型電子機器の落下が検出される。ただし、加速度センサ１５自体が、加速度の値を閾値と比較するとともに、加速度がその閾値を超えた場合にＣＰＵ１０に割込信号を出力してもよい。この場合、ＣＰＵ１０は、その信号の割り込みに応じて切換部６０を制御することにより、所定のユニットへの電力供給を停止する。すなわち、この場合にも、加速度センサ１５が携帯型電子機器の落下を検出した場合に、所定のユニットへの電力供給を停止することができる。したがって、上記の構成も本発明に含むことができる。

また上記の実施の形態では、携帯型電子機器１００として業務用の携帯電子機器を示した。しかし、本発明は、電池で駆動され、かつ、機器の落下を検出するための検出部（たとえば加速度センサ）を搭載した携帯型電子機器に対して適用することができる。したがって本発明は、たとえば携帯型電子機器ゲーム機器、携帯電話等にも適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１バッテリ、２コネクタ、３電源回路、４充電器、５給電部、６，７，６３コンデンサ、１１フラッシュＲＯＭ、１２ＲＡＭ、１３表示部、１４キー部、１５加速度センサ、２１ＬＣＤパネル、２２バックライト、２３キー群、２４ＬＥＤ、３１バーコードリーダ、３２ブザー／スピーカユニット、３３カメラ、３４ＳＤ／ＣＦコネクタ、３５バイブレータ、３６Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、３７無線ＬＡＮモジュール、３８インジケータＬＥＤ、４０ＡＣアダプタ、５１閾値記憶部、５２加速度検出部、５３比較部、５４制御信号生成部、５５タイマー、６０切換部、６１，６２，６５抵抗素子、６４ＮチャネルＭＯＳトランジスタ、６６ＰチャネルＭＯＳトランジスタ、１００携帯型電子機器、Ｄ１〜Ｄ３ダイオード、Ｌ電源ライン、Ｎ基準電圧ノード、Ｔ端子。

Claims

電池によって駆動される携帯型電子機器であって、
前記電池に接続されるコネクタと、
前記電池から前記コネクタを介して供給された電力によって動作する複数の機能ユニットと、
前記電池から前記コネクタを介して供給された電力によって前記複数の機能ユニットを制御する制御部と、
前記携帯型電子機器の落下を検出する検出部と、
前記複数の機能ユニットのうち、常時給電が不要である少なくとも１つのユニットに対して設けられて、前記少なくとも１つのユニットを前記電池に電気的に接続するか否かを切換える切換部とを備え、
前記検出部によって前記携帯型電子機器の落下が検出された場合には、前記切換部は、前記少なくとも１つのユニットと前記電池との間の電気的接続を遮断する、携帯型電子機器。
前記複数の機能ユニットは、前記制御部の動作のためのデータを記憶する揮発性メモリを含み、
前記少なくとも１つのユニットは、前記複数の機能ユニットから前記揮発性メモリを除いたユニットに含まれる、請求項１に記載の携帯型電子機器。
前記少なくとも１つのユニットと前記電池との間の電気的接続が遮断された後、前記切換部は、所定の復帰条件が成立した場合に、前記少なくとも１つのユニットと前記電池との間の電気的接続を復帰させる、請求項２に記載の携帯型電子機器。
前記検出部は、前記携帯型電子機器の落下の終了を検出するように構成され、
前記所定の復帰条件は、前記検出部によって前記携帯型電子機器の落下の終了が検出されたときから所定時間が経過したという条件である、請求項３に記載の携帯型電子機器。
前記制御部は、前記検出部の出力に基づいて前記切換部を制御する、請求項４に記載の携帯型電子機器。
前記検出部は、前記携帯型電子機器に加わる加速度に応じた値を出力し、
前記制御部は、
前記検出部の出力値と比較される第１および第２の閾値を記憶する記憶部と、
前記検出部の出力値の絶対値が前記第２の閾値の絶対値を上回ったときから、時間の計測を開始する計測部と、
前記切換部を制御する切換制御部とを含み、
前記第２の閾値の絶対値は、前記第１の閾値の絶対値よりも大きく、
前記切換制御部は、前記検出部の出力値の絶対値が前記第１の閾値の絶対値より大きくかつ前記第２の閾値の絶対値より小さい場合には、前記少なくとも１つのユニットと前記電池との間の電気的接続が遮断されるように前記切換部を制御するとともに、前記計測部の計測時間が前記所定時間に達した場合には、前記少なくとも１つのユニットと前記電池との間の電気的接続を復帰させる、請求項５に記載の携帯型電子機器。
前記携帯型電子機器は、ユーザによる指示を受け付けるための入力部をさらに備え、
前記所定の復帰条件は、前記少なくとも１つのユニットの動作を再開させるための指示が前記入力部に入力されたという条件である、請求項３に記載の携帯型電子機器。
電池によって駆動される携帯型電子機器の制御方法であって、前記携帯型電子機器は、
前記電池に接続されるコネクタと、
前記電池から前記コネクタを介して供給された電力によって動作する複数の機能ユニットと、
前記電池から前記コネクタを介して供給された電力によって前記複数の機能ユニットを制御する制御部と、
前記携帯型電子機器の落下を検出する検出部と、前記複数の機能ユニットのうち常時給電が不要である少なくとも１つのユニットに対して設けられて、前記少なくとも１つのユニットを前記電池に電気的に接続するか否かを切換える切換部とを含み、
前記制御方法は、
前記検出部の出力値に基づいて、前記携帯型電子機器の落下が検出されたか否かを判定するステップと、
前記携帯型電子機器の落下が検出されたと判定された場合に、前記切換部によって、前記少なくとも１つのユニットと前記電池との間の電気的接続を遮断するステップとを備える、携帯型電子機器の制御方法。
前記複数の機能ユニットは、前記制御部の動作のためのデータを記憶する揮発性メモリを含み、
前記少なくとも１つのユニットは、前記複数の機能ユニットから前記揮発性メモリを除いたユニットに含まれる、請求項８に記載の携帯型電子機器の制御方法。
前記制御方法は、
所定の復帰条件が成立したか否かを判定するステップと、
前記所定の復帰条件が成立したと判定された場合に、前記切換部によって、前記少なくとも１つのユニットと前記電池との間の電気的接続を復帰させるステップとをさらに備える、請求項９に記載の携帯型電子機器の制御方法。
前記検出部は、前記携帯型電子機器の落下の終了を検出するように構成され、
前記所定の復帰条件は、前記検出部によって前記携帯型電子機器の落下の終了が検出されたときから所定時間が経過したという条件である、請求項１０に記載の携帯型電子機器の制御方法。
前記検出部は、前記携帯型電子機器に加わる加速度に応じた値を出力し、
前記制御方法は、
前記検出部の出力値と比較される第１および第２の閾値を予め準備するステップと、
前記検出部の出力値の絶対値が前記第２の閾値の絶対値を上回ったときから、時間を計測するステップとをさらに備え、
前記第２の閾値の絶対値は、前記第１の閾値の絶対値よりも大きく、
前記遮断するステップは、
前記検出部の出力値の絶対値が前記第１の閾値の絶対値より大きくかつ前記第２の閾値の絶対値より小さい場合に、前記少なくとも１つのユニットと前記電池との間の電気的接続が遮断されるように前記切換部を制御するステップを含み、
前記復帰させるステップは、
前記計測するステップによって計測された時間が前記所定時間に達した場合に、前記少なくとも１つのユニットと前記電池との間の電気的接続を復帰させるステップを含む、請求項１１に記載の携帯型電子機器の制御方法。
前記携帯型電子機器は、ユーザによる指示を受け付けるための入力部をさらに備え、
前記所定の復帰条件は、前記少なくとも１つのユニットの動作を再開させるための指示が前記入力部に入力されたという条件である、請求項１０に記載の携帯型電子機器の制御方法。