JP2014193010A

JP2014193010A - 電子機器

Info

Publication number: JP2014193010A
Application number: JP2013066111A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kawamoto; 勉河本
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06
Also published as: CN104077858A

Abstract

【課題】システム全体の消費電力が所定値を超えた場合にも、対応可能とした電子機器の実現を図る。
【解決手段】主電源とは別に補助電源としてバッテリーをＰＯＳ端末内に内蔵させ、通常負荷時は主電源からのみ電力供給を行う。ＰＯＳ端末全体の消費電力がある一定値を超えた場合は、バッテリーからも電力供給を行うようにした。主電源で不足する消費電力は、バッテリーで補充することができることから、主電源のマージンをより多くとることができ、その分主電源の小型化が可能となり、電源にかかるコスト低減に寄与する。
【選択図】図３

Description

この発明の実施形態は、交流および直流の電源を、状況に応じて選択的に供給可能とした電子機器に関する。

従来、商用電源による主電源に接続された各種の電子機器において、停電その他の事故により主電源が落ちた時の安全性を確保するために、内蔵されたバッテリーによるバックアップ電源を備えた電源装置を備えている。

しかし、内蔵されたバッテリーによるバックアップ電源を備えた、例えばＰＯＳ（Point of Sales）端末では、プリンタ、スキャナなど多くの周辺装置の接続が可能なように設計されている。この接続状態でも十分電力供給ができるように、ＰＯＳ端末側の主電源の最大消費電力には、マージンを持たせてある。そのために、主電源の電力容量が増え、主電源が大型化し高価なものになる、という問題があった。

特開２００１−４５６７８号公報

この発明が解決しようとする課題は、システム全体の消費電力が所定値を超えた場合に、他の電源からの電力供給を可能として電源の小型化を図った電子機器を提供することである。

実施形態の電子機器は、商用電源から直流変換した主電源および充電可能なバッテリーにより駆動可能な本体を備えた電子機器にあって、前記本体の消費電力が基準値以下の場合は、前記主電源から電力給電し、基準値以上の場合は、前記主電源に加え、前記バッテリーから電力給電する制御を行う制御部を備えた。

電子機器にかかる第１の実施形態について説明するための模式的な構成図である。ＰＯＳ端末の電装系の構成を示すブロック図である。第１の実施形態における電力供給の制御例について説明するためのフローチャートである。電子機器にかかる第２の実施形態における電力供給の制御例について説明するためのフローチャートである。電子機器にかかる第３の実施形態について説明するための模式的な構成図である。第３実施形態における電力供給の制御例について説明するためのフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、電子機器に関する第１の実施形態を示す模式的な構成図である。この実施形態では電子機器としてＰＯＳ（Point Of Sales）端末１００を例に挙げている。

図１に示すように、ＰＯＳ端末１００の本体１１の上面側には、キーボード１２が設けられている。本体１１の下部側にはドロワ１３が引出自在に設けられている。キーボード１２は、置数キー、合計キー、締めキー、値引キー、取消キー、クリアキー等が配設されている。ドロワ１３は、釣銭としての現金を収納するものである。

また、本体１１には、液晶ディスプレイなどの表示デバイスにより構成される店員用ディスプレイ１４および顧客用ディスプレイ１５が設けられている。

店員用ディスプレイ１４は、ＰＯＳ端末１００を操作するオペレータ用に設けられている。店員用ディスプレイ１４は、キャッシャー等と称されるＰＯＳ端末１００のオペレータに対し、登録商品の商品名，価格や、１取引の合計金額，釣銭額等を表示する。店員用ディスプレイ１４は、タッチパネル機能を有する形態としてもよい。

また、顧客用ディスプレイ１５は、ＰＯＳ端末１００で精算を行う顧客用に設けられている。顧客用ディスプレイ１５は、買物客に対して店員用ディスプレイ１０と同じような顧客が売り上げ商品の合計金額などの情報を表示する。

さらに、ＰＯＳ端末１００には、負荷である周辺装置としてプリンタ１７やスキャナ１８などが接続されている。プリンタ１７は、レシートやジャーナルなどの印刷を行う。スキャナ１８は、タッチスキャナ１８１およびスキャナ駆動部１８２から構成される。スキャナ１８はタッチスキャナ１８１で読み取られたバーコードデータを、本体１１に送信する。

本体１１とプリンタ１７は、本体１１の側面に設置された第１ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポート１９１からＵＳＢコネクタ２０１、ＵＳＢケーブル２１１を介して接続されている。

本体１１とスキャナ１８は、本体１１の側面に設置された第２ＵＳＢポート１９２からＵＳＢコネクタ２０２、ＵＳＢケーブル２１２を介して接続されている。スキャナ１８は、店舗内で販売される商品などに付加されたバーコードや二次元コードを、光学的に読み取る。

第１ＵＳＢポート１９１、第２ＵＳＢポート１９２が設置された本体１１の同じ並びには、未接続の第３ＵＳＢポート１９３が設置されている。第３ＵＳＢポート１９３は、他の周辺装置が接続されるものである。なお、図１では、３個のＵＳＢポートを示しているが、さらに個数を増やしても構わない。

プリンタ１７は、ＵＳＢケーブル２１１を介して本体１１から電力が供給されている。また、スキャナ１８は、ＵＳＢケーブル２１２を介して本体１１から電力が供給されている。

図２は、ＰＯＳ端末１００の電装系の構成を示すブロック図である。同図に示すようにＰＯＳ端末１００の制御部３０には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、ＲＯＭ（Read Only Memory）３３、ＲＡＭ（Random Access Memory）３４、ＦＲＯＭ（Flash Read Only Memory）３５が搭載されている。

制御部３０には、キーボード１２を制御するキーボードコントローラ３６、店員用ディスプレイ１４および顧客用ディスプレイ１５を制御する表示コントローラ３７、ドロワ１３が接続されるＩ／Ｏポート３８が接続されている。ドロワ１３は、釣銭としての現金を収納するもので、Ｉ／Ｏポート３８からの駆動信号により自動的に開放動作する。

ＲＯＭ３３には、制御部３０全体をコントロールするソフトウェア（ファームウエア）（ＢＩＯＳ）が格納されている。ＲＡＭ３４には、印刷データ等が一時的に格納される。

ＦＲＯＭ３５には、プリンタ動作の制御に用いられる各種のパラメータやプリンタの登録に関する内容等が格納されている。ＦＲＯＭ３５には、後述する主電源の電力値、第１および第２バッテリーの定格の電力値が予め記憶されている。

なお、各種プログラムが格納される記録装置は、必ずしもＦＲＯＭ３５でなくてもよい。他の記憶装置には、光学的な例として例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、磁気的なＨＤＤでもよい。また電気的な例としてＳＳＤ（Solid State Device）等が考えられる。

制御部３０には、プリンタ１７に接続された第１ＵＳＢポート１９１、スキャナ１８に接続された第２ＵＳＢポート１９２、周辺装置が未接続の第３ＵＳＢポート１９３がそれぞれ接続されている。

さらに、制御部３０には、電源コントロール部４０が接続されている。電源コントロール部４０は、第１ＵＳＢポート１９１に接続されたプリンタ１７や第２ＵＳＢポート１９２に接続されたスキャナ１８にも電力を供給する。従って、プリンタ１７およびスキャナ１８自身には、電源がない構成でも構わない。

電源コントロール部４０には、主電源４１、第１バッテリー４２、第２バッテリー４３が供給される。主電源４１は、１００Ｖの商用電源３９を、例えば２４Ｖの直流電圧に変換して生成する。第１および第２バッテリー４２，４３は、リチウムイオン、ニッケル水素等の二次電池であり、定格が例えば２４Ｖの直流電圧である。

なお、主電源４１、第１および第２バッテリー４２，４３の２４Ｖの直流電圧は、ＰＯＳ端末１００内の各部で使用される例えば１２Ｖ、５Ｖ、３．３Ｖ、５Ｖにも変換され分配されている。

主電源４１と制御部３０との間には、電力検出回路４０１が接続されている。第１バッテリー４２と電力検出回路４０１の間には、第１スイッチ回路４０２が接続されている。第２バッテリー４３と電力検出回路４０１の間には、第２スイッチ回路４０３が接続されている。第１および第２スイッチ回路４０２，４０３は、例えば、半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴで構成される。第１および第２スイッチ回路４０２，４０３内には、必要に応じ昇圧または降圧回路を内蔵させても構わない。

電力検出回路４０１は、入力に流れる電流を検出する図示しないセンサによる検出信号に基づき、本体１１の電力および第１〜第３ＵＳＢポート１９１〜１９３に接続される周辺装置の電力使用量を検出する。電力検出回路４０１の検出結果は、制御部３０に供給する。

第１スイッチ回路４０２は、制御部３０の制御信号に基づいてオンし、第１バッテリー４２を接続する。同様に、第２スイッチ回路４０３は、制御部３０の制御信号に基づいてオンし、第１バッテリー４３を接続する。

図３は、第１の実施形態における電力供給の制御例について説明するためのフローチャートである。フローチャートは、第１および第２スイッチ回路４０２，４０３がオフの状態、つまり、主電源４１のみでＰＯＳ端末１００を駆動する処理から示している。

主電源４１が供給された場合に（ＡＣＴ１１）、制御部３０は電源コントロール部４０の電力検出回路４０１の電力使用量がＦＲＯＭ３５に予め記憶させてある第１基準値を超えているがどうかを判断する（ＡＣＴ１２）。ここで、第１基準値とは、主電源４１で供給できる消費電力の値のことである。

ＡＣＴ１２において、第１基準値以下の場合（Ｙｅｓ）は、ＡＣＴ１３に移行し、主電源４１によりＰＯＳ端末１００を駆動する。

ＡＣＴ１２において、第１基準値を超えたと判断した場合（Ｎｏ）は、第１スイッチ回路４０２を駆動し、第１バッテリー４２を接続する（ＡＣＴ１４）。

主電源４１の第１基準値と第１バッテリー４２の第２基準値を加算した消費電力は、電力検出回路４０１が検出した電力使用量に比して多いかを判断する（ＡＣＴ１５）。ここで第２基準値は、第１バッテリー４２の定格電力と第１基準値を合わせた値であり、予めＦＲＯＭ３５に記憶されている。

ＡＣＴ１５において、消費電力が第２基準値をよりも小さい場合（Ｙｅｓ）は、ＡＣＴ１６に移行し、主電源４１と第１バッテリー４２とによりＰＯＳ端末１００を駆動する．
ＡＣＴ１５において、消費電力が第２基準値を加算した値よりも大きい場合（Ｎｏ）は、第１および第２スイッチ回路４０２，４０３をそれぞれ駆動する（ＡＣＴ１８）し、ＡＣＴ１９に移行する。

ＡＣＴ１９では、主電源４１と第１および第２バッテリー４２，４３を加算した電力量に基づいてＰＯＳ端末１００を駆動する。

ＰＯＳ端末１００にプリンタ４２、スキャナ４３が接続された状態であっても、本体１１の消費電力が低い場合、第１、第２スイッチ回路４０２，４０３は必ずしもオンしない。制御部３０は、電力検出部４０１の本体１１の消費電力と第１〜第３ＵＳＢポート１９１〜１９３に接続される周辺装置の消費電力との積算値から判断する。すなわち、電力検出部４０１の検出結果とＦＲＯＭ３５に記憶された第１〜第３基準値との比較の結果次第ということになる。ここで、第３基準値とは、第１および第２基準値を合わせた値のことである。

この実施形態では、消費電力が第１〜第３基準値のそれぞれに対して、一定値以上となった場合に、主電源からの電力供給に加え、第１および／または第２バッテリーから電力供給するようにした。これにより、主電源の最大消費電力を低くでき、電源の小型化に寄与する。

さらに、主電源の電力以上に必要とする電力については、バッテリーからの供給で賄うことができる。このため、主電源の電力を超える分の電力についてはバッテリーからの電力を使用することから、その分の電気代節約にも寄与する。

（第２の実施形態）
図４を参照し、電子機器にかかる第２の実施形態について説明する。図４は、第２実施形態における電力供給の制御例について説明するためのフローチャートである。

この実施形態は、複数の例えば第１、第２バッテリー４２，４３を本体１１内に備えた点は、第１の実施形態と同じである。この実施形態では、主電源４１と例えば第１バッテリー４２の電力での駆動中に、第１バッテリー４２の放電により、電力不足になる状態になった場合に、第２バッテリー４３に切り換えるようにした。

電力検出回路４０１は、ＰＯＳ端末１００に必要な電力を検出するとともに、第１および第２バッテリー４２，４３から供給できる電力量についても検出する機能を備えている。検出結果は、制御部３０に供給する。主電源４１と第１バッテリー４２は、ＰＯＳ端末１００と第１〜第３ＵＳＢポート１９１〜１９３に接続される周辺装置の最大消費電力に対応可能な値とする。また、主電源４１と第２バッテリー４３の消費電力量についても同様とする。

また、主電源４１で供給できる消費電力の値を、第１基準値とする。第１または第２バッテリー４２，４３のそれぞれの定格電力と第１基準値と合わせた値のものを、第２基準値とする。第１および第２基準値は、予めＦＲＯＭ３５に記憶されている。

図４において、主電源４１が供給された場合に（ＡＣＴ２１）、制御部３０は電源コントロール部４０の電力検出回路４０１の電力使用量がＦＲＯＭ３５に予め記憶させてある第１基準値を超えているがどうかを判断する（ＡＣＴ２２）。

ＡＣＴ２２において、第１基準値以下の場合（Ｙｅｓ）は、ＡＣＴ２３に移行し、主電源４１によりＰＯＳ端末１００を駆動する。

ＡＣＴ２２において、第１基準値を超えたと判断した場合（Ｎｏ）は、第１スイッチ回路４０２を駆動し、第１バッテリー４２の接続を選択する（ＡＣＴ２４）。

そして、主電源４１と第１バッテリー４２を加算した電力に基づき、ＰＯＳ端末１００を駆動し（ＡＣＴ２５）、ＡＣＴ２６に移行する。

ＡＣＴ２６において、ＰＯＳ端末１００で必要とする電力量は、第２基準値以上かどうかを判断する。

ＡＣＴ２６において、ＰＯＳ端末１００の消費電力が第２基準値以下と判断した場合（Ｙｅｓ）は、ＡＣＴ２７に移行し、主電源４１と第１バッテリー４２の電力に基づき、ＰＯＳ端末１００を駆動する。

ＡＣＴ２６において、ＰＯＳ端末１００の消費電力が第２基準値に以上と判断した場合（Ｎｏ）、制御部３０は第２スイッチ回路４０３をオンし、第２バッテリー４３に接続する（ＡＣＴ２８）。

なお、制御部３０は、第１バッテリー４２が消耗し、第２バッテリー４３に切り換えた場合は、第１バッテリー４２の充電するようにしてもよい。ＰＯＳ端末１００が駆動している状態のときに、他のバッテリーを充填するマージンの少ない設計の場合には、ＰＯＳ端末１００の休止中に充電するようにしてもよい。

さらに、使用中のバッテリーの残電力の状態を店員用ディスプレイ１４に表示するようにしてもよい。充電中のバッテリーの充電状況を定員用ディスプレイ１４に表示するようにしてもよい。第１バッテリー４２または第２バッテリー４３の使用時に、現在どのバッテリーを使用しているかを常時あるいは要求により、店員用ディスプレイ１４に表示してもよい。

この実施形態では、複数のバッテリーを用意し、主電源とバッテリーを使用しての駆動状態下で、充電の状態が基準値に満たない場合は、他のバッテリーを使用するようにした。これにより、主電源とバッテリーを合わせた電力を必要とする場合は、バッテリーの消耗によるシステムがダウンする、という弊害を防止することができる。

（第３の実施形態）
図５は、電子機器にかかる第３の実施形態について説明するための模式的な構成図である。

この実施形態では、商用電源と内蔵のバッテリーで駆動可能とした図２で示す第１ＰＯＳ端末１００と商用電源のみで駆動する第２および第３ＰＯＳ端末２００，３００が、ＬＡＮで接続されたものである。ＬＡＮは、ホストコンピュータなどに接続されている。第１ＰＯＳ端末１００は、図２の構成の構成を概略的に示すとともに、説明を簡単にするため、第１バッテリー４２の接続の場合について考える。

第１ＰＯＳ端末１００の電力検出部４０１は、第２および第３ＰＯＳ端末２００，３００の使用電力についてもライン５１ａ，５２ａを介して検出することができる。第１ＰＯＳ端末１００の制御部３０は、第２および第３ＰＯＳ端末２００，３００に第１および第２バッテリー４２，４３からライン５１ｂ，５２ｂを介して電力の供給が可能に構成されている。

さらに、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００の主電源から供給できる最大電力の値は、それぞれ第１基準値とする。第１バッテリー４２の定格電力は、第２基準値とする。なお、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００の第１基準値は、第１バッテリー４２を共用することを考慮し、同じ値とする。

第１ＰＯＳ端末１００の電力検出回路４０１は、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００の消費電力を検出し、検出結果を第１ＰＯＳ端末１００の制御部３０に入力する。制御部３０は、消費電力の情報に基づき、第１バッテリー４２を接続するかを判断し、電力不足であれば、第１バッテリー４２も使用する。

図６は、第３実施形態における電力供給の制御例について説明するためのフローチャートである。フローチャートは、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００がそれぞれの主電源で駆動しているかの処理から示す。

まず、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００がそれぞれの主電源で駆動しているかを判断する（ＡＣＴ３１）。

ＡＣＴ３１において、それぞれの主電源で駆動と判断（Ｙｅｓ）した場合は、ＡＣＴ３２に移行し、電力検出回路４０１からの情報に基づき、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００のそれぞれ主電源で必要な電力は不足かを判断する。

ＡＣＴ３２において、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００が、それぞれ主電源の電力で不足していないと判断（Ｎｏ）した場合は、それぞれの主電源で第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００を駆動する（ＡＣＴ３３）。

ＡＣＴ３２において、それぞれ主電源４１で電力不足と判断（Ｙｅｓ）した場合は、第１バッテリー４２を接続し、主電源４１の電力不足分に対する電力の補充を行う（ＡＣＴ３４）。

このように、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００のうち、第１ＰＯＳ端末１００のみに、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００の主電源での電力が不足した場合に第１バッテリー４２からの電力補充を可能とした。これにより、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００の主電源としては、必要とされる最大電力使用量からマージンを持たせた容量で構わない。

なお、第１ＰＯＳ端末１００の電力検出回路４０１は、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００の電力使用状態を纏めて検出するようにしたが、個別に検出するようにしてもよい。そして、個別に検出した結果に基づき、電力不足のＰＯＳ端末に対して主電源に加え、バッテリーを追加するようにする。

また、バッテリーは第１ＰＯＳ端末１００に内蔵するようにしたが、共通のバッテリーユニットから必要に応じて第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００に接続するようにしてもよい。さらに、バッテリーから電力を追加する前に、第１〜第３ＰＯＳ端末１００〜３００の主電源からの電力を融通するようにしてもよい。

この実施形態では、複数のＰＯＳ端末の最大電力使用量に、それぞれマージンを持たせた主電源を実現することが可能なる。このため、各ＰＯＳ端末の主電源を本来必要とされる最大消費電力より小さい容量の主電源で済ますことができることから、主電源を廉価にすることが可能となる。

上記した各実施形態に限定されるものではない。例えば、主電源４１は、本体１１内蔵とせず、商用電源から電源アダプターを介したものであってもよい。この場合本体に設置されたバッテリーに対しては、電源アダプターを介して充電できるように構成する。

さらに、主電源の電力不足だけでなく、主電源の落ちを検出した場合に、バッテリー動作に全面的に切り換えることで、通常の動作ができるＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply）装置用にも兼用することができる。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００第１ＰＯＳ端末
２００第２ＰＯＳ端末
３００第３ＰＯＳ端末
１７プリンタ
１８スキャナ
１９１第１ＵＳＢポート
１９２第２ＵＳＢポート
１９３第３ＵＳＢポート
２０１，２０２ＵＳＢコネクタ
２１１，２１２ＵＳＢケーブル
３５ＦＲＯＭ
３９商用電源
４０電源コントロール部
４０１電力検出回路
４０２第１スイッチ回路
４０３第２スイッチ回路
４１主電源
４２第１バッテリー
４３第２バッテリー
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂライン

Claims

商用電源から直流変換した主電源および充電可能なバッテリーにより駆動可能な本体を備えた電子機器にあって、
前記本体の消費電力が基準値以下の場合は、前記主電源から電力給電し、基準値以上の場合は、前記主電源に加え、前記バッテリーから電力給電する制御を行う制御部を備えた、電子機器。
前記主電源および前記バッテリーからの給電する周辺装置を前記本体に接続した、請求項１記載の電子機器。
前記バッテリーは、第１および第２バッテリーを備え、前記制御部は、前記主電源と前記第１バッテリーとを合わせても電力不足と判断した場合、前記第２バッテリーをさらに追加して接続した、請求項１記載の電子機器。
前記バッテリーは、第１および第２バッテリーを備え、前記制御部は、前記本体が前記主電源および接続された前記第１および第２バッテリーのいずれか一方との駆動時に、駆動中のバッテリーの残電力不足と判断した場合は、非接続のバッテリーに切り換えるようにした、請求項１記載の電子機器。
前記本体と該本体に接続された主電源を備えた周辺装置とを備え、前記周辺装置の消費電力不足が生じた場合に、前記本体のバッテリーから電力給電を行うようにした、請求項１記載の電子機器。