JP2021060711A - Power supply control device - Google Patents

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Abstract

To provide a power supply control function which operates only when the existing device is carried without modifying the device.SOLUTION: According to the present invention, a power supply control device is stored together with a battery in a battery box of an external device. The power supply control device includes an acceleration sensor of low power consumption for detecting acceleration related to the external device, a small-sized microcomputer for performing initialization processing of the acceleration sensor, and a power supply control part for controlling power to be supplied from the battery to the external device in accordance with a detection result of the acceleration sensor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は既存の装置に付加される電源制御装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply control device added to an existing device.

主に電池で動作する装置の場合、消費電力を押さえるために加速度センサを用いて装置の使用状態を検出し、装置を使用しない間は省電力モードに移行するという技術がある。 In the case of a device mainly operated by a battery, there is a technique of detecting the usage state of the device by using an acceleration sensor in order to suppress power consumption, and shifting to a power saving mode while the device is not in use.

特許文献１に開示されている装置では動き検出スイッチにて電源部からの電力を停止する電源制御機能が組み込まれている。 The device disclosed in Patent Document 1 incorporates a power supply control function for stopping the power from the power supply unit by a motion detection switch.

特許文献２に開示されている装置では既存回路を変更することなく外部からの無線通信によって既存機器の電源を制御することが可能である。 In the device disclosed in Patent Document 2, it is possible to control the power supply of the existing device by wireless communication from the outside without changing the existing circuit.

特開２０１６−１２７６００号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-127600 特開２０１９−６２６９３号公報JP-A-2019-62693

しかしながら、既存の機器の移動を検出し、使用状態時のみ稼働する機能を付加しようとする場合、回路を変更しなければならないという問題がある。本発明は上記した課題を解決するために、既存の外部機器に回路変更を加えることなく加速度を検出することにより外部機器への給電を制御することが行える電源制御装置を提供することにある。また、外部機器を使用していない状態、すなわち外部機器に加速度がかかっていない状態の時に外部機器への給電を遮断し、外部機器を使用している状態、すなわち外部機器に加速度かかかっている状態の時に外部機器に給電する機能を提供することを目的とする。 However, there is a problem that the circuit must be changed when trying to add a function of detecting the movement of an existing device and operating only in the used state. In order to solve the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a power supply control device capable of controlling power supply to an external device by detecting acceleration without changing a circuit in an existing external device. In addition, when the external device is not used, that is, when the external device is not accelerated, the power supply to the external device is cut off, and when the external device is used, that is, the external device is accelerated. The purpose is to provide a function to supply power to an external device when it is in a state.

また、特許文献２に開示されている装置では既存の外部機器の回路を変更することなく外部機器の電源制御を行うことが可能だが、コイン型電池と同等の大きさで実現することを想定した技術ではない。 Further, in the device disclosed in Patent Document 2, it is possible to control the power supply of the external device without changing the circuit of the existing external device, but it is assumed that the device has the same size as the coin-type battery. Not a technology.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、既存の外部機器の電池ボックス内に電池と一緒に本発明の電源制御装置を収容することにより、前記外部機器の回路に変更を加えることなく、前記外部機器が所持され使用されている、すなわち前記電源制御装置に何らかの加速度が検出、モーション検出されており、前記外部機器が移動していると判断できる状態である場合に給電し、前記外部機器が静止していると判断できる状態である場合に給電を遮断する機能を付加することにより上記課題を解決する。 The present invention has been made to solve the above problems, and by accommodating the power supply control device of the present invention together with the battery in the battery box of the existing external device, the circuit of the external device can be changed. Without adding, power is supplied when the external device is possessed and used, that is, when some acceleration is detected and motion is detected in the power control device and the external device can be determined to be moving. The above problem is solved by adding a function of shutting off the power supply when the external device can be determined to be stationary.

請求項２に記載の加速度センサは、加速度の計測機能の他に、省電力で稼働しつつもしきい値以上の加速度が検出された場合にモーション検出信号を出力する機能を有する。この機能を持つ加速度センサを使用する事により低消費電力、小型化を実現することができる。また、前記加速度センサは前記マイクロコンピュータとの通信を行っているが、シリアル通信回路を持たない小型のマイクロコンピュータを使用し、ソフトウェアによるシリアル通信のエミュレートにてI2C通信やSPI通信を実現することで、本電源制御装置の小型化を実現することができる。 The acceleration sensor according to claim 2 has, in addition to the acceleration measurement function, a function of outputting a motion detection signal when an acceleration equal to or higher than a threshold value is detected while operating with low power consumption. Low power consumption and miniaturization can be realized by using an acceleration sensor having this function. In addition, although the acceleration sensor communicates with the microcomputer, I2C communication and SPI communication should be realized by emulating serial communication by software using a small microcomputer that does not have a serial communication circuit. Therefore, it is possible to realize the miniaturization of the main power supply control device.

請求項２に記載の加速度センサは、前記マイクロコンピュータによる初期化処理完了後はモーションの検出を単独で行うことができる。そのため、前記マイクロコンピュータがモーション検出のための複雑な計算を行う必要もなく、かつ前記の加速度センサを常時監視する必要もなくなる。それにより前記加速度センサの初期化処理完了後は前記マイクロコンピュータをスリープ状態にすることができる。そのため消費電流を抑えることが可能となるため通常使用する電池よりも容量が少ない薄い電池を使用することができる。 The acceleration sensor according to claim 2 can independently detect motion after the initialization process by the microcomputer is completed. Therefore, it is not necessary for the microprocessor to perform complicated calculations for motion detection, and it is not necessary to constantly monitor the acceleration sensor. As a result, the microprocessor can be put to sleep after the initialization process of the acceleration sensor is completed. Therefore, it is possible to suppress the current consumption, so that a thin battery having a capacity smaller than that of a normally used battery can be used.

請求項３に記載の電源制御部は、前記加速度センサから出力されるモーション検出信号により前記の電池から前記外部機器への給電を制御する。すなわち、前記外部機器に何らかの加速度が検出された際に出力されるモーション検出信号を受け、前記外部機器に給電し、加速度が検出されない状態が一定時間以上計測されると、モーション検出信号が出力されないため、前記外部機器への給電が遮断される。 The power supply control unit according to claim 3 controls power supply from the battery to the external device by a motion detection signal output from the acceleration sensor. That is, if the motion detection signal output when some acceleration is detected in the external device is received, power is supplied to the external device, and the state in which the acceleration is not detected is measured for a certain period of time or longer, the motion detection signal is not output. Therefore, the power supply to the external device is cut off.

前記外部機器を車両のスマートキーとした場合、前記電源制御装置は、薄型のコイン型電池とともに前記スマートキーの電池ボックスに収容される。前記スマートキーを携帯した際には前記電源制御装置により前記スマートキーに給電され、車両のキーとして動作する。前記スマートキーを放置した場合には、一定以上の静止状態を検出し、前記スマートキーへの給電が停止され、キー解除のための電波が出力されなくなるため、第三者による電波の利用が行えなくなる。 When the external device is a smart key of a vehicle, the power supply control device is housed in a battery box of the smart key together with a thin coin-type battery. When the smart key is carried, the power control device supplies power to the smart key and operates as a vehicle key. If the smart key is left unattended, a stationary state above a certain level is detected, power supply to the smart key is stopped, and radio waves for key release are not output, so that a third party can use the radio waves. It disappears.

本発明によれば、既存の外部装置の電池ボックス内に本電源制御装置を収容することにより、既存の回路に変更を加えることなくモーション検出による電源制御機能、すなわち外部装置を使用していないときに外部装置の主電源を遮断し、外部装置を使用する際に外部装置の主電源を既存回路に通電することにより外部装置への給電を制御する機能を加えることができる。また従来使用する電池よりも薄い電池を使用しても著しく電池を消耗することがない。 According to the present invention, by accommodating the power supply control device in the battery box of the existing external device, the power supply control function by motion detection, that is, when the external device is not used without changing the existing circuit. It is possible to add a function of controlling the power supply to the external device by shutting off the main power supply of the external device and energizing the existing circuit with the main power supply of the external device when using the external device. Moreover, even if a battery thinner than the conventional battery is used, the battery is not significantly consumed.

本発明に係る電源制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power supply control device which concerns on this invention. 第１実施形態に係る電源制御装置の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the power-source control device which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る電源制御装置の使用例を説明するための図であるIt is a figure for demonstrating the use example of the power supply control device which concerns on 1st Embodiment. 車両のスマートキーに適用する場合の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the embodiment when it applies to the smart key of a vehicle. 第２実施形態に係る電源制御装置を電池ボックスに適用する場合の実施形態を示す図である。図５(a)は第２実施形態の外観を示し、図５(b)は第２実施形態の使用例を示す図である。It is a figure which shows the embodiment when the power-source control device which concerns on 2nd Embodiment is applied to a battery box. FIG. 5A shows the appearance of the second embodiment, and FIG. 5B is a diagram showing a usage example of the second embodiment.

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。 図１は本実施形態に係る電源制御装置の概略的な構成の一例を表す図である。図１に示すように電池ボックス１、電池２、および既存回路３が存在する装置において、電池ボックス１内に電源制御部４、加速度センサ５、マイクロコンピュータ６から成る本実施形態である電源制御装置が収容される。既存の電池２より本電源制御装置に電力を供給し、加速度センサ５とマイクロコンピュータ６に電力を供給し、加速度センサ５のモーション検出機能により電源制御部を制御する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a power supply control device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, in a device in which a battery box 1, a battery 2, and an existing circuit 3 exist, a power control device according to the present embodiment, which comprises a power control unit 4, an acceleration sensor 5, and a microcomputer 6 in the battery box 1. Is housed. Power is supplied to the power supply control device from the existing battery 2, power is supplied to the acceleration sensor 5 and the microcomputer 6, and the power supply control unit is controlled by the motion detection function of the acceleration sensor 5.

加速度センサ５はI2C通信やSPI通信などのシリアル通信方式によってマイクロコンピュータと通信を行うが、その場合マイクロコンピュータにシリアル通信回路が含まれていなければならない。しかしながらシリアル通信をソフトウェアによるエミュレートにより実現することによりシリアル通信機能を含まない小型かつ、省電力のマイクロコンピュータを使用することが可能となり、本電源制御装置の小型化が実現可能となる。 The accelerometer 5 communicates with the microcomputer by a serial communication method such as I2C communication or SPI communication, and in that case, the microcomputer must include a serial communication circuit. However, by realizing serial communication by emulating with software, it is possible to use a compact and power-saving microcomputer that does not include a serial communication function, and it is possible to realize miniaturization of this power supply control device.

図２は本発明の第１実施形態に係るコイン型電池形式の本実施形態である電源制御装置の構造、外観を示した図である。第１実施形態に係るコイン型電池形式の電源制御装置12（以下、電源制御装置12と称す）はコイン型の電池規格に準じた形状および外寸で構成される。電源制御装置12は天板7、ケース8、回路基板10、底板11で構成され、ここではコイン型電池規格CR1616に準じているものとして説明する。 FIG. 2 is a diagram showing the structure and appearance of the power supply control device according to the present embodiment of the coin-type battery type according to the first embodiment of the present invention. The coin-type battery-type power supply control device 12 (hereinafter referred to as the power supply control device 12) according to the first embodiment is configured to have a shape and outer dimensions conforming to the coin-type battery standard. The power control device 12 is composed of a top plate 7, a case 8, a circuit board 10, and a bottom plate 11, and is described here assuming that it conforms to the coin-type battery standard CR1616.

電源制御装置12は、例えばコイン型電池規格CR1616と同一の寸法で構成される。天板7は16mm、電源制御装置12の高さは1.6mm、電源制御装置正極端子9の高さは天板7より1.6mmを超えないものとする。
天板7と底板11は回路基板10の電源制御部と接続されており、天板7はコイン型電池の負極、底板11は既存電池ボックス1の負極に接触する。電源制御装置正極端子9は電源制御装置12に上部に重ねられるコイン型電池の正極と接触する。 The power control device 12 has the same dimensions as, for example, the coin-type battery standard CR1616. The top plate 7 shall be 16 mm, the height of the power supply control device 12 shall be 1.6 mm, and the height of the positive electrode terminal 9 of the power supply control device shall not exceed 1.6 mm from the top plate 7.
The top plate 7 and the bottom plate 11 are connected to the power supply control unit of the circuit board 10. The top plate 7 contacts the negative electrode of the coin-type battery, and the bottom plate 11 contacts the negative electrode of the existing battery box 1. The positive electrode terminal 9 of the power supply control device comes into contact with the positive electrode of the coin-type battery stacked on the power supply control device 12.

電源制御装置12は、コイン型電池規格の大きさ内に収めるために小型のマイクロコンピュータを使用する。通常、加速度センサはI2C通信やSPI通信等のシリアル通信方式によりマイクロコンピュータと通信するので、マイクロコンピュータ側にもシリアル通信機能が必要である。しかし通信機能を備えたマイクロコンピュータを用いると、電源制御装置は既存の外部機器の電池ボックス内に収まらない。そこで本発明では通信機能を備えていない、小型かつ低消費電力のマイクロコンピュータを使用する。シリアル通信機能を備えていない小型のマイクロコンピュータを使用する手立てとして、電源制御装置12はソフトウェアでのシリアル通信エミュレートによってI2C通信やSPI通信を実現する。 The power control device 12 uses a small microcomputer to fit within the size of the coin-cell battery standard. Normally, the accelerometer communicates with the microcomputer by a serial communication method such as I2C communication or SPI communication, so the microcomputer also needs a serial communication function. However, when using a microcomputer equipped with a communication function, the power control device does not fit in the battery box of an existing external device. Therefore, in the present invention, a small and low power consumption microcomputer having no communication function is used. As a means of using a small microcomputer that does not have a serial communication function, the power control device 12 realizes I2C communication and SPI communication by emulating serial communication with software.

図3は外部機器の電池ボックス13に収容される場合の構成を示したものである。通常電池ボックス13にはコイン型電池のみが収容されるが本発明は外部機器の電池ボックスにコイン型電池を含む電源制御装置12を収容する。したがって、従来使用していたコイン型電池に換えて、薄型のコイン型電池を使用する必要がある。どの程度薄くすればよいかというと、電源制御装置12の実際の大きさ(厚み)の分だけ薄い電池を使用する必要がある。例えば既存の外部機器の電源としてコイン型電池のCR1632が使用されている場合、コイン型電池の厚さは3.2mmであり、電源制御装置12の大きさ(厚さ)が1.6mm以内であるならば、コイン型電池にはCR1616(厚さ1.6mm)を使用し、コイン型電池と電源制御装置12を重ねることによりCR1632と同等の大きさ(厚み)になり、電池ボックス13に収容することが可能になる。 FIG. 3 shows the configuration when the battery box 13 of the external device is housed. Normally, only the coin-type battery is housed in the battery box 13, but in the present invention, the power supply control device 12 including the coin-type battery is housed in the battery box of the external device. Therefore, it is necessary to use a thin coin-type battery instead of the conventional coin-type battery. As for how thin it should be, it is necessary to use a battery that is as thin as the actual size (thickness) of the power supply control device 12. For example, if the coin-type battery CR1632 is used as the power source for an existing external device, the thickness of the coin-type battery is 3.2 mm, and the size (thickness) of the power supply control device 12 is within 1.6 mm. For example, CR1616 (thickness 1.6 mm) is used for the coin-type battery, and by stacking the coin-type battery and the power supply control device 12, it becomes the same size (thickness) as CR1632 and can be stored in the battery box 13. It will be possible.

電源制御装置正極端子9はコイン型電池16の正極に、底板11は電池ボックス13の負極に接触することにより電源を確保し、起動する。既存回路3は、通常電池ボックス正極端子14と電池ボックス負極端子15に接触し給電されているが、電源制御装置12の天板7に接触することより回路基板10の電源制御部によって給電を制御される。 The positive electrode terminal 9 of the power control device contacts the positive electrode of the coin-type battery 16 and the bottom plate 11 contacts the negative electrode of the battery box 13 to secure a power source and start the operation. The existing circuit 3 normally contacts the positive electrode terminal 14 of the battery box and the negative electrode terminal 15 of the battery box to supply power, but the power supply is controlled by the power supply control unit of the circuit board 10 by contacting the top plate 7 of the power supply control device 12. Will be done.

電源制御装置12で使用する加速度センサ5は、外部機器が動いているか静止しているかを判定するためのモーション検出機能を備え、アクティブ（閾値を上回る加速度が存在する状態）とインアクティブ（閾値を上回る加速度が存在しない状態）を検出するロジックを内蔵しており、外部機器にかかる加速度の状態から外部機器が動いているのか静止しているのかを判別しモーション検出信号を出力する回路を有する。 The acceleration sensor 5 used in the power control device 12 has a motion detection function for determining whether an external device is moving or stationary, and is active (a state in which an acceleration exceeding the threshold value exists) and inactive (a threshold value is set). It has a built-in logic to detect (a state in which there is no higher acceleration), and has a circuit that determines whether the external device is moving or stationary from the state of acceleration applied to the external device and outputs a motion detection signal.

加速度センサ5は待機状態における電力消費量が極端に少なく（2μA未満）、長時間稼働しても電池の消耗が少ない。かつマイクロコンピュータ6は加速度センサ5の初期化処理を行った後スリープ状態に移行する。これにより低消費電力でモーション検出機能を継続することが可能になる。 The accelerometer 5 consumes extremely little power in the standby state (less than 2 μA), and consumes less battery even when operated for a long time. In addition, the microprocessor 6 goes to sleep after initializing the acceleration sensor 5. This makes it possible to continue the motion detection function with low power consumption.

図４は電源制御装置12を外部機器の一例である車両のスマートキーに適用した場合の実施形態を示した図である。電源制御装置12をコイン型電池16と共に車両のキーレスエントリーシステムにおけるスマートキー17の電池ボックス13に収容すると、外部機器であるスマートキー17を使用しない間、すなわち静止状態が継続して検出されている間は、スマートキー17には給電されない。また、車両のドアを開けるためにスマートキー17を所持した場合は電源制御装置12のモーション検出機能によりスマートキー17に給電される。このようにすることにより必要な時のみスマートキー17が動作し、スマートキー17を使用しない際にスマートキー17を停止させることができる。すなわちスマートキー17を所持していないときに第三者がスマートキー17の電波を利用することはできなくなる。 FIG. 4 is a diagram showing an embodiment when the power supply control device 12 is applied to a smart key of a vehicle which is an example of an external device. When the power control device 12 is housed together with the coin-type battery 16 in the battery box 13 of the smart key 17 in the keyless entry system of the vehicle, the stationary state is continuously detected while the smart key 17, which is an external device, is not used. During that time, the smart key 17 is not powered. If the smart key 17 is possessed to open the door of the vehicle, the power is supplied to the smart key 17 by the motion detection function of the power control device 12. By doing so, the smart key 17 operates only when necessary, and the smart key 17 can be stopped when the smart key 17 is not used. That is, when the smart key 17 is not possessed, a third party cannot use the radio wave of the smart key 17.

図５(a)(b)は本発明の第２実施形態に係る電源制御装置を乾電池の電池ボックスに使用した場合の構成の一例を表す図である。図５(a)は第２実施形態の外観を示し、電源制御装置12に接続される図２における電源制御装置正極端子9の代わりに電源制御装置正極端子19を導線18で接続する。図５(b)は第２実施形態の使用例を示す図であり、図５(a)の電源制御 装置12を電池ボックス20に乾電池23と一緒に収容する。電源制御装置12は電池ボックス20の負極24側に挿入され、電池ボックス負極端子21と乾電池23の負極に接触する。電源制御装置正極端子19は電池ボックス20の正極25側に挿入され、電池ボックス正極端子22と乾電池23の正極に接触する。このように収容することにより電源制御装置12は既存の電池23から電力供給され、既存の外部機器への給電を制御することができる。 5 (a) and 5 (b) are diagrams showing an example of a configuration when the power supply control device according to the second embodiment of the present invention is used in a battery box of a dry battery. FIG. 5A shows the appearance of the second embodiment, in which the power supply control device positive electrode terminal 19 is connected by the lead wire 18 instead of the power supply control device positive electrode terminal 9 in FIG. 2 connected to the power supply control device 12. FIG. 5B is a diagram showing a usage example of the second embodiment, in which the power supply control device 12 of FIG. 5A is housed in the battery box 20 together with the dry battery 23. The power control device 12 is inserted into the negative electrode 24 side of the battery box 20 and comes into contact with the negative electrode terminal 21 of the battery box 20 and the negative electrode of the dry battery 23. The positive electrode terminal 19 of the power control device is inserted into the positive electrode 25 side of the battery box 20 and comes into contact with the positive electrode terminal 22 of the battery box 20 and the positive electrode of the dry battery 23. By accommodating in this way, the power control device 12 is supplied with power from the existing battery 23, and can control the power supply to the existing external device.

１ 既存電池ボックス
２ 電池
３ 既存装置回路
４ 電源制御部
５ 加速度センサ
６ マイクロコンピュータ
７ 天板（負極端子）
８ ケース
９ 電源制御装置正極端子
１０ 回路基板
１１ 底板（負極端子）
１２ 電源制御装置
１３ 電池ボックス
１４ 電池ボックス正極端子
１５ 電池ボックス負極端子
１６ コイン型電池
１７ スマートキー
１８ 導線
１９ 電源制御装置正極端子
２０ 電池ボックス
２１ 電池ボックス負極端子
２２ 電池ボックス正極端子
２３ 乾電池
２４ 電池ボックス負極
２５ 電池ボックス正極
1 Existing battery box 2 Battery 3 Existing device circuit 4 Power supply control unit 5 Accelerometer 6 Microcomputer 7 Top plate (negative electrode terminal)
8 Case 9 Power control device Positive terminal 10 Circuit board 11 Bottom plate (negative terminal)
12 Power control device 13 Battery box 14 Battery box positive terminal 15 Battery box negative terminal 16 Coin-type battery 17 Smart key 18 Lead wire 19 Power control device Positive terminal 20 Battery box 21 Battery box negative terminal 22 Battery box positive terminal 23 Dry battery 24 Battery box Negative electrode 25 Battery box Positive electrode

Claims (4)

外部機器の電池ボックスに、電池と共に収容する電源制御装置であって、前記外部機器にかかる加速度を検出する低消費電力の加速度センサと、前記加速度センサの初期化処理を行う小型のマイクロコンピュータと、前記加速度センサの検出結果に応じて、前記電池から前記外部機器へ供給される電力を制御する電源制御部とを備える電源制御装置。 A power control device that is housed together with a battery in a battery box of an external device, a low power consumption acceleration sensor that detects the acceleration applied to the external device, and a small microcomputer that initializes the acceleration sensor. A power supply control device including a power supply control unit that controls power supplied from the battery to the external device according to a detection result of the acceleration sensor. 前記加速度センサはモーション検出機能を備えるもので、前記マイクロコンピュータとシリアル通信を行い、前記マイクロコンピュータは、シリアル通信機能を備えていない小型のマイクロコンピュータであって、ソフトウェア処理にてシリアル通信をエミュレートすることにより前記加速度センサと通信を行うことを特徴とする請求項1に記載の電源制御装置。 The acceleration sensor has a motion detection function and performs serial communication with the microcomputer. The microcomputer is a small microcomputer having no serial communication function and emulates serial communication by software processing. The power supply control device according to claim 1, wherein the power control device communicates with the acceleration sensor. 前記電源制御部は、前記加速度センサが加速度を検出するとき、前記電池から前記外部機器への給電を行い、前記加速度センサが加速度を検出しないとき、前記電池から前記外部機器への給電を遮断する回路を有することを特徴とする請求項２記載の電源制御装置。 The power supply control unit supplies power from the battery to the external device when the acceleration sensor detects acceleration, and shuts off power supply from the battery to the external device when the acceleration sensor does not detect acceleration. The power supply control device according to claim 2, further comprising a circuit. 前記外部機器は車両のスマートキーであって、前記電源制御装置は、薄型のコイン型電池とともに前記スマートキーの電池ボックスに収容されることを特徴とする請求項３に記載の電源制御装置。

The power supply control device according to claim 3, wherein the external device is a smart key of a vehicle, and the power supply control device is housed in a battery box of the smart key together with a thin coin-type battery.
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