JP2021103822A - 携帯電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池に内蔵された無線タグと通信してデータ通信する手段を提供する。【解決手段】外部装置との通信が可能な通信アンテナを有する本体と、前記本体に電力供給し、無線タグを内蔵する二次電池と、前記通信アンテナの出力を制御する無線通信制御部とを備え、前記無線通信制御部は、前記通信アンテナを用いて前記無線タグとの間でデータ通信を行う際に、前記通信アンテナの出力を前記外部装置との通信時の出力である通常出力よりも小さい第一出力に制御することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は二次電池を電源とする無線アンテナを備えた携帯電子機器に関する。

近年の携帯電子機器においては、連続動作可能時間と提供できる品質との兼ね合いが問題となることが多い。この問題の前提には常に携帯電子機器に用いる電源の性能が関わっている。

一般的に、これらの携帯電子機器に用いられる電源は二次電池であり、電池に対して充電を行うことで繰り返し使用することが可能となっている。しかし、二次電池の使用においては、繰り返しの使用とともに電源性能が劣化していくことを避けることはできない。

また、同種の電池であっても電源性能の変化は一意に生じるものではなく、使用する条件や周辺環境、使用時間などの条件によって劣化の度合いには大きな差が生じる。

携帯電子機器の動作可能時間を確認するために、電源として使用する二次電池の劣化状態を調べる方法はある。しかし、さらに携帯電子機器では複数の二次電池を交換しながら運用する状況も多くあり、電池単体では劣化状態を記録・表示する手段がないため、劣化状態を確認した二次電池が混在してしまう状況も存在する。

これを解決するために、特許文献１に示されるように、無線タグを二次電池に内蔵し、充電された回数を記録することで、使用者に二次電池の劣化状況を任意のタイミングで提供する技術が開示されている。

特開２００４-３４９０７０号公報

二次電池に内蔵した無線タグに電池性能の劣化情報を記録し、携帯電子機器で使用する際に確認する手法では、必要としていない外部の二次電池の無線タグの記録まで読み取ってしまう場合がある。これを回避するために、従来は二次電池の無線タグごとに識別用データの追加や二次電池使用前に事前登録を行うといった作業を必要とし、操作時の手間を増やすことがあった。

上記課題を鑑み、本発明の携帯電子機器は、
外部装置との通信が可能な通信アンテナを有する本体と、
前記本体に電力供給し、無線タグを内蔵する二次電池と、
前記通信アンテナの出力を制御する無線通信制御部と
を備え、
前記無線通信制御部は、前記通信アンテナを用いて前記無線タグとの間でデータ通信を行う際に、前記通信アンテナの出力を前記外部装置との通信時の出力である通常出力よりも小さい第一出力に制御することを特徴とする。

本発明によれば、携帯電子機器内にある二次電池に内蔵された特定の無線タグのみと通信可能な状況とし、携帯電子機器外にある複数の無線タグを識別するためのデータの追加や事前登録の手間を削減することができる。

本発明を適用できる携帯電子機器の構成を示す実施例のブロック図。 本発明を適用できる携帯電子機器の実施例のフローチャート。 本発明を適用できる携帯電子機器の実施例のアンテナ周辺概略図。 本発明の自動販売機商品補充システムの構成を概略的に示す図である。 図４の自動販売機商品補充システムの構成を詳細に説明するブロック図。 図５における液晶表示部の表示方法を示す図。 本発明を使った自動販売機への補充の流れを示す図。 従来の自動販売機への補充の流れを示す図。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る携帯電子機器のブロック図を示す。携帯電子機器とは、携帯電話やスマートフォンなどの通信デバイスや、ハンディターミナルや携帯決済端末や在庫管理端末などの携帯端末であり、本実施形態では携帯端末を例に挙げて説明する。

携帯端末１は、無線タグに対するデータ読み取りおよび書き込み機能を備えた携帯電子機器である。本実施形態においては、無線通信の方式として限定されるものではないが、ＲＦＩＤによる無線通信を採用しており、携帯端末１によって無線通信により外部装置としての無線タグ（ＲＦタグ）を読み取ることで棚卸業務や入出庫業務を行うことができるものである。これら携帯端末１全体の動作は中央処理装置（ＣＰＵ）２によって統括制御される。

ＣＰＵ２は所定のシステムに従って本携帯端末を制御する制御手段として機能するとともに、電池状態監視部１１から送られてくる二次電池７の使用状態を記録し、登録されている電池仕様に応じて、使用状態から電池の劣化に関する情報を生成する生成手段として機能する。

ＣＰＵ２と接続されたＲＯＭ３には、ＣＰＵ２が実行するプログラムおよび制御に必要な各種データが格納されている。なお、不揮発性記憶手段であるＲＯＭは書換不能なものであってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのように書換可能なものであってもよい。

また、ＲＡＭ４はプログラムの展開領域およびＣＰＵ２の演算領域として利用されるとともに、各種データの一時記憶領域としても利用され、ＣＰＵ２が取得した現在の電池使用情報を記憶する。

無線通信制御部５はＣＰＵ２と無線アンテナ６（通信アンテナ）間の信号を変調し、無線アンテナ６を介した無線タグとの通信を実施する。また、ＣＰＵ２からの指示により、無線通信出力の制御を行い、通信可能な距離の変更を行う。

二次電池７は携帯端末１の本体の各部が駆動するための電力を供給する主電源として用いられている。内蔵する無線タグ８には二次電池７の製造年月日や劣化状態に関するデータが保存されており、無線アンテナ６を介した通信時に、保存されているデータを提示する。

また、二次電池７は無線アンテナ６を用いた通信に関して、それを可能な限り阻害しない位置に配置される。例として、図３に示される携帯端末内部に内蔵される無線アンテナ６の端部の位置が挙げられる。図３はアンテナ６周辺の通信可能な範囲を模式的に示したものである。

この図３においては、内蔵する二次電池７をアンテナの至近距離かつアンテナの放射パターン（放射方向）上で弱い位置に配置している。これは出力を制限したアンテナ出力（対応する通信可能な範囲１６を図３に模式的に示す）でも通信可能なほど近く、かつ強度の強い電磁波部分には影響を与えない位置に置くことで通常のアンテナ出力範囲１５での通信に対して影響を少ないものとしている。これによって、筐体外に存在する二次電池１８に内蔵した無線タグ１７のデータ読み取りが妨げられないものとなる。

主電源である二次電池７からの電力を各部に供給する役割は電源管理部９が行っており、電源スイッチ（ＳＷ）１０からの起動信号をトリガーにして、各部への電源供給を開始する。また、この起動信号はＣＰＵ２へも送られており、ＣＰＵ２が起動動作を行う。

電池状態監視部１１は接続されている二次電池７の温度、電圧、消費電流状態などを起動中は常時監視しており、ＣＰＵ２に対し取得した情報を送っている。

各種入力ＩＦ１２は使用者が携帯端末１の状態を遷移させるために使用され、各種入力ＩＦ１２からの信号を基に携帯端末１は動作し、動作モードを変更する。

一方で、表示制御部１３はＣＰＵ２からの指示によって動作しており、使用者へ携帯端末１の状態を示すために、ＬＥＤやスピーカ、ＬＣＤなどの各種の表示出力ＩＦ１４の制御を行っている。

次に、携帯端末１により電池タグに劣化情報を記録するための動作フローを説明する。本実施形態では、二次電池７に内蔵された無線タグ８に対して携帯端末１の無線アンテナ６から低出力の通信を行うことで、複数の無線タグの区別を不要として、無線タグ８に電池劣化の識別に必要なデータを記録するものである。

以下、その流れについて図２を用いて説明する。図２は電池の状態を携帯端末１で確認し、警告表示および劣化状態の記録を行う動作を示すフローチャートである。

まず、電源ＳＷ１０をＯＮにする（ステップＳ１）。次に、起動時に二次電池７の電圧降下や消費電流量などの電池劣化状態識別に必要な情報を電池状態監視部１１から取得する（ステップＳ２）。

ステップＳ３では、ステップＳ２で計測した情報から電池劣化の状態を識別する。ここでは、電池状態監視部１１が取得した情報がＣＰＵ２に送られ、電圧降下や消費電流が正常な範囲内か確認することで現在の劣化状態を識別する。

識別した結果、現在の測定情報から、電池が劣化しているとされた場合、その時点でステップＳ６に移行し、電池劣化に関する警告を使用者に対して表示する。

また、計測したデータからは劣化していると判断できなかった場合、携帯端末１が備える無線アンテナ６によって、通常外部装置としての無線タグと通信を行う際の出力（通常出力）よりも低い、低出力の無線通信を実行する（ステップＳ４）。この時の無線通信は、低出力に設定することで通信可能範囲に含まれる無線タグが二次電池７の無線タグ８のみが収められるように制御されており、複数の無線タグ８を識別する必要はないものとなる。また、無線タグ８にはこれまで二次電池７を運用していた際に計測した電池情報と出荷時の情報について記録されている。

ステップＳ４の通信で得られた情報を確認し（ステップＳ５）、無線タグ８に過去に後述するような携帯端末１の仕様範囲外で運用した履歴や電池性能の劣化履歴、保証年数切れが認められた場合、ステップＳ６に移行し、電池劣化に関する警告を使用者に対して表示する。

ステップＳ５で劣化状態が閾値を超えなかった、もしくはステップＳ６が完了した場合、低出力の無線通信により無線タグ８に記録されている二次電池７の劣化情報を更新する（ステップＳ７）。ステップＳ７での無線通信出力ではステップＳ４と同様に二次電池７の無線タグ８のみを通信可能範囲に収めている。また、ステップＳ７で更新される劣化情報は、無線タグ８に既に記録された情報より悪化している項目についてのみである。劣化していると判定するための閾値を超えておらず、ステップＳ６に移行していない場合でも、最悪値が更新された部分のデータは必ず更新される。

ステップＳ７の完了後、携帯端末１は二次電池７に関して運用状態の監視を行う（ステップＳ８）。ここでは、携帯端末１において電流の消費、電圧の降下、温湿度環境などを監視しており、二次電池７が取り付けられた携帯端末１が仕様上意図されない運用（仕様範囲外での運用）をされていないかを確認する。仕様外の運用がなされていたことが検知された場合、ステップＳ６に遷移し、電池の劣化警告を使用者に表示する。

携帯端末１を異常なく運用している場合は、電源ＳＷがＯＦＦとなるまでステップＳ８の監視が継続される（ステップＳ９）。電源ＳＷがＯＦＦとなる（ステップＳ１０）と、二次電池７の監視が停止される。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係る携帯端末について説明する。本実施形態は、ＲＦＩＤを用いた自動販売機補充システムに関する。

自動販売機の補充オペレーションにおいて、作業者はトラックで現場に到着後、トラックから台車へ飲料を乗せ換えて自動販売機のそばに向かう。そのため、まずはどの飲料を持って自動販売機に向かえば良いのか、という補充情報を取得する必要がある。

従来の自動販売機補充システムでは、補充データの取得手段に赤外線通信を用いており、ハンディターミナルで情報を取得している。近年ではRFIDを用いた技術も用いられており、特開2006-309426号公報に開示される電力送信や、特開2011-018121号公報に開示される扉の開閉履歴の取得が提案されている。ただし、いずれもデータの取得自体は赤外線を使用している。

しかしながら、赤外線は近距離での通信しかできないため、補充情報を取得する為には一度自動販売機のところまで行く必要があった。つまり、現状はトラックと自動販売機の間を2回以上往復する必要がある（図８参照）。

自動販売機とハンディターミナルをWi-Fiで接続して、遠距離で補充情報を取得する方法が考えられるが、Wi-Fiの使用には接続作業を行わなくてはいけないため、何度も個々の自動販売機に接続するには手間がかかるという問題がある。

上記を鑑み、本実施形態に係る自動販売機商品補充システムは、
所定の情報を所定の通信により送信するように構成された自動販売機と、前記自動販売機から送信された所定の情報を所定の通信により受信するハンディターミナルとを備える自動販売機商品補充システムにおいて、自動販売機およびハンディターミナルにＲＦＩＤを備えることを特徴とする。

また、前記所定の情報は、前記自動販売機の商品補充情報及び前記自動販売機の売上情報及び前記自動販売機の機体番号及び前記自動販売機の位置情報であることが好ましい。

また、前記情報は、暗号化されていることが好ましい。

また、前記所定の通信は、前記ＲＦＩＤによって行われる。この際、前記ＲＦＩＤは数十メートルの広範囲で通信が可能であることが好ましい。

また、前記ハンディターミナルは、前記商品補充情報及び前記売上情報及び前記機体番号及び前記位置情報を表示手段に表示するように構成されていることが好ましい。

また、前記ハンディターミナルは、商品補充情報及び商品売上げ情報及び前記機体番号及び前記位置情報の少なくとも一つを印刷装置に印刷させる印刷手段を備えることが好ましい。

また、前記自動販売機は、前記補充情報及び前記売上げ情報及び前記機体番号及び前記位置情報を通信により送信するように構成され、前記ハンディターミナルは、商品補充情報及び商品売上げ情報及び機体番号及び位置情報の少なくとも一つを通信により受信する受信手段と、当該受信した商品補充情報及び商品売上げ情報及び前記機体番号及び前記位置情報の少なくとも一つを通信装置に転送する転送手段とを備えることが好ましい。

また、前記ハンディターミナルはＲＦＩＤタグを備え、前記自動販売機はＲＦＩＤタグリーダを備えることが好ましい。

本実施形態によれば、ハンディターミナルを用いた自動販売機の飲料補充において、より作業効率の良いシステムの提供が可能になる。

以下、本実施形態を図面に用いて詳述する。図４は、本実施形態に係る自動販売機商品補充システムの構成を概略的に示す図である。

図４の自動販売機商品補充システムは、缶、ビン、ペットボトル等に入った清涼飲料水や、タバコ、アイスクリーム等の商品を各コラムに陳列し、購入者の指定する商品の品代としての貨幣の投入と同時に、購入者の指定する商品を取り出し口に排出する自動販売機１００と、自販機１００からＲＦＩＤ通信方式で売上げ情報及び商品補充情報及び自動販売機の位置情報ならびに機体番号を取得するハンディターミナル１５０とを備える。

図５は、図４の自動販売機商品補充システムの構成を詳細に説明するブロック図である。

図５において、自動販売機１００は、その前面にＲＦＩＤアンテナ１１０を備える。また、自動販売機１００の各構成要素を制御するＣＰＵ１１３と、ＲＦＩＤアンテナ１１０に接続されたＲＦＩＤ制御部１１１と、ＲＦＩＤ制御部１１１とＣＰＵ１１３に接続されたＲＡＭ１１２と、ＣＰＵ１１３に接続された収容庫制御部１１４を備える。

収容庫制御部１１４は、商品の販売数を検出するセンサを備え、商品の販売数データをＣＰＵ１１３へ送信する。

ＣＰＵ１１３は、収容庫制御部から送られてきた商品の販売データと、販売データから算出した補充情報、さらに予め設定された自動販売機の位置情報と機体番号（以下、集合データ）をまとめて暗号化し、暗号化された集合データをＲＡＭ１１２へ格納する。

ＲＦＩＤアンテナ１１０は、ハンディターミナル１５０から送られてきた電磁波を検知してＲＦＩＤ制御部１１１へ通知し、ＲＦＩＤ制御部１１１から送られてきた集合データをハンディターミナル１５０に電波で送信する。

ＲＦＩＤ制御部１１１は、ＲＦＩＤアンテナ１１０から送られてきた通知を検知してＲＡＭ１１２から暗号化された集合データを読み出し、そのデータをＲＦＩＤアンテナ１１０へ送信する。

ハンディターミナル１５０は、その表面にＲＦＩＤアンテナ１６０を備える。ハンディターミナル１５０は、また、ハンディターミナル１５０の各構成要素を制御するＣＰＵ１６３と、ＲＦＩＤアンテナ１６０とＣＰＵ１６３に接続されたＲＦＩＤ制御部１６１と、ＣＰＵ１６３に接続されたＲＡＭ１６２と、ＣＰＵ１６３に接続された液晶表示部１６４を備える。

ＲＦＩＤアンテナ１６０は、ＲＦＩＤ制御部１６１から送られてきた通知に基づいて自動販売機１００に電磁波を送信し、自動販売機１００から送られてきた暗号化された集合データを受信してＲＦＩＤ制御部１６１に集合データを送信する。

ＲＦＩＤ制御部１６１は、ＣＰＵ１６３から送られてきた通知を検知してＲＦＩＤアンテナ１６０に通知を送信し、また、ＲＦＩＤアンテナ１６０から送られてきた集合データを受信してＣＰＵ１６３に集合データを送信する。

ＣＰＵ１６３は一定時間おきにＲＦＩＤ制御部１６１へ通知を送信する。ＣＰＵ１６３は、また、ＲＦＩＤ制御部１６１から送られてきた暗号化された集合データを受信し、暗号化を解いて元の各データに変換し、暗号化が解かれた集合データをＲＡＭ１６２に格納する。

ＣＰＵ１６３は、また、ＲＡＭ１６２に格納された各データを読み出し、液晶表示部１６４へ送信する。

液晶表示部１６４は、ＣＰＵ１６３から送られてきたデータを受信し、例えば、受信したデータに含まれる自動販売機の位置を表示画面に表示した画面表示における地図上に表示する。

図６は、図５における液晶表示部１６４の、位置情報を利用した画面表示の表示内容を説明する図である。

液晶表示部１６４には地図Ｍが表示され、その地図Ｍ上に自動販売機の位置１７１と、選択した場合のチェック１７２と、ハンディターミナルの現在位置１７３と、情報取得ボタン１７４を備える。

ハンディターミナル１５０が複数の自動販売機１００の情報を取得した場合、この地図Ｍを表示させ、各自動販売機１００の位置１７１を地図Ｍ上に示す。

情報を表示させたい自動販売機１００を選択すると、その自動販売機の位置１７１上にチェックマーク１７２が表示される。チェックマーク１７２が付いた状態で情報取得ボタン１７４を押下すると、チェックマーク１７２が表示されている自動販売機１００の補充情報を表示する。

複数の自動販売機１００を選択し、複数のチェックマーク１７２が表示された状態で情報取得ボタン１７４を押下すると、選択された複数の自動販売機の合計した補充情報を表示する。

ここで、図８は、上述した従来の自動販売機補充オペレーションを説明する図である。補充作業員はまず、商品を載せたトラックで、自動販売機１００の近くまで移動する（ステップＳ５０１）。到着後、自動販売機１００の所まで歩いて移動し、ハンディターミナル１５０により赤外線通信で自動販売機１００から補充情報を取得する（ステップＳ５０２）。補充情報の取得後、トラックへ戻り、取得した補充情報を元に、補充に必要な商品をトラックから台車へ移し替える（ステップＳ５０３）。その後、台車に乗せ換えた商品を持って自動販売機１００の所へ行き、自動販売機１００に商品を補充する（ステップＳ５０４）。その他、ゴミ回収などを行ってトラックに戻る（ステップＳ５０５）。このオペレーションにおいては、トラックと自動販売機１００の間を２回往復していることになる。

一方、図７は、本発明のシステムを導入した場合の自動販売機商品補充オペレーションを説明する図である。

補充作業員はまず、トラックで自動販売機の近くまで行く（ステップＳ４０１）。次にその場で、ハンディターミナル１５０を使用し、ＲＦＩＤで自動販売機１００の情報を取得する（ステップＳ４０２）。この時、複数台の自動販売機１００が検出された場合には、図６で示した地図Ｍを液晶表示部１６４に表示する。次に取得した補充情報を元にして、補充に必要な商品をトラックから台車へ移し替える（ステップＳ４０３）。その後、台車に乗せ換えた商品をもって自動販売機１００の所へ行き、自動販売機１００に商品を補充する（ステップＳ４０４）。その他、ゴミ回収などを行ってトラックに戻る（ステップＳ４０５）。本実施形態に係るこのオペレーション方法においては、このように、自動販売機１００まで行って情報を取得する必要がなく、トラックと自動販売機１００の間の往復回数を低減することができる。

１ 携帯端末
５ 無線制御部
６ 無線アンテナ
７ 二次電池
８ 無線タグ
９ 電源管理部
１０ 電源ＳＷ
１１ 電池状態監視部
１５ 通常アンテナ出力における通信範囲
１６ 制限したアンテナ出力における通信範囲
１７ 無線タグ
１８ 二次電池

Claims (5)

1. 外部装置との通信が可能な通信アンテナを有する本体と、
   前記本体に電力供給し、無線タグを内蔵する二次電池と、
   前記通信アンテナの出力を制御する無線通信制御部と
   を備え、
   前記無線通信制御部は、前記通信アンテナを用いて前記無線タグとの間でデータ通信を行う際に、前記通信アンテナの出力を前記外部装置との通信時の出力である通常出力よりも小さい第一出力に制御することを特徴とする携帯電子機器。
2. 前記無線通信制御部は、
   前記通信アンテナの出力を前記第一出力に制御することによって、前記通信アンテナの通信可能範囲を前記携帯電子機器に搭載された前記二次電池までの範囲に制限することを特徴とする請求項１に記載の携帯電子機器。
3. 前記二次電池は、
   前記通信アンテナによる前記外部装置との無線通信を阻害しない、前記通信アンテナにおける電波の放射方向とは異なる端面に収容されることを特徴とする請求項１または２に記載の携帯電子機器。
4. 前記二次電池の使用状態を確認する電池状態監視部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯電子機器。
5. 前記無線通信制御部は、前記本体の起動時に前記第１出力で前記二次電池と通信を行い、前記無線タグに格納されているデータを取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の携帯電子機器。

Images