JP2022103012A - クレードル - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチを選択する動作を行うことなく、載置される電子機器がクライアントになるかホストになるかを切り替えることができるクレードルを提供する。【解決手段】電子機器が載置されるクレードル１であって、通信装置２００との通信のためのＨＯＳＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１２と、通信装置３００との通信のためのＣＬＩＥＮＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１３とを有する。そして、クレードル１は、通信装置２００がコネクタ１２上に電力を供給していない場合には、コネクタ１３側と電子機器１００との通信を行えるように接続し、通信装置２００がコネクタ１２上に電力を供給している場合には、コネクタ１２側と電子機器２００との通信を可能なように接続する通信信号切替回路を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、情報処理端末等の電子機器の充電をするためのクレードルに関する。

携帯型電子端末においては外部端末との通信やデータの保存のために、無線による通信のほかにＵＳＢ通信の方式が採用されることが多い。ＵＳＢ通信は２つの端末のうち、いずれか片方がホストとしてＶＢＵＳ電源を供給し、もう一方がクライアントとしてＶＢＵＳ電源を給電される形式であり、ホストとクライアントのいずれになるかを端末によって固定されているものが多い。

また、ＵＳＢ Ｏｎ－Ｔｈｅ－Ｇｏ（ＯＴＧ)として、ホストとクライアントのいずれでも対応できる形式の端末も存在する。

ＯＴＧ端末においては基本的には、ＶＢＵＳ,Ｄ＋,Ｄ－,ＧＮＤの４つの信号の他にＩＤ信号を用いるか、端末側で手動設定することで、ＵＳＢ通信時のホストとクライアントが選択される。この場合通信毎に設定しなおす手間が必要となる。また、電子機器が載置されるクレードルにおいては、特許文献１のように、クレードルに各種モードを切り換えるスイッチが設けられたものが知られる。

特開２００３－０７５９０７号公報

特許文献１に記載された方法では、通信を行う対象ごとにスイッチを切り替えるため手間がかかっていた。

上記課題を解決するために、本発明のクレードルは、電子機器が載置されるクレードルであって、ホスト装置との通信のための第１コネクタと、クライアント装置との通信のための第２コネクタと、前記ホスト装置が前記第１コネクタに電力を供給していない場合には、前記第２コネクタ側と前記電子機器との通信を行えるように接続し、前記ホスト装置が前記第１コネクタに電力を供給している場合には、前記第１コネクタ側と前記電子機器との通信を可能なように接続する切替回路と、を備えることを特徴とする。

操作者がスイッチを切り替える動作を行うことなく、簡単に、載置される電子機器がクライアントになるかホストになるかを切り替えることができる。

本発明の一実施例に係るクレードルと携帯情報処理端末の斜視図である。 本発明のクレードルの背面図である。 本発明の実施例に係るクレードルと携帯情報処理端末、通信装置の概略配置図である。 本発明の実施例に係るクレードルの簡易な回路図である。 本発明の実施例に係る携帯情報処理端末のシステム構成を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る充電制御のフローチャートである。 本発明の実施例に係る他の充電制御のフローチャートである。 本発明における起動制御のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図中、同じ符号は各図を通して共通である。ただし、以下の実施の形態は本発明の技術思想を具体化するための装置を例示するものであって、本発明は以下のものに特定されない。

図１は本発明の一実施例に係るクレードル１に、充電される電子機器である携帯情報処理端末（ハンディーターミナル）１００を載置した外観の例である。図１の例においてクレードル１は商用電源をもとに駆動する据え置き型の装置である。図２に、クレードル１の背面図を示す。図２に示すとおり、本実施例のクレードル１には第１のコネクタとしてのＨＯＳＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１２、第２のコネクタとしてのＣＬＩＥＮＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１３、電源供給部１４が設けられる。

携帯情報処理端末１００が載置されているクレードル１の下方には、クレードル１のコネクタ（ＵＳＢ ＯＴＧ用外部接点部）１１（図３参照）が設けられている。図４に、クレードル１の回路図の概要を示す。コネクタ１１は５つ以上の接点ピンから構成されており、ＵＳＢのＶＢＵＳ信号伝送部１１１、Ｄ＋信号伝送部１１２、Ｄ－信号伝送部１１３、ＩＤ信号伝送部１１４、ＧＮＤ１１５によってＵＳＢ通信用のデータを送受信している。また、上記以外の接点ピンを有し、充電機能やシリアル通信機能を兼ね備えてもよいものとする。

ＨＯＳＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１２はＶＢＵＳを供給するＨＯＳＴ側となる端末用の接続コネクタである。このコネクタのＶＢＵＳ１２１が出力されているかどうかがクレードル１で検知される。ＣＬＩＥＮＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１３はＶＢＵＳを供給されるＣＬＩＥＮＴ側となる端末用の接続コネクタである。本発明の実施例においては上記２つのコネクタは同時接続が不可能なものとして、ＨＯＳＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１２の接続が優先されるものとなっている。

図３はクレードル１とＯＴＧ端末、さらに少なくとも一つ以上の周辺装置の接続例である。クレードル１に対し、携帯情報処理端末１００、ＵＳＢ ＨＯＳＴ側通信装置２００、ＵＳＢ ＣＬＩＥＮＴ側通信装置３００が、それぞれの接点部１００ａ、２００ａ、３００ａを介して接続される。

携帯情報処理端末１００はＵＳＢ ＯＴＧ機能を有しており、ＵＳＢアダプタ用外部接点部１００ａから入出力される信号の一つであるＩＤ信号を伝送するＩＤ信号伝送部１１４(図４参照)の信号の有無によって、ＵＳＢ通信におけるホストとクライアントのいずれかが決定される。クレードル１ではＵＳＢ ＨＯＳＴ側通信装置からのＶＢＵＳ信号をＶＢＵＳ信号伝送部１２１の信号を検知することで携帯情報処理端末１００のホストとクライアントが決定されるものとなっており、通信装置２００と通信装置３００が同時接続された場合、ＵＳＢ ＨＯＳＴ側通信装置２００が優先接続されるものとなっている。

接続される接点の信号はＶＢＵＳ信号、Ｄ＋信号、Ｄ－信号、ＩＤ信号、ＧＮＤであり、ＶＢＵＳ信号伝送部１１１、Ｄ＋信号伝送部１１２、Ｄ－信号伝送部１１３、ＩＤ信号伝送部１１４、ＧＮＤ１１５に信号が伝送される。また、これ以上のピンによって充電やシリアル通信機能を持つこともできる。

ＩＤ信号は携帯情報処理端末１００がホストとして動作するかクライアントとして動作するかに用いられる。携帯情報処理端末１００がＩＤ信号を受信する場合には、携帯情報処理端末１００は、クライアントとして動作する。携帯情報処理端末１００がＩＤ信号を受信しない場合には、携帯情報処理端末１００は、ホストとして動作する。具体的には、コネクタ１２に、通信装置２００が接続されていると、携帯情報処理端末１００には、ＶＢＵＳ電源１５０からＶＢＵＳ電源が供給されるとＩＤ信号が送信される。

ＨＯＳＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１２およびＣＬＩＥＮＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１３はそれぞれ４つ以上の接点ピンを有し、ＶＢＵＳ信号、Ｄ＋信号、Ｄ－信号、ＧＮＤ信号を伝送する。ＨＯＳＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１２において、通信装置２００からのＶＢＵＳ信号は、ＶＢＵＳ信号伝送部１２１、Ｄ＋信号は、Ｄ＋信号伝送部１２２、Ｄ－信号は、Ｄ－信号伝送部１２３、ＧＮＤ信号は、ＧＮＤ信号伝送部１２４にそれぞれ伝送される。コネクタ１２に通信装置２００が接続されている場合には、ＶＢＵＳ信号伝送部１２１は、ＶＢＵＳ電源１５０まで電力の伝送を行っている。ＣＬＩＥＮＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１３においては、携帯情報処理端末１００からのＶＢＵＳ信号は、ＶＢＵＳ信号伝送部１３１、Ｄ＋信号は、Ｄ＋信号伝送部１２２、Ｄ－信号は、Ｄ－信号伝送部１３３、ＧＮＤ信号は、ＧＮＤ信号伝送部１３４をそれぞれ伝送する。コネクタ１３に通信装置３００が接続されている場合には、ＶＢＵＳ信号伝送部１３１は、ＶＢＵＳ電源１５１からの電力の伝送を行う。

電源供給部１４はクレードル１全体の電源供給部であり、外部のＤＣ電源が接続されて電力が供給される。

ＶＢＵＳ電源１５１は、ＣＬＩＥＮＴ用ＵＳＢコネクタ１３のＶＢＵＳ信号１３１への電力供給源であり、電圧検知回路１７によって携帯情報処理端末１００がホストとなっていることを示す後述の信号が送信されることによって、ＵＳＢコネクタ１３への電源１４を用いた電源供給を開始する。

電圧検知回路１７では前述のとおり、ＶＢＵＳ電源部１５０の電圧を検知しており、電源部１５０にて電圧の印加があるとき、ＩＤ信号を携帯情報処理端末１００側がクライアントとなるように送信する。同時にＶＢＵＳ_ＨＯＳＴ検知信号伝送部１７１を介してＶＢＵＳ_ＨＯＳＴ検知信号を通信信号切替回路１６に供給し、ＨＯＳＴ側との接続を行うように設定する。また、このときＶＢＵＳ_ＣＬＩＥＮＴ出力信号伝送部１７２を介して伝送されるＶＢＵＳ_ＣＬＩＥＮＴ出力信号を遮断し、コネクタ１３側にＶＢＵＳ供給を行わないように設定する。

電源部１５０にて電圧の印加がないときはＩＤ信号が送信されず携帯情報処理端末１００がＨＯＳＴとして動作する。このとき、外部電源を利用して電源１４からＶＢＵＳ電源１５１を介してコネクタ１３への電力供給を行う。

すなわち、通信装置２００との通信のためのＨＯＳＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１２と、通信装置３００との通信のためのＣＬＩＥＮＴ用ＵＳＢ通信コネクタ１３と、をクレードル１は有する。そして、クレードル１は、通信装置２００がコネクタ１２上に電力を供給していない場合には、コネクタ１３側の通信を行えるように接続し、通信装置２００がコネクタ１２上に電力を供給することに応じて、コネクタ１２側の通信を可能なように接続を切り替える切替回路１６を有することで、簡単に、クレードルに載置される電子機器がクライントになるかホストになるかを切り替えることができる。

クレードルのコネクタに接続される電子機器に応じて、ホスト、クライントの切り換えがある情報処理端末として、ＵＳＢ ＯＴＧ機能を有する携帯情報処理端末を例示したが、ＵＳＢ ＯＴＧに限らず、コネクタを複数持つクレードルに対して本発明を適応することができる。クライアントとなる通信装置が接続された場合に、外部電源からの電力をクライアントとなる通信装置に供給するように構成することで、電力が混線する可能性を低減することができる。

なお、本実施例のクレードルによって充電される情報処理端末として、以下に説明する情報処理端末などを好適に利用することができる。以下、本実施例に利用可能な情報処理端末およびクレードルにおいて、情報処理端末の充電制御について説明する。

情報処理端末など、電池により駆動される装置の多くは、電池残量の低下によりシステムを維持できなくなった場合にデータの破損などが発生しないように、電池残量によって負荷部の駆動を制限したり、電池が一定の電圧（以下、強制オフ電圧）以下になった場合にはシステムをシャットダウンさせたりなどの制御が行われている（例えば国際公開２００２／０７３７７０号公報）参照）。

一度シャットダウンされたシステムはバッテリーが充電されるまで起動できないのが一般的だが、充電には時間がかかるため、充電中であっても一定の電圧（以降、起動可能電圧）以上になった場合は起動を可能にする必要がある。

なお、充電はバッテリー電圧よりも少し高い電圧を印加して充電を行うため、充電器を接続した時にバッテリー電圧が少し上昇する。

この時、強制オフ電圧と起動可能電圧を同じ電圧に設定した場合、充電前に強制オフ電圧以下で起動できなかったのにも関わらず、充電器に接続するとバッテリー電圧が上昇して起動可能電圧を超えて起動できるようになってしまう場合がある。

しかし、バッテリー残量は少ないままであるから、上述のように充電中に起動させてすぐに充電器を外した場合、電源供給が足りなくなってシステムが落ちる場合がある。そのため、強制オフ電圧と起動可能電圧は別の電圧値で監視する必要がある。

上記システムを実現するためには強制オフ電圧と起動可能電圧の監視で２つの電圧監視ＩＣを搭載する必要があるが、価格を抑える必要のある廉価装置や、基板面積の小さい小型装置においてＩＣを２つ搭載することが現実的ではないという問題があった。

図５は、本発明に係る携帯情報処理端末１００のシステム構成を示すブロック図である。図５の携帯情報処理端末１００は、携帯情報処理端末１００を駆動させるための二次電池１０１と、二次電池を充電するための電源が接続される入力端子１０２と、入力端子１０２から供給された電源を用いて二次電池を充電する制御を行う充電制御回路１０３と、二次電池の電圧を検知する電圧検知ＩＣ１０４と、充電状態を示すためのＬＥＤ表示部１０５と、システムを起動させるために使用される電源キー１０６と、電源キー押下時に電池残量が少ないことを示すための液晶表示部１０７とを有する。なお、システムを起動させるための操作が可能であれば、キー、タッチパネル、ＮＦＣ等どのような操作方法を用いてもよい。少ない電力で動作するキーがシステム起動手段の操作部として好ましい。

図６は、携帯情報処理端末１００の二次電池１０１を充電する制御シーケンスを示したフローチャートである。

強制オフ電圧と起動可能電圧を別の値で見なければならない理由は、クレードル１に載置された充電時にバッテリーの電圧が一時的に上がってしまうからである。すなわち、起動可能電圧を見るときに充電を一時的に停止させることで、強制オフ電圧と起動可能電圧を同じ電圧に設定することが可能になる。

充電器が接続されると図２の充電シーケンスＳ１０１が開始される。まず充電を行う前にＳ１０２において電圧検知ＩＣ１０４を用いて二次電池１０１の電圧が強制オフ電圧以上か否かの判定を行う。強制オフ電圧よりも低かった場合、二次電池１０１の残量はシステムを起動するには少なすぎるため、起動可フラグは立てずにＳ１０３に移行する。Ｓ１０３で充電制御回路１０３を有効にし、ＬＥＤ表示部１０５を赤色に点灯される。次に、Ｓ１０４において充電中の二次電池１０１の電圧を確認し、強制オフ電圧を超えるまで充電を行う。強制オフ電圧を超えたあと、Ｓ１０５においてさらに１分間充電を行う。１分充電したらＳ１０６において充電を一旦無効にしてＳ１０２へ戻る。二次電池１０１の電圧が強制オフ電圧以上に達するまでこれを繰り返す。

二次電池１０１の電圧が強制オフ電圧以上に達したらＳ１０２からＳ１０７へ移行し、起動可フラグを立てる。その後、Ｓ１０８にて充電制御回路１０３を再度有効にし、ＬＥＤ表示部１０５を橙色に点灯させる。その後は通常の充電シーケンスであり、Ｓ１０９にて充電完了まで充電を継続し、充電が完了したらＳ１１０にて充電制御回路１０３を無効にし、ＬＥＤ表示部１０５を緑色に点灯させ、Ｓ１１１の充電完了となる。

図７は、携帯情報処理端末１００の二次電池１０１を充電する別の方法の制御シーケンスを示したフローチャートである。

図６の充電シーケンスでは１分おきに充電を停止してバッテリー電圧を取得していたが、図８のシーケンスでは、バッテリー電圧を監視せずに一定時間充電を続けることで、起動可能な容量を充電するようにしている。

充電器が接続されると図７の充電シーケンスＳ２０１が開始される。まず充電を行う前にＳ２０２において電圧検知ＩＣ１０４を用いて二次電池１０１の電圧が強制オフ電圧以上か否かの判定を行う。強制オフ電圧よりも低かった場合、二次電池１０１の残量はシステムを起動するには少なすぎるため、起動可フラグは立てずにＳ２０３に移行する。Ｓ２０３で充電制御回路１０３を有効にし、ＬＥＤ表示部１０５を赤色に点灯される。次に、Ｓ２０４において充電中の二次電池１０１の電圧を確認し、強制オフ電圧を超えるまで充電を行う。強制オフ電圧を超えたあと、Ｓ２０５においてさらに一定時間の充電を行う。この一定時間は、使用するバッテリーの特性に合わせてシステムが起動するのに十分な充電がされるような時間を設定する。（例えば、１０分等）

一定時間の充電が終わったらＳ２０５からＳ２０７へ移行し、起動可フラグを立てる。その後、Ｓ２０８にて充電制御回路１０３を再度有効にし、ＬＥＤ表示部１０５を橙色に点灯させる。その後は通常の充電シーケンスであり、Ｓ２０９にて充電完了まで充電を継続し、充電が完了したらＳ２１０にて充電制御回路１０３を無効にし、ＬＥＤ表示部１０５を緑色に点灯させ、Ｓ２１１の充電完了となる。

図８は、携帯情報処理端末１００の起動制御を示したフローチャートである。

電源キー１０６が押下されると、図８の起動シーケンスＳ３０１が開始される。まず、Ｓ３０２において携帯情報処理端末１００が充電状態にあるか否かを判定する。充電されていない場合は、二次電池１０１の電圧が強制オフ電圧よりも高いか否かの判別を行う。強制オフ電圧よりも低い場合、二次電池１０１の残量はシステムを起動するには少なすぎるため、何もせずＳ３０６へ移行し処理を終了する。強制オフ電圧よりも高い場合、Ｓ３０５へ移行しシステムの起動処理を実施してＳ３０６の処理終了へ移行する。

携帯情報処理端末１００が充電されている場合には、安易に二次電池１０１の電圧が判断できないため、Ｓ３０４へ移行し、図６および図７の充電シーケンスによって判定される起動可フラグを確認する。起動可フラグが立っていない場合は、二次電池１０１の残量が少ないため、何もせずＳ３０６へ移行し処理を終了する。起動可フラグが立っている場合には、二次電池１０１にシステムの起動を維持できる残量があるため、Ｓ３０５に移行してシステムの起動処理を実施して、Ｓ３０６の処理終了へと移行する。

安価で小型なシステムにおいてもバッテリーの残量不足によるシステムの停止を防ぐために、本発明の携帯情報処理端末１００としては、二次電池１０１により駆動される携帯情報処理端末１００であって、携帯情報処理端末１００は、二次電池１０１の電圧を検知する電圧検知手段（例えば電圧検知ＩＣ１０４）と、システムを起動するシステム起動手段（例えば電源キー１０６）と、を備え、二次電池１０１の充電中において、電圧検知手段により検知される二次電池１０１の電圧が所定の値に満たない場合は所定の時間の間、システム起動手段によるシステムの起動を無効とすることを特徴としてもよい。

さらに、端末の状態を表示する表示手段（例えば、ＬＥＤ表示部１０５、液晶表示部１０７）とを備え、表示手段は、システム起動手段によるシステムの起動が有効である場合と、システム起動手段によるシステムの起動が無効である場合に表示が異なることを特徴としてもよい。

表示手段は、システム起動手段によるシステムの起動が無効である場合に、二次電池の残量が少ないことを表示することを特徴としてもよい。

電圧検知手段により二次電池の電圧が所定の値に満たない場合は、二次電池の充電と電圧検知を一定時間おきに繰り返すことを特徴としてもよい。

１ クレードル
１１ コネクタ（ＵＳＢ ＯＴＧ用）
１２ コネクタ（ＨＯＳＴ用）
１３ コネクタ（ＣＬＩＥＮＴ用）
１４ 電源
１６ 通信信号切替回路
１７ 電圧検知回路
１００ 携帯情報処理端末
１０１ 二次電池
１０２ 充電用電源コネクタ
１０３ 充電制御回路
１０４ 電圧検知ＩＣ
１０５ ＬＥＤ表示部
１０６ 電源キー
１０７ 液晶表示部
２００ 通信装置（ＵＳＢ ＨＯＳＴ側）
３００ 通信装置（ＵＳＢ ＣＬＩＥＮＴ側）

Claims (3)

1. 電子機器が載置されるクレードルであって、
   ホスト装置との通信のための第１コネクタと、
   クライアント装置との通信のための第２コネクタと、
   前記ホスト装置が前記第１コネクタに電力を供給していない場合には、前記第２コネクタ側と前記電子機器との通信を行えるように接続し、
   前記ホスト装置が前記第１コネクタに電力を供給している場合には、前記第１コネクタ側と前記電子機器との通信を可能なように接続する切替回路と、
   を備えることを特徴とするクレードル。
2. 前記ホスト装置から電力とともに前記クレードルに載置された電子機器がクライアントになるようにＩＤ信号を伝送することを特徴とする請求項１に記載のクレードル。
3. 前記切替回路は、前記第１コネクタ上に電力を供給され、かつ、前記ＩＤ信号を前記ホスト装置から送信されることによって、第１コネクタ側の通信を可能にすることを特徴とする請求項２に記載のクレードル。
   
   

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