JP4499932B2 - 携帯電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主システムとリアルタイムクロック回路とを少なくとも備えた携帯電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機や携帯データ端末（携帯電話にケーブル等を介して接続されて電子メール等の文章を作成するいわゆるメール端末機等）、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)などの携帯電子機器は、その多くが通信等の主機能を担う主システムのほかに、この主システムに付属して時計やカレンダ等の機能を担うリアルタイムクロック回路を備えている。
【０００３】
このリアルタイムクロック回路は、常に維持されるべき時刻データやカレンダデータ等を保持させるためのクロックデータを生成しているので、主システムの動作の有無にかかわらず、さらには主システムの動作電源が電池消耗等によって途絶えた場合であっても、継続的に動作する必要がある。そこで、リアルタイムクロック回路の動作電源は、前記主システムの動作電源を供給する主電池とは別に副電池を設け、この副電池から動作電源を供給することが一般に行われている。
【０００４】
そして、上記のような携帯電子機器において電力の殆どは主システムによって消費されるので、主電池には比較的大容量の二次電池（例えばニッケル水素電池など）が使用される。他方、リアルタイムクロック回路は時間や日付等のクロックデータを生成するだけで、僅かの電力しか消費しないので、保存寿命の長い小型リチウムイオン電池などが使用されることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、携帯電子機器において機器の小型・軽量化および低コスト化は非常に重要な課題であるが、この課題解決のためには、その機器を構成する部品点数の削減および各部品の小型化が不可欠である。しかし、リアルタイムクロック回路を備えた機器では、上述したように、リアルタイムクロック回路の動作を継続させるために、主電池とは別に副電池を内蔵しなければならず、このことが機器の小型・軽量化と低コスト化を図る上で大きな阻害要因となっていた。
【０００６】
そこで、リアルタイムクロック回路の動作電源を主システムと同じ主電池から供給することが提案されており、これによれば前記副電池を省略することが可能である。
【０００７】
しかし、この場合には、リアルタイムクロック回路の動作電源を確保するために、主電池の容量（起電力）がまだ十分に残っている間にその主電池を再充電あるいは交換する必要が生じて、主電池の利用率が低下するという問題を生じる。この利用率の低下分を補うためには主電池の容量を大きくすればよいが、これは主電池のサイズと重量およびコストを増大させてしまい、携帯電子機器の小型・軽量化と低コスト化とは相反する結果となってしまう。
【０００８】
また、主電池にニッケル水素電池などの二次電池を使用した場合には、放電が不十分な状態で再充電することが繰り返されるために、メモリ効果および放電サイクルの短縮による主電池の劣化が生じやすくなるという問題も生じる。
【０００９】
本発明は以上のような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、リアルタイムクロック回路を備えた携帯電子機器において、主システムを動作させる主電池でリアルタイムクロック回路も動作させることで、リアルタイムクロック回路用の副電池を不要にするとともに、主電池の利用率を高めて機器の小型・軽量化と低コスト化を可能にすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は次のような手段を提供する。
【００１１】
すなわち、本発明の手段は、主システムとリアルタイムクロック回路とを少なくとも備え、両者を内蔵の主電池で動作させる携帯電子機器において、前記主システムの動作電源を供給する主電池によって前記リアルタイムクロック回路の動作電源を供給するとともに、前記リアルタイムクロック回路の動作可能電圧を前記主システムの動作可能電圧よりも低く設定し、前記主電池の起電力が前記主システムの動作可能電圧以下となったときに、前記主システムへの電源供給を遮断し、且つ前記リアルタイムクロック回路への電源供給を継続させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記手段によれば、主電池の起電力が主システムの動作可能電圧以下になるまで使用しても、リアルタイムクロック回路の動作に必要な起電力をこの主電池から得ることができる。これにより、リアルタイムクロック回路を備えた携帯電子機器において、リアルタイムクロック回路用の副電池を不要にできるとともに、主電池の利用率を高めて機器の小型・軽量化と低コスト化を図ることができる。
【００１３】
前記手段において、前記主システムの動作停止に先立って、その主システム内の揮発性データを不揮発性記憶手段にセーブする場合は、前記主システムへの電源供給が行なわれている状態にて検出される前記主電池の起電力が予め設定された検出しきい値以下になったときに、前記セーブの動作を行ってから前記主システムの動作を電源遮断によって停止させることにより、前記不揮発性データを損なうことなく、主電池の利用率を高めることができる。
【００１４】
また、前記主システムの起動時に、その主システム内の揮発性データを不揮発性記憶手段からロードする場合は、前記主システムへの電源供給が遮断されている状態にて検出される前記主電池の起電力が予め設定された検出しきい値以上になったときに、前記ロードを含む主システムの起動処理を実行することにより、前記ロードを正しく行わせながら、主電池の利用率を高めることができる。
【００１５】
さらに、上述した手段において、前記主電池の起電力が前記リアルタイムクロック回路の動作可能電圧以下であるか否かを検出する電圧監視手段と、この電圧監視手段が前記動作可能電圧以下の状態を検出した場合に前記リアルタイムクロック回路を初期化する制御手段を備えることにより、主電池の残量切れによるクロックデータのエラーを事前に回避させることができるようになる。
【００１６】
前記主電池の起電力を所定電圧に変換して前記主システムに供給するＤＣ−ＤＣコンバータを使用する場合は、前記主電池の起電力が所定の検出しきい値以下になった場合に、前記主システムの動作を電源遮断によって停止させるとともに、この動作停止から前記主電池の起電力が回復するまでの時間を待って前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させ、その回復した主電池の起電力で前記リアルタイムクロック回路の動作を継続させることにより、主電池の利用率を高めながら、その主電池によるリアルタイムクロック回路の動作を継続させて時刻等のクロックデータを保護することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明による携帯電子機器の一実施例を示すブロック回路図である。
【００１９】
同図に示す携帯電子機器は、主電池と副電池を兼ねる内蔵二次電池１、この二次電池（主電池）１を外部電源（ＤＣＩＮ）を使って充電する充電回路２、前記二次電池１の起電力を所定電圧に昇圧変換するＤＣ−ＤＣコンバータ３、携帯電子機器の主機能を実行する主システム４、時刻やカレンダ等のクロックデータを生成するリアルタイムクロック回路５、前記二次電池１の起電力を監視する電池電圧監視回路６および電源制御回路７などを有する。主システム１は揮発性データを扱うとともに、その揮発性データをセーブするための不揮発性記憶手段（図示省略）を備えている。
【００２０】
図２は、図１に示した携帯電子機器の要部における波形チャート、図３は、その制御手順のフローチャートをそれぞれ示す。
【００２１】
図１〜３において、電池電圧監視回路６は第１〜第４の電圧検出を行う。
【００２２】
第１の電圧検出は、主電池（たとえば正常時の起電力２．４〜２．８Ｖ）１の容量減を警告するために行う（ステップＳ１）。
【００２３】
第２の電圧検出は、主システム４の動作を電源遮断によって強制停止させるシャットダウン処理のために行う（ステップＳ２〜６）。第３の電圧検出は主システムを電源供給によって起動させるか否かを判断するために行う。
【００２４】
前記ステップＳ１の第１の電圧検出は、主システム４が動作状態のとき、すなわち高負荷状態のときの主電池起電力低下を、予め設定された第１の検出しきい値（たとえば２．２Ｖ）を使って行う。この第１の電圧検出において、主電池１の起電力が第１の検出しきい値を割込むと、警告文の表示やＬＥＤの点灯等によって、主電池の残り容量が少ないことをユーザに知らせる処理を実行する。
【００２５】
この場合、第１の検出しきい値は、主システム４の動作が当面可能な電圧ではあるが、主電池１の残り容量が少ないことを示す警戒電圧（たとえば初期電圧２．８Ｖに対して２．２Ｖ）に設定されている。ニッケル水素電池などの起電力は、主電池の残り容量が無くなる容量末期にて急激に低下する特性を有している。第１の検出しきい値は、その容量末期の前兆として現れる起電力低下を検出することができるような値に設定されている。これにより、主システム４が動作可能なうちに主電池１の容量減を検出して事前に警告することができる。
【００２６】
第２の電圧検出は、主システム４が動作状態のとき、すなわち高負荷状態のときの主電池起電力低下を、予め設定された第２の検出しきい値（たとえば２．０Ｖ）を使って行う。この第２の検出しきい値（２．０Ｖ）は第１の検出しきい値（２．２Ｖ）よりも低く、主システム４の最低動作電圧（動作可能な最低電圧）よりも若干高い値に設定されている。この第２の電圧検出が行われると、主システム４内の不揮発性データを不揮発性記憶手段にセーブする退避処理を行った後、主システム４の動作を電源遮断によって停止させるシャットダウン処理を実行する（ステップＳ２〜６）。
【００２７】
第３の電圧検出は、主システム４への電源供給が遮断されている状態のとき、すなわちリアルタイムクロック回路５だけが動作している低負荷状態のときの主電池起電力を、予め設定された第３の検出しきい値（２．２Ｖ）を使って行う。この第３の検出しきい値は、主システム４に不揮発性データをロードして起動することが可能な主電池容量が残っているか否かを、その起動を行う前の無負荷状態で判定することができるように設定されている。
【００２８】
主電池としてのニッケル水素電池などは放電によって起電力が低下するが、その放電を停止させると、一旦低下した起電力が回復するという特性がある。また、主電池の起電力は主電池の残り容量が少なくなるにしたがって低下するが、その低下した起電力も、無負荷または低負荷状態が続くと回復する。このため、主システム４を起動させる前の無負荷状態また低負荷状態にある主電池の起電力が、その主システム４の最低動作電圧以上であっても、主電池１の残り容量が不十分であると、主システム４の起動途中で主電池起電力が前記最低動作電圧を割込んで、主システム４が強制的にシャットダウンされてしまう。この起動途中でのシャットダウンが生じると、主システム４への不揮発性データのロードまたは主システム４からの不揮発性データのセーブが中断されることにより、不揮発性データが破壊されるエラーが生じてしまう。
【００２９】
そこで、前記第３の検出しきい値は、主電池１に負荷がかけられたときの起電力低下分を見込んだ値に設定してある。実施例では、その第３の検出しきい値として、第２の検出しきい値（２．０Ｖ）よりも高い第１の検出しきい値（２．２Ｖ）を使用している。つまり、第１の電圧検出と第３の電圧検出は同じ検出しきい値（２．２Ｖ）を共用している。したがって、上述した第１〜第３の電圧検出は、第１と第２の２種類の検出しきい値（２．２Ｖと２．０Ｖ）を使って行なわれる。
【００３０】
第４の電圧検出は、主電池１の起電力がリアルタイムクロック回路５の動作可能電圧以下であるか否かを、予め設定された第４の検出しきい値（たとえば１．８Ｖ）を使って検出する。この第４の検出しきい値はリアルタイムクロック回路５の最低動作電圧と同じかそれよりもわずかに高い値（１．８Ｖ）に設定されている。主電池起電力が前記第４の検出しきい値以下になると、リアルタイムクロック回路５の動作が保証されなくなる。したがって、この場合は、リアルタイムクロック回路を初期化してクロックデータの狂いによるエラーを予防する（ステップＳ７）。
【００３１】
ここで、主システム４と電源制御回路７の動作電源は、主電池１から直接ではなく、その主電池１の起電力を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ３から供給される。また、リアルタイムクロック回路５の動作電源は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３が動作している間はそのＤＣ−ＤＣコンバータ３によって昇圧された電源が供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の動作が停止させられたときには前記主電池１から直接供給されるようになっている。
【００３２】
前記第２の電圧検出によって主システム４のシャットダウン処理が行われる場合、このシャットダウン処理によって主電池起電力は前記第２の検出しきい値（２．０Ｖ）よりもさらに低下するが、この間は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ３の動作によって所定電圧の動作電源が供給される。これにより、主システム４のシャットダウン処理およびそのシャットダウン処理を制御する制御回路の動作電圧（３．３Ｖ）が確保される。つまり、少なくともこのシャットダウン処理が行えるようなところで前記第２の電圧検出が行われるように、前記第２の検出しきい値が設定されている。
【００３３】
シャットダウン処理の後もＤＣ−ＤＣコンバータ３の動作は所定時間継続される。これにより、シャットダウン処理によって低下した主電池１の起電力が回復する。この主電池１の起電力が回復する時間（たとえば６０秒）を待った後、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の動作を停止させる（図２参照）。これにより、リアルタイムクロック回路５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の動作が停止した後も、その回復した起電力によって動作を継続することができる。したがって、主電池１は、その残り容量が主システム４の動作が停止する間際となるところまで使用することができる。
【００３４】
以上のようにして、本実施形態によれば、リアルタイムクロック回路５用の副電池を不要にするとともに、主電池１の利用率を高めて機器の小型・軽量化と低コスト化を図ることができる。また、主電池１がニッケル水素電池のようなメモリ効果のある二次電池の場合は、再充電前に放電を十分に行わせることができるので、主電池１の劣化を早めるメモリ効果を抑制することができるとともに、充電間隔を長くして充電を繰り返すことによる主電池１の劣化も抑制することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
【００３６】
例えば、本実施形態に係る技術は、メール端末機に限らず携帯電話やＰＤＡ等の携帯型情報機器の全般に適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による携帯電子機器では、主電池である内蔵主電池をその起電力が主システムの動作可能電圧以下になるまで使用しても、リアルタイムクロック回路の動作に必要な起電力を前記内蔵主電池から得ることができるため、リアルタイムクロック回路用の副電池を不要にするとともに、主電池の利用率を高めて機器の小型・軽量化と低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の技術が適用された携帯電子機器の実施例を示すブロック回路図である。
【図２】図１に示した携帯電子機器の要部における波形チャートである。
【図３】図１に示した携帯電子機器の要部における制御手順のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 副電池を兼ねる主電池
２ 充電回路
３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
４ 主システム
５ リアルタイムクロック回路（ＲＴＣ）
６ 主電池電圧監視回路
７ 電源制御回路

Claims (4)

1. 主システムとリアルタイムクロック回路とを少なくとも備え、前記主システムと前記リアルタイムクロック回路の両方を、内蔵の主電池で動作させる携帯電子機器において、
   前記主電池の起電力を所定電圧に変換して前記主システムおよび前記リアルタイムクロック回路に供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、
   前記主電池の起電力と負荷状態に応じて、前記主システム、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ、前記リアルタイムクロック回路の動作を制御する制御手段とを備え、
   前記リアルタイムクロック回路の動作可能電圧は前記主システムの動作可能電圧よりも低く、
   前記制御手段は、
   前記主システムが動作中であるために前記主電池が高負荷状態であるときに前記主電池の起電力が前記主システムの動作可能電圧以下となった場合、前記主システムへの電源供給を遮断して前記主システムの動作を停止させることで前記主電池を低負荷状態にさせ、且つ前記ＤＣ−ＤＣコンバータを経由した前記リアルタイムクロック回路への電源供給を継続させ、
   前記主電池が低負荷状態となってから前記主電池の起電力が回復するまでの所定の時間が経過した後、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧動作を停止させ、前記起電力が回復した主電池の起電力を前記リアルタイムクロック回路に供給して動作を継続させることで前記主電池の利用効率を高めることを特徴とする携帯電子機器。
2. 前記制御手段は、前記高負荷状態のときに、前記主電池の起電力が前記主システムの動作可能電圧より高い予め設定された検出しきい値以下になったとき、前記主システム内の揮発性データを不揮発性記憶手段にセーブ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. 前記制御手段は、前記低負荷状態のときに、前記主電池の起電力が予め設定された検出しきい値以上になったとき、前記主システム内の揮発性データを不揮発性記憶手段からロードし前記ロードを含む主システムの起動処理を実行することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の携帯電子機器。
4. 前記主電池の起電力が前記リアルタイムクロック回路の動作可能電圧以下であるか否かを検出する電圧監視手段とをさらに有し、
   前記制御手段は、前記電圧監視手段が前記動作可能電圧以下の状態を検出した場合に前記リアルタイムクロック回路を初期化することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の携帯電子機器。

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