JP5872938B2 - 携帯機 - Google Patents

Description

この発明は、携帯機に関する。

携帯機（電子キー）と車載機との間の相互通信を通じて、車両ドアの施解錠及びエンジンの始動が可能となる、いわゆる電子キーシステムが周知である。この携帯機は、車両運転時以外においては、例えば家の中で放置されることが多い。このような現状から、携帯機に内蔵されるバッテリから携帯機内部の電子部品へ常に給電していると、上記放置時にもバッテリの電力が消耗して、バッテリ切れを招きやすくなる。

そこで、携帯機に振動センサを設けた上で、同振動センサを通じて検出される携帯機の振動に基づいて電子部品への給電の有無を切り替える方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。例えば、この携帯機は振動センサ、制御部及び電源装置を有する。制御部は、振動センサの検出結果に基づき携帯機の振動を監視する。制御部は、携帯機の振動が一旦検知されてから、振動が検知されなくなったとき、その時点からの時間を計測する。そして、制御部は、計測時間が一定時間に達したとき、電源装置に給電停止要求信号を送信する。電源装置は、給電停止要求信号を受けると、電子部品への給電を停止する。また、電源装置は、電子部品への給電が停止されている期間に振動センサを通じて携帯機の振動が検知された場合には、電子部品への給電を開始する。

本構成によれば、携帯機を所持したユーザが乗車するべく歩き始めると、携帯機が振動するため、電子部品への給電が開始される。よって、ユーザが乗車する際には、携帯機を用いて車両ドアを解錠及びエンジンを始動させることができる。また、例えばユーザが降車した後に携帯機を家の中で静置した場合には、そのときから一定時間が経過した時点で、携帯機の電子部品への給電が停止される。これにより、利便性を確保しつつ、携帯機の消費電力を低減することができる。

例えば、特許文献２に示すように、振動センサは、振動に伴い回転する球体と、球体が回転することで変位する可動接点と、変位した可動接点に接触する固定接点と、を備える。この振動センサは、球体の回転に伴い可動接点と固定接点が導通することを通じて振動があった旨を検出する。

特開平１０−２０５１８６号公報 特開平９−４３０４６号公報

上記振動センサにおいては振動が加えられたときに、可動接点が固定接点に接触する必要がある。ここで、可動接点と固定接点との間に埃等の異物が侵入した場合には、両接点間で導通状態が確保されず、正しく振動が検出されないおそれがある。また、可動接点及び固定接点が錆びることで、両接点間で導通状態が確保されず、正しく振動が検出されないおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より確実に振動を検出することができる携帯機を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、携帯機の使用に伴ってユーザによって前記携帯機に加えられる振動を検出する振動センサと、前記振動センサの検出結果に基づき前記携帯機が使用中であると予測される時間に限り、前記携帯機の動作に必要となる電力を供給する給電手段と、を備えた携帯機において、前記振動センサは、磁束の変化に基づき起電力が生じるコイルと、前記携帯機の振動に伴って前記コイルの内部を回転する磁石と、を備え、前記起電力の有無を通じて前記携帯機の振動を検出し、さらに、前記コイルの起電力を前記携帯機の動作電力として充電可能とする充電手段と、前記起電力の給電対象を前記給電手段とした振動検出モードと、前記起電力の給電対象を前記充電手段とした充電モードとの間で切り替わる給電切替手段とを備えたことをその要旨としている。

同構成によれば、携帯機の振動に伴って磁石がコイルの内部を回転する。この磁石の回転によって、コイルに対する磁束が変化する。よって、コイルに起電力が生じる。この起電力を通じて携帯機に振動があったことを検出可能である。

本構成によれば、磁石がコイルの内部に設けられるため、振動センサ、ひいては高い携帯性が要求される携帯機をコンパクトに構成するとともに、磁石の回転に伴う磁束の変化をより確実にコイルに与えることができる。さらに、携帯機の振動に伴い接点が接離する従来の構成と異なって、接点を省略することができる。よって、上記「発明が解決しようとする課題」で挙げた接点の錆びや接点間の異物による振動検出精度の低下が抑制される。以上により、振動センサによって、より確実に携帯機の振動を検出することができる。
また、同構成によれば、コイルの起電力を携帯機の動作電力として充電可能となる。よって、携帯機の電池切れを抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の携帯機において、前記振動センサは前記コイルの一端側を覆う基板を備え、前記磁石は、球状に形成されるとともに、前記携帯機の振動に伴って前記基板の面に沿って転がることをその要旨としている。

同構成によれば、磁石は球状に形成される。よって、携帯機の振動方向に関わらず、磁石は回転する。従って、振動センサとしての振動検出精度を向上させることができる。

本発明によれば、携帯機において、より確実に振動を検出することができる。

第１の実施形態における電子キーシステムの構成を示すブロック図。 第１の実施形態における電源回路についてその回路構成を示す回路図。 第１の実施形態における振動センサの断面図。 第１の実施形態における図３のＡ−Ａ線断面図。 第２の実施形態における電源回路についてその回路構成を示す回路図。 他の実施形態における振動センサの断面図。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる携帯機を車両の電子キーシステムに具体化した第１の実施形態（参考例）について図１〜図４を参照して説明する。

図１に示すように、この電子キーシステムでは、ユーザが所持する携帯機１と車両２との間での双方向無線通信を通じて車両ドアの施解錠及びエンジン始動が実行される。
（車両２の構成）
図１に示すように、車両２は、車外送信装置２０と、車内送信装置２１と、受信装置２２と、車載制御装置２３と、施解錠スイッチ２５と、エンジンスイッチ２６とを備える。

施解錠スイッチ２５は車外側のドアハンドルに設けられるとともに、押し操作されると、その旨の操作信号を車載制御装置２３に出力する。
エンジンスイッチ２６は運転席の近傍に設けられるとともに、押し操作されると、その旨の操作信号を車載制御装置２３に出力する。

車載制御装置２３は不揮発性のメモリ２３ａを備え、そのメモリ２３ａには携帯機１と同一のＩＤコードが記憶されている。車載制御装置２３は、例えば車両ドアが施錠された状態において、一定周期毎に車外送信装置２０を通じて車両ドアの周辺に設定された車外通信エリアに要求信号を無線送信する。また、車載制御装置２３は、例えば車両ドアの解錠後に車両ドアが開閉されたとき、一定周期毎に車内送信装置２１を通じて車室内に設定された車内通信エリアに要求信号を無線送信する。

また、受信装置２２は、携帯機１から送信される応答信号を受信すると、受信した応答信号を車載制御装置２３に出力する。車載制御装置２３は、車外通信エリアへの要求信号に対する応答信号に含まれるＩＤコードと、メモリ２３ａに記憶されるＩＤコードとの照合が成立した状態で、施解錠スイッチ２５が操作されると、車両ドアの施解錠状態を切り替える。また、車載制御装置２３は車内通信エリアへの要求信号に対する応答信号に含まれるＩＤコードと、メモリ２３ａに記憶されるＩＤコードとの照合が成立した状態で、エンジンスイッチ２６が操作されると、エンジンを始動させる。

（携帯機１の構成）
図１に示すように、携帯機１は、バッテリ１２と、電源回路３０と、各種電子部品１５とを備える。また、各種電子部品１５は、受信回路１０と、送信回路１１と、携帯機制御装置１４とを有する。

携帯機制御装置１４は不揮発性のメモリ１４ａを備え、そのメモリ１４ａには携帯機１固有のＩＤコードが記憶されている。受信回路１０は車両２から送信される要求信号を受信すると、受信した要求信号を携帯機制御装置１４に出力する。携帯機制御装置１４は、要求信号を認識すると、自身のメモリ１４ａに記憶されるＩＤコードを含む応答信号を生成し、その応答信号を送信回路１１に出力する。送信回路１１は応答信号を車両２に無線信号として送信する。

電源回路３０は、バッテリ１２からの電力を、各種電子部品１５へ供給可能に構成される。詳しくは、図２に示すように、電源回路３０は、振動センサ４０と、クロックモジュール３２と、一対のＮチャンネルのＭＯＳトランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２と、一対の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、を備える。

振動センサ４０及びクロックモジュール３２は、バッテリ１２及びグランドＧ間にそれぞれ並列に接続されている。ＭＯＳトランジスタＦＥＴ１は、そのソース端子が電子部品１５に接続されるとともに、そのドレイン端子がグランドＧに接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＦＥＴ１のゲート端子はクロックモジュール３２の出力端子３２ｂに接続されている。

ＭＯＳトランジスタＦＥＴ１のゲート端子とクロックモジュール３２の出力端子３２ｂとの間には、抵抗Ｒ２の一端が接続されている。この抵抗Ｒ２の他端はバッテリ１２に接続されている。

また、ＭＯＳトランジスタＦＥＴ２は、そのソース端子が抵抗Ｒ１を介してバッテリ１２に接続されるとともに、そのドレイン端子がグランドＧに接続されている。ＭＯＳトランジスタＦＥＴ２のゲート端子は振動センサ４０に接続されている。ＭＯＳトランジスタＦＥＴ２のソース端子及び抵抗Ｒ１間は、クロックモジュール３２の入力端子３２ａに接続されている。また、振動センサ４０はグランドＧにも接続されている。振動センサ４０は携帯機１の振動に応じて、ローレベル及びハイレベルの電圧をＭＯＳトランジスタＦＥＴ２のゲート端子に印加する。振動センサ４０の構成については後で詳述する。

また、クロックモジュール３２は、入力端子３２ａに印加される電圧に基づき、自身の状態を、出力端子３２ｂからハイレベルの電圧を出力するハイレベル出力状態及び出力端子３２ｂからローレベルの電圧を出力するローレベル出力状態間で切り替わる。

クロックモジュール３２がローレベル出力状態にあるとき、ＭＯＳトランジスタＦＥＴ１はそのゲート端子にローレベルの電圧が印加されることでオフ状態となって、クロックモジュール３２がハイレベル出力状態にあるとき、ＭＯＳトランジスタＦＥＴ１はそのゲート端子にハイレベルの電圧が印加されることでオン状態となる。

（電源回路３０の作用）
上記回路構成において、クロックモジュール３２の入力端子３２ａには、抵抗Ｒ１を介してバッテリ１２が電気的に接続されているため、通常、バッテリ１２の電圧に対応するハイレベルの電圧が印加されている。振動センサ４０は、携帯機１への振動に伴ってハイレベルの電圧をＭＯＳトランジスタＦＥＴ２のゲート端子に出力する。ＭＯＳトランジスタＦＥＴ２は、ゲート端子にハイレベルの電圧が印加されると、ソース端子及びドレイン端子間が導通したオン状態となる。これにより、バッテリ１２からの電力がＭＯＳトランジスタＦＥＴ２を介してグランドＧに流れるため、クロックモジュール３２の入力端子３２ａにはローレベルの電圧が印加された状態となる。

クロックモジュール３２は、入力端子３２ａに所定時間以上のローレベルの電圧が印加されたときローレベル出力状態からハイレベル出力状態に切り替わる、若しくはハイレベル出力状態を維持する。これにより、ＭＯＳトランジスタＦＥＴ１がオン状態となることで、バッテリ１２から電子部品１５へ給電される。また、このとき、クロックモジュール３２は内蔵する水晶振動子を利用して時間の計測を開始する。

そして、クロックモジュール３２は、時間の計測中に入力端子３２ａに、再び携帯機１の振動に伴って所定時間以上のローレベルの電圧が印加される都度、それまでに計測された時間をリセットし、時間の計測を最初から開始する。すなわち、電子部品１５への給電時間が延長される。

また、クロックモジュール３２は、計測された時間が予め設定された規定時間Ｔに達すると、自身の状態をハイレベル出力状態からローレベル出力状態に切り替えて、その状態を継続する。これにより、ＭＯＳトランジスタＦＥＴ１がオフ状態となることで、バッテリ１２から電子部品１５への給電が遮断される。

以上のように、携帯機１の電子部品１５への給電時間を、携帯機１の振動検知から一定時間に制限することで、携帯機１の消費電力を低減することができる。また、ユーザが携帯機１を手に取ってから車両に近づいて車両に乗車するまで、携帯機１に振動が加わると考えられるため、携帯機１が車両２との通信が必要なときには、携帯機１には電力が供給される。このため、利便性が確保される。

（振動センサ４０の構成）
図３に示すように、振動センサ４０は、コイル４１と、基板４２と、巻取軸４３と、上蓋４５と、磁石４７と、整流回路４８とを備える。

巻取軸４３は円筒状で形成されるとともに、その外周に筒状のコイル４１がはめ込まれる。巻取軸４３はコイル４１がはめ込まれた状態で、基板４２の上に固定的に設置される。コイル４１には導線４１ａの一端が接続されている。導線４１ａの他端は整流回路４８に接続されている。整流回路４８はＭＯＳトランジスタＦＥＴ２のゲート端子に接続される。

巻取軸４３の上端面には、上蓋４５が巻取軸４３の内部空間４６を密閉する態様で設けられている。内部空間４６には、球状の磁石４７が基板４２の上面を回転可能に設けられている。図４に示すように、磁石４７は巻取軸４３の内周面４３ａに当接することで転がり可能な範囲が制限される。この磁石４７は、体積を２分するようにＳ極及びＮ極が形成されている。

（振動センサ４０の作用）
図４に示すように、携帯機１に振動が加えられると、磁石４７は内部空間４６における基板４２の上面を回転する。また、携帯機１が傾けられた場合にも、磁石４７は基板４２の上面を回転する。この磁石４７の回転に伴い、コイル４１に対する磁石４７の形成する磁束の方向が変化する。磁束の変化に基づきコイル４１には起電力が生じる。ここで、コイル４１に生じる起電力ｅは、ファデラーの法則である「起電力ｅ∝磁束変化Δφ／微小時間Δｔ」により、磁束の変化が急激であるほど大きくなる。磁石４７を球状とすることで、磁石４７の回転が容易となるため、磁束の変化を急激にすること、ひいては起電力ｅを大きくすることができる。

コイル４１からの起電力は整流回路４８に出力される。整流回路４８は起電力を整流し、その整流した電流をＭＯＳトランジスタＦＥＴ２のゲート端子に供給する。これにより、ＭＯＳトランジスタＦＥＴ２のゲート端子にはハイレベルの電圧が印加されて、ＭＯＳトランジスタＦＥＴ２はオン状態となる。以上のように、振動センサ４０は携帯機１の振動の有無に応じて、ＭＯＳトランジスタＦＥＴ２のオンオフ状態を切り替えること、ひいてはクロックモジュール３２を動作させることができる。なお、クロックモジュール３２及びＭＯＳトランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２は給電手段に相当する。

以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）携帯機１の振動に伴って磁石４７がコイル４１の内部を回転する。この磁石４７の回転によって、コイル４１に対する磁束が変化する。よって、コイル４１に起電力が生じる。この起電力を通じて携帯機１に振動があったことを検出可能である。本構成によれば、磁石４７がコイル４１の内部に設けられるため、振動センサ４０、ひいては高い携帯性が要求される携帯機１をコンパクトに構成することができる。また、磁石４７の回転に伴う磁束の変化をより確実にコイル４１に与えることができる。さらに、携帯機１の振動に伴い接点が接離する従来の構成と異なって、接点を省略することができる。よって、上記「発明が解決しようとする課題」で挙げた接点の錆びや接点間の異物による振動検出精度の低下が抑制される。以上により、振動センサ４０によって、より確実に携帯機１の振動を検出することができる。

（２）磁石４７は球状に形成される。よって、携帯機１の振動方向に関わらず、磁石４７は転がる。従って、振動センサ４０としての振動検出精度を向上させることができる。
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図５を参照して説明する。この実施形態の携帯機は、振動センサの出力電力が充電可能に構成されている点が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図５に示すように、振動センサ４０と、バッテリ１２との間には充電回路３９が設けられている。また、振動センサ４０は、給電切替回路４０ａを備える。給電切替回路４０ａは、振動センサ４０の起電力の給電対象を充電回路３９とした充電モードと、給電対象をＭＯＳトランジスタＦＥＴ２とした振動検出モードとの間で切り替わる。また、給電切替回路４０ａはクロックモジュール３２とは別に自ら時間を計測するタイマを有する。

（給電切替回路４０ａの作用）
給電切替回路４０ａは、電子部品１５からの給電情報に基づき電子部品１５に電力が供給されているか否かを判断する。詳しくは、給電切替回路４０ａは、給電情報に基づき、電子部品１５に電力が供給されていない旨認識すると、振動検出モードとなる。この振動検出モードにおいて、振動センサ４０は、携帯機１の振動の検出を開始したとき、ＭＯＳトランジスタＦＥＴ２をオン状態とする。これにより、第１の実施形態と同様に、クロックモジュール３２の動作を通じて少なくとも規定時間Ｔに亘って電子部品１５に電力が供給される。

給電切替回路４０ａは、給電情報に基づき電子部品１５に電力が供給されている旨認識すると、自身のタイマを通じて時間の計測を開始するとともに、充電モードに切り替わる。この充電モードにおいて、充電回路３９は、コイル４１からの電流を整流し、その整流した電流をバッテリ１２に充電する。給電切替回路４０ａは、自身のタイマを通じた計測時間が規定時間Ｔの経過直前に達したと判断すると、再び振動検出モードに切り替わる。給電切替回路４０ａは、規定時間Ｔの経過後において給電情報に基づき電子部品１５への電力供給が継続されている旨認識すると、振動検出モードにおいて携帯機１の振動が検出されて電子部品１５への給電時間が延長されたとして、再び充電モードに切り替わるとともに、自身のタイマの計測時間をリセットして時間の計測を開始する。

なお、給電切替回路４０ａ及び充電回路３９は充電手段に相当する。
以上、説明した実施形態によれば、第１の実施形態の（１）及び（２）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。

（３）給電切替回路４０ａを通じてコイル４１に生じた起電力をバッテリ１２に充電可能である。よって、バッテリ１２の電池切れを抑制することができる。
（４）給電切替回路４０ａは、電子部品１５に電力が供給されていない状態においては振動検出モードとなって、携帯機１の振動の検出を通じて電子部品１５への給電が開始されると、充電モードに切り替わる。また、給電切替回路４０ａは、規定時間Ｔの経過直前に、再び振動検出モードに切り替わる。これにより、携帯機１の使用時には電子部品１５へ給電することで利便性を確保しつつ、充電モードの時間を長くすることができる。また、１つのコイル４１で充電及び振動検出が可能となるため、携帯機１の構成をより簡易にすることができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・第２の実施形態においては、振動センサとして機能するコイルと、充電電力を生成するコイルとが共有されていた。しかし、図６に示すように、振動検出用のコイル５０と、
充電用のコイル５１とを別に設けてもよい。本例では、振動検出用のコイル５０の外側に充電用のコイル５１が設けられ、両コイル５０，５１は同一の中心軸を有するように配置される。本構成によれば、給電切替回路４０ａは充電モード及び振動検出モード間で切り替わる必要がなく、給電切替回路４０ａを省略可能である。すなわち、充電用のコイル５１を充電回路３９に接続し、振動検出用のコイル５０を整流回路４８（ひいてはＭＯＳトランジスタＦＥＴ２）に接続した状態とする。これにより、充電用のコイル５１を通じて充電しつつ、振動検出用のコイル５０を通じて携帯機１の振動検知が可能となる。このように、充電用のコイル５０を通じたバッテリ１２の充電時間を増やすことで、より携帯機１の電池切れを抑制できる。また、両コイル５０，５１は上下方向に重ねられていてもよい。

・第２の実施形態においては、給電切替回路４０ａは、時間の経過に応じて充電モード及び振動検出モード間で切り替わっていた。しかし、ユーザの操作により充電モード及び振動検出モードを切り替え可能としてもよい。詳しくは、ユーザにより操作可能なモード切替スイッチを設ける。給電切替回路４０ａは、モード切替スイッチの操作に応じて充電モード及び振動検出モード間で切り替わる。例えば、ユーザは、携帯機１を通じて車両ドアの施解錠及びエンジンの始動が不可能となる程度までバッテリ１２の電圧が低下したとき、モード切替スイッチの操作を通じて振動検出モードから充電モードに切り替える。充電モードに切り替えられた後で、ユーザによって携帯機１が振り操作されることで、バッテリ１２の充電が実行できる。これにより、ユーザは、携帯機１を通じて車両ドアの施解錠及びエンジンの始動が可能となる。

・上記各実施形態においては、磁石４７は１つであったが、磁石４７は複数であってもよい。
・上記各実施形態においては、磁石４７は球状であったが、携帯機１の振動に伴い回転可能であれば、球状に限らず、例えば円柱状、円錐状に形成されてもよい。

・上記各実施形態においては、携帯機１は、車両との無線通信を通じて車両ドアの施解錠又はエンジン始動を可能とするものであったが、ユーザが携帯する携帯機であればこれに限らず、例えばスマートフォンやポータブルのゲーム機などであってもよい。

・上記各実施形態においては、携帯機１が放置されているときには、全ての電子部品１５について電力供給の遮断がされていたが、電子部品１５の一部についてのみ電力供給を遮断してもよい。

・振動センサ４０はＭＯＳトランジスタＦＥＴ２をオフ状態からオン状態に切り替え可能であればよく、例えば、整流回路４８を適宜削除したり、整流回路４８に代えてＭＯＳトランジスタＦＥＴ２を保護する保護回路を設けたりしてもよい。

次に、前記実施形態から把握できる技術的思想を記載する。
（イ）携帯機において、前記コイルとして、前記充電手段を構成する充電用のコイルと、前記振動センサを構成する振動検出用のコイルと、を別個に有すること。

同構成によれば、携帯機に振動があったときは、常に充電用のコイルを通じて携帯機の充電を行うことができる。従って、より携帯機の電池切れを抑制できる。
（ロ）携帯機において、車両との無線通信を通じて車両ドアの解錠又はエンジン始動を可能とすること。

１…携帯機、２…車両、１２…バッテリ、１４…携帯機制御装置、１５…電子部品、２３…車載制御装置、３０…電源回路、３２…クロックモジュール（給電手段）、３９…充電回路（充電手段）、４０…振動センサ、４０ａ…給電切替回路（充電手段）、４１…コイル、４２…基板、４３…巻取軸、４５…上蓋、４７…磁石、４８…整流回路、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２…ＭＯＳトランジスタ（給電手段）。

Claims (2)

1. 携帯機の使用に伴ってユーザによって前記携帯機に加えられる振動を検出する振動センサと、前記振動センサの検出結果に基づき前記携帯機が使用中であると予測される時間に限り、前記携帯機の動作に必要となる電力を供給する給電手段と、を備えた携帯機において、
   前記振動センサは、
   磁束の変化に基づき起電力が生じるコイルと、
   前記携帯機の振動に伴って前記コイルの内部を回転する磁石と、を備え、前記起電力の有無を通じて前記携帯機の振動を検出し、
   さらに、前記コイルの起電力を前記携帯機の動作電力として充電可能とする充電手段と、
   前記起電力の給電対象を前記給電手段とした振動検出モードと、前記起電力の給電対象を前記充電手段とした充電モードとの間で切り替わる給電切替手段とを備えた携帯機。
2. 請求項１に記載の携帯機において、
   前記振動センサは前記コイルの一端側を覆う基板を備え、
   前記磁石は、球状に形成されるとともに、前記携帯機の振動に伴って前記基板の面に沿って転がる携帯機。