JP7055643B2

JP7055643B2 - 電子機器、電源制御回路

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Publication number: JP7055643B2
Application number: JP2018006397A
Authority: JP
Inventors: 隆市川
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2022-04-18
Anticipated expiration: 2038-01-18
Also published as: JP2019126216A

Description

本発明の実施形態は、電池により動作する電子機器、電源制御回路に関する。

一般に携帯型の電子機器（モバイル端末）には、充電式電池を製品内部に取り外しができない状態で設けたものがある。この種のモバイル端末は、電池が取り外されることを考慮する必要がなく、電池の残量を監視して、所定のレベルにまで少なくなったことを検出した場合にシャットダウン処理を実行する。これにより、安定したシャットダウン処理をすることができる。特に、使用目的が特定された組み込み機器において、リアルタイムＯＳ（Operating System）が使用されている場合には、短時間でシャットダウン処理を完了することができる。

一方、モバイル端末において、規模の大きなＯＳが搭載されたものがある。規模の大きなＯＳが搭載されたモバイル端末の場合、組み込み機器（リアルタイムＯＳ）と比較して、システムの立ち上げ（ブート処理）、立ち下げ（シャットダウン処理）に時間がかかる。従って、モバイル端末は、システムの立ち上げ、立ち下げの処理を完了できるだけの十分なレベルの電池の残量がある状態で、システムの立ち上げ、あるいは立ち下げの処理を開始する必要がある。

ところで、モバイル端末は、業務で使用することを目的とする場合、充電中に業務運用ができなくなるので、交換式電池パックを使用可能としたものがある。交換式電池パックは、例えばモバイル端末を誤って落下させた時の衝撃によって取り外されてしまうなど、使用中に取り外される可能性がある。モバイル端末に充電式電池が設けられていれば、交換式電池パックが取り外された時でも充電式電池により動作可能である。しかし、その時点で充電式電池にシャットダウン処理を完了するための時間を確保できる残量がない可能性がある。この場合、正常にシャットダウン処理が実行されず、その後、モバイル端末が正常に動作できなくなってしまう可能性がある。

特開平９－３２６８４９号公報

本発明が解決しようとする課題は、正常なシャットダウン処理を安定して実行することが可能な電子機器、電源制御回路を提供することである。

実施形態によれば、制御ユニットと、電源供給を制御する電源制御回路を有する電子機器において、前記電源制御回路は、着脱可能な第１電池と接続されるコネクタと、充電可能な第２電池と、スイッチと、第１検出回路と、第２検出回路と、第３検出回路と、シーケンサを有する。スイッチは、前記制御ユニットへの電源供給を前記第１電池と前記第２電池の何れかに切り替える。第１検出回路は、前記コネクタにより前記第１電池が接続された場合に接続され、前記第１電池が機器本体を動作可能とする第１基準電圧より高い状態にあるかを検出して、第１動作可能検出信号を出力する。第２検出回路は、前記第２電池と接続され、前記第２電池が、前記第２電池からの電源供給のみによりブート処理及びブート処理後のシャットダウン処理を正常に完了できる第２基準電圧より高い状態にあるかを検出して、前記第２基準電圧より高い状態となった時点で第２動作可能検出信号を出力する。第３検出回路は、前記第２電池と接続され、前記第２電池が、前記第２電池からの電源供給のみによりシャットダウン処理を正常に完了できる第３基準電圧より高い状態にあるかを検出して、第３動作可能検出信号を出力する。シーケンサは、前記第２動作可能検出信号をもとに、前記第２電池が前記第２基準電圧より高い状態にあることを検出すると、ブート処理可能信号を出力し、前記スイッチにより前記第１電池からの電源供給に切り換え、前記第１電池からの電源供給による動作中に、前記第１動作可能検出信号をもとに前記第１電池の電圧が前記第１基準電圧より高い状態にないことを検出すると、前記スイッチにより前記第２電池からの電源供給に切り換え、前記第２電池からの電源供給による動作中に、前記第３動作可能検出信号もとに前記第２電池が前記第３基準電圧より高い状態にないことを検出するとシャットダウン処理の開始を指示するシャットダウン開始信号を出力し、前記第１電池からの電源供給による動作中に、前記第１電池が取り外される状況となったことを検出した場合に、前記スイッチにより前記第２電池からの電源供給に切り換え、前記シャットダウン開始信号を出力する。前記制御ユニットは、前記ブート処理可能信号に応じてブート処理を開始し、前記ブート処理が開始された後に、前記第１電池が取り外される状況となったことに伴って出力された前記シャットダウン開始信号に応じて、実行途中のブート処理及びシャットダウン処理を実行する。

本実施形態における電子機器の構成を示すブロック図。本実施形態における電源制御回路の構成を示す図。本実施形態におけるシーケンサの入出力信号を説明するための図。本実施形態における電子機器の状態遷移図。本実施形態におけるシーケンサによる制御を示すフローチャート。本実施形態におけるシーケンサによる制御に応じたメインバッテリパック及びサブバッテリの電圧変化の具体例を示す図。本実施形態におけるシーケンサによる制御に応じたメインバッテリパック及びサブバッテリの電圧変化の具体例を示す図。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態における電子機器１０の構成を示すブロック図である。電子機器１０は、例えば携帯型に構成されており、電池からの電源供給により動作可能である。電子機器１０は、例えば飲食店等で使用される商品の注文を入力するオーダ端末である。オーダ端末は、例えば店員により所持され、入力された出力の注文内容を無線通信により送信する。オーダ端末は、交換可能なメインバッテリパック（第１電池）と、内蔵された充電可能なサブバッテリ（第２電池）からの電源供給により動作する。なお、本実施形態における電子機器１０は、オーダ端末に限るものではなく、着脱可能な第１電池と充電可能な第２電池により動作可能な機器を対象とすることができる。

また、本実施形態における電子機器１０は、一般的に組み込み機器において用いられないＯＳ（Operating System）が搭載されるものとする。電子機器に搭載されるＯＳとしては、例えばウィンドウズ（登録商標）、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標）などがある。これらのＯＳは、組み込み機器に使用されるリアルタイムＯＳと比較して規模が大きく、システムの立ち上げ（ブート処理）、立ち下げ（シャットダウン処理）に時間がかかる。

図１に示すように、電子機器１０は、制御ユニット１２、電源制御回路１４を有している。メインバッテリパック１６は、電子機器筐体に設けられた収納部に対して着脱可能となっている。従って、メインバッテリパック１６の電池残量が少ない場合に、充電済みの他のメインバッテリパック１６と交換することができる。収納部には、例えばメインバッテリパック１６を収納可能な空間が設けられ、空間に対して開閉可能なカバーが設けられる。カバーには、ロック機構が設けられ、空間に収納されたメインバッテリパック１６が外れないように保持する。ロック機構には、ロック状態を検出するセンサ（後述するセンサ１８）が設けられている。センサは、ロック機構が解除された場合に、ロック開検出信号を出力する。ロック開検出信号は、電源制御回路１４（後述するシーケンサ３４）に通知される。

制御ユニット１２は、コンピュータの機能が設けられており、プロセッサ２０Ａ、メモリ２０Ｂ、記憶装置２０Ｃ、入力装置２０Ｄ、表示装置２０Ｅ、通信インタフェース２０Ｆ、入出力インタフェース２０Ｇを有している。

プロセッサ２０Ａは、制御プログラムを実行することにより、電子機器の全体を制御する。プロセッサ２０Ａは、ＯＳ、アプリケーションプログラム等のプログラムを実行し、各ユニットを制御する。

メモリ２０Ｂは、プロセッサ２０Ａにより実行される各プログラムの他、各種処理の実行に伴う各種データが記憶される。メモリ２０Ｂは、プロセッサ２０Ａの処理のためにワークエリアとして使用される記憶エリア、及び各種プログラムやデータを記憶する不揮発性の記憶エリアを含む。

記憶装置２０Ｃは、プロセッサ２０Ａにより実行される各プログラムの他、各種処理の実行に伴う各種データが記憶される。記憶装置２０Ｃは、例えばハードディスク装置、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性の記憶媒体に記録する装置である。記憶装置２０Ｃに記憶されたプログラムやデータは、必要に応じて読み出されてメモリ２０Ｂに記憶される。また、シャットダウン処理では、メモリ２０Ｂに記憶されたデータが記憶装置２０Ｃに書き戻される。

入力装置２０Ｄは、例えばタッチパネル、ボタン、キーボードなどにより構成され、電子機器の動作を制御するための指示を入力する。

表示装置２０Ｅは、プロセッサ２０Ａの制御のもとで、電子機器の動作状態や処理内容等を表示する。
入出力インタフェース２０Ｇは、電源制御回路１４、外部の機器等が接続されるインタフェースである。

図２は、本実施形態における電源制御回路１４の構成を示す図である。
電源制御回路１４は、メインバッテリパック１６が収納部に収納されることにより、コネクタ３１を通じてメインバッテリパック１６と接続される。メインバッテリパック１６は、カバー１７が閉じられて、カバー１７がロック機構によりロックされることにより保持される。ロック機構によるロック状態はセンサ１８により検出される。センサ１８は、ロック機構が解除された場合にロック開検出信号ｄ６をシーケンサ３４に出力する。なお、本実施形態では、センサ１８によりカバー１７のロック機構の状態を検出するとしているが、メインバッテリパック１６を交換するために状態が変更されるその他の機構を対象とすることも可能である。

メインバッテリパック１６は、メインバッテリ１６Ａ、メインバッテリ１６Ａの過放電を監視する過放電制御回路１６Ｂを有する。メインバッテリ１６Ａに蓄積された電力は、過放電制御回路１６Ｂを通じて電源制御回路１４に供給される。

装着されたメインバッテリパック１６は、コネクタ３１を介してスイッチＳＷ１，ＳＷ２と接続される。メインバッテリパック１６からの電力は、スイッチＳＷ１をオンにすることで、スイッチＳＷ１を介して電子機器本体の各部ユニットに供給される。また、メインバッテリパック１６からの電力は、スイッチＳＷ２をオンにすることで、スイッチＳＷ２を通じて充電回路３２に供給される。充電回路３２は、メインバッテリパック１６が装着された場合に、メインバッテリパック１６から供給される電力により、過放電制御回路３３を通じてサブバッテリ３０に充電する。過放電制御回路３３は、サブバッテリ３０の過放電を監視する。充電回路３２は、サブバッテリ３０が満充電となった場合に、満充電検出信号をシーケンサ３４に対して出力する。

スイッチＳＷ３は、スイッチＳＷ２を介してメインバッテリパック１６と接続され、またサブバッテリ３０と接続される。従って、スイッチＳＷ３をオンにすることで、メインバッテリパック１６あるいはサブバッテリ３０から電子機器本体に電源供給することができる。

シーケンサ３４は、メインバッテリパック１６とサブバッテリ３０の電圧を監視し、メインバッテリパック１６とサブバッテリ３０の電圧に応じて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を切り替える制御を実行する。また、シーケンサ３４は、センサ１８からのロック開検出信号、すなわちメインバッテリパック１６を交換するためのロック機構の解除に応じて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を切り替える制御を実行する。シーケンサ３４には、メインバッテリパック１６からスイッチＳＷ１を介して、あるいはサブバッテリ３０から、電子機器本体の動作状態に関係なく、常時、電源供給される。

電源制御回路１４には、メインバッテリパック１６の電圧を監視するためのオペアンプ３６、サブバッテリ３０の電圧を監視するためのオペアンプ３７，３８，３９が設けられる。

オペアンプ３６は、プラス入力端子にメインバッテリパック１６を接続し、マイナス入力端子に、電子機器１０を動作可能と判定する基準電圧「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」を入力する。オペアンプ３６は、メインバッテリパック１６の電圧が「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」より高い状態にある場合、Ｖｍａｉｎ動作可能検出信号ｄ４をシーケンサ３４に出力する。「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」は、例えばメインバッテリ１６Ａの過放電検出電圧とすることができる。なお、「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」は、過放電検出電圧に限らず、過放電検出電圧よりも高い、電子機器１０を安定して動作可能と判定できる電圧とすることも可能である。

オペアンプ３７，３８，３９は、それぞれプラス入力端子にサブバッテリ３０を接続する。オペアンプ３７は、マイナス入力端子に、サブバッテリ３０からの電源供給のみによりブート処理及びブート処理後のシャットダウン処理を正常に完了できる電圧を判定する基準電圧「Ｖｓｕｂ動作可能電圧」を入力する。オペアンプ３７は、サブバッテリ３０の電圧が「Ｖｓｕｂ動作可能電圧」より高い状態にある場合、Ｖｓｕｂ動作可能検出信号ｄ１をシーケンサ３４に出力する。

オペアンプ３８は、マイナス入力端子に、サブバッテリ３０への再充電が必要な電圧を判定する基準電圧「Ｖｓｕｂ再充電検電圧」を入力する。オペアンプ３７は、サブバッテリ３０の電圧が「Ｖｓｕｂ再充電検電圧」より低い状態にある場合、Ｖｓｕｂ再充電検出信号ｄ２をシーケンサ３４に出力する。

オペアンプ３９は、マイナス入力端子に、サブバッテリ３０からの電源供給のみによりシャットダウン処理を正常に完了できる電圧を判定する基準電圧「Ｖｓｕｂシャットダウン検出電圧」を入力する。オペアンプ３７は、サブバッテリ３０の電圧が「Ｖｓｕｂシャットダウン検出電圧」より低い状態にある場合、Ｖｓｕｂシャットダウン検出信号ｄ３をシーケンサ３４に出力する。

図３は、本実施形態におけるシーケンサ３４の入出力信号を説明するための図である。
シーケンサ３４には、図３に示すように、電源制御回路１４において検出されるＶｓｕｂ動作可能検出信号ｄ１、Ｖｓｕｂ再充電検出信号ｄ２、Ｖｓｕｂシャットダウン検出信号ｄ３、Ｖｍａｉｎ動作可能検出信号ｄ４、満充電検出信号ｄ５を入力する。また、シーケンサ３４は、収納部に設けられたセンサ１８からのロック開検出信号ｄ６が入力される。シーケンサ３４は、各検出信号ｄ１～ｄ６の入力に応じて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３に対して、オン／オフを切り替えるための切り替え信号を出力する。

また、シーケンサ３４は、各検出信号ｄ１～ｄ６の入力に応じて、ＣＰＵブート可能信号Ｎ１、サブバッテリ動作中信号Ｎ２、ＣＰＵシャットダウン開始信号Ｎ３を出力する。各信号Ｎ１～Ｎ３は、入出力インタフェース２０Ｇを通じてプロセッサ２０Ａに通知される。また、シーケンサ３４は、入出力インタフェース２０Ｇを通じて、プロセッサ２０ＡからＣＰＵシャットダウン完了信号Ｎ４を入力する。

ＣＰＵブート可能信号Ｎ１は、サブバッテリ３０の電圧がブート処理を安定して実行可能なレベルにあることを通知する信号（ＣＰＵブート可能＝ＯＮ）である。ブート処理を安定して実行可能なレベルは、メインバッテリパック１６が装着されていない、あるいはブート処理の途中でメインバッテリパック１６が外されたとしても、サブバッテリ３０からの電源供給のみにより、ブート処理を最後まで実行した後、正常にシャットダウン処理を完了することができる電圧に相当する。

サブバッテリ動作中信号Ｎ２は、サブバッテリ３０から電子機器本体に電源供給されていることを通知する信号である（サブバッテリ動作中＝ＯＮ）。ＣＰＵシャットダウン開始信号Ｎ３は、サブバッテリ３０の電圧がシャットダウン処理を安定して実行可能なレベルにあり、シャットダウン処理の実行を指示する信号である（ＣＰＵシャットダウン開始＝ＯＮ）。シャットダウン処理を安定して実行可能なレベルは、サブバッテリ３０からの電源供給のみにより正常にシャットダウン処理を完了することができる電圧に相当する。

ＣＰＵシャットダウン完了信号Ｎ４は、プロセッサ２０Ａによるシャットダウン処理が完了したことを示す信号である（ＣＰＵシャットダウン完了＝ＯＮ）。

次に、本実施形態における電子機器（電源制御回路１４）の動作について説明する。
図４は、本実施形態における電子機器１０の状態遷移図である。図５は、本実施形態におけるシーケンサ３４による制御を示すフローチャートである。

初期状態として、電源制御回路１４は、メイン・サブバッテリ監視動作状態となる（ＡＣＴ１）（図４、状態Ｓ１）。メイン・サブバッテリ監視動作状態では、シーケンサ３４は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３をオフにする。すなわち、シーケンサ３４は、メインバッテリパック１６が装着された場合に、メインバッテリパック１６から本体に電源供給すると共に、サブバッテリ３０から電源供給をしないで、サブバッテリ３０に対して充電可能な状態にする。メイン・サブバッテリ監視動作状態では、サブバッテリ３０の電圧が正常にブート処理を完了することができるレベルではなく（ＣＰＵブート可能＝ＯＦＦ）、またサブバッテリ３０により電源供給しない状態にある（サブバッテリ動作中＝ＯＦＦ）。

シーケンサ３４は、Ｖｓｕｂ動作可能検出信号ｄ１をもとにサブバッテリ３０の検出電圧が「Ｖｓｕｂ動作可能電圧」より低く、かつ、Ｖｍａｉｎ動作可能検出信号ｄ４をもとにメインバッテリパック１６の検出電圧が「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」より低い状態にある場合には、メイン・サブバッテリ監視動作状態を維持する（図４、遷移Ｔ１）。

メインバッテリパック１６が装着されるとサブバッテリ３０が充電される。シーケンサ３４は、Ｖｓｕｂ動作可能検出信号ｄ１をもとにサブバッテリ３０の検出電圧が「Ｖｓｕｂ動作可能電圧」より高くなったことを検出すると（ＡＣＴ２、Ｙｅｓ）、メインバッテリ動作状態に遷移させる（ＡＣＴ３）（図４、状態Ｓ２、遷移Ｔ２）。

メインバッテリ動作状態では、シーケンサ３４は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３をオフにする。すなわち、シーケンサ３４は、メインバッテリパック１６から本体に電源供給させると共に、サブバッテリ３０に対して充電可能な状態を維持する。メインバッテリ動作状態では、サブバッテリ３０の電圧が正常にブート処理を完了することができるレベルにあり（ＣＰＵブート可能＝ＯＮ）、またサブバッテリ３０により電源供給しない状態にある（サブバッテリ動作中＝ＯＦＦ）。本実施形態における電子機器では、メインバッテリパック１６の電圧が「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」より低下した場合には、電源供給をメインバッテリパック１６からサブバッテリ３０に切り換えた後にシャットダウン処理を実行する。従って、メインバッテリ動作状態では、シーケンサ３４は、シャットダウン処理の実行が可能でないことを示す信号（ＣＰＵシャットダウン開始＝ＯＦＦ）を出力する。

メインバッテリ動作状態において、シーケンサ３４は、充電回路３２からサブバッテリ３０が満充電状態となったことを示す満充電検出信号が入力されると（ＡＣＴ４、Ｙｅｓ）、サブバッテリ満充電状態に遷移させる（図４、状態Ｓ３、遷移Ｔ３）。すなわち、サブバッテリ３０の充電が不要であるため、シーケンサ３４は、スイッチＳＷ２をオフにして、メインバッテリパック１６からサブバッテリ３０への電源供給を中止する。

サブバッテリ満充電状態において、シーケンサ３４は、Ｖｓｕｂ再充電検出信号ｄ２をもとにサブバッテリ３０の検出電圧が「Ｖｓｕｂ再充電検電圧」より低い状態になったことを検出すると（ＡＣＴ５、Ｙｅｓ）、メインバッテリ動作状態に遷移させる（図４、状態Ｓ２、遷移Ｔ４）。すなわち、サブバッテリ３０の電圧が再充電を必要とするレベルまで低下した状態であるため、シーケンサ３４は、スイッチＳＷ２をオンにして、メインバッテリパック１６からサブバッテリ３０への電源供給を再開する。

従って、電源制御回路１４では、メインバッテリパック１６の電圧が「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」以上の状態にある場合、すなわちメインバッテリパック１６からの電源供給により動作可能な状態の場合には、メインバッテリ動作状態（Ｓ２）とサブバッテリ満充電状態（Ｓ３）との間で状態が遷移する。

メインバッテリ動作状態あるいはサブバッテリ満充電状態において、シーケンサ３４は、メインバッテリパック１６の電圧が「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」より低い状態となったことを検出した場合に（ＡＣＴ６、Ｙｅｓ）、サブバッテリ動作状態に遷移させる（ＡＣＴ７）（図４、状態Ｓ４、遷移Ｔ５，Ｔ６）。

サブバッテリ動作状態では、シーケンサ３４は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３をオンにする。すなわち、シーケンサ３４は、メインバッテリパック１６からの本体電源供給を停止すると共に、サブバッテリ３０から本体電源供給されるようにする。サブバッテリ動作状態では、サブバッテリ３０の電圧が正常にブート処理を完了することができるレベルにあり（ＣＰＵブート可能＝ＯＮ）、またサブバッテリ３０により電源供給する状態にある（サブバッテリ動作中＝ＯＮ）。

このように、シーケンサ３４は、メインバッテリパック１６の電圧が「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」以上の状態にある場合には、メインバッテリパック１６のみから電源供給をして、サブバッテリ３０からの電源供給をしないように制御する。すなわち、サブバッテリ３０の使用頻度を抑えて、サブバッテリ３０に対する充放電回数を少なくする。これにより、サブバッテリ３０の寿命を延ばすことができる。

サブバッテリ動作状態では、サブバッテリ３０が満充電、あるいは満充電に近い状態にある。従って、メインバッテリパック１６からの電源供給に切り換えた直後にシャットダウン処理を開始することで、正常なシャットダウン処理を安定して実行することが可能である。

ただし、サブバッテリ３０が電子機器１０を動作可能な十分の容量を有している場合、メインバッテリパック１６からサブバッテリ３０に切り換えた後、サブバッテリ３０からの本体への電源供給を継続することができる。本実施形態では、メインバッテリパック１６の電圧低下（「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」より低下した状態）によってメインバッテリパック１６からサブバッテリ３０に切り換えた場合には、サブバッテリ３０の電圧が「Ｖｓｕｂシャットダウン検出電圧」以上である間は、サブバッテリ３０からの本体電源供給を継続する。

サブバッテリ動作状態において、シーケンサ３４は、Ｖｍａｉｎ動作可能検出信号ｄ４をもとにメインバッテリパック１６の検出電圧が「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」以上となる状態になったことを検出すると（ＡＣＴ８、Ｙｅｓ）、メイン・サブバッテリ監視動作状態に遷移させる（ＡＣＴ１）（図４、状態Ｓ１、遷移Ｔ８）。すなわち、シーケンサ３４は、十分に充電されたメインバッテリパック１６に交換された場合に、メインバッテリパック１６から本体に電源供給すると共に、サブバッテリ３０に対して充電可能な状態にする。

一方、サブバッテリ動作状態において、シーケンサ３４は、Ｖｓｕｂシャットダウン検出信号ｄ３をもとにサブバッテリ３０の検出電圧が「Ｖｓｕｂシャットダウン検出電圧」より低い状態になったことを検出すると（ＡＣＴ９、Ｙｅｓ）、シャットダウン動作状態に遷移させる（ＡＣＴ１０）（図４、状態Ｓ５、遷移Ｔ７）。「Ｖｓｕｂシャットダウン検出電圧」は、サブバッテリ３０からの電源供給のみによりシャットダウン処理を正常に完了できる電圧を保証するための基準電圧である。従って、サブバッテリ３０の検出電圧が「Ｖｓｕｂシャットダウン検出電圧」より低い状態になった時点でシャットダウン動作状態に遷移し、電子機器１０にシャットダウン処理を実行させることで、正常なシャットダウン処理を安定して実行することが可能となる。

また、サブバッテリ動作状態において、シーケンサ３４は、ロック開検出信号ｄ６をもとに、メインバッテリパック１６が取り外される状況となったことを検出した場合、この検出から予め設定された一定時間が経過すると（ＡＣＴ９、Ｙｅｓ）、シャットダウン動作状態に遷移させる（ＡＣＴ１０）（図４、状態Ｓ５、遷移Ｔ７）。

シャットダウン動作状態への遷移を判定するための一定時間は、例えば３秒とする。シーケンサ３４は、ロック開検出信号ｄ６をもとにロック機構が解除されたことが検出された後、一定時間が経過する前に、再び、ロック状態となったことを検出した場合にはシャットダウン動作状態に遷移しない。すなわち、メインバッテリパック１６の交換を目的としたロック解除でない場合、例えば誤った操作によってロックが解除され、直ぐにロック状態に戻された場合、また電子機器１０に対する衝撃等によってロック機構が瞬間的に解除された場合などにおいて、シャットダウン処理が実行されないようにする。

シャットダウン動作状態に遷移された場合、シーケンサ３４は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３をオンにする。すなわち、シーケンサ３４は、サブバッテリ３０から本体にシャットダウン処理を実行するための電源を供給させる。シャットダウン動作状態では、サブバッテリ３０の電圧が正常にブート処理を完了することができるレベルにあり（ＣＰＵブート可能＝ＯＮ）、またサブバッテリ３０により電源供給する状態にある（サブバッテリ動作中＝ＯＮ）。また、シーケンサ３４は、ＣＰＵシャットダウン開始信号Ｎ３を出力し（ＣＰＵシャットダウン開始＝ＯＮ）、プロセッサ２０Ａに対してシャットダウン処理の実行を指示する（ＡＣＴ１０）。

プロセッサ２０Ａは、シーケンサ３４からのＣＰＵシャットダウン開始信号Ｎ３に応じてシャットダウン処理（ＣＰＵシャットダウン）を開始する。プロセッサ２０Ａは、シャットダウン処理が完了するとＣＰＵシャットダウン完了信号Ｎ４を出力する。

シーケンサ３４は、ＣＰＵシャットダウン完了信号Ｎ４を入力すると（ＡＣＴ１１、Ｙｅｓ）、初期状態とするメイン・サブバッテリ監視動作状態に遷移させる（ＡＣＴ１）（図４、状態Ｓ１、遷移Ｔ９）。すなわち、シーケンサ３４は、スイッチＳＷ１をオフすることで、サブバッテリ３０からの電源供給を停止して、サブバッテリ３０の省電力を図る。

次に、本実施形態におけるシーケンサ３４による制御に応じたメインバッテリパック１６及びサブバッテリ３０の電圧変化の具体例について、図６及び図７を用いて説明する。
図６は、メインバッテリパック１６の取り外しに応じてサブバッテリ３０へ切り換える場合について示している。図６では、シーケンスの状態（Ａ）、メインバッテリパック１６（メインバッテリ１６Ａ）の電圧（Ｂ）、サブバッテリ３０の電圧（Ｃ）、本体に供給される本体電圧（Ｄ）を示している。シーケンスの状態（Ａ）のＳ１～Ｓ５は、図４に示す状態Ｓ１～Ｓ５にそれぞれ対応している。

まず、十分に充電されたメインバッテリパック１６が装着されると、メイン・サブバッテリ監視動作状態（Ｓ１）において、サブバッテリ３０に対して充電が開始される。サブバッテリ３０は、予備充電期間ＳＣ１が経過すると充電されて電圧が上昇する。シーケンサ３４は、サブバッテリ３０の検出電圧が「Ｖｓｕｂ動作可能電圧」（Ｃ１）より高くなると、プロセッサ２０Ａに対してＣＰＵブート可能信号Ｎ１を出力し、その時点においてメインバッテリ動作状態（Ｓ２）に遷移させる。すなわち、サブバッテリ３０の電圧が正常にブート処理及びブート処理後のシャットダウン処理を完了することができるレベル（Ｃ１）になった時点で、プロセッサ２０Ａに対してシステムの立ち上げ（ブート処理）の開始を指示する。

サブバッテリ３０が電圧（Ｃ１）の状態の時にメインバッテリパック１６が外された場合のサブバッテリ３０の電圧変化を破線ＣＸによって示している。例えば、サブバッテリ３０の検出電圧が「Ｖｓｕｂ動作可能電圧」（Ｃ１）より高くなることでブート処理が開始されたものとする。ブート処理が開始された後に、もし、メインバッテリパック１６が外されたとしても、破線ＣＸに示すように、サブバッテリ３０から本体に電源供給され、実行途中のブート処理を完了するためのブート処理時間（ＣＳ２）と、ブート処理後のシステムを正常にシャットダウンさせるシャットダウン処理を完了させるためのシャットダウン処理時間（ＣＳ３）が確保される。従って、ブート処理途中でメインバッテリパック１６が外されたとしても、ブート処理あるいはシャットダウン処理が処理途中で電源遮断によって強制的に停止されることがなく、電子機器１０を安定した状態に維持することができる。

その後、シーケンサ３４は、メインバッテリ動作状態（Ｓ２）においてサブバッテリ３０の充電が継続され、サブバッテリ３０が満充電状態となるとサブバッテリ満充電状態（Ｓ３）に遷移させる。メインバッテリ動作状態（Ｓ２）及びサブバッテリ満充電状態（Ｓ３）では、メインバッテリパック１６から本体に電源供給される。

サブバッテリ満充電状態（Ｓ３）においてメインバッテリパック１６が取り外されると（Ｂ１）、メインバッテリパック１６の電圧が「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」より低下するため、シーケンサ３４は、本体への電源供給をメインバッテリパック１６からサブバッテリ３０に切り換えて、サブバッテリ動作状態（Ｓ４）に遷移させる。この場合、サブバッテリ３０からの電源供給に伴って、サブバッテリ３０の電圧が低下する。本体電圧（Ｄ）は、メインバッテリパック１６からサブバッテリ３０への切り換え時点（Ｄ１）からサブバッテリ３０の電圧低下に伴って電圧が低下する。

シーケンサ３４は、サブバッテリ３０の電圧が「Ｖｓｕｂシャットダウン検出電圧」より低い状態、すなわちシャットダウン処理を開始させる電圧（Ｃ３）になるとシャットダウン動作状態（Ｓ５）に遷移させる。「Ｖｓｕｂシャットダウン検出電圧」（Ｃ３）になった時点でシャットダウン処理を開始させることで、正常なシャットダウン処理を安定して実行することが可能な時間（ＣＳ４）を確保することができる。シャットダウン処理が完了した時点では、サブバッテリ３０が電圧（Ｃ４）まで低下する。電子機器１０は、シャットダウン処理が完了した時点（Ｄ２）で電源オフされる。

シャットダウン処理が完了した時の電圧（Ｃ４）からサブバッテリ３０の過放電検出電圧（Ｃ５）までの間には、時計バックアップなどの必要な処理を実行することができる。なお、シャットダウン処理が完了した後に、時計バックアップなどの処理が不要であれば、図４に示す状態遷移図において説明したように、サブバッテリ３０からの電源供給を停止させて、サブバッテリ３０の消費を抑えるようにしても良い。

図７は、メインバッテリパック１６の電圧低下に応じてサブバッテリ３０へ切り換える場合について示している。なお、図６と同じ部分については説明を省略する。
メインバッテリ動作状態（Ｓ２）及びサブバッテリ満充電状態（Ｓ３）では、メインバッテリパック１６から本体に電源供給される。

サブバッテリ満充電状態（Ｓ３）において電源供給が継続されると、メインバッテリパック１６の電圧が低下していく。それに伴い、本体電圧が低下する。メインバッテリパック１６の電圧が「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」（例えば、過放電検出電圧Ｂ２）より低下すると、シーケンサ３４は、本体への電源供給をメインバッテリパック１６からサブバッテリ３０に切り換えて、サブバッテリ動作状態（Ｓ４）に遷移させる。この場合、サブバッテリ３０からの電源供給に伴って、サブバッテリ３０の電圧が低下する。本体電圧（Ｄ）は、メインバッテリパック１６からサブバッテリ３０への切り換え時点（Ｄ１）において上昇するが、サブバッテリ３０の電圧低下に伴って電圧が低下する。

このようにして、本実施形態における電子機器１０では、メイン・サブバッテリ監視動作状態では、サブバッテリ３０の電圧がブート処理とシャットダウン処理を完了することが可能な時間を確保する電圧（Ｃ１）になった時点でブート処理が開始される。従って、ブート処理途中でメインバッテリパック１６が取り外されたとしても、ブート処理とブート処理後のシャットダウン処理を安定して実行できるため、電子機器１０の正常な状態を維持することができる。

また、メインバッテリパック１６の電圧が「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」（例えば、過放電検出電圧Ｂ２）より低下するまでは、メインバッテリパック１６からのみ電源供給され、サブバッテリ３０が使用されない。従って、サブバッテリ３０の使用頻度が低下され、サブバッテリ３０の寿命を延ばすことができる。

また、メインバッテリパック１６の電圧が「Ｖｍａｉｎ動作可能電圧」（Ｂ２）より低下した場合に、サブバッテリ動作状態に遷移して、サブバッテリ３０からの電源供給に切り換えることができる。そして、サブバッテリ３０の電圧が、正常なシャットダウン処理を安定した実行することが可能な時間を確保できる「Ｖｓｕｂシャットダウン検出電圧」（Ｃ３）となった場合に、サブバッテリ３０からの電源供給によってシャットダウン処理が実行される。従って、正常なシャットダウン処理を安定して実行することが可能となる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

また、前述した実施の形態において記載した処理は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで各種装置に提供することができる。また、通信媒体により伝送して各種装置に提供することも可能である。コンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、または通信媒体を介してプログラムを受信し、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行する。

１０…電子機器、２０Ａ…プロセッサ、１４…電源制御回路、１６…メインバッテリパック、１６Ａ…メインバッテリ、３０…サブバッテリ、３４…シーケンサ、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３…スイッチ。

Claims

制御ユニットと、電源供給を制御する電源制御回路を有する電子機器において、
前記電源制御回路は、
着脱可能な第１電池と接続されるコネクタと、
充電可能な第２電池と、
前記制御ユニットへの電源供給を前記第１電池と前記第２電池の何れかに切り替えるスイッチと、
前記コネクタにより前記第１電池が接続された場合に接続され、前記第１電池が機器本体を動作可能とする第１基準電圧より高い状態にあるかを検出して、第１動作可能検出信号を出力する第１検出回路と、
前記第２電池と接続され、前記第２電池が、前記第２電池からの電源供給のみによりブート処理及びブート処理後のシャットダウン処理を正常に完了できる第２基準電圧より高い状態にあるかを検出して、前記第２基準電圧より高い状態となった時点で第２動作可能検出信号を出力する第２検出回路と、
前記第２電池と接続され、前記第２電池が、前記第２電池からの電源供給のみによりシャットダウン処理を正常に完了できる第３基準電圧より高い状態にあるかを検出して、第３動作可能検出信号を出力する第３検出回路と、
前記第２動作可能検出信号をもとに、前記第２電池が前記第２基準電圧より高い状態にあることを検出すると、ブート処理可能信号を出力し、前記スイッチにより前記第１電池からの電源供給に切り換え、前記第１電池からの電源供給による動作中に、前記第１動作可能検出信号をもとに前記第１電池の電圧が前記第１基準電圧より高い状態にないことを検出すると、前記スイッチにより前記第２電池からの電源供給に切り換え、前記第２電池からの電源供給による動作中に、前記第３動作可能検出信号もとに前記第２電池が前記第３基準電圧より高い状態にないことを検出するとシャットダウン処理の開始を指示するシャットダウン開始信号を出力し、前記第１電池からの電源供給による動作中に、前記第１電池が取り外される状況となったことを検出した場合に、前記スイッチにより前記第２電池からの電源供給に切り換え、前記シャットダウン開始信号を出力するシーケンサを有し、
前記制御ユニットは、前記ブート処理可能信号に応じてブート処理を開始し、前記ブート処理が開始された後に、前記第１電池が取り外される状況となったことに伴って出力された前記シャットダウン開始信号に応じて、実行途中のブート処理及びシャットダウン処理を実行する電子機器。
着脱可能な第１電池と接続されるコネクタと、
充電可能な第２電池と、
制御ユニットへの電源供給を前記第１電池と前記第２電池の何れかに切り替えるスイッチと、
前記コネクタにより前記第１電池が接続された場合に接続され、前記第１電池が機器本体を動作可能とする第１基準電圧より高い状態にあるかを検出して、第１動作可能検出信号を出力する第１検出回路と、
前記第２電池と接続され、前記第２電池が、前記第２電池からの電源供給のみによりブート処理及びブート処理後のシャットダウン処理を正常に完了できる第２基準電圧より高い状態にあるかを検出して、前記第２基準電圧より高い状態となった時点で第２動作可能検出信号を出力する第２検出回路と、
前記第２電池と接続され、前記第２電池が、前記第２電池からの電源供給のみによりシャットダウン処理を正常に完了できる第３基準電圧より高い状態にあるかを検出して、第３動作可能検出信号を出力する第３検出回路と、
前記第２動作可能検出信号をもとに、前記第２電池が前記第２基準電圧より高い状態にあることを検出すると、ブート処理可能信号を出力し、前記スイッチにより前記第１電池からの電源供給に切り換え、前記第１電池からの電源供給による動作中に、前記第１動作可能検出信号をもとに前記第１電池の電圧が前記第１基準電圧より高い状態にないことを検出すると、前記スイッチにより前記第２電池からの電源供給に切り換え、前記第２電池からの電源供給による動作中に、前記第３動作可能検出信号もとに前記第２電池が前記第３基準電圧より高い状態にないことを検出するとシャットダウン処理の開始を指示するシャットダウン開始信号を出力し、前記第１電池からの電源供給による動作中に、前記第１電池が取り外される状況となったことを検出した場合に、前記スイッチにより前記第２電池からの電源供給に切り換え、前記シャットダウン開始信号を出力するシーケンサを有する電源制御回路。