JP2003337148A

JP2003337148A - 電子機器

Info

Publication number: JP2003337148A
Application number: JP2002145413A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kanno; 正喜管野; Hiroyuki Mori; 浩之森; Shinichiro Yamada; 心一郎山田; Tsutomu Noguchi; 勉野口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2003-11-28
Anticipated expiration: 2022-05-20
Also published as: JP4352656B2

Abstract

(57)【要約】【課題】内蔵発電機で２次電池を充電する際の発
電量をモニターできる電子機器の提供。【解決手段】機器の電源である２次電池と、この２次
電池を充電する発電ユニット部と、この発電ユニット部
の発電電流を検出する電流モニター部と、この電流モニ
ター部の出力に基づいて発電量を算出する演算処理部
と、この演算処理部の算出結果を表示する表示器とを備
えた電子機器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、人力または自然エ
ネルギーにより発電して２次電池を充電する機能を有す
る電子機器であって発電モニターを有するものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】災害用携帯ラジオなどにおいて電池が入
手できない場合でも動作可能とするために手回し発電機
能や太陽光発電機能により２次電池を充電し、２次電池
により動作電流を供給する電子機器が販売されている。
この時発電電流が内蔵２次電池への充電時や電子機器使
用時において許容範囲になるように発光素子により発電
電流をモニターする簡易モニターがつけられている。ユ
ーザーは発光によりハンドルの回転速度を調整すること
により発電電流を調整出来る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】充電電池（２次電池）
の残容量（放電電流×放電可能時間）を示す機能は今ま
でにも各種提案されているが、図２に示すように機器動
作中は発電量（発電電流の時間積分）と充電量（残容量
の増加分）は必ずしも一致しないため、単に充電時の２
次電池の端子電圧や充電電流をモニターするのでは発電
量（発電電流の時間積分）をモニターしたいという要求
を満たすことは出来なかった。本発明は，内蔵発電機で
２次電池を充電する際の発電量をモニターできる電子機
器を提供する事を主な課題とする。

【０００４】また、ユーザーが行った発電により実際に
機器をどの程度の時間動作させることが出来るかは不明
であった。更に環境意識の高いユーザーに対し省エネや
CO₂排出量削減の点でなんの情報も提供することが出来
なかった。本発明は，発電による動作可能時間やＣＯ₂
排出削減量をモニターすることを付随的な課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】基本的課題を解決するた
め，２次電池を充電する内蔵発電ユニット部の発電電流
を検出する電流モニター部を設け、検出した発電電流値
から発電量を算出し表示するようにした。付随的課題を
解決するため、発電電圧を更に検出し、発電電流と発電
電圧及び機器動作電圧から発電による動作可能時間やＣ
Ｏ₂排出削減量を算出して表示するようにした。

【０００６】すなわち、本発明は、（１）機器の電源
である２次電池と、この２次電池を充電する発電ユニッ
ト部と、この発電ユニット部の発電電流を検出する電流
モニター部と、この電流モニター部の出力に基づいて発
電量を算出する演算処理部と、この演算処理部の算出結
果を表示する表示器とを備えた電子機器、（２）電流
モニター部は、発電ユニット部から２次電池への電路と
２次電池から機器への電路との接続点よりも発電ユニッ
ト側の電路の電流を検出することを特徴とする（１）記
載の電子機器、（３）発電量の算出が発電電流を単位
時間毎に加算することにより行われることを特徴とする
（１）記載の電子機器、（４）発電電流が閾値以上で
ある時に加算を行い、閾値未満の時は加算を行わないこ
とを特徴とする（３）記載の電子機器、（５）表示器
は、発電電流が閾値未満の時は発電表示灯を点滅させ、
閾値以上の時は発電表示灯を連続点灯させることを特徴
とする（４）記載の電子機器、（６）加算を開始する
第１の閾値と加算を終了する第２の閾値とを有し、第１
の閾値が第２の閾値より大であることを特徴とする
（４）記載の電子機器、（７）発電ユニット部の発電
電圧を検出し、これを演算処理部に与える電圧モニター
部を更に備えたことを特徴とする（１）記載の電子機
器、（８）発電電圧を２次電池の端子電圧及び機器の
動作電圧から分離する手段を備えたことを特徴とする
（７）記載の電子機器、（９）演算処理部が発電電流
と発電電圧及び機器動作電圧に基づいて、発電電力、発
電による機器の動作可能時間及び発電により削減される
二酸化炭素量の少なくとも一つを算出することを特徴と
する（７）記載の電子機器、（１０）演算処理部が発
電量の累積値、発電による機器の動作可能時間の累積値
及び発電により削減される二酸化炭素量の累積値の少な
くとも一つを算出することを特徴とする（７）記載の電
子機器、に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】図３は、この発明に係る電子機器
の一実施の形態の発電モニター部の回路図である。２次
電池１は、機器を動作させる電源であり、その端子電圧
はＶｂで放電電流はｉｄである。発電ユニット２は、起
電力Ｅを発生し、内部抵抗ＲＭを経て端子に出力電圧Ｅ
ｏが発生し、発電電流ｉｇが流れる。発電ユニット２
は、手回し発電機や太陽光発電機で構成できる。手回し
発電機の場合は、ハンドルの回転に連動して永久磁石を
備えた回転子が回転し、それに伴い固定子巻線に回転速
度に比例した交流電圧が誘起される。この電圧を整流し
て直流電流源が得られる。発電電流は回転速度に比例
し、発電量（発電電流×時間）は回転数に比例し、発電
電力は回転速度の２乗に比例する。

【０００８】機器を動作させずに発電ユニット２から２
次電池に充電する場合は、発電電流ｉｇ＝充電電流ｉｃ
となる。機器を動作させながら充電する場合は、発電電
流ｉｇ＝充電電流ｉｃ＋機器動作電流ｉｌとなる。発電
せずに２次電池で機器を動作させる場合は、２次電池放
電電流ｉｄ＝機器動作電流ｉｌとなる。２次電池１の放
電電流が機器を動作させるには不足し、不足分を発電ユ
ニット２の発電電流で補う場合は、発電電流ｉｇ＋２次
電池放電電流ｉｄ＝機器動作電流ｉｌとなる。

【０００９】図１は、発電ユニット２の発電電流と発電
量の時間変化を示す図である。発電電流と時間の積即ち
横軸と発電電流のカーブで囲まれる面積が発電量であ
り、発生した電荷量に等しい。単位時間ｔ毎の発電量が
単位時間発電量である。ｉ１，ｉ２は発電電流検出の閾
値である。

【００１０】図２は、発電ユニット２で２次電池１を充
電する場合の２次電池の残容量と発電量の関係を示す。
機器が動作していない場合は、発電電流ｉｇ＝充電電流
ｉｃであるから、破線で示すように、発電量がそのまま
残容量の増加量（充電量）となる。機器を動作させなが
ら充電する場合は、発電電流ｉｇ＝充電電流ｉｃ＋機器
動作電流ｉｌとなり、発電した電力の一部が機器で消費
されるので、実線で示すように、残容量の増加量（充電
量）は発電量より少なくなる。

【００１１】３は、発電電流ｉｇを検出するためのモニ
ター抵抗で抵抗値Ｒを有し、２次電池１から機器へ電流
を供給する電路と発電ユニット２により２次電池１を充
電する電路との接続点１２よりも発電ユニット部側に設
けられている。即ち、電流モニター抵抗３は、２次電池
１から機器への電流によって影響されない位置に設けら
れ、機器が動作しているか否かに関係なく発電電流ｉｇ
をモニターできる。発電電流そのものをモニターしてい
るので例えば機器の動作をさせながらの発電や発電量の
不足を２次電池から補うなどといった場合でも正しく発
電電流を測定できる。４は、２次電池１や機器の電圧か
ら発電ユニット部２の発電電圧を分離する保護ダイオー
ドであり、これにより２次電池１の端子電圧Ｖｂや機器
の動作電圧に影響されることなく発電ユニット部２の出
力電圧Ｅｏを測定できる。また、保護ダイオード４は、
２次電池1から発電ユニット部２への電流の逆流を防止
している。

【００１２】電流モニター抵抗３の両端には、発電電流
ｉｇと抵抗値Ｒの積に等しい電圧ドロップが生じてお
り、両端の電圧は減衰器５，６で差動アンプ７の仕様電
圧以下に減圧された後に差動アンプ７に入力される。差
動アンプ７の出力は、低域フィルタ８でノイズが除去さ
れた後にＣＰＵ（中央演算処理装置）のＡ／Ｄ（アナロ
グディジタル）変換入力端子に入力されディジタル値に
変換され、ＣＰＵで発電電流を単位時間毎に加算して発
電量が算出される。電流モニター抵抗３、減衰器５、
６、差動アンプ７で電流モニター部が構成される。発電
ユニット部２の出力電圧Ｅｏは、減衰器９で減圧されバ
ッファアンプ１０、低域フィルタ１１を経てＣＰＵのＡ
／Ｄ（アナログディジタル）変換入力端子に入力されデ
ィジタル値に変換され、発電電圧値が検出される。減衰
器９、バッファアンプ１０で電圧モニター部が構成され
る。

【００１３】図４は、この発明に係る電子機器の演算処
理部及び表示部を示す回路図である。１３は、発電電流
に基づき発電量を算出し、発電電流及び発電電圧に基づ
き発電電力や発電による機器の動作可能時間値及び発電
による等価的な削減ＣＯ_２量を算出し、更には発電量、
動作可能時間及び削減ＣＯ_２量の累積値を算出するＣＰ
Ｕ（中央演算処理装置）である。１４は、ＣＰＵ１３の
算出結果である発電量、動作可能時間値及び削減ＣＯ_２
量やこれらの累積値、動作可能時間を算出するための機
器の標準消費電力や発電電力から削減ＣＯ_２量を算出す
るための換算表や表示モードを記憶する不揮発性メモリ
ーである。１５は、発電量、累積発電量、累積動作時間
値及び累積削減ＣＯ_２量等を表示する表示器で、液晶表
示器を用いることが出来る。ユーザーが選択スイッチを
操作することにより表示切り替え指示がＣＰＵ１３に与
えられ、表示モードが選択される。

【００１４】図５は、ＣＰＵ１３、メモリー１４、表示
器１５による測定値の算出、表示、記憶等の動作のフロ
ーチャートである。このフローチャートにおける制御は
ＣＰＵ１３により行われる。フローは、ステップ２０の
発電チェックで開始され、次いでステップ２１でメモリ
ー１４に記憶されている設定表示モード及びそのモード
に対応する累積値が読み込まれる。ステップ２２では、
モニターされた発電電圧が閾値Ｖｔｈと比較される。発
電電圧が閾値Ｖｔｈに達していない場合は、発電が行わ
れていないと判断してステップ３６，３７のルートで終
了する。発電電圧≧閾値Ｖｔｈならステップ２３に進み
表示器１５を点灯させ表示モードに対応する累積値を表
示する。例えば、読み込まれた表示モードが発電量であ
れば累積発電量を表示する。

【００１５】ステップ２４では電流をチェックし、ステ
ップ２５では発電電流値を測定する。発電電流値が閾値
ｉ１未満の時は、ステップ３３で発電表示を点滅させ発
電電流不足をユーザーに知らせる。閾値ｉ１に達しない
状態が続いた場合は、測定不可として再び電圧閾値によ
る判断を行う（ステップ３２，３４，３５，２２）。こ
うすることで発電開始を確実に判断できると共に、ユー
ザーに必要なハンドル回転速度を知らせることが出来
る。ユーザーはハンドルの回転速度を増すことにより発
電電流を増加できる。ステップ２６において発電電流≧
閾値ｉ１であれば、ステップ２７において表示器１５で
発電表示灯を連続点灯して発電開始を表示すると共に閾
値をより小さいｉ２に変更する。

【００１６】ステップ２８で発電電流（ｍＡ）×時間
（ｈ）＝発電量（ｍＡｈ）の関係から単位時間発電量を
算出する。ステップ２９では、各種の換算を行う。発電
量（ｍＡｈ）×発電電圧（Ｖ）＝発電電力（ｍＷｈ）の
関係から発電電力を算出する。また発電電流（ｍＡｈ）
×機器動作電圧（Ｖ）を機器の消費電力で割り算するこ
とにより発電による機器の動作可能時間を算出する。機
器の消費電力は、記録、再生などの動作モードにより変
化するため、標準消費電力を使用して計算を行ってい
る。メモリー１4に記憶されているＬＣＡ（Ｌｉｆｅ
ＣｙｃｌｅＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）等で算出した使用
２次電池の単位電力（ｍＷｈ）と発生ＣＯ_２との関係か
ら予め求められた換算表を用いて発電電力から発電によ
り削減したＣＯ_２量を算出する。ステップ３０では、算
出された発電量、動作可能時間、削減ＣＯ_２量が選択さ
れた表示モードに従い表示器１５で表示される。

【００１７】ステップ３１では、時間が単位時間ｔ経過
するとステップ２５〜３０に戻り、次の単位時間につい
て電流値が測定され、発電電流≧閾値ｉ２なら単位時間
発電量が算出され前の単位時間に求めた単位時間発電量
に加算される。発電電流≧閾値ｉ２の間は単位時間毎に
これを繰り返して単位時間発電量を加算し、図１の発電
電流のカーブと横軸との間の面積である発電量が算出さ
れ、発電量に対応した発電電力、機器の動作可能時間と
その累積値、削減ＣＯ_２量とその累積値も算出され、こ
れら累積値は選択された表示モードにしたがって表示さ
れる。累積値はセット購入後からの値も算出できるし、
ある時点からの累積値を算出することも出来る。

【００１８】発電電流が閾値ｉ２未満に減少するとステ
ップ３２でその回数がカウントされ、ｎ回未満の時はス
テップ３３で発電量の表示を点滅させ、発電量不足を知
らせる。ただし発電量などの数値表示はそのまま保持さ
せている。瞬間的な出力低下と区別するため、回数がｎ
以上連続したことを確認してからステップ３４へ進み加
算と電流測定は終了し、ステップ３５で今回の各種測定
値をこれまでの累積値に加算して新たな累積値としてメ
モリー１４に記憶させる。次にステップ２２に戻り発電
電圧が閾値Ｖｔｈより低いことが確認されると、ステッ
プ３６で表示器の表示を全て消灯し、ステップ３７にて
終了する。

【００１９】電流の閾値は、加算（発電）開始用のｉ１
と終了用のｉ２と設定できるようになっているので、手
動発電における電圧変動による閾値付近での不安定な動
作を避けることが出来る。加算開始後は閾値はｉ２に変
更され加算終了を判断することになる。どちらの場合も
ＮＧの回数は複数回行っている。開始と終了で判断の回
数はプログラムの簡単化のため同じ値にしている。測定
と表示更新の単位時間はプログラムの簡単化のため共通
としているが、別々の値として最適化を図っても良い。
また、表示については見易さのため、前の表示値に対し
ある程度以上の差が生じた場合に更新するようにしても
良い。

【００２０】図６は、表示器１５の表示部を示す図であ
る。左に縦に並んだ４個の表示灯は表示モードを表示す
るものである。４０は発電量表示灯と発電表示灯を兼用
するもので、表示モードが発電量であることを表示する
ほか発電開始時に連続点灯し（ステップ２７）、発電量
不足の時は点滅して（ステップ３３）、これらを表示す
る。４１は表示モードが動作可能時間であることを示す
表示灯、４２は表示モードが削減二酸化炭素であること
を示す表示灯である。４３は表示モードが累積値である
ことを示す表示灯で累積値を表示する時に累積表示する
対象を示す表示灯４０〜４２と共に点灯する。右に４個
並んだ表示灯４４〜４７は、０〜９の数値を表示するも
のである。丸い小さな表示灯４８は小数点の表示灯であ
る。

【００２１】（ａ）は今回測定した発電量を５１２（ｍ
Ａ＊ｍｉｎ）と表示した状態である。（ｂ）は累積発電
量を４４．３（Ａ＊ｈ）と表示した状態である。（ｃ）
は累積動作可能時間を２５６（ｍｉｎ）と表示した状態
である。（ｄ）は累積ＣＯ_２削減量を３６１（ｋｇ）と
表示した状態である。

【００２２】図７は発電電流と閾値ｉ１，ｉ２との関係
により発電表示が変化する様子を示すものである。
（１）は発電電流の立ち上がりで閾値ｉ１以下の領域
で、発電表示灯が点滅して使用者に発電量不足を知らせ
る。これは、図５のステップ２６、３２、３３に相当す
る。（２）は発電電流が閾値ｉ１以上となった領域で、
閾値ｉ２未満に減少するまでは発電表示灯は点灯し続け
使用者に発電電流が十分あることを知らせる。これは、
図５のステップ２５〜３１を繰り返す部分に相当する。
（３）は発電電流が閾値ｉ２未満に減少した領域で、発
電表示灯が点滅して発電電流不足を表示する。（４）は
発電電流が閾値ｉ２以上に増加して発電表示灯が再び連
続点灯する領域である。（５）は発電電流が閾値ｉ２未
満に減少した領域で、発電表示灯が点滅して発電電流不
足を表示する。これは、図５のステップ２６、３２、３
３に相当する。（６）は発電電流が閾値ｉ２以下でもっ
て、所定の回数以上連続して発電表示灯が消灯する領域
である。これは、図５のステップ３２、３４、３５、２
２、３６、３７に相当する。

【００２３】この発明が適用できる電子機器は、携帯ラ
ジオ、テープレコーダー（再生専用も含む）、携帯電話
器等がある。

【００２４】

【発明の効果】この発明は、内蔵発電機により２次電池
を充電する電子機器において、発電電流を検出し、これ
に基づき発電量を算出し表示するようにしたので、内蔵
発電機の発電により発生した発電量が分かる効果があ
る。また、発電電圧を検出する電圧モニター部を更に設
けて、発電電流と発電電圧とに基づき発電による機器の
動作可能時間または二酸化炭素の削減量を算出し表示す
るようにすれば、内蔵発電機の発電による機器の動作可
能時間や等価的な二酸化炭素の削減量が分かるという効
果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発電電流と発電量の関係及びこの発明に係る
電子機器における発電量の算出方法を示す図である。

【図２】電池残容量と発電量と充電量との関係を示す
図である。

【図３】この発明に係る電子機器の２次電池、発電ユ
ニット部、電流モニター部及び電圧モニター部の回路図
である。

【図４】この発明に係る電子機器の演算処理部、表示
器及びメモリーの回路図である。

【図５】この発明に係る電子機器の演算処理部、表示
器及びメモリーの動作フロー図である。

【図６】この発明に係る電子機器の表示器の表示部及
び表示例を示す図である。

【図７】この発明に係る電子機器の発電電流と閾値と
の大小関係による発電表示の変化を示す図である。

【符号の説明】

１２次電池２発電ユニット部３モニター抵抗４保護ダイオード５減衰器６減衰器７差動アンプ８低減フィルタ９減衰器１０バッファアンプ１１低減フィルタ１２接続点１３演算処理装置１４不揮発性メモリー１５表示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田心一郎東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者野口勉東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 2G035 AA24 AB03 AC01 AC02 AC19 AD04 AD10 AD20 AD26 AD27 AD28 AD42 AD55 AD56 AD65

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機器の電源である２次電池と、この２次
電池を充電する発電ユニット部と、この発電ユニット部
の発電電流を検出する電流モニター部と、この電流モニ
ター部の出力に基づいて発電量を算出する演算処理部
と、この演算処理部の算出結果を表示する表示器とを備
えた電子機器。
【請求項２】電流モニター部は、発電ユニット部から
２次電池への電路と２次電池から機器への電路との接続
点よりも発電ユニット側の電路の電流を検出することを
特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】発電量の算出が発電電流を単位時間毎に
加算することにより行われることを特徴とする請求項１
記載の電子機器。
【請求項４】発電電流が閾値以上である時に加算を行
い、閾値未満の時は加算を行わないことを特徴とする請
求項３記載の電子機器。
【請求項５】表示器は、発電電流が閾値未満の時は発
電表示灯を点滅させ、閾値以上の時は発電表示灯を連続
点灯させることを特徴とする請求項４記載の電子機器。
【請求項６】加算を開始する第１の閾値と加算を終了
する第２の閾値とを有し、第１の閾値が第２の閾値より
大であることを特徴とする請求項４記載の電子機器。
【請求項７】発電ユニット部の発電電圧を検出し、こ
れを演算処理部に与える電圧モニター部を更に備えたこ
とを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項８】発電電圧を２次電池の端子電圧及び機器
の動作電圧から分離する手段を備えたことを特徴とする
請求項７記載の電子機器。
【請求項９】演算処理部が発電電流と発電電圧及び機
器動作電圧に基づいて、発電電力、発電による機器の動
作可能時間及び発電により削減される二酸化炭素量の少
なくとも一つを算出することを特徴とする請求項７記載
の電子機器。
【請求項１０】演算処理部が発電量の累積値、発電に
よる機器の動作可能時間の累積値及び発電により削減さ
れる二酸化炭素量の累積値の少なくとも一つを算出する
ことを特徴とする請求項７記載の電子機器。