JP2005287178A

JP2005287178A - 電子機器

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Publication number: JP2005287178A
Application number: JP2004097354A
Authority: JP
Inventors: Masahito Yamaji; 雅人山路
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】電源供給の信頼性を向上させることが可能な電子機器を実現する。
【解決手段】微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器において、入力手段、出力手段、或いは、入出力手段と、ネットワークを介して外部との通信を行う通信手段と、入力手段、出力手段、或いは、入出力手段及び通信手段を制御する演算制御手段と、微弱な電源と、１次電池と、微弱な電源、若しくは、１次電池の出力のどちらか一方を選択して入力手段、出力手段、或いは、入出力手段、通信手段及び演算制御手段に供給する選択手段と、微弱な電源の容量を検出し、検出された容量が入力手段、出力手段、或いは、入出力手段、通信手段及び演算制御手段の駆動に十分である場合には選択手段を制御して微弱な電源の出力を選択させ、駆動に不十分である場合には１次電池の出力を選択させる容量検出手段とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池等の微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器に関し、特に電源供給の信頼性を向上させることが可能な電子機器に関する。

従来の太陽電池等の微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開平０９−２６４９７１号公報特開平１０−０３９０５６号公報特開平１１−１９６５４０号公報特開２００１−１８３６２０号公報

図３はこのような従来の太陽電池等の微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器の一例を示す構成ブロック図である。図３において１は物理量を測定して出力するセンサ手段、２はＣＰＵ（Central Processing Unit）等の電子機器全体を制御等する演算制御手段、３は有線ネットワーク若しくは無線ネットワークを介して外部との通信を行う通信手段、４は電子機器の駆動電力を供給する微弱な電源である太陽電池である。また、１，２，３及び４は電子機器を構成している。

センサ手段１の出力は演算制御手段２の入力端子に接続され、演算制御手段２の通信入出力は通信手段３に相互に接続される。また、太陽電池４の出力である電力はセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３の電源端子にそれぞれ接続され、通信手段３のネットワーク入出力は有線若しくは無線のネットワーク（図示せず。）に接続される。

ここで、図３に示す従来例の動作を説明する。太陽電池４は半導体のＰＮ接合部分に太陽光等の光を照射することにより生じる起電力を利用して、光エネルギーを、直接電気エネルギーに変換して電力としてセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３に供給する。

そして、センサ手段１は、例えば、温度等の物理量を測定して演算制御手段２に出力し、この出力を受け取った演算制御手段２は、適宜必要な演算処理等を施した後に通信手段３を制御してネットワーク（図示せず。）経由で処理結果を外部に送信する。

この結果、太陽電池４で発電した電力を用いて電子機器を構成するセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３を駆動することにより、電子機器を動作させることが可能になる。

但し、図３に示す従来例では太陽電池４が発電した電力で直接電子機器を構成するセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３を駆動する構成であるため、太陽電池４に照射される太陽光等の光が弱まったり、遮断された場合には電子機器は動作できなくなってしまう。

図４はこのような問題を解決する従来の太陽電池等の微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器の他の一例を示す構成ブロック図である。

図４において１，２，３及び４は図３と同一符号を付してあり、５は再充電が可能なニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の２次電池である。また、１，２，３，４及び５は電子機器を構成している。

センサ手段１の出力は演算制御手段２の入力端子に接続され、演算制御手段２の通信入出力は通信手段３に相互に接続される。また、太陽電池４の出力である電力は２次電池５に接続され、２次電池５の出力がセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３の電源端子にそれぞれ接続される。さらに、通信手段３のネットワーク入出力は有線若しくは無線のネットワーク（図示せず。）に接続される。

ここで、図４に示す従来例の動作を説明する。太陽電池４が発電した電力は２次電池５に充電されて蓄えられる。そして、２次電池５に蓄えられた電力はセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３に供給される。

この結果、太陽電池４で発電した電力を一旦２次電池５に充電して蓄えてから電子機器を構成するセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３に供給することにより、太陽電池４に照射される太陽光等の光が弱まったり、遮断された場合であっても電子機器を動作させることが可能になる。

しかし、図３に示す従来例では、予め太陽電池４の電力供給能力以内で動作可能な各種手段により電子機器を構成しているため、演算制御手段２のプログラム変更や、センサ手段１や通信手段３の各種設定変更等に起因して電子機器の消費電力が増大した場合には当該電子機器の正常な動作は保障されないと言った問題点があった。

この場合には、電子機器を構成する太陽電池４の供給電力を増大させる等のハードウェア的な変更が必須となり、用途に応じて適宜プログラムを動的にロード或いはアンロードさせることは困難である。

また、図４に示す従来例では、太陽電池４で発電した電力を一旦２次電池５に充電して蓄えてから電子機器を構成する各種手段に供給するものの、太陽電池４に照射される太陽光等の光の状況によっては、微弱な電源である太陽電池４から供給される電力が２次電池５を充電するに十分な電力を供給できない場合が想定され、この場合には、電子機器の正常な動作は保障されないと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、電源供給の信頼性を向上させることが可能な電子機器を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器において、
入力手段、出力手段、或いは、入出力手段と、ネットワークを介して外部との通信を行う通信手段と、前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段及び前記通信手段を制御する演算制御手段と、前記微弱な電源と、１次電池と、前記微弱な電源、若しくは、前記１次電池の出力のどちらか一方を選択して前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段、前記通信手段及び前記演算制御手段に供給する選択手段と、前記微弱な電源の容量を検出し、検出された容量が前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段、前記通信手段及び前記演算制御手段の駆動に十分である場合には前記選択手段を制御して前記微弱な電源の出力を選択させ、駆動に不十分である場合には前記１次電池の出力を選択させる容量検出手段とを備えたことにより、電源供給の信頼性が向上し、供給電力量の低下や、或いは、予想不可能な消費電力の増加等が生じた場合であっても電子機器の動作停止等を防止することが可能になる。

請求項２記載の発明は、
微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器において、
入力手段、出力手段、或いは、入出力手段と、ネットワークを介して外部との通信を行う通信手段と、前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段及び前記通信手段を制御する演算制御手段と、前記微弱な電源と、この微弱な電源の電力を蓄積する電力蓄積手段と、１次電池と、前記電力蓄積手段、若しくは、前記１次電池の出力のどちらか一方を選択して前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段、前記通信手段及び前記演算制御手段に供給する選択手段と、前記電力蓄積手段の容量を検出し、検出された容量が前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段、前記通信手段及び前記演算制御手段の駆動に十分である場合には前記選択手段を制御して前記電力蓄積手段の出力を選択させ、駆動に不十分である場合には前記１次電池の出力を選択させる容量検出手段とを備えたことにより、電源供給の信頼性が向上し、供給電力量の低下や、或いは、予想不可能な消費電力の増加等が生じた場合であっても電子機器の動作停止等を防止することが可能になる。

請求項３記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の発明である電子機器において、
前記微弱な電源が、
太陽電池であることにより、電源供給の信頼性が向上し、供給電力量の低下や、或いは、予想不可能な消費電力の増加等が生じた場合であっても電子機器の動作停止等を防止することが可能になる。

請求項４記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の発明である電子機器において、
前記微弱な電源が、
接続するネットワークから直接供給される容量の限定された電源であることにより、電源供給の信頼性が向上し、供給電力量の低下や、或いは、予想不可能な消費電力の増加等が生じた場合であっても電子機器の動作停止等を防止することが可能になる。

請求項５記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の発明である電子機器において、
前記電力蓄積手段が、
２次電池であることにより、電源供給の信頼性が向上し、供給電力量の低下や、或いは、予想不可能な消費電力の増加等が生じた場合であっても電子機器の動作停止等を防止することが可能になる。

請求項６記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の発明である電子機器において、
前記電力蓄積手段が、
大容量コンデンサであることにより、電源供給の信頼性が向上し、供給電力量の低下や、或いは、予想不可能な消費電力の増加等が生じた場合であっても電子機器の動作停止等を防止することが可能になる。

請求項７記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の発明である電子機器において、
前記容量検出手段が、
前記１次電池への切り換えタイミング毎に、一定時間内に予め設定された回数以上に前記１次電池への切り換えが生じた場合に、或いは、前記１次電池の電源供給時間の積算値が一定時間を超過した場合に、１次電池へ切り換わったことを示すイベント通知をネットワークを介して外部に送信することにより、システム管理者等は太陽電池や２次電池の異常を遠隔地から認識することが可能になり、１次電池でバックアップされている時間に電子機器の修理や交換等の措置を講じることが可能になる。

請求項８記載の発明は、
請求項７記載の発明である電子機器において、
前記容量検出手段が、
前記１次電池の使用時間を積算情報としてネットワークを介して外部に送信、若しくは、前記イベント通知と併せてネットワークを介して外部に送信することにより、システム管理者等は１次電池の寿命を予測することが可能になり、言い換えれば、１次電池の交換時期を容易に予測することが可能になる。

請求項９記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の発明である電子機器において、
電力調整手段を備え、
前記容量検出手段が、
前記微弱な電源若しくは前記電力蓄積手段の容量を検出し、検出された容量が前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段、前記通信手段及び前記演算制御手段の駆動に十分である場合には前記電力調整手段を制御して前記微弱な電源若しくは前記電力蓄積手段の出力を選択させ、駆動に不十分である場合には前記電力調整手段を制御して電力の不足分を前記１次電池から補填させることにより、電源供給の信頼性が向上し、供給電力量の低下や、或いは、予想不可能な消費電力の増加等が生じた場合であっても電子機器の動作停止等を防止することが可能になる。

本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３，４，５，６及び請求項９の発明によれば、微弱な電源である太陽電池の容量を監視して電子機器の駆動に不十分な程度まで容量が低下し場合には、電源としてバックアップ用の１次電池に切り換える、或いは、太陽電池で発電した電力を一旦２次電池に充電して蓄えると共にこの２次電池の容量を監視して電子機器の駆動に不十分な程度まで容量が低下し場合には、電源としてバックアップ用の１次電池に切り換えることにより、電源供給の信頼性が向上し、供給電力量の低下や、或いは、予想不可能な消費電力の増加等が生じた場合であっても電子機器の動作停止等を防止することが可能になる。

また、請求項７の発明によれば、容量検出手段が、１次電池への切り換えタイミング毎に、一定時間内に予め設定された回数以上に切り換えが生じた場合に、或いは、１次電池の電源供給時間の積算値が一定時間を超過した場合に、１次電池へ切り換わったことを示すイベント通知をネットワークを介して外部に送信することにより、システム管理者等は太陽電池や２次電池の異常を遠隔地から認識することが可能になり、１次電池でバックアップされている時間に電子機器の修理や交換等の措置を講じることが可能になる。

また、請求項８の発明によれば、容量検出手段が１次電池の使用時間（電源供給時間の積算値）を積算情報としてネットワークを介して外部に送信、若しくは、イベント通知と併せてネットワークを介して外部に送信することにより、システム管理者等は１次電池の寿命を予測することが可能になり、言い換えれば、１次電池の交換時期を容易に予測することが可能になる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る太陽電池等の微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器の一実施例を示す構成ブロック図である。図１において１，２及び３は図３と同一符号を付してあり、６は電子機器の駆動電力を供給する微弱な電源である太陽電池、７は制御信号に基づき電力の供給元を選択する選択手段、８は電力の供給元の容量を検出する容量検出手段、９はバックアップ用の１次電池である。また、１，２，３，６，７，８及び９は電子機器を構成している。

センサ手段１の出力は演算制御手段２の入力端子に接続され、演算制御手段２の通信入出力は通信手段３に相互に接続される。また、太陽電池６の出力は選択手段７の一方の入力端子及び容量検出手段８の入力端子にそれぞれ接続され、１次電池９の出力は選択手段７の他方の入力端子に接続される。

容量検出手段８の制御信号は選択手段７の制御入力端子に接続され、選択手段７の出力はセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３の電源端子にそれぞれ接続される。さらに、通信手段３のネットワーク入出力は有線若しくは無線のネットワーク（図示せず。）に接続される。

ここで、図１に示す実施例の動作を説明する。但し、図３に示す従来例と同様の動作に関しての説明は省略する。太陽電池６が発電した電力は選択手段７の一方の入力端子に接続されると共に容量検出手段８によって太陽電池６の容量が監視される。

容量検出手段８は、監視している太陽電池６の容量が電子機器（この場合、選択手段７から電力の供給を受けるセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３）の駆動に十分であると判断した場合には、選択手段７を制御して太陽電池６の出力を電子機器を構成するセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３に供給する。

もし、容量検出手段８は、監視している太陽電池６の容量が低下して電子機器（この場合、選択手段７から電力の供給を受けるセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３）の駆動に不十分であると判断した場合には、選択手段７を制御して１次電池９の出力を電子機器を構成するセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３に供給する。

この結果、微弱な電源である太陽電池６の容量を監視して電子機器の駆動に不十分な程度まで容量が低下し場合には、電源としてバックアップ用の１次電池９に切り換えることにより、電源供給の信頼性が向上し、供給電力量の低下や、或いは、予想不可能な消費電力の増加等が生じた場合であっても電子機器の動作停止等を防止することが可能になる。

また、図２は本発明に係る太陽電池等の微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器の他の実施例を示す構成ブロック図である。図２において１，２，３，６及び９は図１と同一符号を付してあり、１０は電力蓄積手段である２次電池、１１は制御信号に基づき電力の供給元を選択する選択手段、１２は電力の供給元の容量を検出する容量検出手段である。また、１，２，３，６，９，１０，１１及び１２は電子機器を構成している。

センサ手段１の出力は演算制御手段２の入力端子に接続され、演算制御手段２の通信入出力は通信手段３に相互に接続される。また、太陽電池６の出力は２次電池１０に接続され、２次電池１０の出力は選択手段１１の一方の入力端子及び容量検出手段１２の入力端子にそれぞれ接続され、１次電池９の出力は選択手段１１の他方の入力端子に接続される。

容量検出手段１２の制御信号は選択手段１１の制御入力端子に接続され、選択手段１１の出力はセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３の電源端子にそれぞれ接続される。さらに、通信手段３のネットワーク入出力は有線若しくは無線のネットワーク（図示せず。）に接続される。

ここで、図２に示す実施例の動作を説明する。但し、図３に示す従来例と同様の動作に関しての説明は省略する。太陽電池６が発電した電力は２次電池１０に充電されて蓄えられる。そして、蓄えられた電力は選択手段１１の一方の入力端子に接続されると共に容量検出手段１２によって２次電池１０の容量が監視される。

容量検出手段１２は、監視している２次電池１０の容量が電子機器（この場合、選択手段７から電力の供給を受けるセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３）の駆動に十分であると判断した場合には、選択手段１１を制御して２次電池１０の出力を電子機器を構成するセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３に供給する。

もし、容量検出手段１２は、監視している２次電池１０の容量が低下して電子機器（この場合、選択手段７から電力の供給を受けるセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３）の駆動に不十分であると判断した場合には、選択手段１１を制御して１次電池９の出力を電子機器を構成するセンサ手段１、演算制御手段２及び通信手段３に供給する。

この結果、太陽電池６で発電した電力を一旦２次電池１０に充電して蓄えると共にこの２次電池１０の容量を監視して電子機器の駆動に不十分な程度まで容量が低下し場合には、電源としてバックアップ用の１次電池９に切り換えることにより、電源供給の信頼性が向上し、供給電力量の低下や、或いは、予想不可能な消費電力の増加等が生じた場合であっても電子機器の動作停止等を防止することが可能になる。

なお、図１及び図２に示す実施例の説明に際しては、微弱な電源として太陽電池を例示しているが、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）のバスパワー等のような接続するネットワークから直接供給される容量の限定された電源であっても構わない。また、振動等の外部エネルギーを電気エネルギーに変換して電力として供給する手段であっても勿論構わない。

また、図１及び図２に示す実施例においては、センサ手段を例示しているが、勿論、センサ手段に限定されるものではなく、外部から情報を入力し、外部に情報を出力する入力手段や出力手段、或いは、入出力手段であっても構わない。

また、図１及び図２に示す実施例においては、太陽電池の発電した電力を蓄える手段としてリチウムイオン電池等の２次電池を例示しているが、勿論、大容量コンデンサ等の電力を蓄える能力を有する手段であれば構わない。

また、図１及び図２に示す実施例においては、容量検出手段８が、太陽電池等の容量を監視して電子機器の駆動に不十分な程度まで容量が低下し場合には、電源としてバックアップ用の１次電池に切り換えることを例示しているが、このような１次電池へ切り換わったことを示すイベント通知をネットワークを介して外部に送信しても構わない。

また、このようなイベント通知の送信のタイミングとしては、１次電池への切り換えタイミング毎に、一定時間内に予め設定された回数以上に１次電池への切り換えが生じた場合に、或いは、１次電池の電源供給時間の積算値が一定時間を超過した場合等であっても勿論構わない。

このように、上述のようなタイミングで１次電池に切り換わったことを示すイベント通知をネットワークを介して外部に送信することによって、システム管理者等は太陽電池や２次電池の異常を遠隔地から認識することが可能になり、１次電池でバックアップされている時間に電子機器の修理や交換等の措置を講じることが可能になる。

また、容量検出手段８が１次電池の使用時間（電源供給時間の積算値）を積算情報としてネットワークを介して外部に送信、若しくは、イベント通知と併せてネットワークを介して外部に送信することにより、システム管理者等は１次電池の寿命を予測することが可能になり、言い換えれば、１次電池の交換時期を容易に予測することが可能になる。

また、図１及び図２に示す実施例においては、太陽電池等の容量を監視して電子機器の駆動に不十分な程度まで容量が低下し場合には、容量検出手段８が電源としてバックアップ用の１次電池に切り換えることを例示しているが、完全に切り換えるのではなく、選択手段１１の代わりに電力調整手段を備え、太陽電池等における電力の不足分をバックアップ用の１次電池から補填するようにしても構わない。

本発明に係る太陽電池等の微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器の一実施例を示す構成ブロック図である。本発明に係る太陽電池等の微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器の他の実施例を示す構成ブロック図である。従来の太陽電池等の微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器の一例を示す構成ブロック図である。従来の太陽電池等の微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器の他の一例を示す構成ブロック図である。

符号の説明

１センサ手段
２演算制御手段
３通信手段
４，６太陽電池
５，１０２次電池
７，１１選択手段
８，１２容量検出手段
９１次電池

Claims

微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器において、
入力手段、出力手段、或いは、入出力手段と、
ネットワークを介して外部との通信を行う通信手段と、
前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段及び前記通信手段を制御する演算制御手段と、
前記微弱な電源と、
１次電池と、
前記微弱な電源、若しくは、前記１次電池の出力のどちらか一方を選択して前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段、前記通信手段及び前記演算制御手段に供給する選択手段と、
前記微弱な電源の容量を検出し、検出された容量が前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段、前記通信手段及び前記演算制御手段の駆動に十分である場合には前記選択手段を制御して前記微弱な電源の出力を選択させ、駆動に不十分である場合には前記１次電池の出力を選択させる容量検出手段と
を備えたことを特徴とする電子機器。
微弱な電源により駆動されネットワークを介して外部との通信を行う電子機器において、
入力手段、出力手段、或いは、入出力手段と、
ネットワークを介して外部との通信を行う通信手段と、
前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段及び前記通信手段を制御する演算制御手段と、
前記微弱な電源と、
この微弱な電源の電力を蓄積する電力蓄積手段と、
１次電池と、
前記電力蓄積手段、若しくは、前記１次電池の出力のどちらか一方を選択して前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段、前記通信手段及び前記演算制御手段に供給する選択手段と、
前記電力蓄積手段の容量を検出し、検出された容量が前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段、前記通信手段及び前記演算制御手段の駆動に十分である場合には前記選択手段を制御して前記電力蓄積手段の出力を選択させ、駆動に不十分である場合には前記１次電池の出力を選択させる容量検出手段と
を備えたことを特徴とする電子機器。
前記微弱な電源が、
太陽電池であることを特徴とする
請求項１若しくは請求項２記載の電子機器。
前記微弱な電源が、
接続するネットワークから直接供給される容量の限定された電源であることを特徴とする
請求項１若しくは請求項２記載の電子機器。
前記電力蓄積手段が、
２次電池であることを特徴とする
請求項１若しくは請求項２記載の電子機器。
前記電力蓄積手段が、
大容量コンデンサであることを特徴とする
請求項１若しくは請求項２記載の電子機器。
前記容量検出手段が、
前記１次電池への切り換えタイミング毎に、一定時間内に予め設定された回数以上に前記１次電池への切り換えが生じた場合に、或いは、前記１次電池の電源供給時間の積算値が一定時間を超過した場合に、１次電池へ切り換わったことを示すイベント通知をネットワークを介して外部に送信することを特徴とする
請求項１若しくは請求項２記載の電子機器。
前記容量検出手段が、
前記１次電池の使用時間を積算情報としてネットワークを介して外部に送信、若しくは、前記イベント通知と併せてネットワークを介して外部に送信することを特徴とする
請求項７記載の電子機器。
電力調整手段を備え、
前記容量検出手段が、
前記微弱な電源若しくは前記電力蓄積手段の容量を検出し、検出された容量が前記入力手段、前記出力手段、或いは、前記入出力手段、前記通信手段及び前記演算制御手段の駆動に十分である場合には前記電力調整手段を制御して前記微弱な電源若しくは前記電力蓄積手段の出力を選択させ、駆動に不十分である場合には前記電力調整手段を制御して電力の不足分を前記１次電池から補填させることを特徴とする
請求項１若しくは請求項２記載の電子機器。