JP4352656B2

JP4352656B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP4352656B2
Application number: JP2002145413A
Authority: JP
Inventors: 正喜管野; 浩之森; 心一郎山田; 勉野口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2022-05-20
Also published as: JP2003337148A

Description

【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ＣＯ₂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し、前記発電電流を単位時間毎に加算することにより前記発電量の算出を行い、前記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；を備えた電子機器において、
前記電流モニター部は、前記発電ユニット部から前記２次電池への電路と、前記２次電池から機器への電路との接続点よりも前記発電ユニット部側の電路の電流を検出し、
前記表示器は、前記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
ことを特徴とする電子機器、
（２）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し、前記発電電流を単位時間毎に加算することにより前記発電量の算出を行い、前記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部と；を備えた電子機器において、
前記電流モニター部は、前記発電ユニット部から前記２次電池への電路と、前記２次電池から機器への電路との接続点よりも前記発電ユニット部側の電路の電流を検出し、
前記加算を開始する第１の閾値と、前記加算を終了する第２の閾値とを有し、前記第１の閾値が前記第２の閾値より大である
ことを特徴とする電子機器、
（３）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、（１）又は（２）に記載の電子機器、
（４）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、（３）に記載の電子機器、
（５）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、（３）に記載の電子機器、
（６）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、（３）に記載の電子機器
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Ｅｏ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ＣＰＵ（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（ＬｉｆｅＣｙｃｌｅＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）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（ｍＡ＊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、３３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、２２、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ときに、演算処理部では、発電電流を単位時間毎に加算することにより前記発電量の算出を行い、前記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と共に、
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か、
或いは、
前記加算を開始する第１の閾値と、前記加算を終了する第２の閾値とを有し、前記第１の閾値が前記第２の閾値より大である
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確実に或いは安定して算出されるという効果がある。
そして、前記電流モニター部は、前記発電ユニット部から前記２次電池への電路と、前記２次電池から前記機器への電路との接続点よりも前記発電ユニット部側の電路の電流を検出しているので、前記電流モニター部は、前記２次電池から前記機器への電流によって影響されない位置に設けられ、前記機器が動作しているか否かに関係なく発電電流をモニターできる。即ち、発電電流そのものをモニターできるので、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することができる。
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

Claims

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し、前記発電電流を単位時間毎に加算することにより前記発電量の算出を行い、前記発電電流が閾値以上であるときに加算を行い、閾値未満の時は加算を行わない演算処理部と；この演算処理部の算出結果を表示する表示器と；を備えた電子機器において、
前記電流モニター部は、前記発電ユニット部から前記２次電池への電路と、前記２次電池から機器への電路との接続点よりも前記発電ユニット部側の電路の電流を検出し、
前記表示器は、前記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
ことを特徴とする電子機器。
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し、前記発電電流を単位時間毎に加算することにより前記発電量の算出を行い、前記発電電流が閾値以上であるときに加算を行い、閾値未満の時は加算を行わない演算処理部と；この演算処理部の算出結果を表示する表示器と；を備えた電子機器において、
前記電流モニター部は、前記発電ユニット部から前記２次電池への電路と、前記２次電池から機器への電路との接続点よりも前記発電ユニット部側の電路の電流を検出し、
前記加算を開始する第１の閾値と、前記加算を終了する第２の閾値とを有し、前記第１の閾値が前記第２の閾値より大である
ことを特徴とする電子機器。
前記発電ユニット部の発電電圧を検出し、これを前記演算処理部に与える電圧モニター部を更に備えた、請求項１又は２に記載の電子機器。
前記発電電圧を前記２次電池の端子電圧及び前記機器の動作電圧から分離する手段を備えた、請求項３に記載の電子機器。
前記演算処理部が、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、請求項３に記載の電子機器。
前記演算処理部が、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、請求項３に記載の電子機器。