JP6119502B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本願開示は、一般に電子機器に関する。

ＤＣ−ＤＣコンバータは、入力直流電圧に基づき出力直流電圧を生成する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、入力直流電圧と出力直流電圧との電圧差が大きくなると、内部の回路における電力損失が大きくなる。

図１は、ＤＣ−ＤＣコンバータの損失特性の一例を示すものである。具体的には、図１に示す損失特性例は、ＴＩ（テキサス・インスツルメンツ）社のＴＰＳ６１２００シリーズの特性である。横軸に入力電圧を示し、縦軸に効果を示す。例えば５Ｖの出力直流電圧を生成する５Ｖ系のＤＣ−ＤＣコンバータは効果曲線１０を示し、例えば３．３Ｖの出力直流電圧を生成する３．３Ｖ系のＤＣ−ＤＣコンバータは効果曲線１１を示す。入力直流電圧が５Ｖのとき、５Ｖ系のＤＣ−ＤＣコンバータは約９０％の効果（即ち１０％の損失）を示し、３．３Ｖ系のＤＣ−ＤＣコンバータは約６０％の効果（即ち４０％の損失）を示す。また入力直流電圧が３．３Ｖのとき、５Ｖ系のＤＣ−ＤＣコンバータは約５５％の効果（即ち４５％の損失）を示し、３．３Ｖ系のＤＣ−ＤＣコンバータは約８０％の効果（即ち２０％の損失）を示す。

電子機器においては、充電池を使用する場合、例えば、充電池の電圧を電子機器内部のＤＣ−ＤＣコンバータで所定の電源電圧に変換し、この電源電圧を電子機器内部の回路に供給する。この場合、充電池の充電量に応じてその出力電圧が変化するため、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力直流電圧が時間と共に変化することになる。

最近は、エナジーハーベストと呼ばれる環境から電力を取得し、取得した電力を蓄電器に蓄えて使用する技術が提唱されている。このエナジーハーベストでは、環境からの電源供給が安定性を欠くため、蓄電器の充電状況は常に変化する。電子機器においてエナジーハーベストを電源として用いる場合、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力直流電圧が常に変化する。

このように、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力直流電圧が変化してしまうと、ＤＣ−ＤＣコンバータでの電力損失が最小の状態に対応する入力電圧値から実際の入力電圧値がずれ、電力損失が大きい状態で電子機器が動作することになる。

特開２０１０−２１３４６６号公報

以上を鑑みると、ＤＣ−ＤＣコンバータにおける電力損失を低く抑えることが可能な電子機器が望まれる。

電子機器は、入力直流電圧に基づき第１の直流電源電圧を生成する第１のＤＣＤＣ変換器と、前記入力直流電圧に基づき第２の直流電源電圧を生成する第２のＤＣＤＣ変換器と、前記第１の直流電源電圧で動作し、第１の処理を実行する第１の回路と、前記第２の直流電源電圧で動作し、前記第１の処理により負担軽減可能な第２の処理を実行する第２の回路と、前記入力直流電圧に応じて、前記第１の処理の処理量と前記第２の処理の処理量との比率を変化させる制御回路とを含む。

電子機器は、入力直流電圧に基づき第１の直流電源電圧を生成する第１のＤＣＤＣ変換器と、前記入力直流電圧に基づき第２の直流電源電圧を生成する第２のＤＣＤＣ変換器と、センサーと、前記第１の電源電圧で動作し、前記センサーにて収集されたデータに対して演算処理を施す処理回路と、前記第２の電源電圧で動作し、前記センサーにて収集されたデータ又は前記演算処理が施されたデータを送信する送信部と、前記センサーにて収集されたデータを前記送信部から送信する第１の動作モードと、前記センサーにて収集されたデータに対して前記処理回路により演算処理を施すとともに、前記演算処理が施されたデータを前記送信部から送信する第２の動作モードとを、前記入力直流電圧に応じて切替える制御回路とを含む。

電子機器は、入力直流電圧に基づき第１の直流電源電圧を生成する第１のＤＣＤＣ変換器と、前記入力直流電圧に基づき第２の直流電源電圧を生成する第２のＤＣＤＣ変換器と、加速度を測定する加速度センサーと、前記第１の電源電圧で動作し、位置を測位する測位回路と、前記第２の電源電圧で動作し、前記測位された位置を前記測定された加速度により補正する演算処理を実行する処理回路と、前記位置を測位する処理を第１の頻度で実行する第１の動作モードと、前記位置を測位する処理を前記第１の頻度よりも少ない第２の頻度で実行するとともに、前記加速度センサーにより加速度を測定し、前記測位された位置を前記測定された加速度により補正する第２の動作モードとを、前記入力直流電圧に応じて切替える制御回路とを含む。

少なくとも１つの実施例によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータにおける電力損失を低く抑えることが可能な電子機器が提供される。

ＤＣ−ＤＣコンバータの損失特性の一例を示すものである。 データ収集システムの構成の一例を示す図である。 センサーノードの構成の一例を示す図である。 第１の動作モードにおける消費電力量と第２の動作モードにおける消費電力量とを模式的に示す図である。 ＭＣＵ制御部による制御動作の一例を示す図である。 入力直流電圧に応じた動作モード切替の効果を示す図である。 位置情報を取得する携帯端末の一例を示す図である。 携帯端末の位置情報処理に関連する部分の構成の一例を示す図である。 第１の動作モードにおける消費電力量と第２の動作モードにおける消費電力量とを模式的に示す図である。 ＭＣＵ制御部による制御動作の一例を示す図である。 入力直流電圧に応じた動作モード切替の効果を示す図である。

以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。

図２は、データ収集システムの構成の一例を示す図である。図２に示すデータ収集システムは、サーバ２１及び複数のセンサーノード２２を含む。多数のセンサーノード２２が監視対象領域に配置され、各センサーノード２２は、撮像した画像データをサーバ２１に無線で送信する。サーバ２１は、各センサーノード２２から受信した画像データを画像処理して、各センサーノード２２の位置における周囲の状況を検知する。

図３は、センサーノード２２の構成の一例を示す図である。図３に示すセンサーノード２２は、供給源３１、キャパシタ３２、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４、ＲＦ通信部３５、ＤＳＰ演算部３６、センサーカメラ３７、及びＭＣＵ制御部３８を含む。各ボックスで示される各回路又は機能ブロックと他の回路又は機能ブロックとの境界は、基本的には機能的な境界を示すものであり、物理的な位置の分離、電気的な信号の分離、制御論理的な分離等に対応するとは限らない。各回路又は機能ブロックは、他のブロックと物理的にある程度分離された１つのハードウェアモジュールであってもよいし、或いは他のブロックと物理的に一体となったハードウェアモジュール中の１つの機能を示したものであってもよい。但し、図３において異なる電源電圧で動作する異なる回路又は機能ブロック（例えばＲＦ通信部３５とＤＳＰ演算部３６）は、当然ながら、電源系が互いに分離されている。

供給源３１は、環境(エナジーハーベスト)からのエネルギーを電力に変換し、得られた電力をキャパシタ３２に供給する。キャパシタ３２の充電率は、供給源３１から供給される電力及びセンサーノード２２において消費される電力により変化する。図３に示す構成例ではエナジーハーベストを想定しているが、供給源３１及びキャパシタ３２の代わりに充電池を設けた構成であってもよい。供給源３１及びキャパシタ３２を設ける構成であっても、充電池を設ける構成であっても、そこから供給される電圧が時間と共に変化するという点では同一である。但し、充電池を設けた構成の場合、充電しない限り、充電池から供給される電圧は時間経過と共に単調減少する。

一般的にＲＦ通信部３５が動作するために必要な電源電圧は、ＤＳＰ演算部３６や、センサーカメラ３７、ＭＣＵ制御部３８が動作するために必要な電源電圧よりも高い。即ち、ＤＳＰ演算部３６、センサーカメラ３７、及びＭＣＵ制御部３８は第１の直流電源電圧で動作し、ＲＦ通信部３５は第１の直流電源電圧よりも高い第２の直流電源電圧で動作する。一例として、第１の直流電源電圧は３．３Ｖであり、第２の直流電源電圧は５．０Ｖである。ＤＣ−ＤＣコンバータ３４は、キャパシタ３２からの入力直流電圧に基づき第１の直流電源電圧を生成する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、キャパシタ３２からの入力直流電圧に基づき第２の直流電源電圧を生成する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３４は、入力直流電圧に対して、図１に示す効果曲線１１の特性を有してよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、入力直流電圧に対して、図１に示す効果曲線１０の特性を有してよい。

センサーカメラ３７は、撮像した画像について画像データを生成し、画像データをＤＳＰ演算部３６に供給する。ＤＳＰ演算部３６は、画像データをそのままＲＦ通信部３５に供給するか、或いは、画像データにデータ量削減のための処理を施した上でデータ量削減後のデータをＲＦ通信部３５に供給する。ＲＦ通信部３５は、ＤＳＰ演算部３６から供給された処理前の画像データ（生の画像データ）又はデータ量削減後のデータを、図２に示されるサーバ２１に送信する。データ量を削減する処理としては、例えば画像を圧縮する処理であり、データ量削減後のデータは、圧縮後の画像データであってよい。また或いは、データ量を削減する処理としては、例えば画像データから当該画像の特徴量を抽出する処理であり、データ量削減後のデータは、画像の特徴量のデータであってよい。

ＤＳＰ演算部３６は、第１の直流電源電圧で動作し、第１の処理を実行する。ＲＦ通信部３５は、第２の直流電源電圧で動作し、前記第１の処理により負担軽減可能な第２の処理を実行する。具体的には、第１の処理は、センサーカメラ３７から供給されるデータ（画像データ）のデータ量を削減する演算処理であり、第２の処理は、データ量削減前のデータ又はデータ量削減後のデータを送信する送信処理である。第１の処理であるデータ量削減処理により、送信対象であるデータの量を削減することで、第２の処理である送信処理の負担を軽減することができる。

ＭＣＵ制御部３８は、キャパシタ３２の電圧（即ちＤＣ−ＤＣコンバータ３３及び３４への入力直流電圧）を監視し、この電圧値に応じて、前記第１の処理（演算処理）の処理量と前記第２の処理（送信処理）の処理量との比率を変化させる。ＭＣＵ制御部３８は、入力直流電圧に応じて第１の処理（演算処理）の処理量を増大させる場合、第２の処理（送信処理）の処理量を減少させてよい。具体的には、ＭＣＵ制御部３８は、第２の処理（送信処理）が実行される時間の長さを短くすることにより第２の処理の処理量を減少させてよい。即ち、第１の処理（演算処理）によりセンサーカメラ３７からの画像データのデータ量を削減し、データ量削減後のデータを第２の処理（送信処理）により送信することで、第２の処理（送信処理）が実行される時間の長さを短くすることができる。

より具体的には、ＲＦ通信部３５とＤＳＰ演算部３６との動作モードには２つの動作モードがあってよい。第１の動作モードでは、センサーカメラ３７にて収集されたデータをＲＦ通信部３５から送信する。第２の動作モードでは、センサーカメラ３７にて収集されたデータに対してＤＳＰ演算部３６により演算処理を施すとともに、当該演算処理が施されたデータ（例えば圧縮画像や特徴量データ）をＲＦ通信部３５から送信する。

図４は、第１の動作モードにおける消費電力量と第２の動作モードにおける消費電力量とを模式的に示す図である。図４（ａ）は、第１の動作モード（モード１）における消費電力量を示し、図４（ｂ）は、第２の動作モード（モード２）における消費電力量を示す。図４（ａ）及び（ｂ）において、横軸は時間であり、縦軸は消費電力である。

図４（ａ）に示す第１の動作モードでは、前述のように、センサーカメラ３７にて収集された画像データをそのままＲＦ通信部３５から送信する。このとき、送信データ量は比較的大きく、ＲＦ通信部３５による送信処理には、例えば一枚の画像あたり、時間長Ｔ１だけの時間がかかる。この時間長Ｔ１の期間、ＤＳＰ演算部３６は最小限の動作をしており、センサーカメラ３７から供給された画像データをＲＦ通信部３５に転送するとともに、他の制御関係の処理等を実行する。図４（ａ）において、ＤＳＰ演算部３６における電力消費量を「ＤＳＰ本体」として示し、ＤＳＰ演算部３６に第１の直流電源電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ３４における電力損失量を「ＤＳＰ損失」として示す。また図４（ａ）において、ＲＦ通信部３５における電力消費量を「ＲＦ本体」として示し、ＲＦ通信部３５に第２の直流電源電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ３３における電力損失量を「ＲＦ損失」として示す。

図４（ａ）において、時間長Ｔ１の期間における電力消費量はＰ１である。このとき、Ｔ１×Ｐ１が、第１の動作モードにおいて、一枚の画像を送信するために費やされる総電力消費量となる。

図４（ｂ）に示す第２の動作モードでは、前述のように、センサーカメラ３７にて収集されたデータに対してＤＳＰ演算部３６により演算処理を施すとともに、当該演算処理が施されたデータ（例えば圧縮画像や特徴量データ）をＲＦ通信部３５から送信する。このとき、送信データ量は比較的小さく、ＲＦ通信部３５による送信処理には、例えば一枚の画像に相当する一纏まりの演算処理後のデータあたり、時間長Ｔ３だけの時間がかかる。この時間長Ｔ３の期間、ＤＳＰ演算部３６は最小限の動作をしており、制御関係の処理等を実行している。時間長Ｔ３は、図４（ａ）に示す時間長Ｔ１よりも短い。またセンサーカメラ３７にて収集された画像データに対するＤＳＰ演算部３６による演算処理は、送信処理に先立って、時間長Ｔ２の時間をかけて実行される。この時間長Ｔ２の期間、ＤＳＰ演算部３６は、画像データのデータ量を削減する演算処理を実行する。図４（ｂ）において、ＤＳＰ演算部３６における電力消費量を「ＤＳＰ本体」として示し、ＤＳＰ演算部３６に第１の直流電源電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ３４における電力損失量を「ＤＳＰ損失」として示す。また図４（ｂ）において、ＲＦ通信部３５における電力消費量を「ＲＦ本体」として示し、ＲＦ通信部３５に第２の直流電源電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ３３における電力損失量を「ＲＦ損失」として示す。

図４（ｂ）において、時間長Ｔ２の期間における電力消費量はＰ２である。また時間長Ｔ３の期間における電力消費量はＰ３である。このとき、Ｔ２×Ｐ２＋Ｔ３×Ｐ３が、第２の動作モードにおいて、一枚の画像に対応するデータ量削減後のデータを生成し送信するために費やされる総電力消費量となる。

図４（ａ）から分かるように、第１の動作モードでは「ＲＦ損失」の影響が比較的大きい。「ＲＦ損失」は、５Ｖの直流電圧を生成するＤＣ−ＤＣコンバータ３３の損失であり、入力直流電圧が５Ｖ近傍のときに「ＲＦ損失」が最も小さくなる。即ち、第１の動作モードにおいては、入力直流電圧が低い電圧（例えば３．３Ｖ近傍）よりも、入力直流電圧が高い電圧（例えば５Ｖ近傍）のときにＤＣ−ＤＣコンバータでの損失が比較的小さくなる。

図４（ｂ）から分かるように、第２の動作モードでは「ＤＳＰ損失」の影響が比較的大きい。「ＤＳＰ損失」は、３．３Ｖの直流電圧を生成するＤＣ−ＤＣコンバータ３４の損失であり、入力直流電圧が３．３Ｖ近傍のときに「ＤＳＰ損失」が最も小さくなる。即ち、第２の動作モードにおいては、入力直流電圧が高い電圧（例えば５Ｖ近傍）よりも、入力直流電圧が低い電圧（例えば３．３Ｖ近傍）のときにＤＣ−ＤＣコンバータでの損失が比較的小さくなる。

以上から、入力直流電圧が比較的高い電圧のときには第１の動作モードを用い、入力直流電圧が比較的低い電圧のときには第２の動作モードを用いることが、電力消費量を低減するために有効であることが分かる。

図５は、ＭＣＵ制御部３８による制御動作の一例を示す図である。図５において、まずステップＳ１で、ＭＣＵ制御部３８はキャパシタ３２の電圧を測定する。ステップＳ２で、ＭＣＵ制御部３８は、測定電圧値が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。測定電圧値が所定の閾値よりも大きい場合、ステップＳ５で、ＭＣＵ制御部３８はＤＳＰ演算部３６を制御して、センサーカメラ３７からの画像データ（生データ）をそのままＲＦ通信部３５に供給させる。ステップＳ６で、ＭＣＵ制御部３８の制御の下、ＲＦ通信部３５は、そのままの画像データ（生データ）を送信する。

ステップＳ２での判定の結果、測定電圧値が所定の閾値よりも大きくない場合、ステップＳ３で、ＭＣＵ制御部３８はＤＳＰ演算部３６を制御して、センサーカメラ３７からの画像データに演算処理を施してデータ量を削減する。即ち例えば、演算処理により画像の特徴量を抽出する。ステップＳ４で、ＭＣＵ制御部３８の制御の下、ＲＦ通信部３５は、データ量削減後のデータ（例えば特徴量データ）を送信する。

図６は、入力直流電圧に応じた動作モード切替の効果を示す図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ３３及び３４が前述のように図１に示す効果曲線の特性を有し、図４のＴ１が０．６７秒、Ｔ２が０．８秒、Ｔ３が０．１７秒とする。またＲＦ通信部３５の通信時の電流消費量は１０ｍＡであり、ＤＳＰ演算部３６の電流消費量は、演算時（Ｔ２の期間）に１０ｍＡであり、通信時（Ｔ３の期間）に１ｍＡである。より具体的には、１つの画像データが１６０×１２０×２ｂｙｔｅの大きさであり、データ量削減により３００個の特徴点を抽出する演算を行っている。

図６の横軸は入力直流電圧（キャパシタ３２の電圧）であり、縦軸は総消費電力量（前述の図４（ａ）の総面積又は図４（ｂ）の総面積）を示す。図６において、曲線６２は、第１の動作モードにおける各入力直流電圧に対する総消費電力量を示し、曲線６１は、第２の動作モードにおける各入力直流電圧に対する総消費電力量を示す。入力直流電圧が比較的高い電圧のときには第１の動作モードの総消費電力量が比較的小さく、入力直流電圧が比較的低い電圧のときには第２の動作モードの総消費電力量が比較的小さい。この例では、しきい値電圧ＴＨは４．５Ｖ近傍であり、このしきい値電圧ＴＨを境として、曲線６１と曲線６２との大小関係が入れ替わる。即ち、このしきい値電圧ＴＨよりも入力直流電圧が高いときには第１の動作モードを用い、このしきい値電圧ＴＨよりも入力直流電圧が低いときには第２の動作モードを用いることが、消費電力量削減のためには好ましい。

図７は、位置情報を取得する携帯端末の一例を示す図である。図７に示す携帯端末７１は、現在の携帯端末７１の位置に関する情報をＧＰＳ（Global Positioning System）などにより取得し、現在位置周辺の地図７２を表示ディスプレイに表示する。携帯端末７１は、地図７２上に現在の自らの位置を表示してよい。携帯端末７１は、無線ユニット７５、アプリケーション、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processing）等を含むユニット７６、カメラセンサー、ＧＰＳ、加速度センサー等を含むユニット７７、及びバッテリ７８を含む。

図８は、携帯端末７１の位置情報処理に関連する部分の構成の一例を示す図である。図８に示す携帯端末７１は、バッテリ８１、ＤＣ−ＤＣコンバータ８２、ＤＣ−ＤＣコンバータ８３、ＧＰＳ８４、ＤＳＰ演算部８５、加速度センサー８６、及びＭＣＵ制御部８７を含む。各ボックスで示される各回路又は機能ブロックと他の回路又は機能ブロックとの境界は、基本的には機能的な境界を示すものであり、物理的な位置の分離、電気的な信号の分離、制御論理的な分離等に対応するとは限らない。各回路又は機能ブロックは、他のブロックと物理的にある程度分離された１つのハードウェアモジュールであってもよいし、或いは他のブロックと物理的に一体となったハードウェアモジュール中の１つの機能を示したものであってもよい。但し、図８において異なる電源電圧で動作する異なる回路又は機能ブロック（例えばＧＰＳ８４とＤＳＰ演算部８５）は、当然ながら、電源系が互いに分離されている。

バッテリ８１は、外部から充電された電力を蓄え、蓄えられた電力を放電することによりＤＣ−ＤＣコンバータ８２及びＤＣ−ＤＣコンバータ８３に直流電圧を供給する。バッテリ８１に外部から充電しない限り、バッテリ８１から供給される電圧は時間経過と共に単調減少する。

一般的にセンサー類の機器が動作するために必要な電源電圧は、ＤＳＰ演算部８５やＭＣＵ制御部８７が動作するために必要な電源電圧よりも高い。即ち、ＤＳＰ演算部８５及びＭＣＵ制御部８７は第１の直流電源電圧で動作し、ＧＰＳ８４及び加速度センサー８６は第１の直流電源電圧よりも高い第２の直流電源電圧で動作する。一例として、第１の直流電源電圧は３．３Ｖであり、第２の直流電源電圧は５．０Ｖである。ＤＣ−ＤＣコンバータ８３は、バッテリ８１からの入力直流電圧に基づき第１の直流電源電圧を生成する。ＤＣ−ＤＣコンバータ８２は、バッテリ８１からの入力直流電圧に基づき第２の直流電源電圧を生成する。ＤＣ−ＤＣコンバータ８３は、入力直流電圧に対して、図１に示す効果曲線１１の特性を有してよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ８２は、入力直流電圧に対して、図１に示す効果曲線１０の特性を有してよい。

ＧＰＳ８４は、現在の携帯端末７１の位置を測定し、測定位置を示す位置データをＤＳＰ演算部８５に供給する。加速度センサー８６は、携帯端末７１の位置移動に伴い加速度センサー８６に印加される加速度を測定し、測定加速度を示す加速度データをＤＳＰ演算部８５に供給する。ＤＳＰ演算部８５は、ＧＰＳ８４からの位置データを加速度センサー８６からの加速度データにより補正し、ＧＰＳ８４により測定した位置から測定後に移動した現在の携帯端末７１の位置を算出することができる。

ＤＳＰ演算部８５は、第１の直流電源電圧で動作し、第１の処理を実行する。ＧＰＳ８４は、第２の直流電源電圧で動作し、前記第１の処理により負担軽減可能な第２の処理を実行する。具体的には、第１の処理は、測位された位置を携帯端末７１の加速度により補正する演算処理であり、第２の処理は携帯端末７１の位置を測位する処理である。第１の処理である測位位置補正処理により、第２の処理である位置測位処理の頻度を減らすことができ、第２の処理の負担を軽減できる。なお測位位置補正処理において用いられる加速度データは、加速度センサー８６から供給される。

ＭＣＵ制御部８７は、バッテリ８１の電圧（即ちＤＣ−ＤＣコンバータ８２及び８３への入力直流電圧）を監視し、この電圧値に応じて、前記第１の処理（演算処理）の処理量と前記第２の処理（測位処理）の処理量との比率を変化させる。ＭＣＵ制御部８７は、入力直流電圧に応じて第１の処理（演算処理）の処理量を増大させる場合、第２の処理（測位処理）の処理量を減少させてよい。具体的には、ＭＣＵ制御部８７は、第２の処理（測位処理）が実行される時間の長さを短くすることにより第２の処理（測位処理）の処理量を減少させてよい。より具体的には、ＭＣＵ制御部８７は、所定時間内に第２の処理（測位処理）が実行される時間の合計の長さを短くすることにより第２の処理の処理量を減少させてよい。即ち、ＧＰＳ測位位置からの位置ずれを第１の処理（演算処理）により補正することで、所定時間内に実行される位置測位処理の頻度を少なくする、即ち、所定時間内に実行される第２の処理である位置測位処理の実行時間の合計の長さを短くすることができる。

より具体的には、ＧＰＳ８４とＤＳＰ演算部８５との動作モードには２つの動作モードがあってよい。第１の動作モードでは、ＧＰＳ８４により位置を測位する処理を第１の頻度で実行する。第２の動作モードでは、位置を測位する処理を第１の頻度よりも少ない第２の頻度で実行するとともに、加速度センサー８６により加速度を測定し、測位された位置を測定された加速度により補正する。

図９は、第１の動作モードにおける消費電力量と第２の動作モードにおける消費電力量とを模式的に示す図である。図９（ａ）は、第１の動作モード（モード１）における消費電力量を示し、図９（ｂ）は、第２の動作モード（モード２）における消費電力量を示す。図９（ａ）及び（ｂ）において、横軸は時間であり、縦軸は消費電力である。

図９（ａ）に示す第１の動作モードでは、前述のように、ＧＰＳ８４により位置を測位する処理を第１の頻度で実行する。即ち、期間Ｔ１の間にＧＰＳ８４による測位処理を１回実行する。ＧＰＳ８４による１回の測位処理にかかる時間はＴ２である。期間Ｔ１において、ＤＳＰ演算部８５は最小限の動作をしており、ＧＰＳ８４からの位置データに対する最小限の処理や他の制御関係の処理等を実行する。図９（ａ）において、ＤＳＰ演算部８５における電力消費量を「ＤＳＰ本体」として示し、ＤＳＰ演算部８５に第１の直流電源電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ８３における電力損失量を「ＤＳＰ損失」として示す。また図９（ａ）において、ＧＰＳ８４における電力消費量を「ＧＰＳ本体」として示し、ＧＰＳ８４に第２の直流電源電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ８２における電力損失量を「ＧＰＳ損失」として示す。

図９（ａ）において、時間長Ｔ１の期間におけるＤＳＰ関連の電力消費量はＰ１である。また時間長Ｔ２の期間におけるＧＰＳ関連の電力消費量はＰ２である。このとき、Ｔ１×Ｐ１＋Ｔ２×Ｐ２が、第１の動作モードにおいて、ＧＰＳ測位処理のインターバル（即ち所定の期間Ｔ１）において費やされる総電力消費量となる。

図９（ｂ）に示す第２の動作モードでは、前述のように、位置を測位する処理を第１の頻度よりも少ない第２の頻度で実行するとともに、加速度センサー８６により加速度を測定し、測位された位置を測定された加速度により補正する。即ち、ＧＰＳ８４による測位処理については、期間Ｔ３＋Ｔ４の間に１回実行する。ＧＰＳ８４による１回の測位処理にかかる時間はＴ３である。ここでＴ３＝Ｔ２であり、Ｔ３＋Ｔ４＞Ｔ１である。期間Ｔ３において、ＤＳＰ演算部８５は最小限の動作をしており、ＧＰＳ８４からの位置データに対する最小限の処理や他の制御関係の処理等を実行する。また、加速度センサー８６による加速度測定処理及びＤＳＰ演算部８５による補正処理については、測位処理に続いて、時間長Ｔ４の時間をかけて実行される。この時間長Ｔ４の期間、加速度センサー８６は加速度を測定し、ＤＳＰ演算部８５はＧＰＳ８４により測位された位置を測定された加速度により補正する。図９（ｂ）において、ＤＳＰ演算部８５における電力消費量を「ＤＳＰ本体」として示し、ＤＳＰ演算部８５に第１の直流電源電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ８３における電力損失量を「ＤＳＰ損失」として示す。また図９（ｂ）において、ＧＰＳ８４における電力消費量を「ＧＰＳ本体」として示し、ＧＰＳ８４に第２の直流電源電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ８２におけるＧＰＳ関連の電力損失量を「ＧＰＳ損失」として示す。更に図９（ｂ）において、加速度センサー８６における電力消費量を「加速度センサー本体」として示し、加速度センサー８６に第２の直流電源電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ８２における加速度センサー関連の電力損失量を「加速度センサー損失」として示す。

図９（ｂ）において、時間長Ｔ３の期間における電力消費量はＰ３である。また時間長Ｔ４の期間における電力消費量はＰ４である。このとき、Ｔ３×Ｐ３＋Ｔ４×Ｐ４が、第２の動作モードにおいて、ＧＰＳ測位処理のインターバル（即ち所定の期間Ｔ３＋Ｔ４）において費やされる総電力消費量となる。

図９（ａ）から分かるように、第１の動作モードでは「ＧＰＳ損失」の影響が比較的大きい。「ＧＰＳ損失」は、５Ｖの直流電圧を生成するＤＣ−ＤＣコンバータ８２の損失であり、入力直流電圧が５Ｖ近傍のときに「ＧＰＳ損失」が最も小さくなる。即ち、第１の動作モードにおいては、入力直流電圧が低い電圧（例えば３．３Ｖ近傍）よりも、入力直流電圧が高い電圧（例えば５Ｖ近傍）のときにＤＣ−ＤＣコンバータでの損失が比較的小さくなる。

図９（ｂ）から分かるように、第２の動作モードでは「ＤＳＰ損失」の影響が比較的大きい。「ＤＳＰ損失」は、３．３Ｖの直流電圧を生成するＤＣ−ＤＣコンバータ８３の損失であり、入力直流電圧が３．３Ｖ近傍のときに「ＤＳＰ損失」が最も小さくなる。即ち、第２の動作モードにおいては、入力直流電圧が高い電圧（例えば５Ｖ近傍）よりも、入力直流電圧が低い電圧（例えば３．３Ｖ近傍）のときにＤＣ−ＤＣコンバータでの損失が比較的小さくなる。

以上から、入力直流電圧が比較的高い電圧のときには第１の動作モードを用い、入力直流電圧が比較的低い電圧のときには第２の動作モードを用いることが、電力消費量を低減するために有効であることが分かる。

図１０は、ＭＣＵ制御部８７による制御動作の一例を示す図である。図１０において、まずステップＳ１１で、ＭＣＵ制御部８７はバッテリ８１の電圧を測定する。ステップＳ１２で、ＭＣＵ制御部８７は、測定電圧値が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。測定電圧値が所定の閾値よりも大きい場合、ステップＳ１５で、ＭＣＵ制御部８７はＧＰＳ８４を制御して、ＧＰＳ８４のスリープ期間（測位処理と測位処理との間の期間）を所定の比較的長い間隔に設定し、ＧＰＳ８４による測位処理を実行する。ステップＳ１６で、ＭＣＵ制御部８７の制御の下、ＧＰＳ８４による測位処理後、加速度センサー８６による加速度測定処理を実行すると共に、ＤＳＰ演算部８５による位置補正処理を実行する。

ステップＳ１２での判定の結果、測定電圧値が所定の閾値よりも大きくない場合、ステップＳ１３で、ＭＣＵ制御部８７はＧＰＳ８４を制御して、ＧＰＳ８４のスリープ期間（測位処理と測位処理との間の期間）を所定の比較的短い間隔に設定し、ＧＰＳ８４による測位処理を実行する。ステップＳ１４で、ＭＣＵ制御部８７の制御の下、ＤＳＰ演算部８５に最小限の動作を実行させ、またこの時、加速度センサー８６を停止状態にしておく。

図１１は、入力直流電圧に応じた動作モード切替の効果を示す図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ８２及び８３が前述のように図１に示す効果曲線の特性を有し、図９（ａ）のＴ２：Ｔ１が１：１１、図９（ｂ）のＴ３：Ｔ４が１：２００とする。またＧＰＳ８４の動作時の電流消費量は７０ｍＡであり、加速度センサー８６の動作時の電流消費量は０．５ｍＡである。ＤＳＰ演算部８５電流消費量は、補正演算時（Ｔ４の期間）に１０ｍＡであり、それ以外の処理時（Ｔ１及びＴ３の期間）に１ｍＡである。

図１１の横軸は入力直流電圧（バッテリ８１の電圧）であり、縦軸は総消費電力量（前述の図９（ａ）の総面積又は図９（ｂ）の総面積）を示す。図１１において、曲線９２は、第１の動作モードにおける各入力直流電圧に対する総消費電力量を示し、曲線９１は、第２の動作モードにおける各入力直流電圧に対する総消費電力量を示す。入力直流電圧が比較的高い電圧のときには第１の動作モードの総消費電力量が比較的小さく、入力直流電圧が比較的低い電圧のときには第２の動作モードの総消費電力量が比較的小さい。この例では、しきい値電圧ＴＨは４．５Ｖ近傍であり、このしきい値電圧ＴＨを境として、曲線９１と曲線９２との大小関係が入れ替わる。即ち、このしきい値電圧ＴＨよりも入力直流電圧が高いときには第１の動作モードを用い、このしきい値電圧ＴＨよりも入力直流電圧が低いときには第２の動作モードを用いることが、消費電力量削減のためには好ましい。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。

例えば、上記実施例では、第１の処理を実行する第１の回路と、第１の処理により負担軽減可能な第２の処理を実行する第２の回路とが設けられているが、処理の数及び回路の数は２個に限定されるものではない。例えばそれぞれ異なる３つの直流電源電圧に基づいて動作する３つの回路を設け、これら３つの回路による処理の処理量の比率を、ＤＣ−ＤＣコンバータへの入力直流電圧に応じて変化させてもよい。

また上記実施例では、第１の処理を実行する第１の回路は第１の直流電源電圧で動作し、第１の処理により負担軽減可能な第２の処理を実行する第２の回路は第２の直流電源電圧で動作し、第１の直流電源電圧よりも第２の直流電源電圧が高い。しかし直流電源電圧の高低関係は、この実施例記載の関係に限られることなく、例えば第２の直流電源電圧よりも第１の直流電源電圧が高い構成であってもよい。

２１ サーバ
２２ センサーノード
３１ 供給源
３２ キャパシタ
３３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３４ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３５ ＲＦ通信部
３６ ＤＳＰ演算部
３７ センサーカメラ
３８ ＭＣＵ制御部
７１ 携帯端末
８１ バッテリ
８２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
８３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
８４ ＧＰＳ
８５ ＤＳＰ演算部
８６ 加速度センサー
８７ ＭＣＵ制御部

Claims (8)

1. 入力直流電圧に基づき第１の直流電源電圧を生成する第１のＤＣＤＣ変換器と、
   前記入力直流電圧に基づき第２の直流電源電圧を生成する第２のＤＣＤＣ変換器と、
   前記第１の直流電源電圧で動作し、第１の処理を実行する第１の回路と、
   前記第２の直流電源電圧で動作し、前記第１の処理により負担軽減可能な第２の処理を実行する第２の回路と、
   前記入力直流電圧に応じて、前記第１の処理の処理量と前記第２の処理の処理量との比率を変化させる制御回路と
   を含む電子機器。
2. 前記制御回路は、前記入力直流電圧に応じて前記第１の処理の処理量を増大させる場合、前記第２の処理の処理量を減少させる、請求項１記載の電子機器。
3. 前記制御回路は、前記第２の処理が実行される時間の長さを短くすることにより前記第２の処理の処理量を減少させる、請求項２記載の電子機器。
4. 前記制御回路は、所定時間内に前記第２の処理が実行される時間の合計の長さを短くすることにより前記第２の処理の処理量を減少させる、請求項３記載の電子機器。
5. 前記第１の処理はデータを圧縮する演算処理であり、前記第２の処理は前記データ又は圧縮後の前記データを送信する送信処理である、請求項３記載の電子機器。
6. 前記第２の処理は前記電子機器の位置を測位する処理であり、前記第１の処理は前記測位された位置を前記電子機器の加速度により補正する演算処理である、請求項４記載の電子機器。
7. 入力直流電圧に基づき第１の直流電源電圧を生成する第１のＤＣＤＣ変換器と、
   前記入力直流電圧に基づき第２の直流電源電圧を生成する第２のＤＣＤＣ変換器と、
   センサーと、
   前記第１の電源電圧で動作し、前記センサーにて収集されたデータに対して演算処理を施す処理回路と、
   前記第２の電源電圧で動作し、前記センサーにて収集されたデータ又は前記演算処理が施されたデータを送信する送信部と、
   前記センサーにて収集されたデータを前記送信部から送信する第１の動作モードと、前記センサーにて収集されたデータに対して前記処理回路により演算処理を施すとともに、前記演算処理が施されたデータを前記送信部から送信する第２の動作モードとを、前記入力直流電圧に応じて切替える制御回路と
   を含む電子機器。
8. 入力直流電圧に基づき第１の直流電源電圧を生成する第１のＤＣＤＣ変換器と、
   前記入力直流電圧に基づき第２の直流電源電圧を生成する第２のＤＣＤＣ変換器と、
   加速度を測定する加速度センサーと、
   前記第１の電源電圧で動作し、位置を測位する測位回路と、
   前記第２の電源電圧で動作し、前記測位された位置を前記測定された加速度により補正する演算処理を実行する処理回路と、
   前記位置を測位する処理を第１の頻度で実行する第１の動作モードと、前記位置を測位する処理を前記第１の頻度よりも少ない第２の頻度で実行するとともに、前記加速度センサーにより加速度を測定し、前記測位された位置を前記測定された加速度により補正する第２の動作モードとを、前記入力直流電圧に応じて切替える制御回路と
   を含む電子機器。

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