JP6582790B2 - 電子機器及び電子機器の電力供給制御方法 - Google Patents
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Description
電力供給部と、
所定の機能に係る動作を行う複数の機能動作部と、
前記機能動作部の動作電流が所定の基準値未満となる期間に前記電力供給部からの電力供給を中止させる供給制御部と、
前記複数の機能動作部に対して各々設けられ前記電力供給部が供給する電力の一部を蓄える蓄電部と、
前記複数の蓄電部と当該複数の蓄電部に各々対応する前記機能動作部との間のそれぞれに設けられ、前記蓄電部から前記機能動作部への電力供給を遮断する出力遮断スイッチング素子と、
前記複数の機能動作部の動作タイミングを調整する動作設定部と、
を備え、
前記複数の機能動作部のうち少なくとも一部は、間欠的に動作を行い、
前記供給制御部は、前記電力供給部からの電力供給を中止させている期間には、前記機能動作部の動作を前記蓄電部が蓄えた電力により行わせ、前記複数の機能動作部の動作電流の合計値が所定の基準値未満の場合に前記電力供給部からの電力供給を中止させ、前記蓄電部の各々が蓄電した電力により前記機能動作部をそれぞれ動作させ、前記機能動作部が動作を行わない期間に前記出力遮断スイッチング素子をオフさせ、
前記動作設定部は、少なくとも一部の前記機能動作部の動作タイミングを調整して前記複数の機能動作部の動作タイミングを揃えることで、前記動作電流の合計値を前記所定の基準値以上とさせることを特徴とする電子機器である。
[第1実施形態]
図1は、本発明の電子機器の第1実施形態である電子機器1の回路構成を示す概略図である。
本実施形態の電子機器1は、電源部20と、DC/DC変換器10(電力供給部)と、第11スイッチSW11と、第21スイッチSW21と、第1キャパシタC1と、第12スイッチSW12と、第22スイッチSW22と、第2キャパシタC2と、第13スイッチSW13と、第23スイッチSW23と、第3キャパシタC3と、第14スイッチSW14と、第24スイッチSW24と、第4キャパシタC4と、第1動作部41と、第2動作部42と、第3動作部43と、マイコン44(供給制御部、監視部)などを備える。
ここでは、動作部41がCPUを含む制御部(動作設定部)であり、各種演算処理を行う。この制御部にRAMが含まれる場合には、CPUは、電力供給が遮断される期間に当該RAM及びキャッシュに記憶される内容を不揮発性メモリへ退避させる所定の動作を行う。この場合の不揮発性メモリとしては、特に限定するものではないが、動作電圧が低いものが好ましく、例えば、FeRAMやMRAMなどが挙げられる。また、制御部は、マイコン44の動作に係る設定を行う。
負荷動作設定情報442は、動作部41(制御部)により書き込まれる予め設定された動作部41〜43及びマイコン44の動作タイミング及び動作時の消費電流に係る情報であり、ここでは、RAM又は不揮発性メモリに記憶される。
CPU444は、マイコン44の動作を制御する。
図2は、本実施形態の電子機器1の動作部41〜43の動作タイミングと、これらに応じたDC/DC変換器10の動作タイミング、及び第11スイッチSW11〜第14スイッチSW14、第21スイッチSW21〜第24スイッチSW24のオンオフを切り替えるタイミングとを例示する図である。
DC/DC変換器10は、通常、内部消費電流や漏れ電流が生じるために、当該内部消費電流に比して出力電流が大きいほど動作効率が単調増加する。具体的な出力電流と動作効率の値は、DC/DC変換器10に用いられる部品によって異なるが、動作部41〜43の消費電力(消費電流)が大きい期間で十分な動作効率が得られるように設計した上で、これらの動作部41〜43が同時に動作する期間で選択的にDC/DC変換器10を動作させることで、当該DC/DC変換器10の動作効率を高く保つことが出来る。
動作部41〜43及びマイコン44について、それぞれ1周期分の見込み消費電流値が区間ごとに示されている。消費電流値が「0」の区間が非動作の区間であり、非ゼロの値「A」、「B」の区間が動作する区間である。なお、マイコン44の消費電流値が動作内容によって変化し得る場合、そのまま平均的な値を用いても良いし、動作状況に応じて随時調整しても良い。これらの情報は、予め図示略のキーボードなど操作部を介したユーザの入力操作などに基づいて動作部41(制御部)により設定され、マイコン44に送られて書き込まれている。
各動作部41〜43の動作時の消費電流が異なる場合、全ての負荷を集中させるとDC/DC変換器10による電力の安定供給能力を超える場合、或いは、動作部41〜43の動作制限(例えば、同時に動作させると互いに悪影響を与えるものなど)がある場合などでは、基準値Ic以上となる期間は、全ての動作部41〜43及びマイコン44が動作するタイミングに限られる訳ではない。
この電力供給制御処理は、動作部41〜43が定期的に動作する間常駐して継続的に実行される。
これにより、動作部41〜43及びマイコン44の動作電流が小さく、DC/DC変換器10を動作させても動作効率が低くなると想定される期間にはDC/DC変換器10からの電力供給を行わなくさせるので、DC/DC変換器10の動作効率の低下を防ぐことが出来る。
従って、キャパシタC1〜C4の充電によりDC/DC変換器10の出力電流をより集中させる一方、当該キャパシタC1〜C4からの放電により、DC/DC変換器10からの電力供給がなくとも動作を安定して実行させることが可能となり、動作部41〜43及びマイコン44の動作能力(スペック)を損なったり、別個にバッテリなどを用意したりする必要が無い。
このように、複数の動作部に対して電力を供給する場合には、これら動作部41〜43及びマイコン44の合計消費電流値ΣkI(k、N)に応じてDC/DC変換器10を動作させることで、同様に動作効率の上昇を図ることが出来る。
これにより、たとえ、DC/DC変換器10からの通常の電力供給の間隔が開いたり、動作部41〜43、マイコン44の動作電流が想定外に増加したりしてキャパシタC1〜C4から供給可能な電力が不足し、及び/又は電圧が必要電圧よりも低下する状況になった場合には、例外としてDC/DC変換器10から電力供給を行わせることが可能になり、動作部41〜43、マイコン44をより安定的に動作させることが出来る。
従って、動作部41〜43及びマイコン44の動作電流の合計値が小さく、DC/DC変換器10を動作させても動作効率が低くなる期間には、DC/DC変換器10からの電力供給を行わなくさせるので、DC/DC変換器10の動作効率の低下を防ぐことが出来る。
次に、本発明の第2実施形態の電子機器について説明する。
図7は、第2実施形態の電子機器1aの回路構成を示す概略図である。
次に、第3実施形態の電子機器について説明する。
図8は、第3実施形態の電子機器1bの回路構成を示す概略図である。
この電子機器1bは、第1実施形態の電子機器1と比較して、マイコン44がマイコン44bに置き換えられ、また、動作部41〜43及びマイコン44bへの供給電流を計測する電流計測部A1〜A4(電力計測部)を備える点を除いて同一であり、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
マイコン44bは、電流値比較部443bを備える。電流値比較部443bは、取得された実測電流値Io(k)を所定のサンプリングレートでデジタル数値化し、得られた値を加算して基準値Icと比較する。このサンプリングレートに係るサンプリング周期は、上述の区間の長さより十分短く設定され得る。
次に、第4実施形態の電子機器について説明する。
図10は、第4実施形態の電子機器1cの回路構成を示す概略図である。
図11は、本実施形態の動作部41〜43の動作タイミングと、これらに応じたDC/DC変換器10の動作タイミング、並びに第11スイッチSW11〜第14スイッチSW14、第21スイッチSW21〜第24スイッチSW24、及び中間スイッチSWTのオンオフを切り替えるタイミングとを例示する図である。
この動作設定処理は、第1動作部41が間欠動作されるごとに起動されて実行される。
このように、間欠動作のタイミングを揃えられる場合には揃えることで、電子機器1cでは、効率良くDC/DC変換器10からの電力供給が可能となるタイミングを意図的に生じさせ、DC/DC変換器10からの電力供給をより効率良く行わせることを可能とすることが出来る。
従って、DC/DC変換器10からの電力供給が中止されている場合に、キャパシタC1〜C4の蓄電量が不足するような場合には、中間キャパシタCTから必要なキャパシタに対して選択的に電力供給を行わせることが出来る。また、複数のキャパシタC1〜C4に対して電力供給を行う場合でも、これらの間で電流が流れるのを防ぐことが出来る。また、キャパシタC1〜C4から中間キャパシタCTに逆流するのを防ぐことが出来る。これらにより、DC/DC変換器10からの電力供給を効率良い期間に保ち、且つ不要な電流の発生を抑えつつ、DC/DC変換器10の非動作期間でも、更に安定的に各キャパシタC1〜C4から動作部41〜43、マイコン44に対して電力供給を行うことが出来る。
例えば、上記実施の形態では、マイコン44にも同様にDC/DC変換器10からの電力供給のオンオフ制御を適用したが、別個に乾電池やボタン型電池などを用いてマイコン44を動作させても良い。
その他、上記実施の形態で示した構成、制御手順や動作内容など具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
<請求項1>
電力供給部と、
所定の機能に係る動作を行う機能動作部と、
前記機能動作部の動作電流が所定の基準値未満となる期間に前記電力供給部からの電力供給を中止させる供給制御部と、
を備えることを特徴とする電子機器。
<請求項2>
前記電力供給部が供給する電力の一部を蓄える蓄電部を備え、
前記供給制御部は、前記電力供給部からの電力供給を中止させている期間には、前記機能動作部の動作を前記蓄電部が蓄えた電力により行わせる
ことを特徴とする請求項1記載の電子機器。
<請求項3>
前記供給制御部は、前記機能動作部の動作電流が前記所定の基準値以上となる場合に前記電力供給部から前記蓄電部及び前記機能動作部に電力供給を行わせることを特徴とする請求項2記載の電子機器。
<請求項4>
前記機能動作部を複数備え、
前記蓄電部は、前記複数の機能動作部に対して各々設けられ、
前記供給制御部は、前記複数の機能動作部の動作電流の合計値が所定の基準値未満の場合に前記電力供給部からの電力供給を中止させ、前記蓄電部の各々が蓄電した電力により前記機能動作部をそれぞれ動作させることを特徴とする請求項2又は3記載の電子機器。
<請求項5>
前記供給制御部は、前記複数の機能動作部の動作電流の合計値が前記所定の基準値以上の場合に前記複数の蓄電部、及び当該複数の蓄電部に各々対応する前記複数の機能動作部に対して電力を供給する
ことを特徴とする請求項4記載の電子機器。
<請求項6>
前記複数の蓄電部と当該複数の蓄電部に各々対応する前記機能動作部との間のそれぞれには、前記蓄電部から前記機能動作部への電力供給を遮断する出力遮断スイッチング素子が設けられ、
前記複数の機能動作部のうち少なくとも一部は、間欠的に動作を行い、
前記供給制御部は、前記機能動作部が動作を行わない期間に前記出力遮断スイッチング素子をオフさせる
ことを特徴とする請求項4又は5記載の電子機器。
<請求項7>
前記少なくとも一部の機能動作部の動作タイミングを調整して前記複数の機能動作部の動作タイミングを揃えることで、前記動作電流の合計値を前記所定の基準値以上とさせる動作設定部を備えることを特徴とする請求項6記載の電子機器。
<請求項8>
前記複数の機能動作部のうち少なくとも2つは、周期的に動作を行い、
前記動作設定部は、前記少なくとも2つの機能動作部のうち少なくとも2つの動作期間を同期させて、各周期で当該同期された動作期間における前記動作電流の合計値を前記所定の基準値以上とさせる
ことを特徴とする請求項7記載の電子機器。
<請求項9>
前記電力供給部と前記複数の蓄電部の各々の間には、前記複数の蓄電部の間での電流を遮断する第1逆流遮断部を備えることを特徴とする請求項4〜8の何れか一項に記載の電子機器。
<請求項10>
前記第1逆流遮断部は、電流遮断スイッチング素子を備え、
前記供給制御部は、前記電力供給部からの電力供給が行われている期間に前記電流遮断スイッチング素子をオンさせ、当該電力供給が中止させている期間に前記電流遮断スイッチング素子をオフさせることを特徴とする請求項9記載の電子機器。
<請求項11>
前記電力供給部と前記第1逆流遮断部との間で前記電力供給部が供給する電力の一部を蓄える中間蓄電部を備え、
前記第1逆流遮断部は、電流遮断スイッチング素子と、前記蓄電部からの逆流を防止するダイオードと、を備え、
前記供給制御部は、前記電力供給部からの電力供給が行われている期間に前記電流遮断スイッチング素子をオンさせ、当該電力供給が中止されている期間に、前記蓄電部の蓄電状況に応じて定められる前記中間蓄電部から前記蓄電部及び前記機能動作部への電力供給の可否に応じて前記電流遮断スイッチング素子を開閉させる
ことを特徴とする請求項9記載の電子機器。
<請求項12>
前記中間蓄電部から前記電力供給部への電流の逆流を防ぐ第2逆流遮断部を備えることを特徴とする請求項11記載の電子機器。
<請求項13>
前記蓄電部から前記機能動作部への供給電力量を監視する監視部を備え、
前記供給制御部は、前記監視部により、前記電力供給部からの電力供給が中止されている期間における前記供給電力量が当該蓄電部に係る所定の上限電力量以上となったことが検出された場合に、前記電力供給部からの電力供給を行わせる
ことを特徴とする請求項2〜12の何れか一項に記載の電子機器。
<請求項14>
前記蓄電部は、コンデンサであることを特徴とする請求項2〜13の何れか一項に記載の電子機器。
<請求項15>
前記電力供給部は、DC/DC変換器を有することを特徴とする請求項1〜14の何れか一項に記載の電子機器。
<請求項16>
前記機能動作部へ供給される電力を計測する電力計測部を備え、
前記供給制御部は、当該電力計測部により計測される電力に基づいて前記電力供給部からの電力供給の可否を切り替える
ことを特徴とする請求項1〜15の何れか一項に記載の電子機器。
<請求項17>
電力供給部と、所定の機能に係る動作を行う機能動作部と、を備える電子機器の電力供給制御方法であって、
前記機能動作部の動作電流が所定の基準値未満となる期間に前記電力供給部からの電力供給を中止させる供給遮断ステップ
を含むことを特徴とする電子機器の電力供給制御方法。
1a 電子機器
1b 電子機器
1c 電子機器
10 DC/DC変換器
20 電源部
41 第1動作部(制御部)
42 第2動作部
43 第3動作部
44 マイコン
44a マイコン
44b マイコン
441 発振回路
442 負荷動作設定情報
443 電力供給設定情報
443b 電流値比較部
A1〜A4 電流計測部
C1 第1キャパシタ
C2 第2キャパシタ
C3 第3キャパシタ
C4 第4キャパシタ
CT 中間キャパシタ
D1 第1ダイオード
D2 第2ダイオード
D3 第3ダイオード
D4 第4ダイオード
SW11 第11スイッチ
SW12 第12スイッチ
SW13 第13スイッチ
SW14 第14スイッチ
SW21 第21スイッチ
SW22 第22スイッチ
SW23 第23スイッチ
SW24 第24スイッチ
SWT 中間スイッチ
Claims (14)
- 電力供給部と、
所定の機能に係る動作を行う複数の機能動作部と、
前記機能動作部の動作電流が所定の基準値未満となる期間に前記電力供給部からの電力供給を中止させる供給制御部と、
前記複数の機能動作部に対して各々設けられ前記電力供給部が供給する電力の一部を蓄える蓄電部と、
前記複数の蓄電部と当該複数の蓄電部に各々対応する前記機能動作部との間のそれぞれに設けられ、前記蓄電部から前記機能動作部への電力供給を遮断する出力遮断スイッチング素子と、
前記複数の機能動作部の動作タイミングを調整する動作設定部と、
を備え、
前記複数の機能動作部のうち少なくとも一部は、間欠的に動作を行い、
前記供給制御部は、前記電力供給部からの電力供給を中止させている期間には、前記機能動作部の動作を前記蓄電部が蓄えた電力により行わせ、前記複数の機能動作部の動作電流の合計値が所定の基準値未満の場合に前記電力供給部からの電力供給を中止させ、前記蓄電部の各々が蓄電した電力により前記機能動作部をそれぞれ動作させ、前記機能動作部が動作を行わない期間に前記出力遮断スイッチング素子をオフさせ、
前記動作設定部は、少なくとも一部の前記機能動作部の動作タイミングを調整して前記複数の機能動作部の動作タイミングを揃えることで、前記動作電流の合計値を前記所定の基準値以上とさせることを特徴とする電子機器。 - 前記供給制御部は、前記機能動作部の動作電流が前記所定の基準値以上となる場合に前記電力供給部から前記蓄電部及び前記機能動作部に電力供給を行わせることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
- 前記供給制御部は、前記複数の機能動作部の動作電流の合計値が前記所定の基準値以上の場合に前記複数の蓄電部、及び当該複数の蓄電部に各々対応する前記複数の機能動作部に対して電力を供給する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電子機器。 - 前記複数の機能動作部のうち少なくとも2つは、周期的に動作を行い、
前記動作設定部は、前記少なくとも2つの機能動作部のうち少なくとも2つの動作期間を同期させて、各周期で当該同期された動作期間における前記動作電流の合計値を前記所定の基準値以上とさせる
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の電子機器。 - 前記電力供給部と前記複数の蓄電部の各々の間には、前記複数の蓄電部の間での電流を遮断する第1逆流遮断部を備えることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の電子機器。
- 前記第1逆流遮断部は、電流遮断スイッチング素子を備え、
前記供給制御部は、前記電力供給部からの電力供給が行われている期間に前記電流遮断スイッチング素子をオンさせ、当該電力供給が中止させている期間に前記電流遮断スイッチング素子をオフさせることを特徴とする請求項5記載の電子機器。 - 前記電力供給部と前記第1逆流遮断部との間で前記電力供給部が供給する電力の一部を蓄える中間蓄電部を備え、
前記第1逆流遮断部は、電流遮断スイッチング素子と、前記蓄電部からの逆流を防止するダイオードと、を備え、
前記供給制御部は、前記電力供給部からの電力供給が行われている期間に前記電流遮断スイッチング素子をオンさせ、当該電力供給が中止されている期間に、前記蓄電部の蓄電状況に応じて定められる前記中間蓄電部から前記蓄電部及び前記機能動作部への電力供給の可否に応じて前記電流遮断スイッチング素子を開閉させる
ことを特徴とする請求項5記載の電子機器。 - 前記中間蓄電部から前記電力供給部への電流の逆流を防ぐ第2逆流遮断部を備えることを特徴とする請求項7記載の電子機器。
- 前記蓄電部から前記機能動作部への供給電力量を監視する監視部を備え、
前記供給制御部は、前記監視部により、前記電力供給部からの電力供給が中止されている期間における前記供給電力量が当該蓄電部に係る所定の上限電力量以上となったことが検出された場合に、前記電力供給部からの電力供給を行わせる
ことを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の電子機器。 - 前記蓄電部は、コンデンサであることを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の電子機器。
- 前記電力供給部は、DC/DC変換器を有することを特徴とする請求項1〜10の何れか一項に記載の電子機器。
- 前記機能動作部へ供給される電力を計測する電力計測部を備え、
前記供給制御部は、当該電力計測部により計測される電力に基づいて前記電力供給部からの電力供給の可否を切り替える
ことを特徴とする請求項1〜11の何れか一項に記載の電子機器。 - 電力供給部と、所定の機能に係る動作を行う複数の機能動作部と、前記複数の機能動作部に対して各々設けられ前記電力供給部が供給する電力の一部を蓄える蓄電部と、前記複数の蓄電部と当該複数の蓄電部に各々対応する前記機能動作部との間のそれぞれに設けられ、前記蓄電部から前記機能動作部への電力供給を遮断する出力遮断スイッチング素子と、を備える電子機器の電力供給制御方法であって、
前記複数の機能動作部のうち少なくとも一部に間欠的に動作を行わせるステップ、
前記電力供給部からの電力供給を中止させている期間には、前記機能動作部の動作を前記蓄電部が蓄えた電力により行わせるステップ、
前記複数の機能動作部の動作電流の合計値が所定の基準値未満の場合に前記電力供給部からの電力供給を中止させ、前記蓄電部の各々が蓄電した電力により前記機能動作部をそれぞれ動作させるステップ、
前記機能動作部が動作を行わない期間に前記出力遮断スイッチング素子をオフさせるステップ、
少なくとも一部の前記機能動作部の動作タイミングを調整して前記複数の機能動作部の動作タイミングを揃えることで、前記動作電流の合計値を前記所定の基準値以上とさせるステップ、
を含むことを特徴とする電子機器の電力供給制御方法。 - 電力供給部と、
所定の機能に係る動作を行う複数の機能動作部と、
前記複数の機能動作部の動作電流の合計値が所定の基準値未満の場合に前記電力供給部からの電力供給を中止させる供給制御部と、
前記複数の機能動作部に対して各々設けられ前記電力供給部が供給する電力の一部を蓄える蓄電部と、
前記複数の蓄電部と当該複数の蓄電部に各々対応する前記機能動作部との間のそれぞれに設けられ、前記蓄電部から前記機能動作部への電力供給を遮断する出力遮断スイッチング素子と、
前記複数の機能動作部の動作タイミングを調整する動作設定部と、
を備え、
前記動作設定部は、前記出力遮断スイッチング素子によって少なくとも一部の前記機能動作部の動作タイミングを調整して前記動作電流の合計値を前記所定の基準値以上とさせることを特徴とする電子機器。
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