JP6793513B2 - 電子機器、および電子機器の制御方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に記載の技術では、発電能力検出手段で得られた結果に応じてLCD(液晶ディスプレイ)のセグメント点灯箇所を変更して表示することで、ユーザに発電状況を知らせる。
また、特許文献2に記載の技術では、アナログ指針による発電状況の表示を主文字板で行い、小文字板で蓄電量表示を行う。
また、特許文献2に記載の技術では、発電量表示と独立して蓄電量の表示を行っているのみであり、二次電池の充電のため十分な発電量なのかユーザが知ることはできない。
そして、従来技術のソーラーパネル等の環境依存型の発電装置を有するデジタル時計では、発電状態が環境に依存するので、充電を充分に行える状況であるか否かが分からない。
図1は、本実施形態に係るデジタル時計1(電子機器)の構成を示す構成図である。なお、実施形態では、電子機器の一例として、デジタル時計1を例に説明するが、電子機器は、指針を備えるアナログ時計、スマートフォン、タブレット端末、腕時計型端末、携帯ゲーム機器等、太陽電池と二次電池と報知部を有する機器であってもよい。また、本実施形態では、発電部の例として太陽電池を例に説明するが、発電部は、電力を得ることができる機能部、例えば、熱を電気エネルギーに変換する機能部、電磁誘導等によるエネルギーを電気エネルギーに変換するワイヤレス給電部等であってもよい。
また、ユニット10は、過充電防止回路11、照度検出回路12、発電量検出回路13、発振回路14、分周回路15、制御回路16、および通信部17を備える。
制御回路16は、電池残量検出回路101、BOR回路102、発振停止検出回路103、入力回路104、ROM105、RAM106、制御部107、表示駆動回路109、および電源回路110を備える。また、制御部107は、比較部108を備える。
電源回路110は、降圧回路111、発振定電圧回路112、ロジック定電圧回路113、昇圧電源回路114、および消費電流検出回路115を備える。
二次電池Eは、太陽電池Gから供給された電気エネルギーを蓄える蓄電池である。二次電池Eは、蓄えた電力を制御回路16に供給する。
抵抗R2は、一端がスイッチSWの他端に接続され、他端が抵抗R1の一端とAD回路133の入力端に接続される。抵抗R1の他端は、太陽電池Gの他端と二次電池Eの負極とに接続される。なお、抵抗R1および抵抗R2の抵抗値の決め方は、後述する。
分周回路15は、発振回路14が出力した発振信号を分周して時刻計時に用いる例えば例えば1[Hz]の基準信号を生成する。分周回路15は、生成した基準信号を制御回路16に出力する。
降圧回路111は、太陽電池Gが発電した電力および二次電池Eが蓄える電力を、所望の電圧値に降圧して、降圧した電圧値の電力を発振定電圧回路112、ロジック定電圧回路113、および昇圧電源回路114に供給する。
ロジック定電圧回路113は、降圧回路111から供給された電力を用いて、ロジック部に供給する定電圧を生成し、生成した定電圧をロジック部に供給する。なお、ロジック部は、少なくとも制御部107を含む。また、ロジック部は、電池残量検出回路101、BOR回路102、発振停止検出回路103、入力回路104、ROM105、RAM106を含んでいてもよい。
消費電流検出回路115は、制御回路16で消費される消費電力または消費電流を検出し、検出した結果を制御部107に出力する。
入力回路104は、操作部20が出力する操作内容を示す情報を取得し、取得した操作内容を示す情報を制御部107に出力する。また、入力回路104は、不図示の携帯端末等から情報を受信する通信装置を有していてもよい。
RAM(Random Access Memory;)106は、デジタル時計1の動作モード、計時した結果等、デジタル時計1における動作時のデータを一時的に制御部107によって記憶する。
なお、デジタル時計1は、気圧センサー、温度センサー、加速度センサー、重力センサー、GPS(Global Positioning System;全地球測位システム)等を備えていてもよい。
なお、デジタル時計1が送信する情報は、例えば時刻情報、発電レベル、充電残量等である。また、外部装置2が送信する情報は、例えばデジタル時計1への指示情報(例えば、動作モードの切り替え指示)等である。
図3は、本実施形態に係る太陽電池Gの電流対電圧の特性と、抵抗値の関係の例を示す図である。図3において、横軸は電圧[V]、縦軸は電流[A]である。
なお、点p4における電圧V4は、二次電池Eの満充電の電圧(例えば2.6[V])より低くなるように選択する。
なお、本実施形態では、照度を発電量とする。一般的に、照度は、ほぼ電流に比例する。このため、制御部107は、AD回路133が出力した電圧値を、ROM105が記憶する検出素子131の抵抗R1の抵抗値で除算することで、電流値を算出する。そして、制御部107は、算出した電流値に基づいて、照度を推定する。また、太陽電池Gに照射される照度とこの照度に対して抵抗R1に生じる電圧値との相関式から照度を推定してもよい。
図4において、横軸は時刻、縦軸は電圧を表す。波形g11は、太陽電池Gの電圧変化を示す。また、点p11は、検出タイミングを表す。
波形g12は、スイッチSWのオン状態とオフ状態を表す。なお、波形g12において、ハイレベルがオン状態(ON)であり、ローレベルがオフ状態(OFF)である。波形g13は、太陽電池Gの発電量を検出するタイミング(AD回路133が電圧値を出力するタイミング)を示している。波形g13は、二次電池Eの電圧を検出するタイミングを示している。
AD回路133は、時刻t1〜時刻t2の期間(期間T2)、制御部107の指示に応じて、抵抗R1に発生する電圧値を期間T3毎に検出することで、発電量を検出する。なお、制御部107は、AD回路133が出力した電圧を示す情報のうち、時刻t2のときの電圧に基づいて発電量を算出する。
時刻t2から期間T3後の時刻t3のとき、電池残量検出回路101は、制御部107の指示に応じて二次電池Eの電圧を検出する。
二次電池Eの電圧検出後の時刻t4のとき、制御部107は、スイッチSWをオン状態からオフ状態に切り替える。
これにより、太陽電池Gの電圧は、波形g11のように時刻t5のとき、スイッチSWがオン状態にされた時刻t1の状態に戻る。なお、期間T1は、太陽電池Gと二次電池Eそれぞれの電圧の検出周期であり、例えば5秒である。また、期間T3は、例えば0.5秒である。
これにより、本実施形態によれば、太陽電池Gの発電による電圧上昇分の影響を避けて二次電池Eの電圧を精度良く検出することができる。
図5は、本実施形態に係る報知部30に表示される情報の一例を示す図である。
図5に示すように、デジタル時計1は、ケース40、ベルト50をさらに備える。図1に示したユニット10、太陽電池G、ダイオードD、二次電池Eは、ケース40内に収められている。また、操作部20は、ボタン20A〜20Cを備える。なお、図5に示す例は、発電レベル確認モードにおける表示例である。
時刻表示301は、計時された時刻のうちの時間と分の表示である。なお、図5では、時刻をデジタル表示する例を示しているが、時刻を指針の画像を用いて表示するようにしてもよい。
秒表示302は、計時された時刻のうちの秒の表示である。図5に示す例では、報知部30の外周に60等分されたドットを備える。すなわち、秒表示302は、複数に分割された連続する表示領域を有する。秒表示302は、時刻表示モードのときに、例えば、1秒のときに1ドット目が点灯し、15秒のときに1〜15ドット目が点灯し、30秒のときに1〜30ドット目が点灯する。なお、制御部107は、時刻表示モードのときに秒表示を行い、発電レベル確認モードのときに秒表示を行わない。なお、上述した分割数は一例であり、これに限られない。
発電レベルの表示304は、算出された発電レベルの表示である。
また、二次電池Eの残量表示303と発電レベルの表示304それぞれは、秒表示302を複数に分割された連続する表示領域において、異なる領域に表示される。
また、図5に示す例では、二次電池Eの残量表示303の1ドットを点滅されることで充電残量の表示を行っている例である。
図6は、本実施形態に係る二次電池Eの残量の一例を示す図である。図6において、横軸は容量(mAh)、縦軸は電圧(V)を示す。なお、縦軸の容量は残容量である。図6に示す例では、容量Q101から容量Q102の区間の電圧は略V101である。本実施形態では、容量とともに電圧が変化する領域g100(容量Q102から容量Q103の期間)について、図5に示したように例えば10等分して二次電池Eの残量表示303に表示する。例えば容量Q102のときの電圧V101が二次電池Eの残量(充電残量)が0であり、容量Q103のときの電圧V102が二次電池Eの残量(充電残量)が10である。
制御部107は、検出された照度を用いて、発電レベルを算出する。照度は、晴れた日の野外が約10万lx(ルクス)程度であり、晴れた日の窓際が約1万lxであり、曇りの日の窓際が約3000lxであり、蛍光灯下の屋内が約700lxである。このように、照度の値の範囲が広く、最小値と最大値との比が100倍以上であるため、本実施形態では、発電レベルを対数の関係を用いて算出する。
例えば、照度が10万lxを発電レベル10とし、照度が1万lxを発電レベル5とし、照度が3000lxの発電レベルを1とし、照度が1000lx以下の発電レベルを0とする。ROM105は、このような照度と発電レベルとの対応関係を表形式または関係式塔で予め記憶する。そして、制御部107は、ROM105を参照して、発電レベルを算出(決定)する。
本実施形態では、以下の閾値のうち1つを用いる。
I.所定値
II.1時間後の二次電池Eの残量に応じた値
III.1時間の発電量と、所定活動時間に必要な電力に基づく値
まず、所定値について説明する。所定値は、ROM105が予め記憶する値である。
図7は、本実施形態に係る閾値の一例を示す図である。図7において、横軸は閾値、縦軸はlog(照度)である。なお、図7に示す例では、閾値が発電レベルと一致している例である。また、図7に示すように、制御部107は、上述したように発電レベルを対数の関係を用いて設定するようにしてもよい。所定値は、例えば照度1万lxに対応する5である。このように、対数表示で線形(比例関係)として設定することで、室内も屋外も対応することができる。
なお、ROM105は、図7に示したように複数の所定値を記憶していてもよい。この場合、制御部107は、操作部20が操作された結果に応じて、デジタル時計1が使われる環境や状況(例えば、登山、スキー、ハイキング、ヨットレース、マラソン等)に応じて、複数の所定値の中から選択するようにしてもよい。
次に、所定時間(例えば2時間)後の二次電池Eの残量に応じて制御部107が設定する閾値の例を説明する。
例えば、2時間後の二次電池Eの残量(充電残量)が100%になる照度を閾値とする。なお、2時間後の二次電池Eの残量の目標値は一例であり、100%に限られず例えば90%、80%等であってもよい。また、目標値は、固定値であってもよく、または、充電残量に対する増加分であってもよい。
この場合は、照度が同じであっても、充電残量に応じて、目標値の二次電池Eの残量に達するまでにかかる時間が変化する。例えば、目標値が現在の充電残量に対する増加分であり10%の場合、発電レベルが5以上の場合に、この目標値の充電残量に2時間後達するのであれば、閾値は5である。制御部107は、このように、2時間後の二次電池Eの残量に応じて閾値を設定する。
次に、所定時間(例えば2時間)の発電量と、所定活動時間に必要な電力に基づく値に応じて制御部107が設定する閾値の例を説明する。
ROM105は、デジタル時計1が所定活動時間(例えば24時間)に消費する電力量または電流値の平均値を予め記憶する。制御部107は、ROM105が記憶する平均値を、現在の発電量が所定時間の間に継続された場合に発電可能である発電量を閾値とする。
例えば、24時間で消費される電力量の平均値が0.1mAhであるとする。この場合は、24時間で2.4mAh(=0.1×24)の消費が見込まれる。制御部107は、4時間で充電したい場合の閾値を0.6mAhとする。このように、本実施形態では、所定活動時間に消費すると想定される消費量に加え、想定する充電時間(所定時間)も考慮して、閾値を決定する。
または、制御部107は、過去に実際に消費された電力量を検出してROM105に記憶させるようにしてもよい。この場合、ROM105には、機能毎に消費される電力量を予め記憶する。制御部107は、各機能部が使用された回数をカウントしてROM105に記憶させ、ROM105が記憶する情報を用いて、過去24時間の消費電力の平均値を算出するようにしてもよい。この場合、制御部107は、算出した平均値を、現在の発電量が継続された場合に発電可能である発電量を閾値とする。
なお、所定活動時間は、予め定められた値であってもよく、操作部20が操作された結果に応じて、デジタル時計1が使われる環境や状況(例えば、登山、スキー、ハイキング、ヨットレース、マラソン等)に応じて複数の所定値の中から制御部107が選択するようにしてもよい。
また、IIおよびIIIで説明した所定時間は1例であり、これに限られない。所定時間は2時間より短い1時間や30分であってもよく、または2時間より長い2時間半や3時間以上であってもよい。
図8は、本実施形態に係る発電レベル確認モードにおける処理のフローチャートである。なお、図8に示す処理は、閾値が所定値の5である例である。
図9は、本実施形態に係る報知部30に表示される発電レベルと電池残量の例を示す図である。
図5を用いて説明したように、報知部30上には、秒表示302、二次電池Eの残量表示303、および発電レベルの表示304が含まれる。
秒表示302は、0時(12時)の位置のドットが302(60)であり、時計回りに、60個のドット302(1)、・・・、302(30)、・・・302(60)を備える。
図9に示す例は、発電レベルが6の例である。この場合、図7に示すように、略5時の位置から略2時半の位置までのドットが点灯する。
図9に示す例は、二次電池Eの残量が70%(=7/10)であり、略7時からドットが7つ点灯している。そして、発電レベルが5以上であるため、略7時から7つ目の最も“F”に近いドットを点滅させることで、充電状況の報知を行っている。なお、充電状況とは、前述したように、発電量が充分であり、二次電池Eの残量が増えている、充電されていることを示す。
符号g302は、発電レベルが2のときの表示であり、符号g304は、発電レベルが4のときの表示であり、符号g306は、発電レベルが6のときの表示である。符号g308は、発電レベルが8のときの表示であり、符号g310は、発電レベルが10のときの表示である。なお、制御部107は、発電レベルが奇数(1,3,5,7,9)のときにも表示を行うようにしてもよい。
例えば、二次電池Eの残量表示303または発電レベルの表示304を報知部30内にアイコン、バーグラフ、ピクトグラム等で表示するようにしてもよい。そして、二次電池Eの残量表示303または発電レベルの表示304の表示は、例えば“E”から“F”にドットが増えてくように変化させてもよい。また、図5、9、10に示した例では、ドットを点灯させる例を示したが、反転させて、必要な情報のドットのみを消灯させるようにしてもよい。
または、制御部107は、充電残量の表示を変化させることで、充電状況を報知するようにしてもよい。
図11は、本実施形態に係る充電残量の表示の他の例を示す図である。図11に示す例では、制御部107が、二次電池Eの残量表示303の表示のうち、破線305で囲んだ領域のドットを点灯と点滅を所定の時間周期で所定の回数繰り返すことで、充電状況を報知する。このように、制御部107は、報知部30の表示を変化させることで、充電状況を報知するようにしてもよい。この場合であっても、制御部107は、発電レベルの表示304を変化させてもよい。すなわち、制御部107は、二次電池Eの残量表示303と発電レベルの表示304のうち少なくとも1つを変化させることで、充電状況を報知するようにしてもよい。
図12は、本実施形態に係るデジタル時計1の置かれる環境と表示される発電レベルの一例を示す図である。図12の符号g301は、位置を示す図であり、符号g302は、位置と発電レベルと充電状況の関係の例を示す表である。また、図12に示す例は、閾値が所定値の5の例である。
発電レベルは、発電レベルの表示304(図9)に、位置a1の場合が“0”、位置a2の場合が“1”、位置a3の場合が“5”、位置a4の場合が“8”、位置a5の場合が“10”が表示される。
また、発電レベルが5以上の位置a3〜位置a5において、二次電池Eの残量表示303が点滅することで充電状況が報知される。
また、二次電池Eの残量が90%の場合、例えば位置a2でも24時間の活動に必要な発電量が得られる。この場合、利用者は、例えば位置a1と位置a2にデジタル時計1を置いて報知部30の表示される情報を比べることで、24時間の活動に必要な発電量が得られる位置a2を知ることができる。
例えば、利用者が、最初にデジタル時計1を置いた場所の発電レベルが6であった場合、制御部107は、発電レベルが6の位置に対応するドット、例えば302(13)(図8)を点灯したまま例えば30秒間ホールドするようにしてもよい。利用者は、発電レベルがさらに高い置き場所を探すとき、何カ所か置き場所を変えたり置く角度を変える。この場合、利用者はホールドされた6を確認しながら他の場所にデジタル時計1を置いたときの報知を見比べて、より高い発電レベルが表示される場所を探すことができる。なお、例えば、発電レベルの表示304をさらに内周に設けて二重にし、内周側か外周側にホールドしている発電レベルを表示するようにしてもよい。
特に、通信部17を用いて外部装置2と通信を行っている場合や、GPSを用いている場合は、通信を行っていない場合と比較して消費電力が大きい。このため、効率良く充電できる場所を見つけて、効率良く充電を行うことが重要である。本実施形態によれば、利用者は、充電状況を確認することで、デジタル時計1を効率良く充電できる場所を見つけることができる。
例えば、実施形態では、照度、二次電池Eの残量、および充電状況を報知部30に表示する例を説明したが、報知部30は、音声、ランプ等の点滅、振動等で報知するようにしてもよい。または、上述した表示情報に加え、音や振動によって報知するようにしてもよい。例えば、発電レベルが閾値以上の場合、充電状況を点滅させて表示して、さらに「ピッ」音を報知するようにしてもよい。
Claims (11)
- 環境変化に応じて発電量が変化する発電部と、
前記発電部により発電された電力が充電される二次電池と、
前記二次電池に充電される目標充電量と、前記発電部による前記発電量とを比較し、比較した結果に基づいて充電状況であることを示すための閾値を設定し、発電される前記発電量が前記閾値以上であるとき、前記充電に適した状況であると判定する比較部と、
前記充電に適した状況であることを示す前記充電状況を報知する報知部と、
を備える電子機器。 - 前記発電量は、所定時間に発電される発電量である、請求項1に記載の電子機器。
- 前記目標充電量は、当該電子機器の1日の消費電力量であり、
前記閾値は、1日の前記消費電力量を前記所定時間で充電可能な前記発電量である、請求項2に記載の電子機器。 - 1日の消費電力量は、実測された1日の消費電力、または当該電子機器は有する機能が使用された回数に基づいて算出した消費電力のいずれか1つである、請求項3に記載の電子機器。
- 前記閾値は、
前記所定時間で前記二次電池の残量が所定量増加する前記発電量である、請求項2に記載の電子機器。 - 前記報知部は、
前記発電量に基づく情報を表示する第1の表示部と、
前記二次電池の充電状態を表示する第2の表示部と、を備え、
前記比較部は、
前記第1の表示部に表示される情報、および前記第2の表示部に表示される前記二次電池の充電状態のうち、少なくとも1つを変化させる、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記報知部は、
前記第1の表示部と前記第2の表示部とが対称的に配置されている、請求項6に記載の電子機器。 - 前記報知部は、
複数に分割された連続し、円周状に60個に分割された表示領域、を備え、
前記第1の表示部が、基準とする角度に対して30度から150度の範囲に配置され、
前記第2の表示部が、基準とする角度に対して210度から270度の範囲に配置され、
前記比較部は、
前記表示領域に、計時情報を表示する動作モードのとき、前記計時情報を表示し、
前記表示領域に、計時情報を表示する動作モード以外のとき、前記発電量に基づく情報と前記二次電池の充電状態を表示する、請求項6または請求項7に記載の電子機器。 - 前記発電部の発電量に基づく値を検出する発電量検出回路と、
当該電子機器が消費する電流を検出する消費電流検出回路と、
前記二次電池の残量に基づく値を検出する電池残量検出回路と、
外部機器と通信を行う通信部と、を備え、
前記比較部は、
前記通信部が通信を行うモードのとき、前記第1の表示部に前記二次電池の充電状態を表示し、前記第2の表示部に前記発電量に基づく情報を表示する、請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の電子機器。 - 計時機能と、を備え、
前記計時機能により計時された時刻を前記報知部に報知し、
前記発電部が、太陽電池で構成される、請求項1から請求項9のうちいずれか1項に記載の電子機器。 - 環境変化に応じて発電量が変化する発電部と、前記発電部により発電された電力が充電される二次電池と、を有する電子機器の制御方法であって、
前記二次電池に充電される目標充電量と、前記発電部によって発電される電力量とを比較し、
比較した結果に基づいて充電状況であることを示すための閾値を設定し、
発電される前記発電量が前記閾値以上であるとき、前記充電に適した状況であると判定し、
前記充電に適した状況であることを示す前記充電状況を報知する、
電子機器の制御方法。
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