JP7184052B2

JP7184052B2 - 接続機器

Info

Publication number: JP7184052B2
Application number: JP2019560846A
Authority: JP
Inventors: 直実志賀; 昌義吉田
Original assignee: Zeon Corp
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2038-10-29
Also published as: US11196251B2; CN111433991B; CN111433991A; US20210151983A1; TW201928595A; WO2019123839A1; EP3731362A4; EP3731362A1; JPWO2019123839A1

Description

本発明は、接続機器に関する。

近年、商用電源を得られない外出先などでも、利用者が、スマートフォン、ノートＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレットＰＣなどの携帯型の電子機器等の負荷に電力を供給できるように、外部環境に応じた電力を発電する携帯型の環境発電装置の需要が高まっている。このような環境発電装置としては、例えば、太陽光等の光エネルギーを用いて発電する太陽電池を備える太陽電池モジュールが挙げられる。

太陽電池モジュールのような電力供給モジュールを用いて負荷に電力を供給する場合、電力供給モジュールを接続機器に接続して、接続機器に接続されている負荷に電力を供給する構成が考えられる。

この場合、電力供給モジュールが接続機器に確実に接続されたことをユーザが認識できることが望ましい。コネクタの接続をユーザに認識させる方法として、コネクタが接続されるとブザーが音声を発する発明が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１０－２６６９８１号公報

太陽電池モジュールのような電力供給モジュールは、供給できる電力量に限りがある。そのため、電力供給モジュールが接続機器へ接続したことを、低消費電力でユーザに認識させることができることが求められている。

そこで、本発明の目的は、上述した課題を解決し、電力供給モジュールが接続したことを低消費電力でユーザに認識させることができる接続機器を提供することにある。

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の接続機器は、電力供給モジュールから供給される電力を負荷に供給可能な接続機器であって、前記電力供給モジュールと接続可能な接続部と、発光素子と、前記発光素子を制御する発光制御部と、を備え、前記発光制御部は、前記接続部への前記電力供給モジュールの接続を検出すると、第１の所定時間の間、前記発光素子を発光させる。このような構成とすることで、電力供給モジュールが接続部に接続されたことを、発光素子の発光によりユーザに認識させることができる。また、第１の所定時間だけ発光素子を発光させ、その後発光素子を消灯させることで、消費電力を低減することができる。従って、本発明の接続機器は、電力供給モジュールが接続したことを低消費電力でユーザに認識させることができる。

ここで、本発明の接続機器において、前記接続機器から前記負荷への電力の供給を制御する出力制御部をさらに備え、前記出力制御部は、前記接続部への前記電力供給モジュールの接続を検出すると、前記第１の所定時間より長い第２の所定時間の間、前記負荷への電力の供給を遮断することが好ましい。このような構成とすることで、どのような負荷が接続機器に接続されているかに関わらず、発光素子を確実に発光させることができる。

また、本発明の接続機器において、前記出力制御部は、抵抗、コンデンサ及びトランジスタを含むことが好ましい。このような構成とすることで、簡易な構成で、第２の所定時間の間、負荷への電力の供給を遮断することができる。

また、本発明の接続機器において、前記出力制御部は、タイマを含むことが好ましい。このような構成とすることで、第２の所定時間を精度良く決定することができる。

また、本発明の接続機器において、前記発光制御部は、抵抗、コンデンサ及びトランジスタを含むことが好ましい。このような構成とすることで、簡易な構成で、第１の所定時間の間、発光素子を発光させることができる。

また、本発明の接続機器において、前記発光制御部は、タイマを含むことが好ましい。このような構成とすることで、第１の所定時間を精度良く決定することができる。

また、本発明の接続機器において、前記接続部は、前記電力供給モジュールから電力の供給を受ける電極を含むコネクタであることが好ましい。

また、本発明の接続機器において、前記発光素子は、発光ダイオードであることが好ましい。このような構成とすることで、電力供給モジュールが接続したことをユーザに認識させる際、消費電力をさらに低減することができる。

本発明によれば、電力供給モジュールが接続したことを低消費電力でユーザに認識させることができる接続機器を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る接続機器の概略構成を示すブロック図である。図１の接続機器の発光素子の動作を示す図である。図１の接続機器の発光素子の動作を示す図である。図１の接続機器の発光素子の動作を示す図である。本発明の一実施形態に係る接続機器の回路構成の一例を示す図である。図３に示す回路構成の内部における電圧／電流の経時変化を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。各図において共通の構成部には、同一の符号を付している。

図１は、本発明の一実施形態に係る接続機器２０の概略構成を示すブロック図である。接続機器２０は、電力供給モジュール１０と接続可能であり、電力供給モジュール１０と接続すると、電力供給モジュール１０から電力の供給を受けることができる。図１は、電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続されていない状態を示している。また、接続機器２０は、ケーブル４０を介して負荷３０と接続可能である。接続機器２０は、電力供給モジュール１０から供給される電力を、ケーブル４０を介して負荷３０に供給可能である。

接続機器２０は、電力供給モジュール１０と接続可能な接続部２１を備える。また、接続機器２０は、機能ブロックとして、発光素子２２と、発光制御部２３と、出力制御部２４とを備える。

接続部２１は、電力供給モジュール１０の接続部１１と機械的に接続可能である。例えば、接続部２１は、電力供給モジュール１０の接続部１１に対応する形状を有し、接続部２１と接続部１１とが嵌合することで、接続機器２０と電力供給モジュール１０とが機械的に接続してよい。

また、接続部２１は、電力供給モジュール１０の接続部１１と機械的に接続することで、電力供給モジュール１０と電気的に接続する。接続部２１と、電力供給モジュール１０の接続部１１とが機械的に接続すると、接続機器２０は、電力供給モジュール１０から電力の供給を受けることができる。接続部２１は、例えば、電力供給モジュール１０から電力の供給を受けることができる電極を含むコネクタであってよい。

電力供給モジュール１０は、外部環境に応じた電力を発電する発電モジュールであってよい。電力供給モジュール１０は、例えば、太陽光及び室内光などの入射光を光電変換して発電する太陽電池を含む発電モジュールであってよい。また、電力供給モジュール１０は、例えば、地熱等のエネルギーを利用して発電する発電モジュールであってよい。

また、電力供給モジュール１０は、発電モジュールに限らず、一次電池又は二次電池を含むバッテリーモジュールであってよい。二次電池は、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池などであってよい。

発光素子２２は、電流が流れると発光する素子である。発光素子２２は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emission Diode）又は電球などであってよい。特に、発光素子２２を発光ダイオードとすると、低消費電力で発光素子２２を発光させることができる。

発光制御部２３は、発光素子２２を制御する。発光制御部２３は、接続部２１への電力供給モジュール１０の接続を検出する。発光制御部２３は、例えば、接続部２１が有する電極に電圧が印加されているか否かを検出することで、接続部２１への電力供給モジュール１０の接続を検出する。

発光制御部２３は、接続部２１に電力供給モジュール１０が接続されたことを検出すると、第１の所定時間の間、発光素子２２に電流を流して、発光素子２２を発光させる。発光制御部２３は、接続部２１への電力供給モジュール１０の接続を検出してから第１の所定時間が経過すると、発光素子２２を消灯させる。第１の所定時間は、例えば、数秒程度である。発光制御部２３は、例えば、コンデンサを含む回路として構成され、コンデンサを充電するための時定数を利用して、第１の所定時間を規定してもよい、また、発光制御部２３は、例えば、タイマを含み、タイマによって第１の所定時間を規定してもよい。

図２Ａ～図２Ｃに、発光制御部２３が発光素子２２を制御する様子を示す。図２Ａ～図２Ｃにおいては、接続機器２０の構成要素として、発光素子２２以外の構成要素の図示は省略している。

図２Ａは、電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続されていない様子を示す図である。電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続されていない状態では、接続機器２０に電力が供給されていないため、発光素子２２はオフしている。

図２Ｂは、電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続された直後の様子を示す図である。電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続されたことを検出すると、発光制御部２３は、発光素子２２をオンさせる（発光させる）。これにより、ユーザは、電力供給モジュール１０が接続機器２０に電気的に接続され、電力供給モジュール１０から接続機器２０への電力の供給が開始したことを容易に認識することができる。

図２Ｃは、電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続されてから、第１の所定時間が経過した後の様子を示す図である。電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続されたことを検出してから第１の所定時間が経過すると、発光制御部２３は、発光素子２２をオフさせる（消灯させる）。これにより、接続機器２０は、電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続されたことをユーザが認識した後も発光素子２２に電流を流し続けて、電力を無駄に消費することを抑制することができる。

また、例えば複数の接続機器２０があり、それぞれの接続機器２０に電力供給モジュール１０を同時に接続する場合、仮にブザーのような音で接続の検出を報知すると、ユーザに個々の接続を認識させることは困難である。しかしながら、本実施形態に係る接続機器２０は、電力供給モジュール１０と接続機器２０との接続を発光素子２２の発光によってユーザに認識させるため、複数の接続機器２０のそれぞれに電力供給モジュール１０を同時に接続する場合であっても、ユーザは、個々の接続を認識することができる。また、仮にブザーのような音で接続の検出を報知すると騒音が問題となることも考えられるが、本実施形態に係る接続機器２０は、電力供給モジュール１０と接続機器２０との接続を発光素子２２の発光によってユーザに認識させるため、騒音が問題となることはない。

出力制御部２４は、接続機器２０から負荷３０への電力の供給を制御する。負荷３０の例として、ラジオ、照明器具、スピーカー、表示機器、電動玩具、及び、二次電池などが挙げられる。

出力制御部２４は、接続部２１への電力供給モジュール１０の接続を検出する。出力制御部２４は、例えば、接続部２１が有する電極に電圧が印加されているか否かを検出することで、接続部２１への電力供給モジュール１０の接続を検出する。

出力制御部２４は、接続部２１に電力供給モジュール１０が接続されたことを検出すると、第２の所定時間の間、接続機器２０から負荷３０への電力の供給を遮断する。出力制御部２４は、例えば、接続部２１内の電極と、接続機器２０の出力端子との間の接続を切断可能なスイッチを有する構成であってよい。出力制御部２４は、当該スイッチをオフさせることで、第２の所定時間の間、電力供給モジュール１０から負荷３０に電力が供給されないように、接続機器２０の出力を制御することができる。

第２の所定時間は、第１の所定時間よりも長い時間である。したがって、接続部２１に電力供給モジュール１０が接続されると、出力制御部２４は、発光制御部２３が発光素子２２を発光させている間は、接続機器２０から負荷３０へ電力を供給しないように、接続機器２０から負荷３０への電力の供給を制御する。

出力制御部２４は、接続部２１への電力供給モジュール１０の接続を検出してから第２の所定時間が経過すると、接続機器２０から負荷３０へ電力を供給するように、接続機器２０から負荷３０への電力の供給を制御する。

出力制御部２４は、例えば、コンデンサを含む回路として構成され、コンデンサを充電するための時定数を利用して、第２の所定時間を規定してもよい、また、出力制御部２４は、例えば、タイマを含み、タイマによって第２の所定時間を規定してもよい。

このように、出力制御部２４は、電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続されても、第１の所定時間より長い第２の所定時間の間は、電力供給モジュール１０から供給される電力が負荷３０に供給されないように制御する。これにより、どのような負荷３０が接続機器２０に接続されていても、電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続されてから第１の所定時間の間は、確実に発光素子２２を発光させることができる。また、負荷３０が接続機器２０に接続されていない場合でも、電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続されてから第１の所定時間の間は、確実に発光素子２２を発光させることができる。

図３及び図４を参照して、本発明の一実施形態に係る接続機器２０の回路構成の一例について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る接続機器２０の回路構成の一例を示す図である。図４は、図３に示す回路構成における、ノードＶｃｃ、ＶＡ及びＶＢの電圧の経時変化、発光ダイオードＤ１に流れる電流Ｉｃの経時変化、及びトランジスタＳ２の状態の経時変化などを示す図である。

図３に示す接続機器２０の回路構成において、破線で囲まれた左側の領域Ａは、図１に示す発光素子２２及び発光制御部２３に対応する。また、破線で囲まれた右側の領域Ｂは、図１に示す出力制御部２４に対応する。

まず、発光素子２２及び発光制御部２３に対応する領域Ａ内の回路の動作について説明する。領域Ａは、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４と、コンデンサＣ１と、発光ダイオードＤ１と、トランジスタＳ１とを含む。トランジスタＳ１は、ｎｐｎトランジスタである。領域Ａにおいて、発光ダイオードＤ１が図１に示す発光素子２２として機能し、その他の素子が図１に示す発光制御部２３として機能する。

図３におけるノードＶｃｃは、図１に示す接続部２１内の電極の電圧を示す。すなわち、電圧Ｖｓを供給可能な電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続すると、Ｖｃｃは、Ｖｓと等しい電圧となる。図４に時刻ｔ＝０において、電力供給モジュール１０が接続機器２０に接続したときのＶｃｃの電圧の経時変化を示す。図４に示すように、ｔ＝０より前の時刻においては、Ｖｃｃはゼロであるが、ｔ＝０以降、Ｖｃｃの電圧はＶｓとなる。

領域Ａ内のノードＶＡは、ＶｃｃとＧｎｄを直列に接続するコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１の中間ノードである。図４に示すように、ＶＡは、電力供給モジュール１０がｔ＝０において接続機器２０に接続するとＶｓに等しい電圧となり、その後、コンデンサＣ１が充電されるにつれて、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とによって決まる時定数に従って電圧が低下していく。

ノードＶＡは、抵抗Ｒ３を介して、トランジスタＳ１のベースと接続している。ＶＡの電圧がトランジスタＳ１がオンとなる電圧（通常０．６Ｖ程度）より高い電圧である間、すなわち、図４に示すｔ＝０からｔ＝ｔ１の間は、トランジスタＳ１はオンし、発光ダイオードＤ１に電流を流す。

領域Ａ内のＩｃは、発光ダイオードＤ１に流れる電流を示す。図４に示すように、トランジスタＳ１がオンしているｔ＝０からｔ＝ｔ１の間は、Ｉｃが正であり、発光ダイオードＤ１に電流が流れている。その結果、ｔ＝０からｔ＝ｔ１の間、発光ダイオードＤ１は発光する。このｔ＝０からｔ＝ｔ１までの時間が、第１の所定時間に対応する。

続いて、出力制御部２４に対応する領域Ｂ内の回路の動作について説明する。領域Ｂは、抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ５と、コンデンサＣ２と、トランジスタＳ２とを含む。トランジスタＳ２は、ｐチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）である。

領域Ｂ内のノードＶＢは、ＶｃｃとＧｎｄを直列に接続するコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２の中間ノードである。図４に示すように、ＶＢは、電力供給モジュール１０がｔ＝０において接続機器２０に接続するとＶｓに等しい電圧となり、その後、コンデンサＣ２が充電されるにつれて、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ２とによって決まる時定数に従って電圧が低下していく。

ノードＶＢは、抵抗Ｒ５を介して、トランジスタＳ２のゲートと接続している。トランジスタＳ２のゲート－ソース間の電圧の絶対値に対応するＶｓ－ＶＢの電圧を、図４に示す。Ｖｓ－ＶＢの電圧が、トランジスタＳ２の閾値電圧であるＶＧＳ（ｔｈ）より低い間、すなわち、図４に示すｔ＝０からｔ＝ｔ２の間は、トランジスタＳ２はオフしている。そのため、ｔ＝０からｔ＝ｔ２の間は、接続機器２０は、電力供給モジュール１０から供給された電力を負荷３０に供給しない。

Ｖｓ－ＶＢの電圧が、トランジスタＳ２の閾値電圧であるＶＧＳ（ｔｈ）より高くなると、すなわち、図４に示すｔ＝ｔ２以降は、トランジスタＳ２はオンする。そのため、ｔ＝ｔ２以降は、接続機器２０は、電力供給モジュール１０から供給された電力を負荷３０に供給する。

ｔ＝０からｔ＝ｔ２までの時間が、第２の所定時間に対応する。抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２とから決まる時定数は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とから決まる時定数より大きい。例えば、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値が同程度である場合、コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣ１の容量より大きい。そのため、第２の所定時間は第１の所定時間より長い。

前述したところは本発明の一実施形態を示したにすぎず、特許請求の範囲において、種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。

例えば、本実施形態においては、発光制御部２３と出力制御部２４の双方が、接続部２１への電力供給モジュール１０の接続を検出するが、いずれか一方のみが接続を検出する構成であってもよい。例えば、発光制御部２３のみが、接続部２１への電力供給モジュール１０の接続を検出する場合、発光制御部２３は、接続を検出すると出力制御部２４に接続を検出したことを通知する。また、例えば、出力制御部２４のみが、接続部２１への電力供給モジュール１０の接続を検出する場合、出力制御部２４は、接続を検出すると発光制御部２３に接続を検出したことを通知する。

１０電力供給モジュール
１１接続部
２０接続機器
２１接続部
２２発光素子
２３発光制御部
２４出力制御部
３０負荷
４０ケーブル

Claims

電力供給モジュールから供給される電力を負荷に供給可能な接続機器であって、
前記電力供給モジュールと接続可能な接続部と、
発光素子と、
前記発光素子を制御する発光制御部と、
前記接続機器から前記負荷への電力の供給を制御する出力制御部と、を備え、
前記発光制御部は、前記接続部への前記電力供給モジュールの接続を検出すると、第１の所定時間の間、前記発光素子を発光させ、
前記出力制御部は、前記接続部への前記電力供給モジュールの接続を検出すると、前記第１の所定時間より長い第２の所定時間の間、前記負荷への電力の供給を遮断する、接続機器。
前記出力制御部は、抵抗、コンデンサ及びトランジスタを含む、請求項１に記載の接続機器。
前記出力制御部は、タイマを含む、請求項１又は２に記載の接続機器。
前記発光制御部は、抵抗、コンデンサ及びトランジスタを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の接続機器。
前記発光制御部は、タイマを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の接続機器。
前記接続部は、前記電力供給モジュールから電力の供給を受ける電極を含むコネクタである、請求項１から５のいずれか一項に記載の接続機器。
前記発光素子は、発光ダイオードである、請求項１から６のいずれか一項に記載の接続機器。