JP7679397B2 - 太陽光電力で動作するリアルタイムクロックを備えた需給計器 - Google Patents

Description

本願において説明するさまざまな実施例は、需給計器（ユーティリティーメーター）に関し、より詳しくは、太陽光電力で動作するリアルタイムクロックを備えた需給計器に関する。

需給計器（ユーティリティメーター）は、関連付けられた構内におけるリソースの消費量を測定する。その内部動作を保持するために、需給計器は、需給計器に提供される交流（ＡＣ）電力を利用する。需給計器におけるＡＣ電力停止中に、需給計器のいくつかのクリティカル動作がなお実行される必要がある。例えば、需給計器は、ＡＣ電力停止中に生じるイベントにタイムスタンプを提供する小電力リアルタイムクロック（ＲＴＣ）を動作させる。そのようなイベントは、改竄の試み及びサービスフラグを含み、例えば、これらのそれぞれに対して、需給計器は、ＲＴＣからの出力に基づいてタイムスタンプを関連付ける。

典型的には、内部電源において受電されるＡＣライン電圧が十分である場合、ＲＴＣは、当該内部電源によって提供される直流（ＤＣ）電力によって電力供給される。そのＡＣライン電圧が少なくともしきい値を満たす場合、電源はアクティブであり、ＲＴＣに電力を供給し、さらに、潜在的なＡＣ電力停止の間に使用するためにスーパーキャパシタに充電する。ＡＣ電力停止が生じた場合（すなわち、ＡＣライン電圧がしきい値未満に低下した場合）、電源は非アクティブになり、スーパーキャパシタは、そうするために十分なエネルギーがスーパーキャパシタ自体に蓄えられなくなるまで、ＲＴＣのみに電力供給する。いくつかの場合には、スーパーキャパシタは、ＡＣ電力停止中に２４時間にわたってＲＴＣに電力供給するのに十分なエネルギーを蓄えることができる。いくつかの場合には、スーパーキャパシタはまた、カバー除去センサ又は振動センサのような耐タンパーセンサに電力提供する。その場合、スーパーキャパシタのエネルギーはさらに急速に引き出され、その後、ＲＴＣ及び耐タンパーセンサは動作可能状態を停止する。

本開示は、太陽光電力で動作するリアルタイムクロックを備えた需給計器を提供する。

１つの実施例では、需給計器は、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）、スーパーキャパシタ、電源、及び一組のフォトダイオードを含む。ＲＴＣは、需給計器の交流（ＡＣ）電力停止中に生じるイベントに適用可能なタイムスタンプに利用される時間を計時し、スーパーキャパシタはＲＴＣに電力供給する。電源は、しきい値を満たすＡＣライン電圧に応答してアクティブモードで動作し、アクティブモードにある場合、スーパーキャパシタに充電することでＲＴＣに電力供給する。一組のフォトダイオードは、環境光からエネルギーを吸収し、スーパーキャパシタに充電することでＲＴＣに電力供給する。したがって、スーパーキャパシタは、電源に基づいて、また、一組のフォトダイオードに基づいて充電されるように構成される。

もう１つの実施例は、需給計器のＲＴＣに電力を供給する方法である。本方法は、需給計器によって、需給計器のＡＣ電力停止中に生じるイベントに適用可能なタイムスタンプに利用される時間を計時するように構成されたＲＴＣを動作させることを含む。本方法は、需給計器の電源が十分なＡＣライン電圧を受けていることに起因してアクティブである場合、電源によって、ＲＴＣに電力供給するように構成されたスーパーキャパシタに充電することをさらに含む。本方法は、スーパーキャパシタによって、電源から提供されるエネルギーに基づいてＲＴＣに電力供給することをさらに含む。本方法は、一組のフォトダイオードによって、環境光から吸収されたエネルギーに基づいてスーパーキャパシタに充電することをさらに含む。さらに、本方法は、電源が非アクティブである場合、スーパーキャパシタによって、フォトダイオードから提供されたエネルギーに基づいてＲＴＣに電力供給することを含む。

さらにもう１つの実施例では、本方法は、装置のＡＣ電力停止中に生じるイベントに適用可能なタイムスタンプに利用される時間を計時するように構成されたＲＴＣを装置に組み込むことを含む。本方法は、ＲＴＣに電力供給するように構成されたスーパーキャパシタを装置に組み込むことをさらに含む。本方法は、しきい値を満たすＡＣライン電圧に応答してアクティブモードで動作するように構成され、アクティブモードにある場合、スーパーキャパシタに充電することでＲＴＣに電力供給するようにさらに構成された電源を装置に組み込むことをさらに含む。さらに、本方法は、環境光からエネルギーを吸収し、スーパーキャパシタに充電することでＲＴＣに電力供給するように構成された一組のフォトダイオードを装置に組み込むことを含む。スーパーキャパシタは、電源及び一組のフォトダイオードに基づいて充電されるように構成され、また、本装置は需給計器として利用可能である。

これらの例示的な態様及び特徴は、ここで説明する主題を限定又は定義するためではなく、本願において説明する概念についての理解を支援する実施例を提供するために言及される。ここに説明する主題の他の態様、利点、及び特徴は、本願全体に目を通すことにより明らかになるであろう。

本願において説明したいくつかの実施例に係る、需給計器のさまざまなサブシステムの図である。 本願において説明したいくつかの実施例に係る、需給計器の太陽光充電器の図である。 本願において説明したいくつかの実施例に係る、スーパーキャパシタに充電するように構成されたスーパーキャパシタ充電器に接続された太陽光充電器の図である。 本願において説明したいくつかの実施例に係る、需給計器のプリント回路基板を示す。 本願において説明したいくつかの実施例に係る、需給計器のカバーを示す図である。 本願において説明したいくつかの実施例に係る、太陽光により充電されたスーパーキャパシタを用いてリアルタイムクロックに電力を供給するように需給計器において実行される方法のフロー図である。 本願において説明したいくつかの実施例に係る、スーパーキャパシタに充電する太陽光充電器を組み込んだ需給計器を製造する方法のフロー図である。 本願において説明したいくつかの実施例に係る、スーパーキャパシタに充電する太陽光充電器を組み込むことができる需給計器の図である。

本開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明が添付の図面を参照して読まれるとき、さらに理解される。

交流（ＡＣ）電力停止中にリアルタイムクロック（ＲＴＣ）が動作できる時間を延長するためのいくつかの技術が存在するが、これらの技術には大きな欠点が存在する。例えば、ＡＣ電力停止中にＲＴＣの動作を延長するために、需給計器は、スーパーキャパシタに加えてリチウム電池を含んでもよい。その場合、リチウム電池は、スーパーキャパシタの出力にＯＲ接続され、これにより、スーパーキャパシタ及びリチウム電池の両方がＲＴＣへの直流（ＤＣ）電力として使用されることを可能にする。しかしながら、リチウム電池は比較的に高価であり、したがって、需給計器にリチウム電池を含むことは、メーターを製造するコストを増大させる。さらに、リチウム電池は定期点検を必要とし、又は、数年後には交換を必要とする。このことは、需給計器を維持するための追加費用にもたらす。もう１つのオプションは、リチウム電池を含むことの代替又は追加として、スーパーキャパシタのサイズ（すなわち容量）を増大させることである。しかしながら、このオプションは、時々、需給計器のプリント回路基板（ＰＣＢ）に対する空間的制限に起因して不可能である。

本願において説明するいくつかの実施例は、スーパーキャパシタの動作を延長し、これにより、延長された時間期間にわたって、例えば、複数日又は無期限にスーパーキャパシタがＲＴＣに電力を供給することを可能にする。具体的には、いくつかの実施例は、費用効率の高い方法でスーパーキャパシタに充電するために、マイクロパワー太陽光充電器を組み込む。環境光では、マイクロパワー太陽光充電器はエネルギーを吸収し、したがって、マイクロパワー太陽光充電器がスーパーキャパシタに充電して、スーパーキャパシタがＲＴＣに電力を供給し続けることを可能にする。本願では太陽光充電器とも呼ぶマイクロパワー太陽光充電器を組み込むことにより、需給計器は、ＲＴＣに電力を供給するためのリチウム電池を除外することができる。いくつかの実施例では、環境光が利用可能である場合、太陽光充電器はエネルギーを吸収してスーパーキャパシタに充電する一方、スーパーキャパシタはＲＴＣに電力を供給し、環境光が利用可能でない場合、スーパーキャパシタは、その蓄えられた電荷を利用してＲＴＣに電力を供給し続ける。追加的又は代替的に、スーパーキャパシタは、ＲＴＣに電力を供給するとともに、延長した期間にわたって、抗タンパーセンサのような１つ又は複数のセンサに電力を供給してもよい。

図１は、本願において説明したいくつかの実施例に係る、メーター１００とも呼ばれる需給計器１００のさまざまなサブシステムの図である。図１に示す例示的な需給計器１００は電力メーターであるが、本願において説明する実施例は電力メーターに限定せず、ＡＣ電力を利用する他のタイプのメーターであってもよいことが理解されるであろう。概して、需給計器１００は、電力のような、構内に関連付けられたリソースの消費量を測定する。

図１に示すように、需給計器１００は、ともに動作して需給計器１００を形成する様々なサブシステムを含む。例えば、需給計器１００は、下記に示すサブシステムのうちの１つ又は複数を含んでもよい：計測エンジン１１０、ホスト１２０、インターフェース１３０、ゼロ交差装置１４０、センサ１７０、及び電源１５０。各サブシステムは、機能ブロックとして動作してもよい。動作をサブシステムに分割することは単に例示目的であり、様々なサブシステム、又はサブシステムの構成要素は、図１に示す又は本願で説明する方法とは異なる方法で結合又は分割されてもよいことが理解されるであろう。需給計器１００のサブシステムの各々は、ハードウェア、ソフトウェア、又は両方の組み合わせとして実装されてもよい。例えば、各サブシステムは、集積回路として、ソフトウェア関数として、又はハードウェア及びソフトウェアの何らかの組み合わせとして実装されてもよい。

いくつかの実施例では、計測エンジン１１０は、リソースの消費量を測定し、この消費量を示す消費量データを生成する。例えば、図１に示すような電力メーターの場合、計測エンジン１１０は、ＡＣライン電圧及び電流センサからのサンプルを処理し、それによって、電力量、無効電力量、電力停止、及び他の関連するＡＣサービス情報を計算する。いくつかの実施例では、計測エンジン１１０は集積回路として実装される。

いくつかの実施例では、ホスト１２０は、消費量データのような、計測エンジン１１０から受信されたデータを処理し、例えばインターフェース１３０を介して、自動検針（automatic meter reading：ＡＭＲ）装置及び他の周辺装置とインターフェースをとる。ホスト１２０は、フラッシュメモリーと通信してもよく、それは需給計器１００のための不揮発性大容量メモリとして動作する。追加的又は代替的に、ホスト１２０は、汎用ユーザインターフェース（general user interface：ＧＵＩ）と通信してもよく、それは、ユーザ（例えば技術者）が需給計器１００と通信することを可能にするためのユーザインターフェースとして動作する。いくつかの実施例では、ホスト１２０はＲＴＣ１６０を含み、それは、ホスト１２０又は他のサブシステムによって利用される時間を維持してイベントにタイムスタンプを適用する。ホスト１２０はマイクロコントローラとして実装されてもよい。しかしながら、いくつかの実施例では、ホスト１２０及び計測エンジン１１０の両方が共通の集積回路として実装され、例えば、これは住宅用の需給計器１００の場合であってもよい。

いくつかの実施例では、インターフェース１３０は、１つ又は複数の周辺装置によって必要とされる論理及びバッファリングを提供する。そのような周辺装置は、例えば、ＡＭＲ、無線、ワイヤレス・フィデリティ（ＷｉＦｉ（登録商標））カード、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）カード、イーサネット（登録商標）カード、又は孤立した負荷制御システムを含んでもよい。言いかえると、インターフェース１３０は、ホスト１２０及び１つ又は複数の周辺装置の間の通信を容易にする。

追加的又は代替的に、いくつかの実施例では、ゼロ交差装置１４０はＡＣライン検出を提供する。１つの実施例では、需給計器１００において受電される交流は単一の相を含み、その場合、ゼロ交差装置１４０は、交流の存在を検出する単一のゼロ交差回路を含んでもよい。もう１つの実施例では、受電される交流は複数の相（例えば三相）を含み、その場合、ゼロ交差装置１４０は、各ゼロ交差回路がその各相に対応する交流を検出するように、各相の各ゼロ交差回路を含んでもよい。例示的な実施例では、ゼロ交差装置１４０は、別個の１つ又は複数の回路として実装されるのではなく、計測エンジン１１０に一体化される。

電源１５０はＡＣライン電圧を受け、次いで、需給計器１００の様々な構成要素にＤＣ電力を提供してもよい。いくつかの実施例では、所与の時間において、電源１５０は、アクティブモードにあるか（すなわち、アクティブである）、又は、非アクティブモードにある（すなわち、非アクティブである）。具体的には、例えば、ＡＣライン電圧がしきい値を満たし（すなわち、等しくなるか超過し）、したがって、需給計器１００の様々なサブシステム及び他の構成要素によって必要とされるＤＣ電圧を電源１５０が発生できるようにするために十分である場合、電源１５０はアクティブになる。図１に示すように、例えば、電源１５０は、計測エンジン１１０、ホスト１２０、インターフェース１３０、及びゼロ交差装置１４０を含む他のサブシステムに電圧を提供する。電源１５０はまた、スーパーキャパシタ１５５に充電するための、及び、ＲＴＣ１６０に電力を供給するための電圧を提供してもよい。追加的又は代替的に、電源１５０は、１つ又は複数のセンサ１７０に電力を供給するための電圧を提供する。センサ１７０は、カバー除去センサ１７２及び振動センサ１７４のような小電力抗タンパーセンサであってもよい。

いくつかの実施例では、ＡＣ電力停止の場合、スーパーキャパシタ１５５は、ホスト１２０におけるＲＴＣ１６０にＤＣ電圧（例えば３．３ボルト）を提供し、また、センサ１７０にもＤＣ電圧を提供してもよい。しかしながら、いくつかの実施例では、延長した期間にわたってスーパーキャパシタ１５５がＲＴＣ１６０に電力を供給できることを保証するために、スーパーキャパシタ１５５は、ＡＣ電力停止中に、ＲＴＣ１６０に電力を供給し、センサ１７０には電力を供給せず、これにより、センサの電力をオフすることを可能にしてもよい。本開示は、ＡＣ電力停止中にＲＴＣ１６０に電力を供給するスーパーキャパシタ１５５を繰り返し参照するが、電力停止中にスーパーキャパシタ１５５がセンサ１７０に電力を供給してもよいことが理解されるであろう。言いかえると、電源１５０が非アクティブである場合、スーパーキャパシタは、ＲＴＣ１６０に電力を供給し、いくつかの実施例ではセンサ１７０にも電力を供給する役割を引き継ぐ。

さらに、図１に示すように、太陽光充電器１９０はスーパーキャパシタ１５５に接続され、これにより、電源１５０が非アクティブである場合、太陽光充電器１９０から出力されるＤＣ電圧はスーパーキャパシタ１５５に入力され、スーパーキャパシタ１５５に充電し、ＲＴＣ１６０又はセンサ１７０又は両方にスーパーキャパシタ１５５が電力を供給することを可能にする。具体的には、いくつかの実施例では、リニアレギュレータは、電源１５０がアクティブであるときに電源１５０からＤＣ電圧（例えば１２ボルトＤＣ）を受電し、スーパーキャパシタ１５５に充電してＲＴＣ１６０及びセンサ１７０に電力を供給するために適切な電圧を発生する。太陽光充電器１９０からの出力は、リニアレギュレータの出力にＯＲ接続されてもよく、ここで、ＯＲ接続からの出力はスーパーキャパシタ１５５に入力され、それによって、電源１５０又は太陽光充電器１９０に基づいてスーパーキャパシタ１５５が充電することを可能にする。

そのような太陽光充電器１９０を組み込んでいない既存の需給計器において、リチウム電池からの出力は、スーパーキャパシタ１５５に充電するリニアレギュレータの出力にＯＲ接続される。しかしながら、上で説明したように、このアプローチは、リチウム電池の定期点検及び交換を必要とする。しかしながら、本願において説明するいくつかの実施例によれば、太陽光充電器１９０がリチウム電池の代わりに使用される。太陽光充電器１９０はより長い寿命を有する可能性があり、より少ないサービスを必要とする可能性があり、ＡＣ電力停止中にリチウム電池が電力供給できる期間よりも長い時間期間にわたって、ＲＴＣ１６０又はセンサ１７０のような装置にスーパーキャパシタ１５５が電力を供給できるようにしうる。

図２は、本願において説明したいくつかの実施例に係る、需給計器１００において使用可能な太陽光充電器１９０の例の図である。いくつかの実施例では、太陽光充電器１９０は集積回路として実装されるが、他の実装も本開示の範囲内であることが理解されるであろう。図示するように、太陽光充電器１９０は、１つ又は複数のフォトダイオード２２０に加えて、ショットキーダイオード２１０を含んでもよい。いくつかの実施例では、ショットキーダイオード２１０は、低漏れ電流及び低順電圧（すなわち低電圧降下）を有するが、しかしながら、ショットキーダイオード２１０は、低漏れ電流及び低順電圧を有する他のダイオードで置き換えられてもよい。太陽光充電器１９０は複数のフォトダイオード２２０を含んでもよく、それらは加法的に互いに直列に接続されてもよい。いくつかの実施例では、フォトダイオード２２０は、それらの太陽電池モードで動作する。具体的には、フォトダイオード２２０は、環境光の存在下ではエネルギーを吸収し、そのエネルギーを用いて、スーパーキャパシタ１５５に充電するために電圧を出力する。

図２に示すように、太陽光充電器１９０の例は、ショットキーダイオード２１０に直列に接続された７つのフォトダイオード２２０を含み、ショットキーダイオード２１０は、スーパーキャパシタ１５５に充電するスーパーキャパシタ充電器に接続される。この実施例では、各フォトダイオード２２０は４００ミリボルトを発生する。したがって、７つのフォトダイオード２２０はともに、スーパーキャパシタ１５５に充電するのに適切である２．８ボルトを発生する。ショットキーダイオード２１０は、許容できるレベルの漏れ電流（例えば、直流１μＡ未満）で、小さな電圧降下（例えば、ＤＣ０．２１ボルトの順電圧）のみをもたらしてもよい。いくつかの実施例では、太陽光充電器１９０がスーパーキャパシタ１５５から電荷を引き出さないように、低い漏れ電流が必要である。使用されるスーパーキャパシタ１５５の要件に基づいてスーパーキャパシタ１５５への太陽光充電器１９０の電圧出力を増大させるか、又は、スーパーキャパシタ１５５により迅速に充電するために、１つ又は複数の追加のフォトダイオード２２０が追加されてもよい。

ＡＣ電力停止中に、環境光がない状態で（例えば夜間において）、スーパーキャパシタ１５５は、電源１５０から取得された、又は、以前に環境光を受けている間にフォトダイオード２２０から取得された、その蓄えられた電荷に基づいて、ＲＴＣ１６０に電力を供給する。いくつかの実施例では、スーパーキャパシタ１５５の寸法は、電力供給を受ける装置（例えばＲＴＣ１６０及びセンサ１７０）の動作を２４時間にわたって維持できるように決定される。ＡＣ電力停止中に、スーパーキャパシタ１５５は、ＲＴＣ１６０に電力を供給しながら、環境光における太陽光充電器１９０を用いて再充電する。環境光を利用できない場合、スーパーキャパシタ１５５は、環境光が再び利用可能になるまで、ＲＴＣに電力を供給してもよい。したがって、フォトダイオード２２０及びスーパーキャパシタ１５５は、環境光（例えば日光）を受けている間には、スーパーキャパシタ１５５がフォトダイオード２２０に基づいて充電されてＲＴＣ１６０に電力を供給し、暗い間には、スーパーキャパシタ１５５がその蓄えられたエネルギーを用いてＲＴＣ１６０に電力を供給するというサイクルを形成してもよい。いくつかの実施例では、このサイクルは、延長されたＡＣ電力停止中に無期限に継続してもよい。例えば、ＲＴＣ１６０又はセンサ１７０、又は両方は、スーパーキャパシタ１５５によって電力供給を受ける場合、数日、数週、又は数か月にわたって動作し続けてもよい。

需給計器１００が環境光へのアクセスを有するような場所に需給計器１００が配置される場合、様々な実施例が本願において説明するように動作することが理解されるであろう。例えば、需給計器が、光源がなく、窓もない地下に設置される場合、フォトダイオード２２０は、エネルギーを吸収してスーパーキャパシタ１５５に電圧を出力することができない。しかしながら、環境光が利用可能である場合、スーパーキャパシタ１５５は、延長した期間にわたってＲＴＣ又はセンサ１７０に電力を供給し続けてもよい。

図３は、本願において説明したいくつかの実施例に係る、スーパーキャパシタ充電回路として実装されたスーパーキャパシタ充電器３１０に接続された太陽光充電器１９０の例の図である。スーパーキャパシタ充電器３１０は、例えば電源１５０の一部であってもよく、スーパーキャパシタ１５５に充電し、ＲＴＣ１６０及びセンサ１７０に電力を供給してもよい。スーパーキャパシタ充電器３１０はリニアレギュレータ３２０を含み、リニアレギュレータ３２０は、上述したように、電源１５０がアクティブであるときに電源１５０からＤＣ電力を受け、スーパーキャパシタ１５５に充電してＲＴＣ１６０及びセンサ１７０に電力を供給するために適切な電圧を発生する。具体的には、例えば、リニアレギュレータ３２０は、電源１５０に接続された入力と、スーパーキャパシタ充電器３１０、ＲＴＣ１６０、及びセンサ１７０に接続された出力とを有する。図３において、電源１５０からリニアレギュレータ３１０への電圧は、符号Ｖ１２を有し、リニアレギュレータ３１０からＲＴＣ１６０及びセンサ１７０への電圧は、符号ＶＢＢを有する。

図３に示すように、太陽光充電器１９０からの出力は、リニアレギュレータ３２０からの出力に接続（例えばＯＲ接続）されてスーパーキャパシタ１５５に充電してもよい。したがって、ＡＣライン電圧が十分であることに起因して電源１５０がアクティブである場合、スーパーキャパシタ１５５は電源１５０から、リニアレギュレータ３１０によって電圧を受け、環境光が太陽光充電器１９０に到達する場合、スーパーキャパシタ１５５は太陽光充電器１９０から電圧を受ける。

図４は、本願において説明したいくつかの実施例に係る、需給計器１００のプリント回路基板４００を示す。いくつかの実施例では、需給計器１００の様々なサブシステムはＰＣＢ４００の上に存在し、それは、様々なサブシステムを、需給計器１００の動作のために必要に応じて電気的に接続する。図４に示すように、太陽光充電器１９０は、需給計器１００のカバー又は筐体に対向するＰＣＢ４００の面に取り付けられてもよい。例えば、これは、ＰＣＢ４００のハンダ面であってもよく、具体的には、計測エンジン１１０として動作する計測電子アセンブリのハンダ面であってもよい。

図５は、本願において説明したいくつかの実施例に係る、需給計器１００のカバー５００又は筐体を示す。カバー５００は、ＰＣＢ４００の少なくとも一部を収容し、従って、その少なくとも一部を覆ってもよい。例えば、カバー５００は、需給計器１００の電子回路のための保護層を提供してもよい。いくつかの実施例では、図５に示すように、カバー５００は、環境光がカバー５００を通り抜け、それによって太陽光充電器１９０のフォトダイオード２２０を励起できるようにする開口部５１０を画成する。さらに、いくつかの実施例では、レンズ５２０は、カバー５００の開口を充填する。レンズ５２０は、透明であってもよく、フォトダイオード２２０に環境光を合焦させるために適切な曲率を有する。例えば、開口５１０に位置するレンズ５２０が存在しない場合、フォトダイオード２２０は、３００ミリボルト出力を有する場合があるが、環境光を合焦させるレンズ５２０が存在する場合、フォトダイオード２２０は５００ミリボルト出力を有する可能性がある。当業者は、レンズ５２０のための適切な曲率を計算する方法を理解するであろう。そのようなレンズ５２０は、増大した光量をフォトダイオード２２０に到達させることで、スーパーキャパシタ１５５を充電する際にフォトダイオード２２０の効率を向上させることができる。

図６は、本願において説明したいくつかの実施例に係る、ＲＴＣ１６０に電力を供給するように需給計器１００において実行される方法６００のフロー図である。この方法６００は、具体的にはＲＴＣ１６０に電力供給することを参照するが、ＲＴＣ１６０に追加的又は代替的に、１つ又は複数のセンサ１７０に電力供給するために同じ又は同様の方法が使用されてもよいことがそれは理解されるであろう。さらに、この方法６００は例示目的のみで提供され、様々な活動は説明した順序に通りに実行される必要がないことは理解されるであろう。例えば、この方法６００の一部として後述する様々な活動は、需給計器１００が動作している間、同時に行われてもよい。

ブロック６０５において、需給計器１００は動作中であり、需給計器の電源１５０はアクティブである。したがって、電源１５０は、ＤＣ電圧を供給して、需給計器１００の様々なサブシステムに電力供給する。ブロック６１０において、アクティブであることに起因して、電源１５０は、リニアレギュレータ３２０によって、スーパーキャパシタ１５５に充電し、ＲＴＣ１６０に電力供給する。図６には図示しないが、電源１５０がアクティブである間、太陽光充電器１９０は、スーパーキャパシタ１５５の充電になお寄与してもよい。ブロック６１５において、ＡＣライン電圧はしきい値未満に降下し、電源１５０は非アクティブになる。

ブロック６２０において、スーパーキャパシタ１５５は、スーパーキャパシタ１５５における蓄えられた容量からＲＴＣ１６０に電力を供給し始める。ブロック６２５において、環境光が太陽光充電器１９０に到達したとき、フォトダイオード２２０は励起し、太陽光充電器１９０によりスーパーキャパシタ１５５に充電させ、それはＲＴＣ１６０に電力を供給し続ける。ブロック６３０において、環境光がもはや存在しないとき、スーパーキャパシタ１５５は、スーパーキャパシタ１５５における蓄えられた容量からＲＴＣ１６０に電力を供給し続ける。図６に示すように、ブロック６２５及び６３０は、延長された時間期間にわたって、例えば、電源１５０が非アクティブである限り、サイクルを繰り返す。

ブロック６３５において、ＡＣライン電圧は少なくともしきい値まで増大し、これにより、電源１５０を再びアクティブにする。したがって、ブロック６４０において、電源１５０は、リニアレギュレータ３２０によって、スーパーキャパシタ１５５に充電し、ＲＴＣ１６０に電力供給することに戻る。

図７は、本願において説明したいくつかの実施例に係る、スーパーキャパシタ１５５に充電する太陽光充電器１９０を組み込んだ需給計器１００を作る（例えば製造する）方法７００のフロー図である。この方法７００又は類似物は、１人又は複数の人々によって、１つ又は複数のマシンによって、又は人々及びマシンの組み合わせによって実行されてもよい。この方法７００が例示目的でのみ提供され、この方法７００の様々な活動は、需給計器１００を製造するために実行されうる活動を制限せず、様々な活動を説明した順序通りに実行する必要はないことが理解されるであろう。

図７に示すように、ブロック７０５において、方法７００は、需給計器１００のＡＣ電力停止中に発生するイベントに適用可能なタイムスタンプに利用される時間を計時するように構成されたＲＴＣ１６０を装置に組み込むことを含む。本開示によれば、語句「組み込む（install）」は、使用のために確立することを示す。ＲＴＣ１６０が組み込まれる装置は需給計器１００であるか、又は、その製造中又は製造後に需給計器１００になる。例えば、この場合、ＲＴＣ１６０の組み込みは、ＲＴＣ１６０をホスト１２０に、又はｎ需給計器１００の様々な他の構成要素に電気的に接続することを含んでもよい。

ブロック７１０において、方法７００は、ＡＣ電力停止中にＲＴＣ１６０に電力供給するように構成されたスーパーキャパシタ１５５を装置に組み込むことを含む。例えば、スーパーキャパシタ１５５の組み込みは、スーパーキャパシタ１５５の入力スーパーキャパシタ充電器３１０に電気的に接続し、スーパーキャパシタ１５５の出力をＲＴＣ１６０に電気的に接続することを含んでもよい。

ブロック７１５において、方法７００は、しきい値を満たすＡＣライン電圧に応答してアクティブモードで動作するように構成され、アクティブモードにある場合、スーパーキャパシタ１５５に充電することでＲＴＣ１６０に電力供給するようにさらに構成された電源１５０を装置に組み込むことを含む。例えば、電源１５０を組み込むことは、スーパーキャパシタ１５５、ＲＴＣ１６０、及び需給計器１００の様々なサブシステムに、電源１５０の出力を電気的に接続することを含んでもよい。

ブロック７２０において、方法７００は、環境光からエネルギーを吸収し、スーパーキャパシタ１５５に充電することでＲＴＣ１６０に電力供給するように構成された一組のフォトダイオード２００を装置に組み込むことを含む。例えば、フォトダイオード２２０を組み込むことは、一連のフォトダイオード２２０をショットキーダイオード２１０に接続することと、ショットキーダイオード２１０をスーパーキャパシタ充電器３１０の入力に接続することとを含んでもよい。このように、いくつかの実施例では、スーパーキャパシタ１５５は、電源１５０に基づいて、また、一組のフォトダイオード２２０にも基づいて充電されるように構成される。

図８は、本願において説明したいくつかの実施例に係る、需給計器１００の図である。例えば、需給計器１００は、電力メーターであってもよく、又は、リソース８１０の消費量を測定する他のタイプのメーターであってもよい。図示したような需給計器１００は、スーパーキャパシタ１５５に充電する太陽光充電器１９０を含んでもよく、スーパーキャパシタ１５５は、本願において説明するようにＲＴＣ１６０又は１つ又は複数のセンサ１７０に電力供給する。

図８に示すように、需給計器１００の例は、構内８２０において生じるリソース８１０の消費量を測定する。この目的で、需給計器１００は、リソース８１０の使用を示す信号を検出し、その信号に基づいて構内８２０におけるリソース８１０の使用を決定する計測エンジン１１０を含んでもよい。需給計器１００はさらに、処理装置８３０、揮発性メモリ８４０、不揮発性記憶装置８５０、及び無線装置８６０のような通信装置を含んでもよい。処理装置８３０、揮発性メモリ８４０、不揮発性記憶装置８５０、及び無線装置８６０は、システムバス８７０によって、互いに通信してもよく、計測エンジン１１０と通信してもよい。処理装置８３０、揮発性メモリ８４０、及び不揮発性記憶装置８５０は、本願では別個の構成要素として図示及び説明しているが、この区別は例示目的のみであり、本開示の範囲を制限しないことは理解されるであろう。例えば、処理装置８３０、揮発性メモリ８４０、及び不揮発性記憶装置８５０は、上述したホスト１２０の全体又は一部として動作するマイクロコントローラユニットのような単一のチップへ、ともに一体化されてもよい。

いくつかの実施例では、需給計器１００の論理演算は、需給計器１００の不揮発性記憶装置８５０又は揮発性メモリ８４０のようなコンピュータ可読媒体に格納されたプログラム命令として具体化される。いくつかの実施例では、コンピュータ可読媒体は、非一時的なコンピュータ可読媒体である。処理装置８３０は、プログラム命令を実行することで、本願において説明するように動作を実施してもよい。追加的又は代替的に、電源１５０又は太陽光充電器１９０によるスーパーキャパシタ１５５の充電のような、需給計器１００の所定の動作は、コンピュータ可読命令としてではなくハードウェアとして実装されてもよい。

特許請求の範囲に記載された主題についての詳細な理解を提供するために、本明細書において多数の特定の詳細事項を述べている。しかしながら、当業者は、特許請求の範囲に記載された主題がこれらの特定の詳細事項なしで実施されてもよいことを理解するであろう。他の例では、特許請求の範囲に記載された主題を不明瞭にしないように、通常の技術を有する者によって知られるであろう方法、装置、又はシステムについては詳述していない。

本願において説明した特徴は、任意の特定のハードウェアアーキテクチャ又は構成に限定されない。計算装置は、１つ又は複数の入力を条件とした結果を提供する構成要素からなる任意の適切な装置を含んでもよい。適切な計算装置は、格納されたソフトウェア（すなわち、コンピュータシステムのメモリ上に格納されたコンピュータ可読命令）にアクセスする多目的のマイクロプロセッサに基づくコンピュータシステムを含み、このソフトウェアは、汎用の計算装置から本願の主題の１つ又は複数の態様を実装する特別な計算装置になるように計算システムをプログラミング又は構成する。計算装置のプログラミング又は構成に使用されるソフトウェアにおいて、本願に含まれる開示内容を実装するために、任意の適切なプログラミング、スクリプティング、他のタイプの言語、又は言語の組み合わせが使用されてもよい。

本願において開示した方法の態様は、そのような計算装置の動作において実行されてもよい。上述の実施例において提示したブロックの順序は変更されてもよく、例えば、ブロックが並べかえられてもよく、組み合わされてもよく、及び／又はサブブロックに分割されてもよい。所定の複数のブロック又は複数の処理を並列に実行してもよい。

本願における「～ように適応化される」又は「～ように構成される」の使用は、追加のタスク又はステップを実行するように適応化又は構成された装置を除外しない、オープンかつ包括的な用語を意図している。さらに、「～に基づく」の使用は、記載された１つ又は複数の条件又は値「に基づく」処理、ステップ、計算、又は他の動作が、実際に、記載したものを越える追加の条件又は値に基づいてもよいという点で、オープンかつ包括的であることを意図している。本願に含まれた見出し、リスト、及び番号は、説明の簡単化のみを目的とし、限定を意図していない。

本願の主題をその特定の態様に関して詳述したが、当業者は、上述したことを理解することにより、そのような態様の変更、変形、及び等価物を容易に作成しうることが認識されるであろう。従って、本開示が限定ではなく例示の目的で提示され、当業者に容易に明らかになるように、本願の主題に係るそのような変更、変形、及び／又は追加を含むことを除外しないことは理解されるべきである。

Claims (20)

1. 需給計器の交流（ＡＣ）電力停止中に生じるイベントに適用可能なタイムスタンプに利用される時間を計時するように構成されたリアルタイムクロック（ＲＴＣ）と、
   上記ＲＴＣに電力供給するように構成されたスーパーキャパシタと、
   しきい値を満たすＡＣライン電圧に応答してアクティブモードで動作するように構成され、上記アクティブモードにある場合、上記スーパーキャパシタに充電することで上記ＲＴＣに電力供給するようにさらに構成された電源と、
   環境光からエネルギーを吸収し、上記スーパーキャパシタに充電することで上記ＲＴＣに電力供給するように構成された一組のフォトダイオードとを備え、
   上記スーパーキャパシタは、上記電源に基づいて、また、上記一組のフォトダイオードに基づいて充電するように構成される、
   需給計器。
2. 上記一組のフォトダイオードは、直列接続された２つ以上のフォトダイオードを備える、
   請求項１記載の需給計器。
3. 上記需給計器は、上記電源の出力に接続されたリニアレギュレータをさらに備え、
   上記リニアレギュレータの出力は、上記スーパーキャパシタに充電するスーパーキャパシタ充電器に接続され、
   上記一組のフォトダイオードは、上記スーパーキャパシタに充電する上記スーパーキャパシタ充電器に接続される、
   請求項２記載の需給計器。
4. 上記一組のフォトダイオードを上記スーパーキャパシタ充電器に接続するショットキーダイオードをさらに備える、
   請求項３記載の需給計器。
5. 上記需給計器は、リソースの消費量を測定するように構成された計測電子的アセンブリをさらに備え、
   上記一組のフォトダイオードは、上記需給計器のプリント回路基板において、上記計測電子的アセンブリの側に設けられる、
   請求項１記載の需給計器。
6. 上記需給計器のプリント回路基板の上のカバーであって、上記環境光が上記一組のフォトダイオードに到達することを可能にするように構成された開口を定義するカバーをさらに備える、
   請求項１記載の需給計器。
7. 上記需給計器のカバーの開口にはめ込まれたレンズであって、上記一組のフォトダイオードの上に光を合焦させるように構成されたレンズをさらに備える、
   請求項６記載の需給計器。
8. 上記スーパーキャパシタは、上記電源が非アクティブである２日間以上にわたって上記ＲＴＣに電力供給するように構成される、
   請求項１記載の需給計器。
9. 上記スーパーキャパシタは、上記電源が非アクティブである間、１つ又は複数のセンサに電力供給するように構成される、
   請求項１記載の需給計器。
10. 需給計器のリアルタイムクロック（ＲＴＣ）に電力供給する方法であって、上記方法は、
    上記需給計器によって、上記需給計器の交流（ＡＣ）電力停止中に生じるイベントに適用可能なタイムスタンプに利用される時間を計時するように構成されたＲＴＣを動作させることと、
    上記需給計器の電源が十分なＡＣライン電圧を受けていることに起因してアクティブである場合、上記電源によって、上記ＲＴＣに電力供給するように構成されたスーパーキャパシタに充電することと、
    上記スーパーキャパシタによって、上記電源から提供されるエネルギーに基づいて上記ＲＴＣに電力供給することと、
    一組のフォトダイオードによって、環境光から吸収されたエネルギーに基づいて上記スーパーキャパシタに充電することと、
    上記電源が非アクティブである場合、上記スーパーキャパシタによって、上記フォトダイオードから提供されたエネルギーに基づいて上記ＲＴＣに電力供給することとを含む、
    方法。
11. 上記一組のフォトダイオードは、直列接続された２つ以上のフォトダイオードを備える、
    請求項１０記載の方法。
12. 上記需給計器は、上記電源の出力に接続されたリニアレギュレータを備え、
    上記リニアレギュレータの出力は、上記スーパーキャパシタに充電するスーパーキャパシタ充電器に接続され、
    上記一組のフォトダイオードは、上記スーパーキャパシタに充電する上記スーパーキャパシタ充電器に接続される、
    請求項１１記載の方法。
13. 上記需給計器は、上記一組のフォトダイオードを上記スーパーキャパシタ充電器に接続するショットキーダイオードを備える、
    請求項１２記載の方法。
14. 上記方法は、計測電子的アセンブリにより、リソースの消費量を測定することをさらに含み、
    上記一組のフォトダイオードは、上記需給計器のプリント回路基板において、上記計測電子的アセンブリの側に設けられる、
    請求項１０記載の方法。
15. 上記需給計器は、上記需給計器のプリント回路基板の少なくとも一部を覆う筐体であって、上記環境光が上記一組のフォトダイオードに到達することを可能にするように構成された開口を定義する筐体を備える、
    請求項１０記載の方法。
16. 上記需給計器は、上記筐体の開口にはめ込まれたレンズであって、上記一組のフォトダイオードの上に光を合焦させるように構成されたレンズを備える、
    請求項１５記載の方法。
17. 上記スーパーキャパシタは、上記電源が非アクティブである２日間以上にわたって上記ＲＴＣに電力供給するように構成される、
    請求項１０記載の方法。
18. 装置の交流（ＡＣ）電力停止中に生じるイベントに適用可能なタイムスタンプに利用される時間を計時するように構成されたリアルタイムクロック（ＲＴＣ）を上記装置に組み込むことと、
    上記ＲＴＣに電力供給するように構成されたスーパーキャパシタを上記装置に組み込むことと、
    しきい値を満たすＡＣライン電圧に応答してアクティブモードで動作するように構成され、上記アクティブモードにある場合、上記スーパーキャパシタに充電することで上記ＲＴＣに電力供給するようにさらに構成された電源を上記装置に組み込むことと、
    環境光からエネルギーを吸収し、上記スーパーキャパシタに充電することで上記ＲＴＣに電力供給するように構成された一組のフォトダイオードを上記装置に組み込むこととを含み、
    上記スーパーキャパシタは、上記電源に基づいて、また、上記一組のフォトダイオードに基づいて充電するように構成され、
    上記装置は需給計器として利用可能である、
    方法。
19. 上記電源の出力にリニアレギュレータの入力を接続することと、
    上記リニアレギュレータの出力を、上記スーパーキャパシタに充電するスーパーキャパシタ充電器の入力に接続することと、
    ショットキーダイオードを利用して、上記一組のフォトダイオードを上記スーパーキャパシタ充電器に接続することで上記スーパーキャパシタに充電することとをさらに含む、
    請求項１８記載の方法。
20. 上記一組のフォトダイオードを、上記装置のプリント回路基板において、計測電子的アセンブリの側に設けることと、
    上記装置の筐体にレンズをはめ込むことと、
    上記レンズを備えた筐体を、上記プリント回路基板において上記計測電子的アセンブリの側の上に組み込むこととを含む、
    請求項１８記載の方法。

Images