(57)【要約】【課題】それぞれが光発電部を備えた複数のマイクロプロセッサで発電された電気エネルギーを、電力を必要とするマイクロプロセッサに効率的に配分するエネルギー管理システムを提供すること。【解決手段】光発電部Ｓをそれぞれが有する複数のマイクロプロセッサＭと該複数のマイクロプロセッサＭに電気エネルギーを配分するエネルギー管理部１とを備えるエネルギー管理システムは、それぞれのマイクロプロセッサＭにおけるエネルギーパフォーマンスを検知するエネルギーパフォーマンス検知手段１２と、それぞれの光発電部Ｓによる発電量を検出する光発電量検出手段１０と、マイクロプロセッサＭにおけるエネルギーパフォーマンスと光発電部Ｓにおける発電量とに基づいて光発電部Ｓにより発電された電気エネルギーをそれぞれのマイクロプロセッサＭへ配分するエネルギー配分手段１４と、を備える。【選択図】図１
2008047666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光エネルギーを電気エネルギーに変換する光発電部をそれぞれが有する複数のマイクロプロセッサと該複数のマイクロプロセッサに電気エネルギーを配分するエネルギー管理部とを備えるエネルギー管理システムであって、
前記エネルギー管理部は、
それぞれの前記マイクロプロセッサにおけるエネルギーパフォーマンスを検知するエネルギーパフォーマンス検知手段と、
それぞれの前記光発電部による発電量を検出する光発電量検出手段と、
前記エネルギーパフォーマンス検知手段により検知された前記マイクロプロセッサにおけるエネルギーパフォーマンスと前記光発電量検出手段により検出された前記光発電部における発電量とに基づいて前記光発電部により発電された電気エネルギーをそれぞれのマイクロプロセッサへ配分するエネルギー配分手段と、
を備えることを特徴とするエネルギー管理システム。
【請求項２】
光エネルギーを電気エネルギーに変換する光発電部をそれぞれが有する複数のマイクロプロセッサと該複数のマイクロプロセッサに電気エネルギーを配分するエネルギー管理部とを備えるエネルギー管理システムであって、
前記エネルギー管理部は、
それぞれの前記マイクロプロセッサにおけるエネルギーパフォーマンスを検知するエネルギーパフォーマンス検知手段と、
前記マイクロプロセッサから放出される熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱発電部による発電量を検出する熱発電量検出手段と、
前記エネルギーパフォーマンス検知手段により検知された前記マイクロプロセッサにおけるエネルギーパフォーマンスと前記熱発電量検出手段により検出された前記熱発電部の発電量とに基づいて前記熱発電部により発電された電気エネルギーをそれぞれのマイクロプロセッサへ配分するエネルギー配分手段と、
を備えることを特徴とするエネルギー管理システム。
【請求項３】
前記エネルギーパフォーマンス検知手段により検知したエネルギーパフォーマンスと計算パフォーマンスとに基づいてそれぞれのマイクロプロセッサが必要とする電気エネルギーを算出するエネルギー需要算出手段を備え、
前記エネルギー配分手段は、前記エネルギー需要算出手段の算出結果に基づいてそれぞれのマイクロプロセッサへ電気エネルギーを配分する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギー管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー管理システムに関し、特に、それぞれが光発電部を備えた複数のマイクロプロセッサに、それら光発電部によって発電された電気エネルギーを効率的に配分するエネルギー管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロプロセッサにおける複数の機能ユニットの電力消費量を感知する電力感知回路と、電力感知回路により感知された電力消費量が何れかの機能ユニットにおいて所定量を超えた場合にその機能ユニットを低電力モードで動作させる低電力モード回路とを備えた自己電力監査制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この装置は、電力消費量が所定量を超えた機能ユニットのクロック速度を低減させることで機能ユニットを適切に動作させながらも電力消費量を低減させ、マイクロプロセッサ全体の電力消費量を低減させることができる。
【特許文献１】特開平１０−９１２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、電源装置から電力を供給される単一のマイクロプロセッサにおける複数の機能ユニットの電力消費量を管理するだけであり、複数のマイクロプロセッサが存在する場合における各マイクロプロセッサへの電力の配分やそれぞれが発電を行う複数のマイクロプロセッサが存在する場合における発電電力の配分については考慮していない。
【０００５】
上述の問題に鑑み、本発明は、それぞれが発電を行う複数のマイクロプロセッサで発電された電気エネルギーをそれぞれのマイクロプロセッサに効率的に配分するエネルギー管理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、第一の発明に係るエネルギー管理システムは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光発電部をそれぞれが有する複数のマイクロプロセッサと該複数のマイクロプロセッサに電気エネルギーを配分するエネルギー管理部とを備えるエネルギー管理システムであって、前記エネルギー管理部は、それぞれの前記マイクロプロセッサにおけるエネルギーパフォーマンスを検知するエネルギーパフォーマンス検知手段と、それぞれの前記光発電部による発電量を検出する光発電量検出手段と、前記エネルギーパフォーマンス検知手段により検知された前記マイクロプロセッサにおけるエネルギーパフォーマンスと前記光発電量検出手段により検出された前記光発電部における発電量とに基づいて前記光発電部により発電された電気エネルギーをそれぞれのマイクロプロセッサへ配分するエネルギー配分手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第二の発明に係るエネルギー管理システムは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光発電部をそれぞれが有する複数のマイクロプロセッサと該複数のマイクロプロセッサに電気エネルギーを配分するエネルギー管理部とを備えるエネルギー管理システムであって、前記エネルギー管理部は、それぞれの前記マイクロプロセッサにおけるエネルギーパフォーマンスを検知するエネルギーパフォーマンス検知手段と、前記マイクロプロセッサから放出される熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱発電部による発電量を検出する熱発電量検出手段と、前記エネルギーパフォーマンス検知手段により検知された前記マイクロプロセッサにおけるエネルギーパフォーマンスと前記熱発電量検出手段により検出された前記熱発電部の発電量とに基づいて前記熱発電部により発電された電気エネルギーをそれぞれのマイクロプロセッサへ配分するエネルギー配分手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第三の発明は、第一または第二の発明に係るエネルギー管理システムであって、前記エネルギーパフォーマンス検知手段により検知したエネルギーパフォーマンスと計算パフォーマンスとに基づいてそれぞれのマイクロプロセッサが必要とする電気エネルギーを算出するエネルギー需要算出手段を備え、前記エネルギー配分手段は、前記エネルギー需要算出手段の算出結果に基づいてそれぞれのマイクロプロセッサへ電気エネルギーを配分する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上述の手段により、本発明は、それぞれが発電を行う複数のマイクロプロセッサで発電された電気エネルギーをそれぞれのマイクロプロセッサに効率的に配分するエネルギー管理システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明に係るエネルギー管理システムが適用された移動体１００の構成例を示す図であり、移動体１００は、エネルギー管理部１、光発電部Ｓを有するマイクロプロセッサＭ群および熱発電部Ｔから構成される。
【００１２】
図１は、マイクロプロセッサＭと光発電部Ｓとの間の関係を断面図で示し、また、電気エネルギーの流れを実線、制御信号の流れを点線で示す。また、図１は、３つのマイクロプロセッサＭから構成される移動体１００を示すが、マイクロプロセッサＭの数は３つに限定されるものではなく、２つ、または、４つ以上のマイクロプロセッサＭを備えるようにしてもよい。
【００１３】
移動体１００には、車輌、船舶、航空機等の他、人間による作業が困難な環境（海底、地震で倒壊した家屋、宇宙空間、地底等）で自律的に、或いは、遠隔操作により作動するロボットが含まれる。
【００１４】
エネルギー管理部１は、光発電量検出手段１０、熱発電量検出手段１１、エネルギーパフォーマンス検知手段１２、エネルギー需要算出手段１３およびエネルギー配分手段１４のそれぞれを機能させる電子回路を備えた装置であり、各手段を機能させる電子回路はそれぞれ独立して移動体１００内に配置されてもよい。
【００１５】
また、エネルギー管理部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータで構成され、光発電量検出手段１０、熱発電量検出手段１１、エネルギーパフォーマンス検知手段１２、エネルギー需要算出手段１３およびエネルギー配分手段１４に対応するプログラムをＲＯＭに記憶し、それらプログラムをＲＡＭ上に展開して対応する処理をＣＰＵに実行させるようにしてもよい。
【００１６】
光発電部Ｓは、光エネルギーを光起電力効果により電気エネルギーに変換して電力を得る電力機器であり、例えば、近紫外域から１．２μm程度までの光を吸収して発電するシリコン型太陽電池や７００ｎｍ以下の短波長の光を吸収して発電するアモルファスシリコン型太陽電池の他、ＧａＡｓ系太陽電池、色素増感型太陽電池等がある。また、利用波長の異なる太陽電池を複数積み重ねた多接合型太陽電池であってもよい。
【００１７】
光発電部Ｓは、マイクロプロセッサＭ毎に１個または複数個配置され、マイクロプロセッサＭは、光発電部Ｓによって発電された電力を利用して動作する。なお、移動体１００は、二次電池や蓄電器をマイクロプロセッサＭ毎に備え、二次電池や蓄電器から供給される電力を利用して動作するようにしてもよく、光発電部Ｓによって発電された電力を二次電池や蓄電器に充電または蓄電するようにしてもよい。また、二次電池や蓄電器は、マイクロプロセッサＭ毎ではなく、移動体１００に１個または複数個配置されるようにしてもよい。
【００１８】
マイクロプロセッサＭは、演算処理を行うためにトランジスタ等の回路素子を集積させた半導体チップであり、複数のコアを備え処理を高速化させたマルチコアプロセッサであってもよい。マイクロプロセッサＭは、その表面に設置された光発電部Ｓが太陽光線を受けるよう移動体１００の表面に分散して配置され、それぞれが配置された部位に対応する所定の演算処理（所定部位に配置されたアクチュエータ等を駆動させるための演算処理等をいう。）を行うが、他の部位に配置されたマイクロプロセッサＭの演算を代わりに処理したり、その演算の一部を補助したりしてもよい。
【００１９】
なお、移動体１００は、光発電部Ｓだけを表面に配置させ、マイクロプロセッサＭ本体を移動体１００内部に配置させるようにしてもよい。外部からの衝撃をマイクロプロセッサＭ本体が直接受けないようにするためである。
【００２０】
熱発電部Ｔは、熱エネルギーを熱電効果により電気エネルギーに変換して電力を得る電力機器であり、例えば、２種類の金属の接合部に電流を流すと一方の金属から他方の金属へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した板状の半導体素子（ペルチェ素子）がある。
【００２１】
熱発電部Ｔであるペルチェ素子は、一方の表面がマイクロプロセッサＭから放出された熱で加熱されると他方の表面との間に生じた温度差により、電気エネルギーを発生させる。
【００２２】
熱発電部Ｔは、移動体１００に１個または複数個配置されるようにしてもよく、マイクロプロセッサＭ毎に１個または複数個配置されてもよい。マイクロプロセッサＭは、熱発電部Ｔによって発電された電力を再利用して動作する。なお、移動体１００は、熱発電部Ｔによって発電された電力を二次電池に充電するようにしてもよい。なお、熱発電部Ｔは、電気エネルギーの供給を受けることによりマイクロプロセッサＭを冷却する冷却器として機能してもよい。
【００２３】
次に、エネルギー管理部１が有する各種手段について説明する。
【００２４】
光発電量検出手段１０は、光発電部Ｓが発電した発電量をマイクロプロセッサＭ毎（光発電部ＳはマイクロプロセッサＭ毎に装備されるためである。）に検出するための手段であり、例えば、電圧計により太陽電池の電圧を測定することにより発電量を検出する。光発電量検出手段１０は、検出した発電量を後述のエネルギー配分手段１４に出力する。
【００２５】
熱発電量検出手段１１は、熱発電部Ｔが発電した発電量を検出するための手段であり、例えば、電圧計によりペルチェ素子の電圧を測定することにより発電量を検出する。熱発電量検出手段１１も、光発電量検出手段１０と同様に、検出した発電量を後述のエネルギー配分手段１４に出力する。
【００２６】
エネルギーパフォーマンス検知手段１２は、マイクロプロセッサＭのエネルギーパフォーマンスを検知するための手段である。
【００２７】
「エネルギーパフォーマンス」とは、一定の電気エネルギー量で処理できる計算量であり、マイクロプロセッサＭの周囲環境（温度条件等）に応じて変化する。
【００２８】
エネルギーパフォーマンス検知手段１２は、例えば、一部のマイクロプロセッサＭの温度上昇により所定の演算処理を行うために必要な電気エネルギー量が増大することによるエネルギーパフォーマンスの低下を検知したり、外部からの衝撃等により演算処理ができなくなったことによるエネルギーパフォーマンスの低下を検知したりする。
【００２９】
また、エネルギーパフォーマンス検知手段１２は、一部のマイクロプロセッサＭの温度が低下したり、一部のマイクロプロセッサＭにおける所定の処理が終了したりしたことによるエネルギーパフォーマンスの増大を検知したり、或いは、処理すべき計算量が少ないため低電力モード（例えば、クロック速度を低下させたり、供給電圧を低下させたりした状態をいう。）となったことによるエネルギーパフォーマンスの増大を検知したりする。
【００３０】
エネルギーパフォーマンス検知手段１２は、検知したエネルギーパフォーマンスを後述のエネルギー需要算出手段１３またはエネルギー配分手段１４に出力する。
【００３１】
エネルギー需要算出手段１３は、それぞれのマイクロプロセッサＭが必要とする電気エネルギー量を算出する手段であり、例えば、エネルギーパフォーマンス検知手段１２により検知されたそれぞれのマイクロプロセッサＭのエネルギーパフォーマンス（単位エネルギー量当りの計算量）とそれぞれのマイクロプロセッサＭの計算パフォーマンス（単位時間当りの計算量）とに基づいて所定の計算量を伴う処理を実行するために必要な電気エネルギー量をマイクロプロセッサＭ毎に算出する。
【００３２】
「計算パフォーマンス」とは、マイクロプロセッサＭの処理能力を示す値であり、例えば、一定時間に処理される計算量であって、各マイクロプロセッサＭのスペック（動作周波数、二次キャッシュサイズ等）に基づいてエネルギー管理部１により算出される。なお、各マイクロプロセッサＭの計算パフォーマンスは、ＲＯＭに予め登録されていてもよい。
【００３３】
エネルギー需要算出手段１３は、算出したエネルギー需要を後述のエネルギー配分手段１４に出力する。
【００３４】
エネルギー配分手段１４は、電気エネルギーを必要とするマイクロプロセッサＭに利用可能な電気エネルギーを配分するための手段であり、例えば、エネルギーパフォーマンス検知手段１２が検知した各マイクロプロセッサＭのエネルギーパフォーマンス、または、エネルギー需要算出手段１３の算出結果に基づいて、光発電部Ｓまたは熱発電部Ｔで発電した余剰の電気エネルギーを電気エネルギーが不足したマイクロプロセッサＭに供給する。
【００３５】
或いは、エネルギー配分手段１４は、電気エネルギーが過剰に供給されているマイクロプロセッサＭへの電気エネルギーの供給を抑制し他の電気エネルギーを必要とするマイクロプロセッサＭへ電気エネルギーを融通したりする。
【００３６】
なお、エネルギー配分手段１４は、光発電部Ｓで発電した電気エネルギーのみを各マイクロプロセッサＭに配分するようにしてもよく、熱発電部Ｔで発電した電気エネルギーのみを配分するようにしてもよく、光発電部Ｓおよび熱発電部Ｔで発電した電気エネルギーを配分するようにしてもよい。
【００３７】
次に、図２を参照しながら、エネルギー管理部１が電気エネルギーを配分する処理の流れについて説明する。
【００３８】
図２は、エネルギー管理部１が電気エネルギーを配分する処理の流れを示すフローチャートである。
【００３９】
最初に、エネルギー管理部１は、それぞれのマイクロプロセッサＭが有する光発電部Ｓの発電量を光発電量検出手段１０により検出する（ステップＳ１）。
【００４０】
その後、エネルギー管理部１は、熱発電部Ｔの発電量を熱発電量検出手段１１により検出した上で（ステップＳ２）、エネルギーパフォーマンス検知手段１２によりマイクロプロセッサＭ毎にエネルギーパフォーマンスを検知する（ステップＳ４）。
【００４１】
その後、エネルギー管理部１は、エネルギーパフォーマンス検知手段１２により検知された各マイクロプロセッサＭのエネルギーパフォーマンス、または、エネルギー需要算出手段１３によりエネルギーパフォーマンスと計算パフォーマンスとに基づいて算出された各マイクロプロセッサＭのエネルギー需要に基づいて、第一のマイクロプロセッサＭに処理が集中して電力不足となった状態を検出した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、エネルギー管理部１は、エネルギー配分手段１４により他のマイクロプロセッサＭの光発電部Ｓで発電された電気エネルギーを第一のマイクロプロセッサＭに配分し（ステップＳ５）、電力不足を解消させる。
【００４２】
或いは、エネルギー管理部１は、第一のマイクロプロセッサＭがエネルギー過多になっていることを検知した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、第一のマイクロプロセッサＭの光発電部Ｓで発電される電気エネルギーを他のマイクロプロセッサＭに配分できるようにして（ステップＳ５）、移動体１００全体で効率よくエネルギーを利用できるようにする。
【００４３】
その後、エネルギー管理部１は、他の全てのマイクロプロセッサＭのエネルギーパフォーマンスを検知するまで、或いは、他の全てのマイクロプロセッサＭのエネルギー需要を算出するまで、それぞれのマイクロプロセッサＭに順番にアクセスし（ステップＳ６のＮＯ）、全てのマイクロプロセッサＭのエネルギーパフォーマンスを検知し、或いは、全てのマイクロプロセッサＭのエネルギー需要を算出して、電気エネルギーの配分を適切に行った後（ステップＳ６のＹＥＳ）、処理を終了する。
【００４４】
以上の構成により、移動体１００は、その一部が光の当たらない領域に進入した場合、光が当たる領域にある光発電部Ｓ（マイクロプロセッサＭ）において発電された電気エネルギーを光が当たらない領域にあるマイクロプロセッサＭに融通し、光が当たらない領域にあるマイクロプロセッサＭにおける演算処理を効率的に継続させることができる。
【００４５】
例えば、腕、頭、足、腰等の各部にマイクロプロセッサＭを配置した移動体（ロボット）１００が腕を穴に挿入して作業を行う場合、穴に挿入した腕の部分に配置されるマイクロプロセッサＭは、腕に各種処理を実行させるため処理すべき計算量が増大するが、穴の中にあるためその光発電部Ｓで発電することができない。かかる場合であっても、エネルギー管理部１は、光を受けている他のマイクロプロセッサＭ（例えば、ロボットの頭の部分に配置されるマイクロプロセッサＭ）の光発電部Ｓで発電された電気エネルギーを腕の部分に配置されたマイクロプロセッサＭに融通し腕の部分に配置されたマイクロプロセッサＭにおける処理を継続させることができる。
【００４６】
このように、本発明にかかるエネルギー管理システムが搭載された移動体１００は、エネルギー過多のマイクロプロセッサＭからエネルギー不足のマイクロプロセッサＭにエネルギーを融通し、移動体１００全体として効率よくエネルギーを利用することができる。
【００４７】
また、移動体１００は、一部の光発電部Ｓが外部からの衝撃により破損した場合であっても、破損していない光発電部Ｓ（マイクロプロセッサＭ）において発電された電気エネルギーを破損した光発電部Ｓを有するマイクロプロセッサＭに効率的に配分することができる。
【００４８】
また、移動体１００は、故障したマイクロプロセッサＭに付属の光発電部Ｓで発電された電気エネルギーを故障していないマイクロプロセッサＭに配分し、故障したマイクロプロセッサＭが担う処理を故障していないマイクロプロセッサＭに代行させることができ、移動体１００に搭載されたシステムの堅牢性を向上させることができる。
【００４９】
また、移動体１００は、太陽光による光エネルギーを電気エネルギーに変換して利用したり、マイクロプロセッサＭから放出される熱エネルギーを電気エネルギーに変換して再利用したりするので、周囲環境に対する影響を低減させることができる。
【実施例２】
【００５０】
図３は、本発明に係るエネルギー管理システムが適用された移動体の別の構成例を示す図であり、一方の表面に光発電部Ｓが配置され、他方の表面に熱発電部Ｔが配置されたマイクロプロセッサＭを断面図で示す。なお、図１の移動体１００における構成要素に共通する移動体２００の構成要素は、同じ参照番号を使用する。
【００５１】
図３に示すように、光発電部Ｓおよび熱発電部Ｔは、マイクロプロセッサＭ毎に配置され、それぞれが発電した電気エネルギーは、基本的には、対応するマイクロプロセッサＭに供給され、光発電部Ｓおよび熱発電部Ｔを備えたマイクロプロセッサＭは、それぞれが独立して動作する。
【００５２】
以上の構成により、移動体２００は、マイクロプロセッサＭ毎に熱発電部Ｔを接触させて配置することにより、マイクロプロセッサＭが放出した熱エネルギーを効率的に回収して再利用することができ、また、熱発電部Ｔが発電した電気エネルギーは、基本的には、その熱発電部Ｔが接触するマイクロプロセッサＭに供給されるので、マイクロプロセッサＭの独立性を高めることができる。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５４】
例えば、上述の実施例では、移動体は、１つのエネルギー管理部によって複数のマイクロプロセッサに電気エネルギーを配分するが、複数のエネルギー管理部を備え、それぞれのエネルギー管理部が他のエネルギー管理部を補完し合うようにしてもよく、また、複数個のマイクロプロセッサを一つのブロックとし、それぞれのエネルギー管理部がブロック内にある複数個のマイクロプロセッサにエネルギーを配分する構成を採るようにしてもよい。エネルギー管理部の一部が故障した場合にも電気エネルギーを複数のマイクロプロセッサに効率的に配分できるようにし、システムの堅牢性を向上させるためである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】エネルギー管理システムが適用された移動体の構成例を示す図（その１）である。
【図２】移動体が電気エネルギーを配分する処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】エネルギー管理システムが適用された移動体の構成例を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００５６】
１      エネルギー管理部
１０    光発電量検出手段
１１    熱発電量検出手段
１２    エネルギーパフォーマンス検知手段
１３    エネルギー需要算出手段
１４    エネルギー配分手段
１００、２００  移動体
Ｍ      マイクロプロセッサ
Ｓ      光発電部
Ｔ      熱発電部
【図１】
2008047666.tif 000003
【図２】
2008047666.tif 000004
【図３】
2008047666.tif 000005