JP2020150644A - 電力供給装置、電力供給方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】負荷における消費電流の増加による電池電圧の低下を抑制し、電池の電力を有効に活用する。【解決手段】電力供給装置１０は、電池１と、負荷１１に供給される電流を検出する電流検出回路３と、電流検出回路３により検出された電流が閾値よりも小さくなった時から予め設定された待機時間Ｋ１の経過後に起動信号を生成するタイマ４と、タイマ４により生成された起動信号に応答して電池１から供給される電圧を上昇させる昇圧回路２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電池を使って負荷に電力を供給する電力供給装置、電力供給方法、及びプログラムに関する。

従来、電池から負荷へ供給する電力を制御する種々方法が提案されている。例えば、特許第４０７０７５０号公報（下記特許文献１）には、負荷の状態と電池電圧検出手段により検出された電池の電圧とに応じて、第１の電源供給手段と、第２の電源供給手段を切り替えて負荷に電源供給する電池駆動装置が開示されている。第１の電源供給手段は、電池の電圧を異なる電圧に変換して負荷に供給する。第２の電源供給手段は、電池の電圧を直接負荷へ供給する。また、電池駆動装置は、自身の出力部が負荷に接続され、負荷に加わる電圧の大きさが所定の値より小さくならないように自動的に出力部から電圧を出力する手段を備える。

上記の電池駆動装置は、電池の出力電圧が低下したときには、第１の電源供給手段で電源供給する。これにより、負荷の入力定格電圧（負荷が正常に動作するために必要な入力電圧；動作電圧）に適応した安定した電源を供給することができる。

特許第４０７０７５０号公報

近年、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）の増加に伴い、センサ等の機器を広範囲な地点で動作させる需要が増えている。このような機器は、一般的に、定期的に消費電力が大きい動作を短時間で行い、この動作の間は、消費電力が小さい状態が長時間続く。例えば、１時間に１回（或いは、１日に１回又は１ヶ月に１回）、定期的に、画像、温度又は湿度等を取得して無線でサーバに送信する等の動作を行うセンサが挙げられる。このような機器では、低消費電流状態が長く続き、定期的に短時間の高消費電流状態が発生する。

発明者らは、このような機器に電池を使って電力を供給する装置を検討した。負荷の消費電流が小さい状態から上昇し、消費電流が大きくなると、電池の電圧が低下する。消費電流が大きい状態から小さい状態に戻ると、低下した電池の電圧が、残容量に応じて部分的に回復する。通常、電池には電圧の下限が設定されており、電池の電圧が低下して下限に達すると、電池保護回路が電池からの出力を遮断する。機器の動作電圧の下限が設定されている場合もある。電池の電圧が、機器が動作電圧の下限に達すると機器が動作できなくなる。負荷の消費電流の増加によって電池電圧が低下し、電池又は機器の電圧の下限に達した場合、機器は動作できなくなる。この場合、電池の残容量が下限に達していなくても、機器の動作ができなくなる。このように、負荷の消費電流の変動が大きい機器では、電池の電力を有効に活用できない場合がある事に発明者らは気付いた。

従来の電池の供給電力の制御では、負荷の電圧又は電流の変化を検出した場合に、電池の出力電圧が、その変化に応じて調整される。この制御では、消費電流の増加によって電池電圧が低下して下限してしまう事態に対して、適切に対応するのは難しい。

そこで、本願は、負荷における消費電流の増加による電池電圧の低下を抑制し、電池の電力を有効に活用することができる電力供給装置、電力提供方法、及びプログラムを開示する。

本発明の実施形態に係る電力供給装置は、負荷に電力を供給する電力供給装置である。前記電力供給装置は、電池と、前記負荷に供給される電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路により検出された電流が閾値よりも小さくなった時から予め設定された待機時間の経過後に起動信号を生成するタイマと、前記タイマにより生成された起動信号に応答して前記電池から供給される電圧を上昇させる昇圧回路と、を備える。

本開示によれば、負荷における消費電流の増加による電池電圧の低下を抑制し、電池の電力を有効に活用することができる。

図１は、電力供給装置の構成例を示す図である。 図２は、電力供給装置の動作例を示す図である。 図３は、本実施形態における効果を説明するための図である。 図４は、電池を負荷に接続した後（初期）の動作例を示す図である。 図５は、電池を負荷に接続した後（初期）の他の動作例を示す図である。 図６は、昇圧回路の構成例を示す図である。 図７は、電力供給装置の他の構成例を示す図である。 図８は、円筒形の電池の規格に合った筐体の構成例を示す図である。 図９は、ボタン型の電池の規格に合った筐体の構成例を示す図である。 図１０は、コイン型の電池の規格に合った筐体の構成例を示す図である。 図１１は、角型の電池の規格に合った筐体の構成例を示す図である。

（構成１）
本発明の実施形態に係る電力供給装置は、負荷に電力を供給する電力供給装置である。前記電力供給装置は、電池と、前記負荷に供給される電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路により検出された電流が閾値よりも小さくなった時から予め設定された待機時間の経過後に起動信号を生成するタイマと、前記タイマにより生成された起動信号に応答して前記電池から供給される電圧を上昇させる昇圧回路と、を備える。

上記構成１によれば、負荷に供給される電流が閾値を下回った時点から、予め設定された待機時間の経過後に、昇圧回路によって電池の電圧が昇圧される。これにより、例えば、定期的に高消費電流状態となる負荷に対して、消費電流が大きくなる期間の前に、電池の電圧を昇圧しておくことができる。これにより、負荷の消費電流の増加による電池電圧の低下を抑制できる。そのため、負荷の消費電流の増加による一時的な電池電圧の低下によって、電池電圧が下限に達しにくくなる。その結果、電池の電力を有効に活用することができる。

上記の検出された電流が閾値より小さくなった時は、負荷への供給電流すなわち負荷の消費電流が比較的高くなる期間の終わりと判断できる時点である。この意味において、検出された電流が閾値より小さくなった時は、電流が閾値より小さくなったことを検出された時点であってもよいし、その他、負荷に供給される電流が高い状態から低い状態へ変化した時と見なされる時点であってもよい。

（構成２）
上記構成１において、前記電力供給装置は、前記昇圧回路の出力に接続される蓄電器を備えてもよい。蓄電器は、例えば、コンデンサ又は二次電池等としてもよい。この構成によれば、負荷に供給される電流が閾値を下回った時点から待機時間経過後に、昇圧回路の昇圧によって蓄電器に蓄電できる。負荷の消費電流が増えた場合に、蓄電器に蓄電された電力が負荷に供給される。これにより、消費電流の増加に伴う電池電圧の低下が効率よく抑制される。

（構成３）
上記構成１又は２において、前記電流検出回路は、前記検出された電流が前記閾値よりも小さくなった時に停止信号を生成し、前記昇圧回路は前記停止信号に応答して停止するよう構成されてもよい。これにより、負荷に供給される電流が閾値を下回った場合に、昇圧回路による昇圧を停止することができる。これにより、負荷の消費電流が低くなった場合に昇圧回路の動作による電力の損失が抑えられる。その結果、電池の電力をより有効に活用することができる。

（構成４）
上記構成１〜３のいずれかにおいて、前記電力供給装置は、入力操作に応じて前記待機時間を設定する第１設定部を備えてもよい。これにより、ユーザは、入力操作により、待機時間を変更することができる。

（構成５）
上記構成１〜４のいずれかにおいて、前記電力供給装置は、前記電流検出回路で検出された電流が前記閾値より小さくなった時点から、前記電流が前記閾値より大きくなった時点までの時間を測定する時間計測部と、前記時間計測部により計測された時間に基づいて前記待機時間を設定する第２設定部を備えてもよい。これにより、負荷において高消費電流の期間の終わりから、次の高消費電流の期間の始まりまでの時間間隔に応じて、待機時間を設定することができる。そのため、待機時間を適切に設定することができる。その結果、より確実に、負荷において消費電流が大きくなる期間の前に、電池の電圧を昇圧しておくことができる。

（構成６）
上記構成１〜５のいずれかにおいて、前記電力供給装置は、前記電流検出回路で複数の時点で検出される電流に基づいて、前記閾値を更新する閾値設定部を備えてもよい。これにより、実際に負荷で消費される電流の値に基づいて、閾値を適切な値に設定することができる。

（構成７）
上記構成１〜６のいずれかにおいて、前記昇圧回路によって昇圧される電圧の上限は、前記電池の電圧の上限を越えないよう設定されてもよい。これにより、負荷へ出力される電圧が、電池の上限電圧を超えないようにすることができる。

（構成８）
上記構成１〜７のいずれかにおいて、前記電力供給装置は、前記電池、前記電流検出回路、前記タイマ、及び前記昇圧回路を内蔵する筐体を備えてもよい。出力電圧の制御機能が電池と一体化した装置を提供できる。例えば、筐体の外側に出力端子を形成し、筐体の大きさ、形状及び端子の位置を、既存の電池の規格に合うよう構成してもよい。これにより、既存の規格の電池と同様に、出力電圧の制御機能を持った電力供給装置を使用することができる。

本発明の実施形態に係る電力供給方法は、電池から負荷に供給する電力を制御する電力供給方法である。前記電力供給方法は、前記負荷に供給される電流を検出するステップと、前記検出された電流が閾値よりも小さくなった時から予め設定された待機時間の経過後に起動信号を生成するステップと、昇圧回路が前記生成された起動信号に応答して前記電池から供給される電圧を上昇させるステップと、を備える。

本発明の実施形態に係るプログラムは、電池から負荷に供給する電力を制御するプログラムである。前記プログラムは、前記負荷に供給される電流を取得する処理と、前記取得された電流が閾値よりも小さくなった時から予め設定された待機時間が経過したか否かを判断する処理と、前記待機時間が経過したと判断した場合に、昇圧回路に、前記電池から供給される電圧を上昇させる処理と、をコンピュータに実行させる。

また、本発明の他の実施形態に係るプログラムは、電池から負荷へ供給される電流が閾値より小さくなった時点から、前記電流が前記閾値より大きくなった時点までの時間を取得する処理と、前記取得した時間に基づいて、待機時間を決定する処理と、前記電池から負荷へ供給される電流が前記閾値から小さくなった時点から、前記待機時間経過後に、昇圧回路が、前記電池から負荷へ供給される電圧を昇圧するように制御する処理とを、コンピュータに実行させる。

［実施形態］
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。

（装置構成例）
図１は、本実施形態における電力供給装置の構成例を示す図である。図１に示す例では、電力供給装置１０は、電池１と、昇圧回路２と、電流検出回路３と、タイマ４を有する。電力供給装置１０の出力端子６は、負荷１１に接続される。電池の正極と出力端子６との間に昇圧回路２が接続される。電流検出回路３は、昇圧回路２と出力端子６の間に接続される。タイマ４は、昇圧回路２及び電流検出回路３に接続される。昇圧回路２の出力側のノードとグランドの間には蓄電器の一例であるコンデンサ５が接続される。

電池１は、特に限定されず、一次電池であっても、二次電池であってもよい。負荷１１は、特定のものに限定されない。例えば、負荷１１は、ＩｏＴセンサのように、定期的に消費電力が大きい動作を短時間行う機器としてもよい。

電流検出回路３は、負荷１１に供給される電流を検出する。図１に示す例では、電流検出回路３は、出力端子６を流れる電流を検出するよう配置される。なお、電流検出回路３は、出力端子６の外側において負荷１１に流れる電流を検出するよう構成されてもよい。電流検出回路３は、検出された電流の値に応じた信号を出力する。一例として、電流検出回路３は、検出された電流が閾値より小さくなった時に、電流が閾値を下回ったことを示す信号をタイマ４に供給することができる。また、電流検出回路３は、検出された電流が閾値より大きくなった時に、電流が閾値を超えたことを示す信号を昇圧回路２に供給することができる。或いは、電流検出回路３は、検出された電流が閾値を越えるか否かを示す信号を、タイマ４及び昇圧回路２に継続的に供給する構成であってもよい。

本実施形態では、電流検出回路３は、検出された電流が閾値より小さくなった時点で、昇圧回路２に昇圧動作の停止を示す停止信号を供給し、検出された電流が閾値より大きくなった時点で、タイマ４にカウント開始を指示する信号を供給する。タイマ４は、カウント開始後に予め設定された待機時間をカウントした時点で、起動信号を生成して昇圧回路２に供給する。昇圧回路２は、タイマ４により生成された起動信号に応答して電池１から供給される電圧を上昇させる。出力端子６には、昇圧回路２で昇圧された電圧が印可される。

（動作例）
図２は、本実施形態における電力供給装置１０の動作例を示す図である。図２では、電池１の電圧（電池電圧）、出力電圧（出力端子６の電圧）、負荷１１に供給される電流（供給電流）、昇圧制御信号の波形が示される。昇圧制御信号は、昇圧回路が昇圧動作を行っているかどうかを示す信号である。図２において横軸は時間である。図２に示す例では、供給電流が、閾値Ｔｈ１を下回った時点ｔ２で、昇圧制御信号が、昇圧の停止を示すローレベル（ＯＦＦ）となる。タイマ４は、時点ｔ２からカウントを開始する。タイマは、予め設定された待機時間Ｋ１をカウントした時点ｔ３で、昇圧動作を指示するハイレベル（ＯＮ）の昇圧制御信号を、昇圧回路２に供給する。すなわち、時点ｔ２から、待機時間Ｋ１が経過した時点ｔ３において、昇圧制御信号が、昇圧動作を指示するハイレベル（ＯＮ）になる。これにより、時点ｔ３で、昇圧回路２が昇圧動作を開始し、出力電圧が上昇する。

時点ｔ３以降の昇圧回路２が昇圧動作をしている期間に、負荷１１が、電力を消費する動作を行うことにより供給電流が増加し、閾値Ｔｈ１を越える。その後、負荷１１の動作が終了して、供給電流が減少し、閾値Ｔｈ１を下回った時点ｔ４で、電流検出回路３は、ローレベルの昇圧制御信号を生成して、昇圧回路２に供給する。すなわち、時点ｔ４で、昇圧制御信号がローレベル（ＯＦＦ）になる。これにより、時点ｔ４で、昇圧回路２が昇圧動作を停止する。時点ｔ４において、タイマ４がカウントを開始する。時点ｔ４から待機時間Ｋ１の経過後に、再び、昇圧回路２が昇圧動作を開始することになる。このような動作が、繰り返し行われる。

本実施形態では、供給電流が閾値Ｔｈ１を下回った時点で、昇圧回路による昇圧を終了し、設定された待機時間Ｋ１後に昇圧を開始する。これにより、負荷１１における消費電流が大きい期間が終了してから、消費電流が小さい期間を経て再び消費電流が大きくなるような場合に、消費電流が大きくなる期間の前、昇圧回路２の昇圧を開始することが可能にある。消費電流が大きくなる期間において、昇圧回路２に昇圧させることで、消費電流が大きくなることによる電池１の電圧の低下を抑えることができる。これにより、電池１の電圧が、設定された下限値に達しにくくなる。

このように、本実施形態では、定期的に大電流を消費する負荷１１に対して、大電流の消費前に電池１から出力される電圧を昇圧回路２で昇圧してコンデンサ５に蓄電する。これにより、負荷１１に大電流を供給している期間の電池の電圧降下を低減することができる。

図３は、本実施形態における効果を説明するための図である。図３の上段は、昇圧をしない場合の電池電圧の時間変化の例である。この場合、電池電圧は、出力電圧を同じになる。図３の下段は、図２に示す動作で昇圧をした場合の電池電圧の時間変化の例を示す。図３の上段、下段のいずれの例も、負荷１１の消費電流が大きくなる期間が周期的に発生する場合の例である。負荷１１の消費電流が大きくなると、電池電圧は低下する。また、電池に保護回路がある場合には、電池の電圧が下限電圧（停止電圧）に達すると、電池の電力の供給が停止し、負荷１１の機能が停止する。なお、下限電圧は、負荷１１で設定される場合もある。例えば、電池に保護回路がない場合、負荷１１が動作するための下限電圧（停止電圧）にまで、電池の電圧が低下すると、負荷１１が動作できなくなり、電力の供給が停止する。

図３の下段のように、負荷１１の消費電流が大きくなる期間で昇圧回路が動作することで、この期間における電池電圧の低下の度合いが小さくなる。そのため、図３の下段の例の方が、電池の電力を有効に活用することができる。電池の電圧は、一時的に消費電流が大きくなることによる一時的な電圧低下に加えて、残容量が少なくなることにより低下する。図３の上段の例では、残容量減少によって低下する電池電圧は、下限にまだまだ到達しない段階でも、消費電流の増加による一時的な電圧低下で、電池電圧が下限に達してしまう。図３の下段の例では、消費電流の増加による一時的な電圧低下の度合いを小さくできる。そのため、残容量の減少によって低下した電池電圧が、下限に近くなるまで、電池から電力を供給することができる。図３の上段の例よりも下段の例の方が、電池から負荷へ電力を供給できる時間が長い。このように、本実施形態によれば、昇圧をしない形態に比べて、同じ容量の電池でより長い時間負荷を動作させることができる。

また、本実施形態では、待機時間Ｋ１の間は、昇圧回路２による昇圧が行われない。そのため、常時昇圧する場合に比べて、昇圧による変換ロスが低減できる。本実施形態では、タイマ４を用いて昇圧のタイミングを制御することで、供給電流が大きくなる期間に合わせて、昇圧回路２を起動することができる。

また、本実施形態では、負荷１１で大電流を消費する時の電池の電圧低下を抑えることができるため、電池に求められる電流密度性能が緩和される。そのため、電流密度性能とは、トレードオフの関係にある他の性能、例えば、サイクル特性、自己放電特定等の向上させた電池を使うことができる。

（電力供給装置接続時（初期）の動作例）
図４は、電力供給装置１０を負荷１１に接続した後（初期）の動作例を示す図である。図４に示す例では、電力供給装置１０を負荷１１に接続した時点ｔ０で、昇圧回路２は動作を開始しない。電力供給装置１０を負荷１１に接続した時点ｔ０の後、負荷１１への供給電流が大きくなる状態が発生する。その供給電流が大きい状態が終了した時点すなわち、供給電流が閾値Ｔｈ１より小さくなった時点ｔ２から待機時間Ｋ１経過後の時点ｔ３で、昇圧回路２が昇圧を開始する。昇圧の期間において、負荷１１の供給電流が大きくなる状態が発生し、その状態が終了した時点すなわち、供給電流が閾値Ｔｈ１より小さくなった時点ｔ４で昇圧回路２は動作を停止する。時点ｔ４から待機時間Ｋ１を経過した時点で、再び、昇圧回路２は昇圧を開始する（図示略）。

図４に示す動作の場合、負荷１１の供給電流が大きくなる周期が待機時間Ｋ１より長い場合、２回目以降の負荷１１の供給電流が大きくなる時点より前に、昇圧回路２が昇圧を開始することになる。そのため、２回目以降の負荷１１における高消費電流状態の発生時に昇圧により電圧降下を低減することができる。

図５は、電力供給装置１０を負荷１１に接続した後の他の動作例を示す図である。図５に示す例では、電力供給装置１０を負荷１１に接続した時点ｔ０で、昇圧回路２は動作を開始する。電力供給装置１０を負荷１１に接続した時点ｔ０の後、時点ｔ１で負荷１１への供給電流が大きくなる状態が発生する。この時点ｔ１ですでに昇圧回路２は動作しているので、昇圧によって電池１の電圧降下が低減される。負荷１１の供給電流が大きい状態が終了した時点すなわち、供給電流が閾値Ｔｈ１より小さくなった時点ｔ２で昇圧回路２は昇圧を停止する。時点ｔ２から待機時間Ｋ１経過後の時点ｔ３で、昇圧回路２が昇圧を開始する。昇圧の期間において、負荷１１の供給電流が大きくなる状態が発生し、その状態が終了した時点すなわち、供給電流が閾値Ｔｈ１より小さくなった時点ｔ４で昇圧回路２は動作を停止する。

図５に示す動作の場合、負荷１１の供給電流が大きくなる周期が待機時間Ｋ１より長い場合、１回目以降の負荷１１の供給電流が大きくなる時点で、昇圧回路２がすでに昇圧動作をしている状態になる。そのため、１回目以降の負荷１１における高消費電流状態の発生時に昇圧により電圧降下を低減することができる。

なお、電力供給装置１０が負荷１１に接続された後、どのタイミングで昇圧回路２の昇圧を開始するかは、上記例に限られない。例えば、電池の残容量に応じて、昇圧回路２の昇圧を開始するか否かを制御することができる。電池１の容量が十分であり、供給電力の増加によって電池１の電圧が低下しても下限電圧（停止電圧）に達しないと判断される場合は、昇圧回路２による昇圧を行わないようにしてもよい。これにより、電池１の電力を節約できる。

（昇圧回路の構成例）
図６は、昇圧回路の構成例を示す図である。図６に示す例では、昇圧回路２は、インダクタ２１、ダイオード２２、スイッチング素子（ＭＯＳトランジスタ）２３、及び、昇圧制御回路２４を含む。昇圧回路２の入力端子ＶＩＮは、電池１の正極に接続され、出力端子ＶＯＵＴは、コンデンサ５の一方の電極、及び電流検出回路３に接続される（図１参照）。入力端子（ＶＩＮ）と出力端子（ＶＯＵＴ）の間に、入力側から順に、インダクタ２１及びダイオード２２が接続される。ダイオード２２は、入力から出力へ向かう方向が順方向となるよう接続される。ＭＯＳトランジスタ２３のドレインは、ダイオード２２のアノードとインダクタ２１の間に、ＭＯＳトランジスタ２３のソースは、グランドに接続される。昇圧制御回路２４は、ＭＯＳトランジスタ２３のゲートと、ダイオード２２のカソードに接続される。

昇圧制御回路２４は、昇圧回路の動作を指示する制御信号が入力されると、ＭＯＳトランジスタ２３をオン／オフを繰り返すことで、昇圧回路２を動作させる。昇圧回路２の動作時において、ＭＯＳトランジスタ２３がオンの時に、電池１の電圧によりインダクタ２１にエネルギーが蓄えられ、ＭＯＳトランジスタ２３がオフのときに、インダクタ２１に蓄えられたエネルギーと電池１の電圧によりコンデンサ５（図１参照）が充電される。ＭＯＳトランジスタ２３のオン／オフを繰り返すことにより、コンデンサ５の電圧、すなわち出力端子ＶＯＵＴの電圧は、電池１の電圧すなわち入力端子ＶＩＮの電圧より高くなる。

昇圧制御回路２４は、ＶＯＵＴの電圧が予め決められた電圧になるように、ＭＯＳトランジスタ２３のオン／オフを制御することができる。例えば、昇圧制御回路２４は、ＶＯＵＴの電圧を用いて、ＭＯＳトランジスタ２３のオン／オフの比率をフィードバック制御することで、ＶＯＵＴの電圧が所定値に制御することができる。また、昇圧制御回路２４は、ＶＯＵＴの電圧が、予め決められた電池１の電圧の上限を越えないよう制御してもよい。これにより、昇圧回路２によって昇圧される電圧の上限が、電池１の電圧の上限を超えない構成とすることができる。

昇圧回路の停止を指示する制御信号が入力されると、昇圧制御回路２４は、ＭＯＳトランジスタ２３をオフ状態に維持する。ＭＯＳトランジスタ２３がオフ状態を維持する場合、昇圧回路２は、動作を停止した状態となる。この状態では、ＶＩＮから入力される電池１の電圧は、ＶＯＵＴからそのまま出力される。

なお、昇圧回路２の構成は、図６に示す構成例に限られない。例えば、昇圧回路であるＤＣＤＣコンバータと、パススイッチを並列に接続し、ＤＣＤＣコンバータが動作していない時は、パススイッチを導通（オン）し、ＤＣＤＣコンバータが動作している時は、パススイッチを切断（オフ）する構成としてもよい。この場合、パススイッチの代わりにダイオードが配置されてもよい。

（装置構成の変形例）
図７は、電力供給装置の他の構成例を示す図である。図７に示す例では、図１に示す構成に対して、制御部７が設けられる。制御部７は、電力供給装置で検出される電流又は電圧に基づいて、昇圧回路２、タイマ４及び電流検出回路３を制御する。制御部７は、第１設定部７１、時間計測部７２、第２設定部７３、及び閾値設定部７４を含む。制御部７は、例えば、マイコン等のコンピュータ又は回路で構成することができる。第１設定部７１、時間計測部７２、第２設定部７３、及び閾値設定部７４の各機能は、例えば、コンピュータがが、プログラムに従って動作することで実現される。このようなプログラム及びプログラムを記録する非一時的な(non-transitory)記録媒体も本発明の実施形態に含まれる。

第１設定部７１は、入力操作に応じて待機時間Ｋ１を設定する。入力操作を示す信号は、例えば、電力供給装置１０の出力端子６を介して、制御部７に入力されてもよいし、無線により制御部７に入力されてもよい。第１設定部７１は、入力操作を示す信号に基づいて待機時間Ｋ１を設定する。第１設定部７１は、例えば、タイマ４がアクセス可能な記録装置に記録された待機時間Ｋ１を示すデータを更新することで、待機時間Ｋ１を設定する。このように、第１設定部７１は、待機時間Ｋ１を示すデータを更新するためのインタフェースを提供する。第１設定部７１は、例えば、出力端子６から入力される電流波形に基づいて、待機時間Ｋ１を示すデータを更新してもよい。或いは、第１設定部７１は、外部のリーダライタ（Ｒ／Ｗ）からの無線信号を受信するアンテナを有し、アンテナで受信した信号を基に待機時間Ｋ１を示すデータを更新してもよい。

なお、入力操作に応じて待機時間Ｋ１を設定する形態は、上記例に限られない。例えば、制御部７に別途入力を受け付ける端子を設けて、この端子から操作信号又はデータが入力されてもよい。或いは、電力供給装置１０は、加速度、角速度、音波、光、又は磁気等の物理量を検出するセンサを備えてもよい。この場合、入力操作を、センサにより検出することができる。

第１設定部７１により、外部からの入力によって待機時間Ｋ１を設定可能とすることができる。これにより、例えば、負荷１１の高電流消費の周期に合うように、操作入力により、待機時間Ｋ１を設定することが可能になる。

時間計測部７２は、電流検出回路３で検出された電流が閾値より小さくなった時点から、検出された電流が閾値より大きくなった時点までの時間を測定する。例えば、図２に示す例において、負荷１１への供給電流が、閾値Ｔｈ１より大きい状態から閾値Ｔｈ１より小さい状態になった時点ｔ２から、供給電流が、閾値Ｔｈ１より小さい状態から閾値Ｔｈ１より大きい状態になった時点ｔ３までの時間が、時間計測部７２によって計測される。このように、時間計測部７２は、負荷１１において大きな電力を必要とする期間の発生の間隔を計測する。すなわち、負荷１１が閾値より大きな電力を必要とする期間が終わってから、再び、負荷１１が閾値より大きな電力を必要とする期間が訪れるまでの時間が計測される。ここで計測される時間は、負荷１１が閾値より小さな電力で動作する状態が継続する時間でもある。時間計測部７２は、上記の時間を、複数回測定してもよい。

第２設定部７３は、時間計測部７２により計測された時間に基づいて待機時間Ｋ１を設定する。第２設定部７３は、例えば、時間計測部７２により計測された時間よりも短い時間を待機時間Ｋ１に設定する。また、時間計測部７２の複数回の計測によって得られた時間に基づいて、待機時間Ｋ１を設定してもよい。第２設定部７３は、例えば、複数回の計測で得られた時間の平均値、中央値、最小値、最大値等の代表値を基に、待機時間Ｋ１を決定してもよい。或いは、第２設定部７３は、複数回の計測で得られた時間を用いて、機械学習することにより、待機時間Ｋ１を決定してもよい。

第２設定部７３により、負荷１１の高消費電流の期間の周期に合った待機時間Ｋ１が、自動的に設定される。

閾値設定部７４は、電流検出回路３で複数の時点で検出される電流に基づいて、閾値Ｔｈ１を更新する。例えば、閾値設定部７４は、検出される電流が、閾値Ｔｈ１より大きい期間における電流の値と、閾値Ｔｈ１より小さい期間における電流の値を用いて、これら区別するために適切な値を、閾値Ｔｈ１の新たな値に決定してもよい。例えば、閾値設定部７４は、検出される電流が閾値Ｔｈ１より大きい期間における電流の代表値（例えば、平均値、中央値、最小値、最大値等）と、検出される閾値Ｔｈ１より小さい期間における電流の代表値とを用いて、これら２つの代表値の間の値を、新たな閾値Ｔｈ１を算出してもよい。

或いは、閾値設定部７４は、所定間隔でサンプリングした電流の検出値、すなわち、電流の時系列データを用いて、閾値Ｔｈ１を計算してもよい。例えば、閾値設定部７４は、電流の時系列データから、負荷１１が大きな電力を要する期間の電流レベルと、小さな電力で動作できる期間の電流レベルを決定し、これらの２つの電流レベルの間の値を、閾値Ｔｈ１としてもよい。

閾値設定部７４により、実際の負荷１１の消費電流のレベルに合った閾値Ｔｈ１が、自動的に設定される。

（筐体の例）
本実施形態における電力供給装置１０は、筐体を備える。筐体の中に、上記の電池１、昇圧回路２、電流検出回路３、タイマ４、及び、制御部７が内蔵される。筐体は、例えば、既存の電池の規格に適合する構成とすることができる。図８〜１１は、筐体の構成例を示す図である。図８は、円筒形の電池の規格に合った筐体の構成例を示す。円筒形の筐体におけるプラス極及びマイナス極の端子の位置、高さｈ、直径ｄを、規格に合わせることができる。図９は、ボタン型電池の規格に合った筐体の構成例を示す。ボタン型の筐体におけるプラス極及びマイナス極の端子の位置、高さｈ、及び直径ｄを、規格に合わせることができる。図１０は、コイン型電池の規格に合った筐体の構成例を示す。コイン型の筐体におけるプラス極及びマイナス極の端子の位置、高さｈ、及び直径ｄを、規格に合わせることができる。図１１は、角形電池の規格にあった筐体の構成例を示す。角形の筐体におけるプラス極及びマイナス極の端子の位置、高さｈ、厚さｔ、及び幅ｗを、規格に合わせることができる。

なお、筐体を適合させることができる電池の規格は、特定のものに限られない。乾電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、その他の電池の規格に筐体を適合させることができる。電池の規格の例としては、単１〜単４、１８６５０等が挙げられる。また、１本以上の電池と配線や回路を筐体に収めた電池パックの規格に筐体を適合させることができる。筐体を規格に適合させることで、電力供給装置１０を既存の電池又は電池パックと同様に使用することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。

１ 電池
２ 昇圧回路
３ 電流検出回路
４ タイマ
５ 蓄電器（コンデンサ）
７ 制御部
７１ 第１設定部
７２ 時間計測部
７３ 第２設定部
７４ 閾値設定部
１０ 電力供給装置

Claims (10)

1. 負荷に電力を供給する電力供給装置であって、
   電池と、
   前記負荷に供給される電流を検出する電流検出回路と、
   前記電流検出回路により検出された電流が閾値よりも小さくなった時から予め設定された待機時間の経過後に起動信号を生成するタイマと、
   前記タイマにより生成された起動信号に応答して前記電池から供給される電圧を上昇させる昇圧回路と、を備える、電力供給装置。
2. 請求項１に記載の電力供給装置であって、さらに、
   前記昇圧回路の出力に接続される蓄電器を備える、電力供給装置。
3. 請求項１又は２に記載の電力供給装置であって、
   前記電流検出回路は、前記検出された電流が前記閾値よりも小さくなった時に停止信号を生成し、
   前記昇圧回路は前記停止信号に応答して停止する、電力供給装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給装置であって、さらに、
   入力操作に応じて前記待機時間を設定する第１設定部を備える、電力供給装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力供給装置であって、さらに、
   前記電流検出回路で検出された電流が前記閾値より小さくなった時点から、前記電流が前記閾値より大きくなった時点までの時間を測定する時間計測部と、
   前記時間計測部により計測された時間に基づいて前記待機時間を設定する第２設定部を備える、電力供給装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力供給装置であって、さらに、
   前記電流検出回路で複数の時点で検出される電流に基づいて、前記閾値を更新する閾値設定部を備える、電力供給装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力供給装置であって、
   前記昇圧回路によって昇圧される電圧の上限は、前記電池の電圧の上限を越えない、電力供給装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力供給装置であって、さらに、
   前記電池、前記電流検出回路、前記タイマ、及び前記昇圧回路を内蔵する筐体を備える、電力供給装置。
9. 電池から負荷に供給する電力を制御する電力供給方法であって、
   前記負荷に供給される電流を検出するステップと、
   前記検出された電流が閾値よりも小さくなった時から予め設定された待機時間の経過後に起動信号を生成するステップと、
   昇圧回路が前記生成された起動信号に応答して前記電池から供給される電圧を上昇させるステップと、を備える、電力供給方法。
10. 電池から負荷に供給する電力を制御するプログラムであって、
    前記負荷に供給される電流を取得する処理と、
    前記取得された電流が閾値よりも小さくなった時から予め設定された待機時間が経過したか否かを判断する処理と、
    前記待機時間が経過したと判断した場合に、昇圧回路に、前記電池から供給される電圧を上昇させる処理と、をコンピュータに実行させる、プログラム。

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