JP5806413B2

JP5806413B2 - 電源制御装置および電源制御装置の制御方法

Info

Publication number: JP5806413B2
Application number: JP2014543045A
Authority: JP
Inventors: 白畑　裕二郎; 裕二郎白畑; 博盛野村; 恵司柴田
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2032-10-23
Also published as: JPWO2014064762A1; US20150256062A1; WO2014064762A1; US9318951B2; EP2913913A1; EP2913913A4; EP2913913B1

Description

この発明は、電源からの電力の負荷への供給制御を行う電源制御装置、特に例えば振動発電装置等の発電量が微小な電源に有効な電源制御装置等に関する。

例えば従来の振動発電装置に関し、電源監視回路により発電量を監視し、周辺装置への電力供給の可否を判断する機能を備えたものがあった(例えば下記特許文献１参照)。

特開２００５−１３７０７１号公報

しかしながら、従来の振動発電装置の電源制御では、発電量を監視する電源監視回路を含めた全ての装置が振動発電装置から電力供給を受けるものではなかった。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電源監視機能を備え、自らも負荷と同じ電源(特に発電量が微小な振動発電装置)から電力供給を受けて、発電量に応じた制御動作を行う電源制御装置等を得ることを目的とする。

この発明は、電源で発生した電力を蓄電素子に蓄電し、入力側給電線から入力して所定の電圧に変換し、出力側給電線に接続された負荷に供給する、入力側の電圧が第１の所定電圧を超えた時に起動し給電を開始し、前記第１の所定電圧より低い第２の所定電圧を下回った時に動作停止するＤＣＤＣ変換器と、前記出力側給電線と前記負荷の間に挿入された電力供給の制御を行う電力供給用スイッチと、前記ＤＣＤＣ変換器の入力側に接続され前記電源の電源エネルギーを検出する電源エネルギー検出部と、前記出力側給電線に接続され電力供給を受けて動作し、前記電源の電源エネルギーに従って動作モードを変えながら前記負荷への電力供給制御を行うマイクロコンピュータで構成される電源制御部と、を備え、前記電源制御部が、前記ＤＣＤＣ変換器からの給電開始により起動し、前記電源エネルギー検出部で検出された電源エネルギーの監視のみを周期的に行う低消費電力動作モードで動作し、前記電源エネルギーが前記入力側給電線の電圧が前記第１の所定電圧より高い第３の所定電圧になった状態に相当する第１のレベルを超えた時に前記電力供給用スイッチを閉じて前記負荷への電力供給を開始させる、ことを特徴とする電源制御装置等にある。

この発明では、電源監視機能を備え、自らも負荷と同じ電源(特に発電量が微小な振動発電装置)から電力供給を受けて、発電量に応じた制御動作を行う電源制御装置等を提供できる。

この発明の実施の形態１による電源制御装置の構成を示す図である。図１の電源制御装置の各部の出力のタイムチャートを示す図である。図１の電源制御装置の動作フローチャートである。この発明による機能を持たない電源制御装置の各部の出力のタイムチャートを示す図である。この発明の実施の形態２による電源制御装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態３による電源制御装置の構成を示す図である。図６の比較回路の動作を説明するための図である。この発明の実施の形態４における解決する課題を説明するための電源制御装置の各部の出力のタイムチャートを示す図である。この発明の実施の形態４による電源制御装置の構成を示す図である。図９の電源制御装置の各部の出力のタイムチャートを示す図である。

以下、この発明による電源制御装置等を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、また重複する説明は省略する。
また以下では、電源として発電量が微小な振動発電装置を設けた電源制御装置について説明するが、電源の種類はこれに限定されるものではない。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電源制御装置の構成を示す図である。図１において、電源である振動発電装置１とＤＣＤＣ変換器４との間には、入力側給電線ＳＬＩに沿って、振動発電装置１で発電された電流を整流する整流回路２、整流回路２で整流された電流を貯めるコンデンサ等からなる蓄電素子３、ＤＣＤＣ変換器４の入力側の電圧を検出する電圧検出器５が順に接続されている。

また、蓄電素子３と電圧検出器５の間の入力側給電線ＳＬＩとグランド間には、電源制御部８が開閉制御する電圧検出用スイッチ８ａを介して電圧レベル変換回路９が接続されている。電源エネルギー検出部である電圧レベル変換回路９は、振動発電装置１の電源エネルギー(発電量)を示す蓄電素子３の充電電圧を電源制御部８で監視するために、例えば分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で電圧レベル変換を行う。変換された信号は電源制御部８に入力されてＡ／Ｄ変換部８５でＡ／Ｄ変換された後に処理される。電圧検出用スイッチ８ａは電圧レベル変換回路９に含まれていてもよい。

ＤＣＤＣ変換器４の出力側には、出力側給電線ＳＬＯに沿って、電源制御部８と、そして例えば各種センサー６および無線機７等からなる負荷が接続されている。各種センサー６および無線機７は電源制御部８が開閉制御するそれぞれ電力供給用スイッチ６ａ，７ａを介して給電線ＳＬＯに接続されている。例えば、無線機７は、センサー６で検知したデータを所定のデータ回収場所の装置へ送信する。

ＤＣＤＣ変換器４は、電圧検出器５で検出されたで電圧に従って起動・動作停止を行い、蓄電装置３で蓄電された電力を、各種センサー６、無線機７、電源制御部８で使用可能な所望の電圧に変換して供給する。なお、電圧検出器５での検出電圧は基本的には蓄電素子３の充電電圧と同じになる。

電源制御部８はマイクロコンピュータで構成され(以下マイコン８とも記す)、機能ブロックで示されている。
電源エネルギー監視機能部８１はスイッチ８ａを開閉させて、所定の周期で電圧レベル変換回路９からの信号から蓄電素子３の充電電圧(電源エネルギーを示す)を検出、監視する。
駆動制御機能部８２は、ＤＣＤＣ変換器４からの給電の有無、電源エネルギー監視機能部８１で得られた蓄電素子３の充電電圧に従って、電源制御部８の駆動状態の切り替え(動作モード切り替え)、およびスイッチ６ａ，７ａを開閉して各種センサー６、無線機７の起動、動作停止の制御を行う。

電源制御部８の駆動状態とは、電源制御部８は電力消費の異なる複数段階の動作モード(最大の消費電力で最大の機能を発生するフル動作モードから、消費電力が最低の低消費電力動作モードまで、電力消費の異なる複数段階の動作モード)を有し、蓄電素子３の充電電圧の検出結果によって動作モードを切り替える。消費電力は、蓄電素子３の充電電圧の検出周期、電源制御部８内の起動させる機能部の範囲の選択、および後述するクロック発生部８７の発生する動作クロックの周波数、の少なくとも１つを切り替えることで変わる。

センサー制御機能部８３，無線機制御機能部８４は、それぞれ起動した各種センサー６、無線機７の動作制御を行う。
メモリ８６は必要なデータを記憶し、クロック発生部８７は電源制御部８での複数種の動作モードに合わせた周波数の動作クロックを発生する。

図２には図１の電源制御装置の各部の出力のタイムチャートを示す。(ａ)は振動発電装置１の出力電圧(Ｖ１)、(ｂ)は蓄電素子３の充電電圧(Ｖ３)(ＤＣＤＣ変換器４の入力電圧)、(ｃ)はＤＣＤＣ変換器４の出力電圧(ＶＤＣ)(マイコン８、センサー６、無線機７の電源電圧)を示す。また、２１がセンサー６，無線機７の動作期間(初期化動作等を含む)、２２ａ，２２ｂが電源エネルギー監視動作(電圧監視)期間を示す。
図３には図１の電源制御装置の動作フローチャートを示す。

次に、図１〜３に従って動作を説明する。
図２の時刻ｔ１において振動発電装置１が発電を開始すると、図２の(ｂ)に示すように蓄電素子３の充電が開始されて徐々に蓄電素子３の充電電圧Ｖ３が上昇する(ステップＳ１)。この状態ではＤＣＤＣ変換器４、マイコン８、センサー６、無線機７は動作停止状態にあり、マイコン８、センサー６、無線機７には電力供給もされていない。
電圧検出器５の検出電圧が第１の閾値Ｖｄ１を超えた時刻ｔ２において(ステップＳ２)、ＤＣＤＣ変換器４が起動し(ステップＳ３)、マイコン８のみに電力を供給する。この状態においては、センサー６，無線機７はスイッチ６ａ，７ａが開放状態にあるため電力が供給されないので起動しない。

マイコン８の駆動制御機能部８２は、ＤＣＤＣ変換器４からの給電が開始されると、電源エネルギー監視機能部８１、Ａ／Ｄ変換部８５、クロック発生部８７を所定の周期で駆動させて電源エネルギー監視を行わせる。センサー制御機能部８３，無線機制御機能部８４、およびその他の図示を省略した機能部は起動させない。また駆動制御機能部８２は、スイッチ６ａ，７ａを開放状態に保持し、センサー６，無線機７を電力が供給されない状態に維持する。

電源エネルギー監視機能部８１は図２の(ｃ)の符号２２ａ，２２ｂに示すように周期的な電源エネルギー監視動作を行う。これはスイッチ８ａを周期的に開閉動作させてその時の電圧レベル変換回路９の出力を監視することで行われる。駆動制御機能部８２は、クロック発生部８７を例えば一番低い周波数のクロックを発生するように制御し、また電源エネルギー監視機能部８１が複数の電源エネルギー監視動作周期を有する場合には、最も長い周期の監視動作をするように制御する(ステップＳ４，Ｓ５)。これにより蓄電素子３の充電電圧Ｖ３は低下せず、上昇する。

このようにして、センサー６，無線機７等の負荷を動作させない省電力運転も組み合わせて、マイコン８の低消費電力動作モード機能を活用することにより、例えば、充電電圧の低下により電圧検出器５の検出電圧が所定の閾値(例えば後述する第３の閾値Ｖｄ３：Ｖｄ１＞Ｖｄ３)未満になってＤＣＤＣ変換器４が動作停止して、マイコン８への電力供給がなくなりマイコン８がリセットされてしまうことを避けることで、動作の継続が可能となる。なお、図３のステップＳ４〜Ｓ６，Ｓ９のループは周期的な電源エネルギー監視動作を示す。

電源エネルギー監視機能部８１は、電圧レベル変換回路９からの蓄電素子３の充電電圧Ｖ３を示す信号を所定周期でモニターする。蓄電素子３の充電電圧Ｖ３が第１の閾値Ｖｄ１より大きい第２の閾値Ｖｄ２(Ｖｄ１＜Ｖｄ２)を超えた時刻ｔ３において(ステップＳ６)、駆動制御機能部８２は、蓄電素子３の蓄積電荷量がセンサー６，無線機７等の負荷を起動するのに十分であると判定し、スイッチ６ａ，７ａを閉じてセンサー６，無線機７に出力側給電線ＳＬＯから給電を行ない起動させる(ステップＳ７)。

そして駆動制御機能部８２は、センサー制御機能部８３，無線機制御機能部８４を起動させて、例えばセンサー制御機能部８３がセンサー６に検出値の読み取りを行わせ、無線機制御機能部８４が無線機７にセンサー６で読み取ったデータを送信させる(ステップＳ８)。その後、図２の(ｃ)の符号２２ａ，２２ｂで示すように、電源エネルギー監視機能部８１による定期的な監視動作を実施しながら、図２の(ｂ)の符号２１で示すように、センサー６，無線機７の起動を継続実施する。充電電圧Ｖ３はマイコン８、センサー６，無線機７の駆動状態での電力消費により一時的に低下する。

図２の(ｃ)の電源エネルギー監視動作期間において、監視結果が充電電圧Ｖ３≦閾値Ｖｄ２の場合を符号２２ａ、充電電圧Ｖ３＞閾値Ｖｄ２の場合を符号２２ｂで示す。また、各電源エネルギー監視動作期間２２ａ，２２ｂの最後で充電電圧Ｖ３の判定が行われるものとする。

そして例えば時刻ｔ４において、充電電圧Ｖ３が第１の閾値Ｖｄ１より小さい第３の閾値Ｖｄ３(Ｖｄ１＞Ｖｄ３)を下回った場合は(ステップＳ９)、ＤＣＤＣ変換器４が動作停止となり(ステップＳ１０)、マイコン８、さらにセンサー６および無線機７を含む負荷は電力供給が止まり動作停止状態となる。

なお、マイコン８は自ら動作を停止する充電電圧Ｖ３に関する閾値Ｖｄ３ａ(第３の閾値Ｖｄ３より大きく第１の閾値Ｖｄ１より小さい：Ｖｄ３＜Ｖｄ３ａ＜Ｖｄ１)が設定されていて、ＤＣＤＣ変換器４からの給電が停止する前に自ら動作を停止するようにしてもよい。

以上のように構成することにより、電源の起動時等の蓄電素子にエネルギー蓄積の少ない場合でも、負荷と電源を共有するマイクロコンピュータからなる電源制御部８において、低消費電力動作状態にて待機し、必要最小限の電源エネルギー監視動作だけを間欠的に行わせるようにすることで、動作不良状態への移行を避け、動作可能な電力保持を検出後、動作させることにより、無駄なエネルギー消費を低減させ、回路動作を継続させることができる。

なお、図１において、マイコン８が、低消費電力動作モードで動作し、かつ電源エネルギー監視動作を行い、動作可能な電力保持を検出後にマイコン８及び負荷(６，７)を動作させる、等の機能を持たない電源制御装置の場合の、図２に対応する電源制御装置の各部の出力のタイムチャートを図４に示す。この場合、ＤＣＤＣ変換器４が入力側の電圧がＶｄ１になると直ちに起動してマイコン８および負荷(６，７)に電力供給を行うため、蓄電素子３の充電電圧Ｖ３がすぐにＶｄ３を下回わり、ＤＣＤＣ変換器４が動作停止状態になる、という動作を繰り返すため、電力供給が間欠的になり回路動作を継続させることができない。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による電源制御装置の構成を示す図である。この実施の形態の電源制御装置では、周期的な電源エネルギー監視動作の際に、入力側給電線ＳＬＩの電圧の代わりに、入力側給電線ＳＬＩに擬似負荷を接続させた時の電圧降下を検出する。

図１の実施の形態１による電源制御装置と異なる部分は、電源エネルギー検出部が、入力側給電線ＳＬＩに接続され電圧を検出する電圧レベル変換回路９と、入力側給電線ＳＬＩに擬似負荷Ｒ３を接続させてグランド側に微小電流を流す擬似負荷回路１０からなる点である。電圧レベル変換回路９には電源制御部８で開閉制御される電圧検出用スイッチ８ａが直列に接続されて、この直列回路が入力側給電線ＳＬＩとグランドの間に接続されている。また擬似負荷回路１０には電源制御部８で開閉制御される電圧降下測定用スイッチ８ｂが直列に接続されて、この直列回路が入力側給電線ＳＬＩとグランドの間に接続されている。電圧検出用スイッチ８ａ、電圧降下測定用スイッチ８ｂはそれぞれ電圧レベル変換回路９、擬似負荷回路１０に含まれていてもよい。

そしてこの実施の形態では、電源制御部８の電源エネルギー監視機能部８１が、周期的な電源エネルギー監視動作の際に、スイッチ８ａ，８ｂを開閉制御して、入力側給電線ＳＬＩに擬似負荷Ｒ３を接続していない時の入力側給電線ＳＬＩの電圧に対する、入力側給電線ＳＬＩに擬似負荷Ｒ３を接続した時の入力側給電線ＳＬＩの電圧の電圧降下を検出する。メモリ８６には、入力側給電線ＳＬＩに関する上記の各閾値Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３、Ｖｄ３ａになった状態に相当する、擬似負荷Ｒ３を接続した時の電圧降下の値(レベル)が予め求められて格納されている(少なくとも閾値Ｖｄ２に相当する電圧降下の値を格納する)。

電源制御部８の駆動制御機能部８２では、検出した電圧降下をメモリ８６に格納されている各閾値に相当する電圧降下と比較して、検出した電圧降下と各閾値との関係から、上記実施の形態と同様に電源装置の駆動制御を行う。すなわち電圧降下が第２の閾値Ｖｄ２に相当する電圧降下を下回った場合に、スイッチ６ａ，７ａを閉じてセンサー６，無線機７等の負荷に出力側給電線ＳＬＯから給電を行ない起動させる。ここで、電圧降下は入力側給電線ＳＬＩの電圧が高い程、小さくなる。

なおこの実施の形態においては使用される蓄電素子３として、電圧降下の特性が出易い、電気二重層コンデンサ等の電気容量が大きくかつ内部インピーダンスの高いコンデンサが好ましい。

その他の動作は、基本的に上記実施の形態と同じである。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による電源制御装置の構成を示す図である。この実施の形態は、電源が振動発電装置１等の発生電力の電圧が図２の(ａ)に示すように脈動するものに限る。この実施の形態の電源制御装置では、周期的な電源エネルギー監視動作の際に、入力側給電線ＳＬＩの電圧の代わりに、電源の発生電圧を所定の基準電圧と比較してパルス化して得られたパルスを所定期間カウントしたカウント値を求める。

図１の実施の形態１による電源制御装置と異なる部分は、電源エネルギー検出部が、振動発電装置１の出力側に接続され発生電圧を所定の基準電圧との比較によりパルス化する発電状態検出回路１２からなる点である。発電状態検出回路１２は、電圧レベル変換回路９と比較回路１１からなる。電圧レベル変換回路９は振動発電装置１の出力電圧をレベル変換して検出する。比較回路１１は図７に示すように、振動発電装置１の出力電圧を示す電圧レベル変換回路９からの出力ｖ１と所定の基準電圧Ｖrefを比較し、ｖ１がＶrefより大きい状態(ｖ１＞Ｖref)を示すパルスを発生する。これにより蓄電素子３の充電への寄与が少ない振幅の小さい信号を無視することで、より正確に振動発電装置１での電源エネルギーを求めることができる。

電圧レベル変換回路９には電源制御部８で開閉制御される電圧検出用スイッチ８ａが直列に接続されて、この直列回路が入力側給電線ＳＬＩとグランドの間に接続されている。電圧検出用スイッチ８ａは電圧レベル変換回路９に含まれていてもよい。比較回路１１は、一方の入力に電圧レベル変換回路９からの出力ｖ１、他方の入力に基準電圧Ｖrefを発生する基準電源１１ｂが接続され、出力が電源制御部８に接続された比較器１１ａを有する。

そしてこの実施の形態では、電源制御部８の電源エネルギー監視機能部８１が、周期的な電源エネルギー監視動作の際に、スイッチ８ａを開閉制御して、発電状態検出回路１２で生成されたパルスを所定期間カウントしたカウント値を検出する。このため電源エネルギー監視機能部８１はカウンタ部８１ａを含む。メモリ８６には、入力側給電線ＳＬＩに関する上記の各閾値Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３、Ｖｄ３ａになった状態に相当するカウント値(レベル)が予め求められて格納されている(少なくとも閾値Ｖｄ２に相当するカウント値を格納する)。

電源制御部８の駆動制御機能部８２では、検出したカウント値をメモリ８６に格納されている各閾値に相当するカウント値と比較して、検出したカウント値と各閾値との関係から、上記実施の形態と同様に電源装置の駆動制御を行う。すなわちカウント値が第２の閾値Ｖｄ２に相当するカウント値を超えた場合に、スイッチ６ａ，７ａを閉じてセンサー６，無線機７等の負荷に出力側給電線ＳＬＯから給電を行ない起動させる。

その他の動作は、基本的に上記実施の形態と同じである。

実施の形態４．
振動発電装置が、微小出力しか継続して供給できず出力電圧が上昇しない場合、蓄電素子をコンデンサ等のみで構成した時、蓄電容量が増加していかないため、ＤＣＤＣ変換器４を起動できず、負荷を動作させることができない場合がある。図８にこのような場合の電源制御装置の各部の出力のタイムチャートを示す。(ａ)は振動発電装置１の出力電圧(Ｖ１)、(ｂ)は蓄電素子３の充電電圧(Ｖ３)(ＤＣＤＣ変換器４の入力電圧)、(ｃ)はＤＣＤＣ変換器４の出力電圧(ＶＤＣ)(マイコン８、センサー６、無線機７の電源電圧)を示す。振動発電装置１が発電しているにもかかわらず、蓄電素子３の充電電圧(Ｖ３)は上昇するものの第１の閾値Ｖｄ１を超えず、ＤＣＤＣ変換器４は起動できないでいる。

この実施の形態はこの問題を解消しようとするもので、図９はこの発明の実施の形態４による電源制御装置の構成を示す図である。ＤＣＤＣ変換器４より起動電圧が低い昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａと昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａで蓄電される昇圧用蓄電素子３ａとを含む回路が蓄電素子３の出力側で入力側給電線ＳＬＩと並列に接続されてループを形成し、電源制御部８が、所定時間ＤＣＤＣ変換器４から給電がない時に昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａを駆動させる。

より詳細には、蓄電素子３の出力側に入力側給電線ＳＬＩと並列に接続された回路には、昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａと、昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａの入力側に接続されて検出電圧を昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａに出力する電圧検出器５ａ、昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａの出力側に接続された昇圧用蓄電素子３ａと、昇圧用蓄電素子３ａの充電電圧を検出し、昇圧用蓄電素子３ａと入力側給電線ＳＬＩの間に接続された昇圧用スイッチ８ｃを開閉制御する信号を発生する電圧検出器５ｂが含まれる。

図１０には図９の電源制御装置の各部の出力のタイムチャートを示す。(ａ)は振動発電装置１の出力電圧(Ｖ１)、(ｂ)は蓄電素子３の充電電圧(Ｖ３)(ＤＣＤＣ変換器４の入力電圧)、(ｃ)は昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａの出力電圧(ＶＤＣａ＝Ｖ３ａ)、(ｄ)はＤＣＤＣ変換器４の出力電圧(ＶＤＣ)(マイコン８、センサー６、無線機７の電源電圧)を示す。

次に、図９，１０に従って動作を説明する。
時刻ｔ１で、振動発電装置１が発電を開始すると蓄電素子３が開始される。電圧検出器５ａが昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａの入力側の電圧を検出し、時刻ｔ２で、蓄電素子３の充電電圧Ｖ３が例えばＶ３＞０．４Ｖ(Ｖｄ０)になると、昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａが動作を開始し、昇圧用蓄電素子３ａの充電を開始する。
振動発電装置１は出力電圧を上げることができないため、昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａが電圧を上げる役目を果たす。

そして時刻ｔ３で、昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａの出力側の昇圧用蓄電素子３ａの充電電圧Ｖ３ａが上昇し例えばＶ３ａ＞３．０Ｖ(＝Ｖｄ０１)になると、電圧検出器５ｂがＶ３ａがＶｄ０１を超えたことを検出して昇圧用スイッチ８ｃに閉じる信号を送ることにより、昇圧用蓄電素子３ａの充電電圧Ｖ３ａで蓄電素子３が充電される。

そして蓄電素子３の充電電圧Ｖ３が上昇して、Ｖ３＞１．０Ｖ(＝Ｖｄ１)になると、上記各実施の形態と同様にＤＣＤＣ変換器４が起動し、電源エネルギーの監視のみを周期的に行う低消費電力動作モードで動作を開始する。
すなわち、昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａによる補助充電により充電電圧Ｖ３が上昇し、第１の閾値Ｖｄ１を超えたところでＤＣＤＣ変換器４が起動し、マイコン８が低消費電力動作モードで動作を開始する。

そしてマイコン８は蓄電素子３の充電電圧Ｖ３を監視し、Ｖ３＞１．５Ｖ(＝Ｖｄ２)であればセンサー６、無線機７等の負荷への電力供給を開始する。
マイコン８は充電電圧Ｖ３の電圧を監視し、第２の閾値Ｖｄ２を超えたところで負荷への電力供給を開始する。

さらにマイコン８は、充電電圧Ｖ３がさらに上昇し、Ｖ３＞３．０Ｖ(＝Ｖｄ４)であれば昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａを動作停止させる。なお、第４の閾値Ｖｄ４(第４の所定電圧)は第２の閾値Ｖｄ２より大きい(Ｖｄ３＜Ｖｄ１＜Ｖｄ２＜Ｖｄ４)。
マイコン８は充電電圧Ｖ３を監視し、充電電圧Ｖ３が昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａの出力電圧にまで到達した時刻ｔ４において昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａによる補助充電を停止させ、昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａの電力消費を止める。

なお上記各実施の形態と同様に、上記マイコン８の動作のうち、電源エネルギーの監視については電源エネルギー監視機能部８１で行われ、各部の駆動制御は駆動制御機能部８２で行われる。

この昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａによる補充充電動作をすることにより、振動発電装置１が微小出力しか継続して供給できない場合のエネルギーロスを改善する。

なお、上記電圧値は全て目安である。なお、昇圧用ＤＣＤＣ変換器４ａは低電圧駆動・低消費電流のもの(例えばチャージポンプ、スイッチング電源)を使用する。

なおこの発明は上記各実施の形態に限定されることはなく、これらの実施の形態の可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。

産業上の利用の可能性

この発明による電源制御装置および電源制御装置の制御方法は、種々の分野、種々の機種の電源に適合可能である。

１振動発電装置、２整流回路、３蓄電素子、３ａ昇圧用蓄電素子、４ＤＣＤＣ変換器、４ａ昇圧用ＤＣＤＣ変換器、５，５ａ，５ｂ電圧検出器、６ａ，７ａ電力供給用スイッチ、６各種センサー、７無線機、８電源制御部(マイコン)、８ａ電圧検出用スイッチ、８ｂ電圧降下測定用スイッチ、８ｃ昇圧用スイッチ、９電圧レベル変換回路、１０擬似負荷回路、１１比較回路、１１ａ比較器、１１ｂ基準電源、１２発電状態検出回路、８１電源エネルギー監視機能部、８１ａカウンタ部、８２駆動制御機能部、８３センサー制御機能部、８４無線機制御機能部、８５Ａ／Ｄ変換部、８６メモリ、８７クロック発生部、Ｒ１，Ｒ２分圧抵抗、Ｒ３擬似負荷、ＳＬＩ入力側給電線、ＳＬＯ出力側給電線。

Claims

電源で発生した電力を蓄電素子に蓄電し、入力側給電線から入力して所定の電圧に変換し、出力側給電線に接続された負荷に供給する、入力側の電圧が第１の所定電圧を超えた時に起動し給電を開始し、前記第１の所定電圧より低い第２の所定電圧を下回った時に動作停止するＤＣＤＣ変換器と、
前記出力側給電線と前記負荷の間に挿入された電力供給の制御を行う電力供給用スイッチと、
前記ＤＣＤＣ変換器の入力側に接続され前記電源の電源エネルギーを検出する電源エネルギー検出部と、
前記出力側給電線に接続され電力供給を受けて動作し、前記電源の電源エネルギーに従って動作モードを変えながら前記負荷への電力供給制御を行うマイクロコンピュータで構成される電源制御部と、
を備え、
前記電源制御部が、前記ＤＣＤＣ変換器からの給電開始により起動し、前記電源エネルギー検出部で検出された電源エネルギーの監視のみを周期的に行う低消費電力動作モードで動作し、前記電源エネルギーが前記入力側給電線の電圧が前記第１の所定電圧より高い第３の所定電圧になった状態に相当する第１のレベルを超えた時に前記電力供給用スイッチを閉じて前記負荷への電力供給を開始させる、
ことを特徴とする電源制御装置。
前記電源エネルギー検出部が、前記入力側給電線に接続され、前記電源エネルギーとして前記入力側給電線の電圧を検出する電圧レベル変換回路からなり、
前記電源制御部が、前記入力側給電線の電圧が前記第１の所定電圧より前記高い第３の所定電圧を超えた時に前記電力供給用スイッチを閉じて前記負荷への電力供給を開始させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
前記電源エネルギー検出部が、前記入力側給電線に接続され電圧を検出する電圧レベル変換回路と、前記入力側給電線に擬似負荷を接続させてグランド側に微小電流を流す擬似負荷回路と、を含み、
前記電源制御部が、前記微小電流を流した時の前記入力側給電線の電圧降下を電源エネルギーとして監視し、前記電圧降下が前記第１のレベルを超えた時に前記電力供給用スイッチを閉じて前記負荷への電力供給を開始させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
前記電源が振動発電装置からなることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の電源制御装置。
前記電源が振動発電装置からなり、
前記電源エネルギー検出部が、前記振動発電装置の出力側に接続され発生電圧を所定の基準電圧との比較によりパルス化する発電状態検出回路からなり、
前記電源制御部が、前記発電状態検出回路で生成されたパルスを所定期間カウントしたカウント値を電源エネルギーとして監視し、前記カウント値が前記第１のレベルを超えた時に前記電力供給用スイッチを閉じて前記負荷への電力供給を開始させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
上記ＤＣＤＣ変換器より起動電圧が低い昇圧用ＤＣＤＣ変換器と前記昇圧用ＤＣＤＣ変換器で蓄電される昇圧用蓄電素子とを含む回路が前記蓄電素子の出力側で前記入力側給電線と並列に接続されてループを形成し、前記昇圧用蓄電素子の充電電圧により前記蓄電素子の充電電圧を昇圧すると共に、
前記電源制御部が、前記入力側給電線の電圧が前記第３の所定電圧より大きい第４の所定電圧を超えると前記昇圧用ＤＣＤＣ変換器の動作を停止させることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の電源制御装置。
電源で発生した電力を蓄電素子に蓄電し、入力側給電線から入力して所定の電圧に変換し、出力側給電線に接続された負荷に供給する、前記入力側給電線の電圧が第１の所定電圧を超えた時に起動し給電を開始し、前記第１の所定電圧より低い第２の所定電圧を下回った時に動作停止するＤＣＤＣ変換器と、前記負荷への電力供給制御を行うマイクロコンピュータで構成される電源制御部と、を備えた電源制御装置において、
前記電源制御部を、前記ＤＣＤＣ変換器の出力側給電線側からの給電で動作させると共に、給電開始で起動させ、その後、前記電源の電源エネルギーの監視のみを周期的に行う低消費電力動作モードで動作させ、前記電源エネルギーが前記入力側給電線の電圧が前記第１の所定電圧より高い第３の所定電圧になった状態に相当する第１のレベルを超えた時に前記負荷への電力供給を開始させる、ことを特徴とする電源制御装置の制御方法。