JPH09264971A - 電力制御装置、発電装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池の発生電力を処理装置に供給する電
力制御装置において、発生された電流が小さな場合であ
っても早急に処理装置をスタート可能な電圧を確立で
き、さらに、蓄電装置にも充電が可能な電力制御装置を
提供する。 【解決手段】 太陽電池１からの電力をダイオード２１
および２２を備えた定電圧部１４を介して蓄電装置１３
に供給する第１の供給部１１と、この供給部１１と並列
に接続され、電力を処理装置９に供給する第２の供給部
１２とを設ける。太陽電池１から微小な電流が供給され
た場合であっても、定電圧部１４によって処理装置９を
スタートするための電圧をすぐに確立できる。同時に、
蓄電装置１３にも電力が供給され充電が進むので、太陽
電池１から電力が供給されなくなったときはすぐに蓄電
装置１３から処理装置９に電力を供給し、安定した電力
を供給可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池や重りの
運動などによって発電を行い、その電力で計時装置など
の電子装置を稼動できる電子機器、発電装置および電力
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池や重りの運動エネルギーなどを
用いて発電を行える発電装置を内蔵し、その電力で計時
装置などの処理装置を稼動させる小型で携帯可能な電子
機器が実用化されている。これらの電子機器において
は、充放電可能な電池あるいはコンデンサを蓄電装置と
して採用し、発電能力が不足する場合であっても継続し
て処理装置を稼動できるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】太陽電池などの自然エ
ネルギーを用いた発電装置や、重りなどによってユーザ
の生活環境から運動エネルギーを得て発電を行う発電装
置など多種多用な発電装置の利用が考えられている。こ
れらの発電装置の多くは継続して一定量の電力を供給で
きるものではなく、供給されるエネルギーはその密度が
大きく変化し易く、不連続になることが多い。このた
め、発電装置から出力される電力も大きく変化する。例
えば、太陽電池を用いた電子機器においては、夜間は太
陽電池から電力が供給されないため、蓄電装置を放電さ
せて処理装置を稼動させることになる。従って、発電装
置から電力が供給されない場合に備えて蓄電装置の容量
を大きくすることが望ましい。しかしながら、蓄電装置
の容量を大きくすると充電時間が長くなり、いったん蓄
電装置が放電してしまうと、処理装置が稼動できる電圧
が確立されるまでに長い時間が必要になる。このため、
例えば太陽電池を用いた装置においては、いったん停止
すると、次に明るい環境で装置がスタートするまでに時
間がかかることになる。

【０００４】このような状況において、処理装置のスタ
ート時間を短縮するために、図６あるいは図７に示すよ
うな幾つかの回路が考えられている。図６は、太陽電池
１によって計時装置などの処理装置９を動かす装置であ
り、大容量のコンデンサ（スーパキャパシタ、ＳＣ）２
あるいは２次電池などを充電装置として用いている。そ
して、このコンデンサ２と並列に、容量の小さなサブコ
ンデンサ３を設け、さらに、大容量のコンデンサ２に供
給される電力をオンオフできるようにスイッチ４を設け
てある。従って、図６に示した装置においては、太陽電
池１から発電が開始された直後は、スイッチ４をオフす
ることによって太陽電池１の電力をサブコンデンサ３の
側に直接供給し、処理装置のスタートに必要な電圧をす
ぐに確立できる。

【０００５】また、図７に示した装置は、重りの運動エ
ネルギーを用いて発電を行う発電装置８を搭載したもの
であり、発電装置８から供給された交流電力を整流器７
で整流して処理装置９に供給している。図７に示した装
置においては、大容量のコンデンサ２と直列にスタート
アップ用の抵抗５を接続し、この抵抗５における電圧降
下によって処理装置９のスタートに必要な電圧をすぐに
確立できるようにしている。

【０００６】このような回路を採用することによって、
蓄電装置が放電してしまった後であっても、発電装置が
発電を開始するとすぐに電圧が確立され、処理装置をス
タートすることができる。しかしながら、図６に示し
た、大容量のコンデンサ２に供給される電力をオンオフ
する回路においては、太陽電池１の起電圧が所定の値を
越えないとスイッチ４をオンできず、コンデンサ２への
電力供給がスイッチ４によってオフされている限り充電
されない。このため、スイッチ４のオン・オフによって
処理装置に供給される電圧が大きく変動する。そして、
照度が低く、太陽電池１の発電能力が十分でない場合
は、十分な電力が大容量のコンデンサ２および処理装置
９に供給されないので、処理装置９を稼動するために必
要な電圧が確保できず、稼動・非稼動を繰り返す状態に
陥る可能性がある。また、このような事態を防止するた
めに大容量のコンデンサ２を充電するタイミングを遅ら
せると、大容量のコンデンサへ充電されにくい。

【０００７】一方、図７に示した装置においては、発電
装置８が発電を開始すると、スタートアップ抵抗５を介
して常に大容量のコンデンサ２が充電される。従って、
安定した電力を処理装置９に供給でき、発電装置８が稼
動・非稼動を繰り返した場合であっても、処理装置９に
対し昇圧回路などを用いながら継続して電力を供給でき
る。しかしながら、太陽電池のように外界から与えられ
るエネルギー密度によって発電能力、特に、出力電流が
変動する発電装置を用いた場合はスタートアップ抵抗５
の設定が非常に難しい。すなわち、図５に破線で示すよ
うに、太陽電池１は照度によって出力電流が大きく変動
し、さらに、開放電圧の近傍において急激に出力電流が
低下するという特性を備えている。従って、低い照度で
素早く電圧を確立させるために抵抗値の大きなスタート
アップ抵抗を採用すると、照度が高い場合は太陽電池１
の出力側が開放電圧に近くなるので太陽電池の発電能力
が低下し、十分な充電効率が得られない。従って、コン
デンサ２を充電できず処理装置に安定した電力を供給で
きない。開放電圧に近くなると、スタートアップ抵抗を
バイパスする回路を設けて充電効率の改善を図ることは
可能であるが、照度が高い場合はコンデンサ２を前もっ
て充電する時間が得られないためにバイパス回路が動作
することによって処理装置に供給される電圧が大きく変
動してしまう。

【０００８】また、高い照度に対応して抵抗値の小さな
スタートアップ抵抗を採用すると、照度が低い場合は電
圧降下が少ないので、処理装置をスタートするために必
要な電圧を確保できない。太陽電池から供給される電流
値によって、スタートアップ抵抗の値を制御することも
可能であるが、図５に一点鎖線で示したように照度によ
って３００〜３０ｋΩあるいはそれ以上のレンジを持っ
た可変抵抗と、これを制御する機構が必要となり、電子
時計などの小型の装置に設けるのは難しく、また、コス
トアップになってしまう。

【０００９】そこで、本発明においては、太陽電池のよ
うに発電特性が大きく変動する発電装置にも適用可能
で、発電が開始されるとすぐに処理装置をスタートする
電圧を確立でき、さらに、蓄電装置に対しても充電を行
える電力制御装置を提供することを目的としている。そ
して、供給されるエネルギーが一定でなく、安定した電
力の供給が望めない発電装置を用いた場合であっても、
処理装置に安定した電力を長時間にわたって供給可能な
電力制御装置および発電装置を提供することを目的とし
ている。さらに、腕時計などのように小型の電子機器に
も搭載可能な、小型で信頼性が高く、さらに、安価に実
現可能な電力制御装置、発電装置およびこれを搭載した
電子機器を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電力制御装置に
おいては、抵抗に代わり、ダイオードなどの定電圧素子
を用いてスタート用の電圧を早急に確立し、それと共に
継続的に蓄電装置に充電し、発電装置からの電力の供給
が停止すると、蓄電装置から放電された電力を処理装置
などの電力消費側に供給できるようにしている。すなわ
ち、本発明の電力制御装置は、入力された直流電力を少
なくとも１つの定電圧手段を介して蓄電装置に供給可能
な第１の供給部と、この第１の供給部と並列に接続さ
れ、電力消費装置に対し直流電力を供給可能な第２の供
給部とを有しており、さらに、第１の供給部は、定電圧
手段をバイパスするスイッチ手段と、蓄電装置の充電電
圧または前記第２の供給部の出力電圧の少なくともいず
れかによってスイッチ手段を制御する制御手段とを備え
ていることを特徴としている。

【００１１】本発明の電力制御装置においては、入力さ
れた直流電力が第１の供給部に印加され、蓄電装置に充
電されると同時に定電圧手段によって所定の電圧が確保
される。従って、第２の供給部に電力消費側の装置をス
タートするために必要な電圧が現れ、蓄電装置の充電状
態や電流の大小に係わらずスタートに必要な電圧を早急
に確立できる。さらに、蓄電装置が充電され第１の供給
部の電圧が上昇した場合は、スイッチ手段によって定電
圧手段をバイパスして直流電流を蓄電装置に供給するこ
とが可能となるので、発電側にかかる電圧レベルを適正
に保ち、高い充電効率を確保できる。また、ダイオー
ド、バリスタなどの定電圧手段を用いることによって、
電流の大小に係わらず安定した電圧を確保できるので、
蓄電装置が適当に充電された後に定電圧手段を切替え、
あるいは、切り離すことにより、第２の供給部から電力
消費装置に安定した電力を供給できる。さらに、発電装
置からの直流電力が急に遮断された場合であっても、蓄
電装置は充電が進んでいるのでスイッチ手段を介して放
電を行い、第１の供給部に並列に接続された第２の供給
部から電力消費装置に直流電力を供給することができ
る。

【００１２】さらに、第１の供給部には、直列に接続さ
れた複数の定電圧手段を設け、スイッチ手段により個々
に、または複数の定電圧手段をバイパスすることによっ
て発電装置にかかる電圧および第２の供給部の出力電圧
を制御でき、さらに発電効率の高い条件で発電を行わせ
ることが可能となる。

【００１３】また、電力消費装置と並列に補助蓄電装置
を接続し、電力消費装置に印加される電圧をさらに安定
化させることが可能であり、蓄電装置側の充電電圧が十
分でないときに補助蓄電装置から蓄電装置に対し充電が
行われるのを防止するために第２の供給部は、電力消費
装置に対し供給される電力の逆流を防止する逆流防止手
段を設けることが望ましい。

【００１４】定電圧手段としてダイオードの順方向バイ
アス電圧を用いていることが可能であり、他の回路要素
と共に簡単に集積化を図り、小型で安価な電力制御装置
を提供できる。

【００１５】また、本発明の電力制御装置により、太陽
光あるいは重りの運動などのようにエネルギー密度が大
きく変動し、不連続に供給されるエネルギーを直流電力
に変換して出力可能な発電部と、その直流電力を充放電
可能な蓄電装置とを用いて、電力消費装置に対し安定し
た電力を供給可能な発電装置を提供でき、何時でも何処
でも計時装置などの電力消費装置の機能を発揮させられ
る電子機器を提要できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図１に、本発明に係る太陽電池
を備えた携帯型の電子機器を示してある。本例の電子機
器１０は、太陽光のエネルギーを電力に変換する太陽電
池１と、この太陽電池１から供給された電力を大容量の
蓄電装置１３および計時装置などの処理装置９に供給す
る電力制御部２０を備えている。電力制御部２０は、蓄
電装置１３に電力を供給する第１の供給部１１と、この
第１の供給部１１に対し並列に接続され、処理装置９に
電力を供給する第２の供給部１２を備えている。第１の
供給部１１は、蓄電装置１３と直列に接続された定電圧
部１４と、この定電圧部１４をバイパスするように設置
されたバイパス部１５を備えている。また、第２の供給
部は、処理装置９に対し並列に補助蓄電装置１６を接続
できるようになっており、さらに、太陽電池１に対し補
助蓄電装置１６から電力が逆流しないように逆流防止部
１７としてダイオードが設置されている。さらに、蓄電
装置１３から補助蓄電装置１６へ放電制御を行うスイッ
チ１８を備えている。本例の電子機器１０は、高電圧側
Ｖddが接地されて基準電圧となっている。このため、以
下においては、出力電圧として低電圧側Ｖssを参照し、
電圧値は簡単のため全て絶対値で示すこととする。本例
の電圧制御部２０は、さらに、太陽電池１から供給され
る電圧が高くなりすぎた場合に備えて、高電圧側Ｖddと
低電圧側Ｖssを短絡するリミットスイッチ１９が設置さ
れており、蓄電装置１３への過充電を防止し、処理装置
９などに高電圧が印加されないようになっている。

【００１７】本例の定電圧部１４は、直列に接続された
２つのダイオード２１および２２から構成されている。
また、バイパス部１５には、一方のダイオード２１をバ
イパスするスイッチ２３と、ダイオード２１および２２
の両方をバイパスするスイッチ２４が設けられており、
ダイオード２１および２２を個別にバイパスできるよう
になっている。ダイオード２１および２２は、図４に示
すように、定電圧特性に近い電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性
を備えており、電流が少ない場合でも所定の順方向バイ
アス電圧ＶF （本例では０．６Ｖ程度）が得られる。そ
して、電流が大きくなってもこの値はそれほど変化せ
ず、図５に示すように、抵抗のＩ−Ｖ特性と比較すると
良好な定電圧特性が得られる。さらに、複数のダイオー
ドを直列に接続することにより、順方向バイアス電圧Ｖ
F の値を任意に設定することができる。

【００１８】本例の蓄電装置１３は、電気２重層型など
の大容量のコンデンサ２によって構成され、補助蓄電装
置１６は小容量のコンデンサ３によって構成されてい
る。また、太陽電池１が発電を行っていない状態でコン
デンサ２から放電された電圧が太陽電池１に印加されな
いようにダイオード２９が第１の供給部１１と太陽電池
１の間に設置されており、コンデンサ２から太陽電池１
への逆電流を防止している。

【００１９】本例の電圧制御部２０は、さらに、電圧制
御部２０内の諸電圧を監視してスイッチ類を制御する制
御回路３０を備えている。制御回路３０は、蓄電装置１
３の高電圧側の電圧ＶSCP 、低電圧側の電圧ＶSCN 、お
よび処理装置９に供給される電圧Ｖssを検出し、バイパ
ス部１５のスイッチ２３および２４のそれぞれを制御す
る制御信号φ１およびφ２、蓄電装置１３から補助蓄電
装置１６へ放電制御を行うスイッチ１８を制御する制御
信号φ３およびリミットスイッチ１９を制御する制御信
号φ４を出力する。本例のスイッチ２３、２４および１
９はｐチャンネル型のＭＯＳトランジスタによって構成
されており、また、スイッチ１８はｎチャンネル型のＭ
ＯＳトランジスタによって構成されている。

【００２０】次に、図２に示した本例の電力制御部２０
のタイミングチャートおよび図３に示したフローチャー
トに基づき、本例の電力制御部２０の動作を説明する。
図２において、実線は出力電圧Ｖssを示し、一点鎖線は
蓄電装置１３の高電圧側の値ＶSCP を示す。また、破線
は蓄電装置１３の充電電圧ＶSCを示し、高圧側の電圧Ｖ
SCP と低圧側の電圧ＶSCN の差によって求められる。

【００２１】蓄電装置１３に殆ど電荷が蓄積されておら
ず、充電電圧ＶSCがほぼ０Ｖの状態で太陽電池１に光が
照射されたケースを説明する。時刻ｔ０に電力制御部２
０はステップ５１の初期状態にあり、制御信号φ１、φ
２およびφ４は低電圧で、制御信号φ３は高電圧であ
り、スイッチ１８、１９、２３および２４はオフになっ
ている。従って、太陽電池１から供給された電力は、第
１の供給部１１によって直列に接続された定電圧部１４
および蓄電装置１３に供給される。第１の供給部１１に
おいては、定電圧部１４を構成するダイオード２１およ
び２２の順方向バイアス電圧ＶF によって定電圧部１４
で電圧降下が発生し、蓄電装置１３への供給電圧ＶSCP
が上昇する。本例の処理装置９のスタート可能な電圧は
ほぼ０．９Ｖであり、処理装置９の稼動・非稼動を制御
する基準電圧Ｖ０は約０．９５Ｖに設定してある。

【００２２】電力制御部２０の制御回路３０は、ステッ
プ５２において供給電圧ＶSCP を監視している。そし
て、定電圧部１４において順方向バイアス電圧が確立
し、時刻ｔ１に供給電圧ＶSCP が基準電圧Ｖ０を増加方
向に通過すると、ステップ５３において、Ｖ０＋検出信
号が高電圧になり、後述する基準電圧Ｖ１を検出する状
態となる。また、Ｖ０−検出信号も高電圧になり、これ
により、後述するステップ６２におけるＶ０−が検出可
能な状態になる。Ｖ０−検出信号が高電圧の間に基準電
圧Ｖ０が検出されると、電力制御部２０はリセットさ
れ、ステップ５１に戻って初期状態から処理が開始され
る。

【００２３】供給電圧ＶSCP が基準電圧Ｖ０を通過する
と、リセット（バー）検出信号が低電圧になる。処理装
置９には、第１の供給部１１と並列に接続された第２の
供給部１２を介して第１の供給部１１と同一の電圧の電
力が供給されており、この電力によって処理装置９は時
刻の表示や計時機能といった処理をスタートする。本例
の電力制御部２０においては、図５に示すように照度が
低く太陽電池１からは微小な電流しか供給されない場合
であっても、第１の供給部１１に設けた定電圧部１４の
順方向バイアス電圧によって第１の供給部１１に所定の
電圧が確立され、第２の供給部１２にもその電圧が表れ
る。従って、太陽電池１から供給される電力が小さくて
もすぐに処理装置９に必要な電圧を確保でき、処理装置
９を素早くスタートさせることができる。逆に、図５に
示すように、照度の高い光が与えられると太陽電池１か
らは大きな電流が流れる。しかしながら、本例の電力制
御部２０の定電圧部１４には電流値に殆ど関係なく一定
の電圧降下が生ずる。このため、太陽電池１から供給さ
れる電流値にほとんど影響されず、一定の電圧の電力を
処理装置９に供給できる。

【００２４】ステップ５３において処理装置９が即スタ
ートした後、太陽電池１からの電力が継続して行われて
いると、定電圧部１４を介して蓄電装置１３が充電され
る。このため、蓄電装置１３の充電電圧ＶSCは上昇す
る。一方、供給電圧ＶSCP は、定電圧部１４における電
圧降下がほぼ一定であるので変化しない。ステップ５４
において、制御回路３０は充電電圧ＶSCを監視してお
り、充電電圧ＶSCが順方向バイアス電圧ＶF にほぼ等し
い基準電圧Ｖ１（０．６Ｖ）に到達したか否かを判断す
る。ステップ５４において充電電圧ＶSCが基準電圧Ｖ１
に到達していない場合は、ステップ６３において、充電
電圧ＶSSが基準電圧Ｖ０より低下していないか否かを判
断する。充電電圧ＶSCが基準電圧Ｖ１より低い状態で太
陽電池の出力が零付近になると、定電圧部１４における
電圧降下が低下し、補助蓄電装置１６へ充電がされず、
出力電圧ＶSSが基準電圧Ｖ０より低下して処理装置９を
稼動させる出力電圧Ｖssが確保できない。そこで、本例
では電力制御部２０の状態を初期状態に戻してステップ
５１からの処理をやり直すようにしている。

【００２５】時刻ｔ２に充電電圧ＶSCが基準電圧Ｖ１に
到達すると、Ｖ１検出信号が出力され、ステップ５５に
おいて制御信号φ１が高電圧になりスイッチ２３がオン
される。これによって、定電圧部１４の１つのダイオー
ド２１がスイッチ２３によってバイパスされる。従っ
て、定電圧部１４における電圧降下は半分に低下する。
しかしながら、蓄電装置１３には定電圧部１４で低下し
た電圧に相当する充電電圧ＶSCが確立されているので、
出力電圧Ｖssは処理装置９の稼動に必要な電圧以下にな
らず、安定した電力の供給が可能となる。一方、太陽電
池１においては、図５に示したように、太陽電池１にか
かる電圧が開放電圧まで高くなることはなく、高出力で
給電可能な適正な範囲に収められるので高効率で発電が
行える。制御装置３０は、ステップ５６において、継続
して充電電圧ＶSCを監視しており、定電圧部１４におけ
る電圧降下にほぼ等しい基準電圧Ｖ２に到達したか否か
を判断する。ステップ５６において充電電圧ＶSCが基準
電圧Ｖ２に到達していない場合は、ステップ５７におい
て、充電電圧ＶSSが基準電圧Ｖ０より低下していないか
否かを判断する。充電電圧ＶSCが基準電圧Ｖ２より低い
状態で太陽電池の出力が零付近になると、定電圧部１４
における電圧降下が低下し、補助蓄電装置１６へ充電が
されず、出力電圧ＶSSが基準電圧Ｖ０より低下して処理
装置９を稼動させる出力電圧Ｖssが確保できない。そこ
で、本例では電力制御部２０の状態を初期状態に戻して
ステップ５１からの処理をやり直すようにしている。も
ちろん、制御信号φ１を低電圧にして定電圧部１４のダ
イオード２１を復帰させ、定電圧部１４の電圧降下を増
加させることによって処理装置９に必要な電圧を再確立
させても良い。

【００２６】第２の供給部１２においては、第１の供給
部の電圧ＶSCN が低下して補助蓄電装置１６の充電電圧
以下になっても、スイッチ１８によって補助蓄電装置１
６から蓄電装置１３には逆流しないようになっている。
また、ダイオード１７によって太陽電池１への逆流も防
止されている。従って、定電圧部１４の電圧が降下して
も、補助蓄電装置１６に一端蓄えられた電力は蓄電装置
１３の側に戻されず、処理装置９は補助蓄電装置１６で
所定の電圧が保持できる間は処理を継続して行うことが
できる。

【００２７】一方、太陽電池１が継続して発電を行い、
時刻ｔ３に充電電圧ＶSCが基準電圧Ｖ２（１．２Ｖ）に
達すると、Ｖ２検出信号が出力され、制御回路３０にお
いては、ステップ５８で制御信号φ２が高電圧に、ま
た、制御信号φ３が低電圧になる。これによって、定電
圧部１４の２つのダイオード２１および２２がスイッチ
２４によってバイパスされる。従って、太陽電池１の出
力は直に蓄電装置１３に供給される。定電圧部１４をバ
イパスすることによって定電圧部１４における電圧降下
はなくなるが、充電電圧ＶSCが処理装置９を稼動するた
めに必要な電圧以上になっているので、第２の供給部１
２を通して処理装置９には安定した電力が供給される。
また、太陽電池１においては、電池にかかる電圧が下げ
られ、発電効率の良好な適正な範囲に電圧が保持され
る。従って、第１の供給部１１によって急速に蓄電装置
１３を充電でき、同時に、第２の供給部１２から十分な
電力を処理装置９に供給できる。さらに、本例の電力制
御部２０においては、制御信号φ３によってスイッチ１
８がオンし、太陽電池からの出力がない場合に、蓄電装
置１３から補助蓄電装置１６へ電力を供給する。

【００２８】本例の電力制御装置２０は、出力電圧Ｖss
の監視を継続し、ステップ５９において、過電圧状態に
なったことを示す基準電圧Ｖ３と比較する。そして、太
陽電池１からの電力供給が増加し、蓄電装置１３の蓄電
も十分であると、時刻ｔ４に出力電圧Ｖssが基準電圧Ｖ
３（２．４Ｖ）以上に達する。これにより、ステップ６
０において、Ｖ３検出信号が出力され制御回路３０から
制御信号φ４が高電圧となって出力される。この制御信
号φ４によってリミッタスイッチ１９がオンし、太陽電
池１の高電圧側Ｖddと低電圧側Ｖssが短絡され、太陽電
池１から蓄電装置１３への電力供給が停止される。従っ
て、出力電圧Ｖssを処理装置９などに悪影響を与えない
範囲に止めることができる。

【００２９】一方、ステップ５９において、例えば時刻
ｔ５に出力電圧Ｖssが基準電圧Ｖ３を下回ると、ステッ
プ６１において制御信号φ４が低電圧になりリミッタス
イッチ１９がオフされる。これによって、太陽電池１は
蓄電装置１３への電力供給を再開し、電圧制御部２０を
介して蓄電装置１３および処理装置９に電力が供給され
る。

【００３０】ここで、時刻ｔ５に太陽電池１への光が遮
断され、太陽電池１から電力が供給されなくなったとす
る。太陽電池１から電力が供給されないので、蓄電装置
１３は充電状態から放電状態に代わり、蓄電装置１３が
電源となって第１の供給部１１および、この第１の供給
部１１に並列に接続された第２の供給部１２を介して処
理装置９に電力が供給される。このとき、ダイオード２
１および２２を備えた定電圧部１４はバイパス部１５に
よってバイパスされ、蓄電装置１３から処理装置９へ電
力を供給する抵抗にならないようになっている。

【００３１】電力制御部２０の制御回路３０は、処理装
置９に供給されている出力電圧Ｖssを継続して監視して
おり、ステップ６２において、基準電圧Ｖ０を下回らな
いか否かを判断する。時刻ｔ６に、出力電圧Ｖssが基準
電圧Ｖ０以下に低下すると、Ｖ０−検出信号が低電圧に
なり、制御信号φ１およびφ２が低電圧になり、制御信
号φ３が高電圧になる。これにより、スイッチ１８、２
３および２４がオフされ、ステップ５１の初期状態に戻
される。この状態においては、第２の供給部１２から処
理装置９に供給される電圧は、処理装置９の稼動に必要
な電圧を下回るので、補助蓄電装置１６に蓄えられた電
力を消費すると処理装置９は稼動を停止する。そして、
次に太陽電池１に光が照射され、微量な電流が流れだす
と上述したように定電圧部１４によってすぐにスタート
に必要な電圧が確立されるので、処理装置９における処
理がすぐに再開される。

【００３２】このように、本例の電圧制御部２０および
これを用いた電子機器１０においては、定電圧部１４を
介して入力された直流電力が蓄電装置１３に供給され
る。このため、蓄電装置１３の状態、および太陽電池１
から供給される電流の大小に係わらず処理装置９がスタ
ートするために必要な電圧がすぐに確保できる。従っ
て、太陽電池１に照射された光の照度が低い場合であっ
ても、すぐに処理装置９をスタートできる。また、太陽
電池１に高い照度の光が照射された場合であっても、定
電圧部１４においては、ほぼ一定の電圧降下が得られる
ので急激に電圧が上昇することもなく、太陽電池１を発
電効率の高い状態に保持できる。従って、蓄電装置の充
電も順調に行える。

【００３３】さらに、本例の電力制御部２０において
は、定電圧部１４を介して蓄電装置１３に電力が供給さ
れるので、第２の供給部から処理装置９に太陽電池１か
らの電力が供給されると同時に、第１の供給部において
蓄電装置１３の充電も行われる。また、定電圧部１４に
おける電圧降下が一定値に保たれるため、蓄電装置１３
の充電電圧ＶSCを参照して定電圧部１４のにおける電圧
切替えを行うことが可能である。従って、蓄電装置１３
が所定の電圧に達するまで充電が行われた後に定電圧部
１４の電圧切替えたり、あるいは全てバイパスできる。
このため、処理装置９に供給される出力電圧Ｖssが稼動
可能な範囲に収まるように安定した電圧制御が可能とな
る。また、定電圧部１４における電圧降下がほぼ一定し
ているため、出力電圧Ｖssから充電電圧ＶSCを判定する
ことも可能である。

【００３４】このように、本例の電力制御部２０を採用
することによって、太陽電池１のように外界から供給さ
れるエネルギー密度の変化などによってＩ−Ｖ特性が大
きく変動する発電装置を用いた電子機器であっても、発
電が開始されるとすぐに処理装置をスタートさせること
が可能となる。ダイオードなどの定電圧素子を用いるこ
とにより、発電装置から供給される電流の大小に係わり
なく、すぐにスタートに必要な電圧を確立でき、定電圧
部のダイオードを順次バイパスすることによって処理装
置に安定した電圧を供給でき、同時に高い発電効率が得
られる。また、発電装置から電力が供給されると常に蓄
電装置には充電が行われるので、発電装置から電力が継
続して供給されないときは、蓄電装置から放電すること
によって処理装置へ電力を安定して供給できる。

【００３５】さらに、本例の電力制御部２０は、ダイオ
ードなどの定電圧素子を用いて構成が可能なので、非常
に簡素な構成で信頼性が高く小型の装置として実現でき
る。定電圧素子としてバリスタやツェナーダイオードな
どを用いることももちろん可能であるが、半導体基板上
に作り込み可能なダイオードであっても良く、他の制御
回路あるいは処理装置と共に１チップ化することも可能
である。従って、本例の電力制御部２０は、腕装着型の
電子時計などに簡単に組み込むことが可能であり、発電
効率が高く、即スタート可能な電子機器を安価に提供す
ることができる。

【００３６】なお、本例においては、定電圧部１４に２
つのダイオードを用いているが、１つでも良く、あるい
は、３つ以上のダイオードを用いて細かいステップで電
圧制御を行うことももちろん可能である。さらに、定電
圧部およびバイパス部は本例とは逆に蓄電装置のＶss側
に設けてももちろん良い。また、本例の電力制御部２０
は、太陽電池のように出力電流の範囲が広い発電装置に
特に適しているが、重りの運動によってロータを回転さ
せて発電を行う発電装置など、他の発電装置から供給さ
れる電力を制御して、処理装置を即スタートさせること
ももちろん可能である。

【００３７】また、本発明は上記の実施例で説明した時
計機能を備えた電子機器に限定されるものではなく、ペ
ージャー、電話機、無線機、補聴器、万歩計、電卓、電
子手帳などの情報端末、ＩＣカード、ラジオ受信機など
の電力を消費して動作する様々な処理装置を組み込むこ
とができる。また、本例の電力制御部を発電装置および
蓄電装置と組み合わせることによって、これらの処理装
置に対し電力を供給する発電装置として提供することも
可能である。本例の電力制御装置、発電装置および電子
機器においては、太陽電池などの発電装置から様々な処
理装置に対し十分な電力を供給することが可能であり、
いつでも何処でも電池切れや交換などの心配をせずに処
理装置の機能を十分に発揮させることが可能となる。

【００３８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の電力制
御装置は、ダイオードなどの定電圧手段を蓄電装置に直
列に接続し、この定電圧手段における電圧降下によって
電力消費装置を即スタートできる電圧を確保できるよう
にしている。従って、太陽電池のように照度によって出
力される電流が大きく変動するような発電装置に対して
も、簡単な構成でスタートに必要な電圧を早急に確立さ
せることができる。さらに、定電圧手段における電圧降
下の値がほぼ一定しているので、蓄電装置を常時充電
し、その充電電圧を参照しながら電力消費装置に供給さ
れる電圧の制御が可能である。このため、発電装置が発
電を行っている間、および、発電装置が発電を停止した
後も電力消費装置に電力を安定して供給することができ
る。また、発電装置にかかる電圧も発電効率の高い状態
に保持できるので、発電装置の能力の十分に発揮させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電力制御部を備えてた電子機器の
概略構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す電力制御部の動作を示すタイミング
チャートである。

【図３】図１に示す電力制御部における処理の流れを示
すフローチャートである。

【図４】定電圧素子として用いられているダイオードの
電流−電圧特性を示す図である。

【図５】太陽電池の電流−電圧特性を示す図である。

【図６】太陽電池を用い、即スタート機能を備えた装置
の例を示す図である。

【図７】重りなどの運動エネルギーから発電を行う発電
装置を用い、即スタート機能を備えた装置の例を示す図
である。

【符号の説明】

１・・太陽電池 ２・・大容量コンデンサ ３・・サブコンデンサ １０・・電子機器 １１・・第１の供給部 １２・・第２の供給部 １３・・蓄電装置 １４・・定電圧部 １５・・バイパス部 １６・・補助蓄電装置 １７・・逆流防止部 １８・・放電スイッチ １９・・リミットスイッチ ２０・・電力制御部 ２１、２２・・ダイオード ２３、２４・・バイパススイッチ ３０・・制御回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された直流電力を少なくとも１つの
   定電圧手段を介して蓄電装置に供給可能な第１の供給部
   と、 この第１の供給部と並列に接続され、電力消費装置に対
   し前記直流電力を供給可能な第２の供給部とを有し、 前記第１の供給部は、前記定電圧手段をバイパスするス
   イッチ手段と、前記蓄電装置の充電電圧または前記第２
   の供給部の出力電圧の少なくともいずれかによって前記
   スイッチ手段を制御する制御手段とを備えていることを
   特徴とする電力制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記第１の供給部
   は、直列に接続された複数の前記定電圧手段を備えてお
   り、前記スイッチ手段は個々または複数の前記定電圧手
   段をバイパス可能であることを特徴とする電力制御装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記第２の供給部
   は、前記電力消費装置に対し供給される電力の逆流を防
   止する逆流防止手段を備えていることを特徴とする電力
   制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記定電圧手段とし
   てダイオードの順方向バイアス電圧を用いていることを
   特徴とする電力制御装置。
5. 【請求項５】 不連続に供給されるエネルギーを直流電
   力に変換して出力可能な発電部と、 前記直流電力を充放電可能な蓄電装置と、 前記直流電力を少なくとも１つの定電圧手段を介して前
   記蓄電装置に供給可能な第１の供給部と、 この第１の供給部と並列に接続され、電力消費装置に対
   し前記直流電力を供給可能な第２の供給部とを有し、 前記第１の供給部は、前記定電圧手段をバイパスするス
   イッチ手段と、前記蓄電装置の充電電圧または前記第２
   の供給部の出力電圧の少なくともいずれかによって前記
   スイッチ手段を制御する制御手段とを備えていることを
   特徴とする発電装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記第２の供給部
   は、前記電力消費装置と並列に接続された補助蓄電装置
   と、この補助蓄電装置からの逆流を防止する逆流防止手
   段とを備えていることを特徴とする発電装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、前記発電部は太陽電
   池であることを特徴とする発電装置。
8. 【請求項８】 請求項５において、前記発電部は重りの
   運動エネルギーを前記直流電力に変換することを特徴と
   する発電装置。
9. 【請求項９】 不連続に供給されるエネルギーを直流電
   力に変換して出力可能な発電部と、 前記直流電力を充放電可能な蓄電装置と、 前記直流電力によって動作する電子装置と、 前記直流電力を少なくとも１つの定電圧手段を介して前
   記蓄電装置に供給可能な第１の供給部と、 この第１の供給部と並列に接続され、前記電子装置に対
   し前記直流電力を供給可能な第２の供給部とを有し、 前記第１の供給部は、前記定電圧手段をバイパスするス
   イッチ手段と、前記蓄電装置の充電電圧または前記第２
   の供給部の出力電圧の少なくともいずれかによって前記
   スイッチ手段を制御する制御手段とを備えており、 前記第２の供給部は、前記電子装置と並列に接続された
   補助蓄電装置と、この補助蓄電装置からの逆流を防止す
   る逆流防止手段とを備えていることを特徴とする電子機
   器。