JPWO2018235496A1 - 電力制御装置及び発電装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電力制御装置自体又は給電先の電子機器の状況に応じた適切な制御を行うことができる、電力制御装置を提供することを目的とする。本発明に係る電力制御装置は、電子機器を接続可能な外部インターフェースを備え、外部環境に応じた電力を発電する環境発電デバイスにより発電された電力を前記外部インターフェースを介して前記電子機器に供給可能である。前記電力制御装置は、前記外部インターフェースからの出力電流を検出する第１の電流検出部と、前記環境発電デバイスからの入力電圧を検出する電圧検出部と、前記出力電流が第１閾値以下である場合、前記入力電圧が第２閾値を超えていれば前記電子機器への給電を継続し、前記入力電圧が前記第２閾値以下であれば前記電子機器への給電を停止する切替制御部と、を備える。

Description

本発明は、電力制御装置及び発電装置に関する。

近年、商用電源を得られない外出先などでも、利用者が、スマートフォン、ノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレットＰＣなどの携帯型の電子機器、又はその他の電子機器を利用できるように、外部環境に応じた電力を発電する発電装置の需要が高まっている。このような発電装置としては、例えば太陽光エネルギーを用いて発電する太陽電池を備える装置や、地熱エネルギーを用いて発電する装置等が挙げられる。

このような発電装置によって発電される電力は、外部環境に依存して変化する。従って、発電装置から電子機器に出力される電流は、発電電力に応じて変化しうる。電子機器によっては、給電される電力が低下すると、受電を停止するものがある。このような場合、発電装置によって発電される電力が回復して電子機器に給電される電力が上昇しても電子機器が受電を再開しないことがあった。そして、電子機器に受電を再開させるには、電子機器と発電装置とを繋ぐコネクタを物理的に抜き差しする必要があった。

ところで、デバイス間で通信エラーが発生した場合に、電子スイッチを切り替えることで、コネクタを抜き差しすることなく通信を再開する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）

特開２００１−３０６４１３号公報

外部環境に応じた電力を発電する発電装置では、発電電力が外部環境に依存して変化するため、電子機器が受電を停止しない場合であっても、給電を停止した方が良い場合がある。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、このような発電装置に適した制御を行うことができなかった。

そこで、本発明の目的は、上述した課題を解決し、電力制御装置自体又は給電先の電子機器の状況に応じた適切な制御を行うことができる、電力制御装置及び発電装置を提供することにある。

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電力制御装置は、電子機器を接続可能な外部インターフェースを備え、外部環境に応じた電力を発電する環境発電デバイスにより発電された電力を前記外部インターフェースを介して前記電子機器に供給可能である。前記電力制御装置は、前記外部インターフェースからの出力電流を検出する第１の電流検出部と、前記環境発電デバイスからの入力電圧を検出する電圧検出部と、前記出力電流が第１閾値以下である場合、前記入力電圧が第２閾値を超えていれば前記電子機器への給電を継続し、前記入力電圧が前記第２閾値以下であれば前記電子機器への給電を停止する切替制御部と、を備える。このような構成とすることで、電力制御装置自体又は給電先の電子機器の状況に応じた適切な制御を行うことができる。

ここで、本発明の電力制御装置において、前記電子機器への給電を停止している間の前記環境発電デバイスからの入力電流を検出する第２の電流検出部を更に備え、前記切替制御部は、前記入力電流が第３閾値以下であれば前記電子機器への給電の停止を継続し、前記入力電流が前記第３閾値を超えると前記電子機器への給電を再開することが好ましい。

また、本発明の電力制御装置において、前記切替制御部は、前記電子機器への給電の再開後、前記出力電流が検出されない場合には、前記出力電流が検出されるまで前記電子機器への給電の停止と再開を所定回数繰り返すことが好ましい。

また、本発明の電力制御装置において、前記環境発電デバイスにより発電された電力を前記外部インターフェースを介して前記電子機器に供給可能な給電可能状態と、当該電力を前記電子機器に供給不可能な給電不可状態と、を切り替え可能な電流切替部を更に備え、前記第１の電流検出部は、前記給電可能状態で前記出力電流を検出し、前記第２の電流検出部は、前記給電不可状態で前記入力電流を検出することが好ましい。

また、本発明の電力制御装置において、前記第３閾値は、前記第１閾値以上の値であることが好ましい。

また、本発明の電力制御装置において、前記第３閾値は、前記第１閾値よりも大きい値であることが好ましい。

また、本発明の電力制御装置において、前記切替制御部は、前記入力電流が前記第３閾値を所定時間継続して超えると、前記外部インターフェースへの給電を再開することが好ましい。

また、本発明の電力制御装置において、前記外部インターフェース及び前記電子機器は、ＵＳＢ規格に準拠し、前記切替制御部は、前記電子機器の前記ＵＳＢ規格で規定されたＶＢＵＳ端子、Ｄ＋端子、及びＤ−端子のうち、少なくとも前記ＶＢＵＳ端子を前記外部インターフェースから遮断することで前記外部インターフェースへの給電を停止することが好ましい。

また、本発明の電力制御装置において、前記環境発電デバイスは、入射光を光電変換して発電する太陽電池を含むことが好ましい。

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の発電装置は、外部環境に応じた電力を発電する環境発電デバイスと、電子機器を接続可能な外部インターフェースを備え、前記環境発電デバイスにより発電された電力を前記外部インターフェースを介して前記電子機器に供給可能な電力制御装置と、を備える。前記電力制御装置は、前記外部インターフェースからの出力電流を検出する第１の電流検出部と、前記環境発電デバイスからの入力電圧を検出する電圧検出部と、前記出力電流が第１閾値以下である場合、前記入力電圧が第２閾値を超えていれば前記電子機器への給電を継続し、前記入力電圧が前記第２閾値以下であれば前記電子機器への給電を停止する切替制御部と、を備える。このような構成とすることで、発電装置自体又は給電先の電子機器の状況に応じた適切な制御を行うことができる。

本発明によれば、電力制御装置自体又は給電先の電子機器の状況に応じた適切な制御を行うことができる電力制御装置及び発電装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る発電装置の概略構成を示すブロック図である。 環境発電デバイスの構成例を示す図である。 外部インターフェースの構成例を示す図である。 発電装置が給電可能状態であるときの電流の流れを示す図である。 発電装置が給電不可状態であるときの電流の流れを示す図である。 切替制御部の動作を示すフローチャートである。 発電装置が給電可能状態であるときの、異なる照度条件下での出力電流及び出力電圧の関係を示す図である。 環境発電デバイスに直接負荷を接続したときの、異なる照度条件下での入力電流及び入力電圧の関係を示す図である。 発電装置の変形例の概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。各図において共通の構成部には、同一の符号を付している。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。

［発電装置１の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る発電装置１の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、発電装置１は、環境発電デバイス１０と、電力制御装置２とを備える。電力制御装置２は、電流制御部２０と、外部インターフェース３０と、第１の電流検出部４０と、比較器４１と、電圧検出部５０と、比較器５１と、第２スイッチ６０と、第２の電流検出部７０と、比較器７１と、切替制御部８０とを備える。外部インターフェース３０は、第１スイッチ３１を備える。

環境発電デバイス１０は、外部環境に応じた電力を発電する。換言すれば、環境発電デバイス１０によって発電される電力は、外部環境に依存して変化する。環境発電デバイス１０は、発電した電力を電力制御装置２に出力する。環境発電デバイス１０は、例えば、太陽光、室内光などの入射光を光電変換して発電する太陽電池を有する。環境発電デバイス１０は、例えば、地熱等のエネルギーを利用して発電する発電モジュールを有する。環境発電デバイス１０は、電力制御装置２と連結されていてもよいし、電力制御装置２と着脱可能であってもよい。

図２は、環境発電デバイス１０が太陽電池を有する場合の構成例を示す図である。図２に示すように、環境発電デバイス１０は、例えば、光電変換モジュールとしての太陽電池モジュール１１を有する。ここで、図２には３つの太陽電池モジュール１１を示したが、太陽電池モジュール１１は１つ又は２つでもよいし、４つ以上でもよい。太陽電池モジュール１１は、薄型パネル状であり、複数の太陽電池セル１３が電気的に直列に連結した太陽電池セル群１２を有する。太陽電池セル１３は、太陽光、室内光などの入射光を光電変換して電力を出力する太陽電池で構成された部材である。また、太陽電池モジュール１１は、互いに連結部を介して連結し、例えば連結部を境として折り畳むことが可能な構成であってもよい。

太陽電池セル１３を構成する太陽電池の種類としては、大別して、無機系材料を用いた無機系太陽電池と、有機系材料を用いた有機系太陽電池とが挙げられる。無機系太陽電池としては、シリコン（Ｓｉ）を用いたＳｉ系、化合物を用いた化合物系などが挙げられる。また、有機系太陽電池としては、有機顔料を用いた低分子蒸着系、導電性高分子を用いた高分子塗布系、変換型半導体を用いた塗布変換系などの薄膜系、チタニア、有機色素および電解質から成る色素増感系などが挙げられる。また、太陽電池セル１３を構成する太陽電池には、有機無機ハイブリッド太陽電池、ペロブスカイト系化合物を用いた太陽電池も含めることができる。本発明においては、薄型パネル状の太陽電池セル１３が用いられ、プラスチックフィルム等に作製された色素増感太陽電池が好適である。なお、太陽電池セル１３は、上記プラスチックフィルム等に作製されたものに限定されるものでなく、同様の薄型であれば方式を問わないことは言うまでもない。

太陽電池セル群１２は、通常の使用態様で両端の開放電圧が５．３Ｖ以上となるのに十分な数の太陽電池セル１３が直列に連結して構成される。ここで、通常の使用態様とは、太陽電池セル群１２に部分影が発生せず、極端な悪天候ではない昼間の屋外で使用される態様をいう。ここで、図２では、太陽電池モジュール１１が、１つの太陽電池セル群１２を有する例を示したが、太陽電池モジュール１１が複数の太陽電池セル群１２を有してもよい。太陽電池モジュール１１が複数の太陽電池セル群１２を有する場合、複数の太陽電池セル群１２が互いに電気的に並列に接続される。また、環境発電デバイス１０が複数の太陽電池モジュール１１を有する場合、各太陽電池モジュール１１に含まれる太陽電池セル群１２が互いに電気的に並列に接続される。

図１に示すように、電流制御部２０は、環境発電デバイス１０に接続され、環境発電デバイス１０から入力される電流を増減制御して外部インターフェース３０に出力する。電流制御部２０は、例えばトランジスタ又はＦＥＴ等によって構成される。

図１に示すように、外部インターフェース３０は、電流制御部２０に接続され、電子機器１００を接続可能である。外部インターフェース３０は、電流制御部２０から入力される電力を電子機器１００に出力する。すなわち、環境発電デバイス１０により発電された電力は、外部インターフェース３０を介して電子機器１００に供給される。外部インターフェース３０によって電力が供給される電子機器１００としては、鉛蓄電池、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池、又は、上記二次電池を備えたスマートフォン、ノートＰＣ、タブレットＰＣ等の携帯機器が挙げられる。外部インターフェース３０は、電子機器１００と着脱可能に接続して、例えば電子機器１００からの給電要求を受けて電子機器１００に電力を供給する。外部インターフェース３０は、所定の給電の規格に準拠していることが好ましく、例えば、ＵＳＢ規格に準拠している。

外部インターフェース３０は、第１スイッチ３１を有する。第１スイッチ３１は、電流制御部２０と電子機器１００との間の導線上に位置し、導通の有無を切り替え可能なスイッチである。第１スイッチ３１は、電子機器１００が物理的に接続された状態で、電子機器１００を電気的に接続した状態と、電子機器１００を電気的に切断した状態とを切り替え可能である。

図３は、外部インターフェース３０がＵＳＢ規格に準拠する場合の構成例を示す図である。ＵＳＢ規格に準拠する外部インターフェース３０は、電子機器１００のＵＳＢ規格で規定されたＶＢＵＳ端子、Ｄ＋端子、及びＤ−端子と接続可能である。第１スイッチ３１は、電子機器１００のＶＢＵＳ端子、Ｄ＋端子、及びＤ−端子にそれぞれ対応するスイッチを有する。環境発電デバイス１０により発電された電力は、ＶＢＵＳ端子に対応するスイッチに入力される。第１スイッチ３１のうち、少なくともＶＢＵＳ端子に対応するスイッチが切り替えられることで、電子機器１００に給電可能な状態と給電不可能な状態とが切り替えられる。換言すれば、電子機器１００のＵＳＢ規格で規定されたＶＢＵＳ端子、Ｄ＋端子、及びＤ−端子のうち、少なくともＶＢＵＳ端子が後述する切替制御部８０によって外部インターフェース３０から遮断されることで、外部インターフェース３０への給電が停止する。

第１の電流検出部４０は、外部インターフェース３０から出力される出力電流（以下、適宜「出力電流」と略記する。）を検出する。なお、図１に示す例では、第１の電流検出部４０は、電流制御部２０から外部インターフェース３０に出力される電流を検出するが、検出される電流は、外部インターフェース３０からの出力電流と等しい。第１の電流検出部４０は、例えば、電流制御部２０と外部インターフェース３０との間に所定の負荷を有し、当該負荷の両端の電位差を測定することで、出力電流を検出する。

比較器４１は、第１の電流検出部４０によって検出される出力電流と、所定の電流の値である第１閾値とを比較し、出力電流の第１閾値に対する大小関係の情報を比較結果として切替制御部８０に出力する。

電圧検出部５０は、環境発電デバイス１０から電力制御装置２に入力される電力の入力電圧（以下、適宜「入力電圧」と略記する。）を検出する。

比較器５１は、電圧検出部５０によって検出される入力電圧と、所定の電圧の値である第２閾値とを比較し、入力電圧の第２閾値に対する大小関係の情報を比較結果として切替制御部８０に出力する。

第２スイッチ６０は、環境発電デバイス１０と電流制御部２０との間からグランドＧＮＤに至る導線上に位置し、導通の有無を切り替え可能なスイッチである。第１スイッチ３１及び第２スイッチ６０は、合わせて電流切替部を構成する。詳細は後述するが、電流切替部は、環境発電デバイス１０により発電された電力を外部インターフェース３０を介して電子機器１００に供給可能な給電可能状態と、当該電力を電子機器１００に供給不可能な給電不可状態と、を切り替え可能である。

第２の電流検出部７０は、第２スイッチ６０とグランドＧＮＤとの間の電流を検出する。第２の電流検出部７０は、給電不可状態では、環境発電デバイス１０から電力制御装置２に入力される入力電流（以下、適宜「入力電流」と略記する。）を検出する。第２の電流検出部７０は、例えば、第２スイッチ６０とグランドＧＮＤとの間に所定の負荷を有し、当該負荷の両端の電位差を測定することで、出力電流を検出する。

比較器７１は、第２の電流検出部７０によって検出される入力電流と、所定の電流の値である第３閾値とを比較し、入力電流の第３閾値に対する大小関係の情報を比較結果として切替制御部８０に出力する。

切替制御部８０は、比較器４１、比較器５１及び比較器７１から入力される比較結果に基づいて、第１スイッチ３１及び第２スイッチ６０を切り替えて、給電可能状態と給電不可状態とを切り替え制御する。

図４は、発電装置１が給電可能状態であるときの電流の流れを示す図である。発電装置１が給電可能状態であるときの電流の流れを、白抜き矢印で示す。図４に示すように、給電可能状態では、第１スイッチ３１は通電した状態（オン）であり、第２スイッチ６０は通電しない状態（オフ）である。このとき、環境発電デバイス１０で発電される電力は電子機器１００に給電される。第１の電流検出部４０は、給電可能状態では、外部インターフェース３０に出力される出力電流を検出する。

図５は、発電装置１が給電不可状態であるときの電流の流れを示す図である。発電装置１が給電不可状態であるときの電流の流れを、白抜き矢印で示す。図５に示すように、給電不可状態では、第１スイッチ３１は通電しない状態（オフ）であり、第２スイッチ６０は通電した状態（オン）である。このとき、環境発電デバイス１０で発電される電力に基づく電流は電流制御部２０には流れず、グランドＧＮＤに流れる。第２の電流検出部７０は、給電不可状態では、電力制御装置２に入力される入力電流を検出する。

［切替制御部８０の動作］
図６は、切替制御部８０の動作を示すフローチャートである。

切替制御部８０は、電流切替部（第１スイッチ３１及び第２スイッチ６０）を制御して給電可能状態に設定し（ステップＳ１０１）、ステップＳ１０２の判定処理に進む。ステップＳ１０１の状態において、発電装置１は、環境発電デバイス１０による発電を開始し、所定の出力電圧を維持して電子機器１００の接続を待機する。この状態で発電装置１の外部インターフェース３０に電子機器１００が接続される場合、電子機器１００は、発電装置１からの所定の出力電圧を検知して電力供給を受けられる状態であると認識し、例えばＯＴＧ（On The Go）機能によって電力の供給の受け入れを開始する。

切替制御部８０は、出力電流が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。第１閾値は、例えば１００ｍＡであってよい。切替制御部８０は、出力電流が第１閾値を超えると判定する場合（ステップＳ１０２のＮｏ）、給電可能状態を維持したまま、すなわち電子機器１００への給電を継続して、ステップＳ１０２の判定処理に戻る。一方、切替制御部８０は、出力電流が第１閾値以下であると判定する場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、ステップＳ１０３の判定処理に進む。

切替制御部８０は、入力電圧が第２閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。第２閾値は、例えば５．５Ｖであってよい。切替制御部８０は、入力電圧が第２閾値を超えると判定する場合（ステップＳ１０３のＮｏ）、給電可能状態を維持したまま、すなわち電子機器１００への給電を継続して、ステップＳ１０２の判定処理に戻る。一方、切替制御部８０は、入力電圧が第２閾値以下であると判定する場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、電流切替部を制御して給電不可状態に切り替え（ステップＳ１０４）、すなわち電子機器１００への給電を停止し、ステップＳ１０５の判定処理に進む。

ここで、ステップＳ１０２及びＳ１０３の判定処理の詳細について、図７及び図８を参照して詳細に説明する。図７は、発電装置１が給電可能状態であるときの、異なる照度条件下での環境発電デバイス１０の発電電力に基づく出力電流及び出力電圧の関係を示す図である。図８は、環境発電デバイス１０に直接負荷を接続したときの、異なる照度条件下での環境発電デバイス１０の発電電力に基づく入力電流及び入力電圧の関係を示す図である。本例では、環境発電デバイス１０に直接負荷を接続した状態として、発電装置１が給電不可状態であるときの入力電流及び入力電圧を測定した。ここで、異なる照度条件としては、環境発電デバイス１０が有する太陽電池モジュール１１への入射光の照度がＡのときと、照度がＡよりも低いＢのときとを示す。入射光の照度がＡのとき、環境発電デバイス１０は、電子機器１００への給電に十分な発電電力を確保できる。一方、入射光の照度がＢのとき、環境発電デバイス１０は、電子機器１００への給電に十分な発電電力を確保できない。なお、図７において、出力電圧が所定値未満であるときの値は、回路系によって異なり得るため、記載を省略する。

図７に示すように、出力電流が第１閾値を超えた値である場合、照度がＢよりも大きいＡであるため、切替制御部８０は十分な発電量が確保できていると判断して、電子機器１００への給電を継続する。以下、出力電流が第１閾値以下の値である場合について検討する。出力電流が第1閾値以下であり、かつ、入力電圧が第２閾値を超えている場合、図８に示すように、切替制御部８０は、照度がＡで十分な発電電力があるにもかかわらず、電子機器１００が満充電近傍になったために負荷電流が減少（図８の負荷２から負荷１に変化）したと判断して、電子機器１００が満充電となるように給電を継続する。出力電流が第１閾値以下の値であり、かつ、入力電圧が第２閾値以下の値（図８のＶ_Ｂ）である場合、切替制御部８０は、入射光の照度がＢに減少したために電子機器１００への給電に十分な発電電力が確保できないと判断して、電子機器１００への給電を停止する。

図８に示す下限電圧は、外部インターフェース３０が所定の給電の規格に準拠する場合、その規格に定められた下限の電圧であってよい。例えば、外部インターフェース３０がＵＳＢ給電の規格に準拠する場合、下限電圧は４．７５Ｖであってよい（Battery Charging Specification, Rev 1.2 (December 7,2010) P43 Table 5-1 Voltages 「Charging Port Output Voltage」（ＢＣ規格）参照）。

切替制御部８０は、ステップＳ１０４の処理の後、入力電流が第３閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。切替制御部８０は、入力電流が第３閾値以下である場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、給電不可状態を維持したまま、すなわち電子機器１００への給電の停止を継続し、ステップＳ１０５の判定処理に戻る。一方、切替制御部８０は、入力電流が第３閾値を超える場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、ステップＳ１０６の判定処理に進む。

切替制御部８０は、入力電流が第３閾値を超えた状態が所定時間継続したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。切替制御部８０は、入力電流が第３閾値を超えた状態が所定時間継続しない場合（ステップＳ１０６のＮｏ）、ステップＳ１０５の判定処理に進む。一方、切替制御部８０は、入力電流が第３閾値を超えた状態が所定時間継続した場合（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、電流切替部を制御して給電可能状態に切り替え（ステップＳ１０７）、すなわち電子機器１００への給電を再開し、ステップＳ１０８の判定処理に進む。ここで、第３閾値は、第１閾値以上の値である。これにより、切替制御部８０は出力電流が第１閾値を所定時間超えることが確保できてから電子機器１００への給電を再開するので、電子機器１００にＯＴＧ機能による受電を再開させることができる。また、第３閾値は、第１閾値よりも大きい値であってもよい。これにより、切替制御部８０は出力電流が第１閾値を所定時間より大きく超えることが確保できてから電子機器１００への給電を再開するので、電子機器１００に対してより安定的な給電をすることができる。また、第３閾値は、第１閾値と等しい値であってもよい。これにより、切り替え制御部８０は、第３閾値が第１閾値よりも大きい値である場合よりも迅速に給電を再開することができるので、電力を有効に活用することができる。

切替制御部８０は、出力電流が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。切替制御部８０は、出力電流が検出されない場合（ステップＳ１０８のＮｏ）、電流切替部を制御して給電不可状態に切り替え（ステップＳ１０９）、所定時間（例えば１秒）経過後、給電可能状態に再度切り替えて（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０８の判定処理に戻る。一方、切替制御部８０は、出力電流が検出された場合（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、給電可能状態を維持したまま、ステップＳ１０２の判定処理に戻る。ここで、ステップＳ１０９及びＳ１０７の切り替えを所定回数繰り返しても出力電流が検出されない場合、ステップＳ１０５の判定処理に戻ってもよい。すなわち、切替制御部８０は、出力電流が検出されるまで電子機器１００への給電の停止と再開を所定回数繰り返してもよい。これにより、例えば電子機器１００が電力制御装置２から物理的に脱離している等によって給電不可能である場合に、判定処理を繰り返すことを抑制することができる。

上記のように、電力制御装置２によると、出力電流が第１閾値以下である場合、入力電圧が第２閾値を超えていれば電子機器１００への給電を継続し、入力電圧が第２閾値以下であれば電子機器１００への給電を停止する。従って、電力制御装置２は、出力電流が減少した場合であっても、電力制御装置２自体又は給電先の電子機器１００の状況に応じた適切な制御を行うことができる。

また、電力制御装置２によると、入力電流が第３閾値以下であれば電子機器１００への給電の停止を継続し、入力電流が第３閾値を超えると電子機器１００への給電を再開する。よって、電力制御装置２は、電子機器１００への給電を停止した後、一定の電流が確保できてから給電を再開するので、電子機器１００を物理的に着脱しなくても給電を再開することができる。

また、電力制御装置２によると、第２の電流検出部７０は給電不可状態でのみ入力電流を検出する。よって、電力制御装置２は、電子機器１００の制御の影響を受けることなく、直接、発電電力の電流を検出することができるので、その瞬間の発電量に応じた電流をリアルタイムで検出して、適切なタイミングで給電可能状態に切り替えることができる。

また、電力制御装置２によると、給電不可状態では、出力電流が第１閾値以下であり、かつ入力電圧が第２閾値以下であるため、消費電力は比較的小さい状態である。一方、電力制御装置２は、出力電流が第３閾値を超えて消費電力が比較的大きい状態では、給電状態となる。従って、電力制御装置２は、電子機器１００に給電できずに無駄となる消費電力を低減することができる。

［変形例］
図９は、発電装置１の変形例の概略構成を示すブロック図である。図９に示すように、発電装置１は、切替制御部８０をマイクロコンピュータで構成し、比較器４１と、比較器５１と、比較器７１とを備えない構成としてもよい。切替制御部８０は、マイクロコンピュータである場合、Ａ／Ｄ変換器８１と、Ａ／Ｄ変換器８２と、入出力端子８３と、Ａ／Ｄ変換器８４と、入出力端子８５と、記憶部８６と、プロセッサ８７とを備える。

Ａ／Ｄ変換器８１は、第１の電流検出部４０によって検出される出力電流のアナログ情報をデジタル信号に変換し、プロセッサ８７に出力する。

Ａ／Ｄ変換器８２は、電圧検出部５０によって検出される入力電圧のアナログ情報をデジタル信号に変換し、プロセッサ８７に出力する。

入出力端子８３は、プロセッサ８７からの制御信号を第２スイッチ６０に出力する。

Ａ／Ｄ変換器８４は、第２の電流検出部７０によって検出される入力電流のアナログ情報をデジタル信号に変換し、プロセッサ８７に出力する。

入出力端子８５は、プロセッサ８７からの制御信号を第１スイッチ３１に出力する。

記憶部８６は、例えば一次記憶装置又は二次記憶装置を有する。記憶部８６は、例えば半導体メモリ又は磁気メモリ等を有する。半導体メモリは、例えば揮発性メモリ又は不揮発性メモリを含む。磁気メモリは、例えばハードディスク又は磁気テープ等を含む。記憶部８６は、第１閾値、第２閾値、及び第３閾値等の情報を記憶する。

プロセッサ８７は、特定の処理に特化した専用のプロセッサ、又は特定のプログラムを読み込むことによって特定の機能を実行する汎用のプロセッサを含む。プロセッサ８７は、入力された出力電流、入力電圧、及び入力電流のデジタル信号を、記憶部８６に記憶された第１閾値、第２閾値、及び第３閾値とそれぞれ比較して比較結果を生成する。そして、プロセッサ８７は、比較結果に基づいて、第１スイッチ３１及び第２スイッチ６０を切り替える制御信号を入出力端子８３及び入出力端子８５に出力する。

図９に示した発電装置１の変形例の切替制御部８０は、図６のフローチャートに示した動作を実行する。

前述したところは本発明の一実施形態を示したにすぎず、特許請求の範囲において、種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。

本発明によれば、電力制御装置自体又は給電先の電子機器の状況に応じた適切な制御を行うことができる、電力制御装置及び発電装置を提供することができる。

１ 発電装置
２ 電力制御装置
１０ 環境発電デバイス
１１ 太陽電池モジュール
１２ 太陽電池セル群
１３ 太陽電池セル
２０ 電流制御部
３０ 外部インターフェース
３１ 第１スイッチ
４０ 第１の電流検出部
４１ 比較器
５０ 電圧検出部
５１ 比較器
６０ 第２スイッチ
７０ 第２の電流検出部
７１ 比較器
８０ 切替制御部
８１ Ａ／Ｄ変換器
８２ Ａ／Ｄ変換器
８３ 入出力端子
８４ Ａ／Ｄ変換器
８５ 入出力端子
８６ 記憶部
８７ プロセッサ
１００ 電子機器
ＧＮＤ グランド

Claims (10)

1. 電子機器を接続可能な外部インターフェースを備え、外部環境に応じた電力を発電する環境発電デバイスにより発電された電力を前記外部インターフェースを介して前記電子機器に供給可能な電力制御装置であって、
   前記外部インターフェースからの出力電流を検出する第１の電流検出部と、
   前記環境発電デバイスからの入力電圧を検出する電圧検出部と、
   前記出力電流が第１閾値以下である場合、前記入力電圧が第２閾値を超えていれば前記電子機器への給電を継続し、前記入力電圧が前記第２閾値以下であれば前記電子機器への給電を停止する切替制御部と、
   を備える電力制御装置。
2. 前記電子機器への給電を停止している間の前記環境発電デバイスからの入力電流を検出する第２の電流検出部を更に備え、
   前記切替制御部は、前記入力電流が第３閾値以下であれば前記電子機器への給電の停止を継続し、前記入力電流が前記第３閾値を超えると前記電子機器への給電を再開する、
   請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記切替制御部は、前記電子機器への給電の再開後、前記出力電流が検出されない場合には、前記出力電流が検出されるまで前記電子機器への給電の停止と再開を所定回数繰り返す、請求項２に記載の電力制御装置。
4. 前記環境発電デバイスにより発電された電力を前記外部インターフェースを介して前記電子機器に供給可能な給電可能状態と、当該電力を前記電子機器に供給不可能な給電不可状態と、を切り替え可能な電流切替部を更に備え、
   前記第１の電流検出部は、前記給電可能状態で前記出力電流を検出し、
   前記第２の電流検出部は、前記給電不可状態で前記入力電流を検出する、
   請求項２又は３に記載の電力制御装置。
5. 前記第３閾値は、前記第１閾値以上の値である、請求項２から４のいずれか一項に記載の電力制御装置。
6. 前記第３閾値は、前記第１閾値よりも大きい値である、請求項５に記載の電力制御装置。
7. 前記切替制御部は、前記入力電流が前記第３閾値を所定時間継続して超えると、前記外部インターフェースへの給電を再開する、請求項２から６のいずれか一項に記載の電力制御装置。
8. 前記外部インターフェース及び前記電子機器は、ＵＳＢ規格に準拠し、
   前記切替制御部は、前記電子機器の前記ＵＳＢ規格で規定されたＶＢＵＳ端子、Ｄ＋端子、及びＤ−端子のうち、少なくとも前記ＶＢＵＳ端子を前記外部インターフェースから遮断することで前記外部インターフェースへの給電を停止する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電力制御装置。
9. 前記環境発電デバイスは、入射光を光電変換して発電する太陽電池を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の電力制御装置。
10. 外部環境に応じた電力を発電する環境発電デバイスと、
    電子機器を接続可能な外部インターフェースを備え、前記環境発電デバイスにより発電された電力を前記外部インターフェースを介して前記電子機器に供給可能な電力制御装置と、を備える発電装置であって、
    前記電力制御装置は、
    前記外部インターフェースからの出力電流を検出する第１の電流検出部と、
    前記環境発電デバイスからの入力電圧を検出する電圧検出部と、
    前記出力電流が第１閾値以下である場合、前記入力電圧が第２閾値を超えていれば前記電子機器への給電を継続し、前記入力電圧が前記第２閾値以下であれば前記電子機器への給電を停止する切替制御部と、を備える、発電装置。

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