(57)【要約】【課題】電力の枯渇を抑制する。【解決手段】電力信号選択部１１０は、複数の入力端子Ｐ１、Ｐ２それぞれに入力される電力信号を受け、ひとつのエネルギーハーベスト素子ＥＨからの電力信号を選択する。電源回路１２０は、電力信号選択部１１０から出力される電力信号を安定化する。検出回路１３０は、複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨ１、Ｅｈ２それぞれの発電量を検出する。電力信号選択部１１０は、検出回路１３０により検出されたエネルギーハーベスト素子ＥＨそれぞれの発電量にもとづき、ひとつのエネルギーハーベスト素子ＥＨからの電力信号を選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれに種類の異なるエネルギーハーベスト素子が接続され、対応するエネルギーハーベスト素子からの電力信号が入力される複数の入力端子と、
前記複数の入力端子それぞれに入力される電力信号を受け、ひとつのエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択する電力信号選択部と、
前記電力信号選択部から出力される電力信号を安定化する電源回路と、
複数の前記エネルギーハーベスト素子それぞれの発電量を検出する検出回路と、
を備え、
前記電力信号選択部は、前記検出回路により検出された前記エネルギーハーベスト素子それぞれの発電量にもとづき、ひとつのエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択することを特徴とする電源管理回路。
【請求項２】
前記電力信号選択部は、通常動作時に、複数の前記エネルギーハーベスト素子のうち優先すべきプライマリエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択しており、前記プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量が減少したとき、別のセカンダリエネルギーハーベスト素子の発電量を測定し、前記セカンダリエネルギーハーベスト素子の発電量の方が大きいとき、前記セカンダリエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択することを特徴とする請求項１に記載の電源管理回路。
【請求項３】
前記電力信号選択部は、前記セカンダリエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択した状態で、所定の周期毎に、前記プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量を測定し、前記プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量の方が大きいとき、前記プライマリエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択することを特徴とする請求項２に記載の電源管理回路。
【請求項４】
前記電力信号選択部は、
前記複数の入力端子それぞれに入力される電力信号を受け、ひとつを選択するセレクタと、
前記検出回路が測定した発電量を示すデータを格納する記憶手段と、
前記記憶手段に格納される複数の前記エネルギーハーベスト素子の発電量を示すデータにもとづき、前記セレクタを制御するロジック部と、
を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電源管理回路。
【請求項５】
前記プライマリエネルギーハーベスト素子は光を電力に変換することを特徴とする請求項２または３に記載の電源管理回路。
【請求項６】
前記セカンダリエネルギーハーベスト素子は熱を電力に変換することを特徴とする請求項２または３に記載の電源管理回路。
【請求項７】
前記セカンダリエネルギーハーベスト素子は振動を電力に変換することを特徴とする請求項２または３に記載の電源管理回路。
【請求項８】
前記検出回路は、前記電力信号選択部に入力される各エネルギーハーベスト素子からの電力信号にもとづき、各エネルギーハーベスト素子の発電量を検出することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電源管理回路。
【請求項９】
前記検出回路は、前記電源回路に入力される電力信号にもとづいて、そのとき前記電力信号選択部により選択されたエネルギーハーベスト素子の発電量を検出することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電源管理回路。
【請求項１０】
前記検出回路は、前記電源回路から出力される電力信号にもとづいて、そのとき前記電力信号選択部により選択されたエネルギーハーベスト素子の発電量を検出することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電源回路。
【請求項１１】
前記検出回路は、前記電源回路の出力電流にもとづいて、そのとき前記電力信号選択部により選択されたエネルギーハーベスト素子の発電量を検出することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電源管理回路。
【請求項１２】
それぞれに種類の異なるエネルギーハーベスト素子が接続され、対応するエネルギーハーベスト素子からの電力信号が入力される複数の入力端子と、
それぞれが前記エネルギーハーベスト素子ごとに設けられ、対応するエネルギーハーベスト素子からの電力信号を安定化させる複数の電源回路と、
複数の前記エネルギーハーベスト素子それぞれの発電量を検出する検出回路と、
前記複数の電源回路それぞれから出力される電力信号を受け、前記検出回路により検出された前記エネルギーハーベスト素子それぞれの発電量にもとづき、ひとつのエネルギーハーベスト素子に対応する電源回路からの電力信号を選択する電力信号選択部と、
を備えることを特徴とする電源管理回路。
【請求項１３】
前記電力信号選択部は、通常動作時に、複数の前記エネルギーハーベスト素子のうち優先すべきプライマリエネルギーハーベスト素子に対応する電源回路からの電力信号を選択しており、前記プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量が減少したとき、別のセカンダリエネルギーハーベスト素子の発電量を測定し、前記セカンダリエネルギーハーベスト素子の発電量の方が大きいとき、前記セカンダリエネルギーハーベスト素子に対応する電源回路からの電力信号を選択することを特徴とする請求項１２に記載の電源管理回路。
【請求項１４】
前記電力信号選択部は、前記セカンダリエネルギーハーベスト素子に対応する電源回路からの電力信号を選択した状態で、所定の周期ごとに、前記プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量を測定し、前記プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量の方が大きいとき、前記プライマリエネルギーハーベスト素子に対応する電源回路からの電力信号を選択することを特徴とする請求項１３に記載の電源管理回路。
【請求項１５】
前記電力信号選択部は、
前記複数の入力端子それぞれに入力される電力信号を受け、ひとつを選択するセレクタと、
前記検出回路が測定した発電量を示すデータを格納する記憶手段と、
前記記憶手段に格納される複数の前記エネルギーハーベスト素子の発電量を示すデータにもとづき、前記セレクタを制御するロジック部と、
を含むことを特徴とする請求項１２から１４のいずれかに記載の電源管理回路。
【請求項１６】
前記プライマリエネルギーハーベスト素子は光を電力に変換することを特徴とする請求項１３または１４に記載の電源管理回路。
【請求項１７】
前記セカンダリエネルギーハーベスト素子は熱を電力に変換することを特徴とする請求項１３または１４のいずれかに記載の電源管理回路。
【請求項１８】
前記セカンダリエネルギーハーベスト素子は振動を電力に変換することを特徴とする請求項１３または１４に記載の電源管理回路。
【請求項１９】
前記検出回路は、各電源回路に入力される電力信号にもとづき、各エネルギーハーベスト素子の発電量を検出することを特徴とする請求項１２から１８のいずれかに記載の電源管理回路。
【請求項２０】
前記検出回路は、各電源回路から出力される電力信号にもとづき、各エネルギーハーベスト素子の発電量を検出することを特徴とする請求項１２から１８のいずれかに記載の電源管理回路。
【請求項２１】
前記検出回路は、前記電力信号選択部から出力される電力信号にもとづいて、そのとき前記電力信号選択部により選択されたエネルギーハーベスト素子の発電量を検出することを特徴とする請求項１２から１８のいずれかに記載の電源管理回路。
【請求項２２】
ひとつの半導体基板に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から２１のいずれかに記載の電源管理回路。
【請求項２３】
複数のエネルギーハーベスト素子と、
負荷回路と、
複数の前記エネルギーハーベスト素子からの電力信号を受け、前記負荷回路に供給する請求項１から２２のいずれかに記載の電源管理回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２４】
複数のエネルギーハーベスト素子と、
センサー素子と、
前記センサー素子の出力値を外部に送信する無線ユニットと、
複数の前記エネルギーハーベスト素子からの電力信号を受け、前記無線ユニットに供給する請求項１から２２のいずれかに記載の電源管理回路と、
を備えることを特徴とする無線センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギーハーベスト素子の利用技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高所、遠隔地、人体内をはじめとするさまざまな箇所の状態をモニタするために無線センサーが利用される。たとえば温度測定用の無線センサーは、温度を測定する温度センサーと、温度センサーにより測定された温度データを、外部に送信するための無線ユニットと、を含む。無線ユニットを動作させるためには電源が必要とされるところ、電源に電池を利用すると電池の交換などのメンテナンスが必要となることから、無線センサーでは、電力源としてエネルギーハーベスト素子が利用される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０１９６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エネルギーハーベスト素子は、環境発電素子とも称され、光、熱、振動などを、電力信号に変換することにより発電する。しかしながらエネルギーハーベスト素子の発電量は、周囲の状況に応じて時々刻々と変換する。したがって従来の無線センサーでは、エネルギーハーベスト素子が長時間発電できない状況が持続すると電力が枯渇するという問題があった。
【０００５】
かかる問題は、無線センサーに限らず、エネルギーハーベスト素子を利用したさまざまな機器において生じうる。
【０００６】
本発明は係る状況に課題に鑑みてなされたものあり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、電力の枯渇を抑制可能な電源管理回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、電源管理回路に関する。電源管理回路は、それぞれに種類の異なるエネルギーハーベスト素子が接続され、対応するエネルギーハーベスト素子からの電力信号が入力される複数の入力端子と、複数の入力端子それぞれに入力される電力信号を受け、ひとつのエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択する電力信号選択部と、電力信号選択部から出力される電力信号を安定化する電源回路と、複数のエネルギーハーベスト素子それぞれの発電量を検出する検出回路と、を備える。電力信号選択部は、検出回路により検出されたエネルギーハーベスト素子それぞれの発電量にもとづき、ひとつのエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択する。
【０００８】
この態様によると、あるエネルギーハーベスト素子の発電量が低下しても、別のエネルギーハーベスト素子からの電力信号によって負荷に電力を供給でき、電力の枯渇を抑制することができる。
【０００９】
電力信号選択部は、通常動作時に、複数のエネルギーハーベスト素子のうち優先すべきプライマリエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択しており、プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量が減少したとき、別のセカンダリエネルギーハーベスト素子の発電量を測定し、セカンダリエネルギーハーベスト素子の発電量の方が大きいとき、セカンダリエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択してもよい。
【００１０】
電力信号選択部は、セカンダリエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択した状態で、所定の周期毎に、プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量を測定し、プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量の方が大きいとき、プライマリエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択してもよい。
【００１１】
電力信号選択部は、複数の入力端子それぞれに入力される電力信号を受け、ひとつを選択するセレクタと、検出回路が測定した発電量を示すデータを格納する記憶手段と、記憶手段に格納される複数のエネルギーハーベスト素子の発電量を示すデータにもとづき、セレクタを制御するロジック部と、を含んでもよい。
【００１２】
プライマリエネルギーハーベスト素子は光を電力に変換してもよい。セカンダリエネルギーハーベスト素子は熱を電力に変換してもよい。セカンダリエネルギーハーベスト素子は振動を電力に変換してもよい。
【００１３】
検出回路は、電力信号選択部に入力される各エネルギーハーベスト素子からの電力信号にもとづき、各エネルギーハーベスト素子の発電量を検出してもよい。
検出回路は、電源回路に入力される電力信号にもとづいて、そのとき電力信号選択部により選択されたエネルギーハーベスト素子の発電量を検出してもよい。
検出回路は、電源回路から出力される電力信号にもとづいて、そのとき電力信号選択部により選択されたエネルギーハーベスト素子の発電量を検出してもよい。
検出回路は、電源回路の出力電流にもとづいて、そのとき電力信号選択部により選択されたエネルギーハーベスト素子の発電量を検出してもよい。
【００１４】
本発明の別の態様もまた、電源管理回路である。この電源管理回路は、それぞれに種類の異なるエネルギーハーベスト素子が接続され、対応するエネルギーハーベスト素子からの電力信号が入力される複数の入力端子と、それぞれがエネルギーハーベスト素子ごとに設けられ、対応するエネルギーハーベスト素子からの電力信号を安定化させる複数の電源回路と、複数のエネルギーハーベスト素子それぞれの発電量を検出する検出回路と、複数の電源回路それぞれから出力される電力信号を受け、検出回路により検出されたエネルギーハーベスト素子それぞれの発電量にもとづき、ひとつのエネルギーハーベスト素子に対応する電源回路からの電力信号を選択する電力信号選択部と、を備える。
【００１５】
この態様によると、あるエネルギーハーベスト素子の発電量が低下しても、別のエネルギーハーベスト素子からの電力信号によって負荷に電力を供給でき、電力の枯渇を抑制することができる。
【００１６】
電力信号選択部は、通常動作時に、複数のエネルギーハーベスト素子のうち優先すべきプライマリエネルギーハーベスト素子に対応する電源回路からの電力信号を選択しており、プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量が減少したとき、別のセカンダリエネルギーハーベスト素子の発電量を測定し、セカンダリエネルギーハーベスト素子の発電量の方が大きいとき、セカンダリエネルギーハーベスト素子に対応する電源回路からの電力信号を選択してもよい。
【００１７】
電力信号選択部は、セカンダリエネルギーハーベスト素子に対応する電源回路からの電力信号を選択した状態で、所定の周期毎に、プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量を測定し、プライマリエネルギーハーベスト素子の発電量の方が大きいとき、プライマリエネルギーハーベスト素子に対応する電源回路からの電力信号を選択してもよい。
【００１８】
電力信号選択部は、複数の入力端子それぞれに入力される電力信号を受け、ひとつを選択するセレクタと、検出回路が測定した発電量を示すデータを格納する記憶手段と、記憶手段に格納される複数のエネルギーハーベスト素子の発電量を示すデータにもとづき、セレクタを制御するロジック部と、を含んでもよい。
【００１９】
プライマリエネルギーハーベスト素子は光を電力に変換してもよい。セカンダリエネルギーハーベスト素子は熱を電力に変換してもよい。セカンダリエネルギーハーベスト素子は振動を電力に変換してもよい。
【００２０】
検出回路は、各電源回路に入力される電力信号にもとづき、各エネルギーハーベスト素子の発電量を検出してもよい。
検出回路は、各電源回路から出力される電力信号にもとづき、各エネルギーハーベスト素子の発電量を検出してもよい。
検出回路は、電力信号選択部から出力される電力信号にもとづいて、そのとき電力信号選択部により選択されたエネルギーハーベスト素子の発電量を検出してもよい。
【００２１】
電源管理回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。制御回路を１つのＩＣとして集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
【００２２】
本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、複数のエネルギーハーベスト素子と、負荷回路と、複数のエネルギーハーベスト素子からの電力信号を受け、負荷回路に供給する上述のいずれかの電源管理回路と、を備えてもよい。
【００２３】
本発明の別の態様は、無線センサーに関する。無線センサーは、複数のエネルギーハーベスト素子と、センサー素子と、センサー素子の出力を外部に送信する無線ユニットと、複数のエネルギーハーベスト素子からの電力信号を受け、無線ユニットに供給する上述のいずれかの電源管理回路と、を備えてもよい。
【００２４】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のある態様によれば、電力の枯渇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施の形態に係る電源管理回路の構成を示す回路図である。
【図２】図１の電源管理回路の動作を示す波形図である。
【図３】第２の実施の形態に係る電源管理回路の構成を示す回路図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、電源管理回路を備える電子機器を示すブロック図およびその利用態様を示す図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、電源管理回路を備える無線センサーを示すブロック図およびその利用態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２８】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る電源管理回路１００の構成を示す回路図である。
電源管理回路１００は、複数（Ｎ個）の入力端子Ｐ１〜ＰＮ、電力信号選択部１１０、電源回路１２０、検出回路１３０を備え、ひとつの半導体基板に一体集積化される。
【００３０】
複数の入力端子Ｐ１〜ＰＮには、種類の異なるエネルギーハーベスト素子ＥＨ１〜ＥＨＮが接続され、ｉ番目（１≦ｉ≦Ｎ）の入力端子Ｐｉには、対応するエネルギーハーベスト素子ＥＨｉからの電力信号が入力される。本実施の形態では、Ｎ＝２の場合を示すが本発明はそれには限定されず、そのＮは任意である。複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨ１、２の種類は特に限定されないが、それらが発電可能な環境は相補的な関係を有することが好ましい。
【００３１】
エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２は、光を電気信号に変換する太陽電池、熱を電気信号に変換するペルチェ素子、振動を電気信号に変換するピエゾ素子（圧電素子）などが利用できる。複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２には、期待される発電量にもとづいて優先順位が定められており、優先順位の最も高い素子ＥＨ１をプライマリ素子、残りＥＨ２をセカンダリ素子とも称する。本実施の形態において、プライマリ素子ＥＨ１は最大発電量が大きな太陽電池であり、セカンダリ素子ＥＨ２は、その他の素子が選択される。
【００３２】
セカンダリ素子ＥＨ２は、主としてプライマリ素子ＥＨ１の発電量が低下したときに使用されるため、発電可能な状況がプライマリ素子ＥＨ１と相補的な関係を有することが好ましい。
【００３３】
電力信号選択部１１０は、複数の入力端子Ｐ１〜ＰＮそれぞれに入力される電力信号を受け、ひとつを選択する。
【００３４】
電源回路１２０は、電力信号選択部１１０から出力される電力信号を安定化する。電源回路１２０の出力端子には、２次電池あるいはコンデンサなどの蓄電手段１５０が接続される。電源回路１２０は、電力信号選択部１１０からの電力信号を昇圧し、蓄電手段を充電するＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００３５】
検出回路１３０は、複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２それぞれの発電量を検出する。検出回路１３０による発電量の検出方法は特に限定されないが、いくつかの好ましい方法を説明する。
方法１．  図１の検出回路１３０は、電力信号選択部１１０に入力される各エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２からの電力信号にもとづき、各エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２の発電量を検出する。この方法によれば、電力信号選択部１１０の選択状態によらずに、任意のエネルギーハーベスト素子ＥＨの発電量を測定することができる。
なお検出回路１３０を、エネルギーハーベスト素子ＥＨごとに設けた場合、複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨの発電量を同時に測定することも可能となる。
【００３６】
方法２．  検出回路１３０は、電源回路１２０に入力される電力信号、すなわち電力信号選択部１１０から出力される電力信号にもとづいて、そのとき電力信号選択部１１０により選択されたエネルギーハーベスト素子ＥＨの発電量を検出してもよい。
【００３７】
方法３．  検出回路１３０は、電源回路１２０から出力される電力信号にもとづいて、そのとき電力信号選択部１１０により選択されたエネルギーハーベスト素子ＥＨの発電量を検出してもよい。
電源回路１２０の効率は、入力電圧の範囲に依存して変動するため、エネルギーハーベスト素子ＥＨ単体の発電量が大きくても、電源回路１２０の効率が低ければ、全体としての電力は小さくなる場合もある。方式３によれば、エネルギーハーベスト素子ＥＨの発電量と、電源回路１２０の効率を考慮して、蓄電手段１５０および／または負荷（不図示）に最大電力を供給しうるエネルギーハーベスト素子ＥＨを選択できる。
【００３８】
方式４．  検出回路１３０は、電源回路１２０の出力電流にもとづいて、そのとき電力信号選択部１１０により選択されたエネルギーハーベスト素子ＥＨの発電量を検出してもよい。
電源回路１２０がスイッチングレギュレータなどであり、その出力電圧が所定レベルに保たれる場合には、電圧が既知であるため、電流を検出することは電力を検出することと等価となる。方式４によれば、検出回路１３０の構成を簡略化できる。
【００３９】
電力信号選択部１１０は、検出回路１３０により検出されたエネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２それぞれの発電量にもとづき、ひとつのエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択する。
【００４０】
具体的には、電力信号選択部１１０は、通常動作時に、複数のエネルギーハーベスト素子のうちプライマリ素子ＥＨ１からの電力信号を選択している。そして、プライマリ素子ＥＨ１の発電量が減少したとき、検出回路１３０は、別のセカンダリ素子ＥＨ２の発電量を測定する。そしてセカンダリ素子ＥＨ２の発電量の方が大きいとき、電力信号選択部１１０はセカンダリ素子ＥＨ２からの電力信号を選択する。
【００４１】
電力信号選択部１１０は、セカンダリ素子ＥＨ２からの電力信号を選択した状態で、所定の周期ごとに、プライマリ素子ＥＨ１およびセカンダリ素子ＥＨ２の発電量を測定する。そして、プライマリ素子ＥＨ１の発電量の方が大きいとき、プライマリ素子ＥＨ１からの電力信号を選択する。セカンダリ素子ＥＨ２の発電量の方が大きい場合、電力信号選択部１１０は、引き続きセカンダリ素子ＥＨ２からの電力信号を選択する。
【００４２】
電力信号選択部１１０は、記憶部１１２、ロジック部１１４、セレクタ１１６を含む。
セレクタ１１６は、複数の入力端子Ｐ１、Ｐ２それぞれに入力される電力信号を受け、ひとつを選択する。記憶部１１２は、メモリ、レジスタなどであり、検出回路１３０が測定した複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨそれぞれの発電量を示すデータを格納する。ロジック部１１４は、記憶部１１２に格納される複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨの発電量を示すデータにもとづき、セレクタ１１６を制御する。
【００４３】
以上が電源管理回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。
図２は、図１の電源管理回路１００の動作を示す波形図である。図２の上段は、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２それぞれの発電量を、中段は、電力信号選択部１１０により選択されるエネルギーハーベスト素子ＥＨを、下段は、検出回路１３０による電力検出のタイミングを示す。
【００４４】
時刻ｔ１〜ｔ２の間、エネルギーハーベスト素子（プライマリ素子）ＥＨ１が十分に大きな電力を発生しており、電力信号選択部１１０はプライマリ素子ＥＨ１を選択している。この間、検出回路１３０は、所定の周期τ１ごとにプライマリ素子ＥＨ１の発電量を測定しており、ロジック部１１４がプライマリ素子ＥＨ１の発電量を所定のしきい値と比較する。
【００４５】
時刻ｔ２にプライマリ素子ＥＨ１の発電量が低下する。次の電力測定タイミングｔ３において、ロジック部１１４により、プライマリ素子ＥＨ１の発電量がしきい値より低くなったことが検出されると、セカンダリ素子ＥＨ２の発電量が測定される。
その結果、セカンダリ素子ＥＨ２の発電量が大きいと判定されると、時刻ｔ４に電力信号選択部１１０は、セカンダリ素子ＥＨ２からの電力信号を選択する。
【００４６】
電力信号選択部１１０がセカンダリ素子ＥＨ２を選択する間も、検出回路１３０は、所定の周期τ２ごとに、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２の発電量を測定する。周期τ２は、周期τ１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００４７】
検出タイミングｔ５において、プライマリ素子ＥＨ１とセカンダリ素子ＥＨ２の発電量が測定される。このときはプライマリ素子ＥＨ１の発電量の方が小さいため、電力信号選択部１１０はセカンダリ素子ＥＨ２を選択し続ける。次の検出タイミングｔ６では、プライマリ素子ＥＨ１の発電量の方が大きいため、電力信号選択部１１０はプライマリ素子ＥＨ１を選択する。
【００４８】
以上が電源管理回路１００の動作である。
この電源管理回路１００によれば、あるエネルギーハーベスト素子の発電量が低下しても、別のエネルギーハーベスト素子からの電力信号によって負荷に電力を供給でき、電力の枯渇を抑制することができる。
【００４９】
また、複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨについて、期待される発電量にもとづいて優先順位を付け、プライマリ素子ＥＨ１の発電量が十分に大きい場合には、プライマリ素子ＥＨ１を優先的に使用することとし、その発電量が低下した場合に、セカンダリ素子ＥＨ２を使用することにより、電源管理回路１００全体としての発電量を高めることができる。
【００５０】
検出回路１３０を動作させて発電量を測定する際には、検出回路１３０が電力を消費する。実施の形態に係る電源管理回路１００によれば、プライマリ素子ＥＨ１から十分な発電量が得られるときには、セカンダリ素子ＥＨ２の発電量は測定しないこととしているため、検出回路１３０の消費電力を抑制できるという利点もある。
【００５１】
また、複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨに対して、単一の電源回路１２０を共有して利用するため、電源管理回路１００全体のサイズをコンパクトに収めることができる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態に係る電源管理回路１００ａの構成を示す回路図である。
電源管理回路１００ａは、複数の電源回路１２０＿１、１２０＿２、電力信号選択部１１０ａ、検出回路１３０を備える。
複数の電源回路１２０＿１、１２０＿２はそれぞれ、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２ごとに設けられ、対応するエネルギーハーベスト素子からの電力信号を安定化させる。
【００５３】
検出回路１３０は、複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２それぞれの発電量を検出する。検出回路１３０については、第１の実施の形態と同様である。すなわち検出回路１３０は、電源回路１２０＿１、１２０＿２の入力を監視してもよいし、電源回路１２０＿１、１２０＿２の出力を監視してもよいし、電力信号選択部１１０ａの出力を監視してもよい。
【００５４】
電力信号選択部１１０ａは、複数の電源回路１２０＿１、１２０＿２それぞれから出力される電力信号を受け、検出回路１３０により検出されたエネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２それぞれの発電量にもとづき、ひとつのエネルギーハーベスト素子からの電力信号を選択する。電力信号選択部１１０ａの構成は図１の電力信号選択部１１０と同様である。
【００５５】
以上が第２の実施の形態に係る電源管理回路１００ａの構成である。
電源管理回路１００ａによっても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
電源管理回路１００ａは、エネルギーハーベスト素子ＥＨごとに電源回路１２０を設けているため、回路面積の観点で電源管理回路１００よりも不利である。しかしながら、電源回路１２０＿１、１２０＿２それぞれを、エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２それぞれの出力電圧−出力電流特性に応じて最適化して設計することができるため、複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨ間で単一の電源回路１２０を共有する場合に比べて、効率の観点で有利である。
【００５７】
最後に、第１、第２の実施の形態に係る電源管理回路の用途を説明する。
図４（ａ）、（ｂ）は、電源管理回路１００を備える電子機器を示すブロック図およびその利用態様を示す図である。
【００５８】
図４（ａ）の電子機器５００は、複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２と、負荷回路５０２と、複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２からの電力信号を受け、負荷回路５０２に供給する電源管理回路１００と、を備える。
【００５９】
図４（ｂ）に示すように、電子機器５００は、たとえば人体５１０内に埋め込まれる医療用デバイス、たとえばペースメーカであってもよい。負荷５０２は、心臓５１２に刺激を与える電気刺激発生装置である。エネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２としては、熱を電気信号に変換する素子、振動を電気信号に変換する素子が利用できる。この構成によれば、電力の枯渇を抑制でき、電子機器５００を安定的に動作させることができる。
【００６０】
図５（ａ）、（ｂ）は、電源管理回路１００を備える無線センサー６００を示すブロック図およびその利用態様を示す図である。
図５（ａ）の無線センサー６００は、複数のエネルギーハーベスト素子ＥＨ１、ＥＨ２、センサー素子６０２、マイクロコントローラ６０４、無線ユニット６０６、電源管理回路１００を備える。
【００６１】
無線センサー６００は、それが設置される箇所の周囲の状態、たとえば温度、消費電力、圧力、振動、変位、加速度などをモニタし、遠隔して配置される管理デバイスに、モニタ結果を送信する。無線センサー６００は、図５（ｂ）に示すようなビル管理システム（ＢＥＭＳ：Building and Energy Management System）に利用できる。この場合、複数の無線センサー６００が、ビル６５０の部屋ごと、もしくはフロアごとに配置される。
図５（ａ）の無線センサー６００は、工場エネルギー管理システム（Factory Energy Management System）、地殻変動の検知システム、地震予測システム、道路や橋梁のセンサー、人体内、あるいは動物体内のヘルスモニタなどにも利用可能である。
【００６２】
センサー素子６０２は、無線センサー６００のセンシングの対象となる特性、すなわち温度、消費電力、圧力、振動、変位、加速度などを測定する。マイクロコントローラ６０４は、センサー素子６０２の測定値を受け、必要に応じた信号処理を行い、無線ユニット６０６に送信する。無線ユニット６０６は、測定値に応じたＲＦ信号を送信する。
【００６３】
かかる無線センサー６００において、電源管理回路１００は、センサー素子６０２、マイクロコントローラ６０４、無線ユニット６０６に対して電力を供給する。たとえばエネルギーハーベスト素子ＥＨ１は、光を電気信号に変換する素子であり、エネルギーハーベスト素子ＥＨ２は、熱や振動を電気信号に変換する素子である。
【００６４】
この構成によれば、電力の枯渇を抑制でき、無線センサー６００を安定的に動作させることができる。
【００６５】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
ＥＨ…エネルギーハーベスト素子、１００…電源管理回路、１１０…電力信号選択部、１１２…記憶部、１１４…ロジック部、１１６…セレクタ、１２０…電源回路、１３０…検出回路、１５０…蓄電手段、５００…電子機器、５０２…負荷回路、６００…無線センサー、６０２…センサー素子、６０４…マイクロコントローラ、６０６…無線ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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