(57)【要約】【課題】発電部と蓄電部とを有する電源装置において、充電モードから放電モードへの切り替えを適切に行うことで、蓄電部から発電部への電流の逆流を抑制する。【解決手段】電源装置は、発電電圧を出力する発電部と、発電電圧が印加される電源ライン上に設けられた第１のスイッチと、電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて第１のスイッチを制御する第１のスイッチ制御部と、電源ラインに接続された分岐ライン上に設けられた第２のスイッチと、電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて第２のスイッチを制御する第２のスイッチ制御部と、分岐ライン上に設けられた蓄電部を備える。第２のスイッチ制御部は、発電部によって生成された電力によって蓄電部を充電する場合に、第２のスイッチがオンオフ動作を繰り返すように第２のスイッチを制御する。【選択図】図２
2019103305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを電力に変換して発電電圧を出力する発電部と、
前記発電電圧が印加される一対の電源ラインの少なくとも一方に設けられた第１のスイッチと、
前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて前記第１のスイッチを制御する第１のスイッチ制御部と、
前記一対の電源ラインに接続された分岐ライン上に設けられた第２のスイッチと、
前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて前記第２のスイッチを制御する第２のスイッチ制御部と、
前記分岐ライン上に設けられ、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの双方がオン状態となることで前記発電部に接続される蓄電部と、
を含み、
前記第２のスイッチ制御部は、前記発電部によって生成された電力によって前記蓄電部を充電する場合に、前記第２のスイッチがオンオフ動作を繰り返すように前記第２のスイッチを制御する
電源装置。
【請求項２】
前記第１のスイッチ制御部は、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが、第１の閾値を上回った場合に、前記第１のスイッチをオン状態にする制御電圧を出力し、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を下回った場合に、前記第１のスイッチをオフ状態にする制御電圧を出力し、
前記第２のスイッチ制御部は、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが、第３の閾値を上回った場合に、前記第２のスイッチをオン状態にする制御電圧を出力し、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが、前記第３の閾値よりも小さい第４の閾値を下回った場合に、前記第２のスイッチをオフ状態にする制御電圧を出力する
請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第３の閾値は前記第１の閾値より大きい
請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記第２のスイッチ制御部は、前記第１のスイッチ制御部から出力される前記第１のスイッチをオフ状態にする制御電圧に応じて、前記第２のスイッチをオン状態にする制御電圧を出力する
請求項２または請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記第１のスイッチは、
前記一対の電源ラインの少なくとも一方に設けられ、ドレインソース間に第１のダイオードが接続された第１のトランジスタと、
ドレインソース間に第２のダイオードが接続され、前記第２のダイオードの向きが前記第１のダイオードの向きと逆向きとなるように前記一対の電源ラインの少なくとも一方に設けられた第２のトランジスタと、を含む
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
前記第２のスイッチは、
前記分岐ライン上に設けられ、ドレインソース間に第３のダイオードが接続された第３のトランジスタと、
ドレインソース間に第４のダイオードが接続され、前記第４のダイオードの向きが、前記第３のダイオードの向きと逆向きとなるように前記分岐ライン上に設けられた第４のトランジスタと、を含む
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記蓄電部の充電電圧のレベルが所定のレベルを下回った場合に、前記蓄電部からの放電を停止させる過放電防止回路を更に含む
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項８】
前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが所定のレベルを上回った場合に、前記発電部から前記蓄電部に伝送される電力の量を抑制する過充電防止回路を更に含む
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項９】
エネルギーを電力に変換して発電電圧を出力する発電部と、
前記発電電圧が印加される一対の電源ラインの少なくとも一方に設けられた第１のスイッチと、
前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて前記第１のスイッチを制御する第１のスイッチ制御部と、
前記一対の電源ラインに接続された分岐ライン上に設けられた第２のスイッチと、
前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて前記第２のスイッチを制御する第２のスイッチ制御部と、
前記分岐ライン上に設けられ、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの双方がオン状態となることで前記発電部に接続される蓄電部と、
前記第１のスイッチがオン状態となることで前記発電部に接続され、前記第２のスイッチがオン状態となることで前記蓄電部に接続される無線通信部と、
を含み、
前記第２のスイッチ制御部は、前記発電部によって生成された電力によって前記蓄電部を充電する場合に、前記第２のスイッチがオンオフ動作を繰り返すように前記第２のスイッチを制御する
通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、電源装置及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池等の発電素子と、二次電池等の蓄電素子とを備えた電源装置に関する技術として、例えば以下の技術が知られている。
【０００３】
例えば、二次電池に直列に接続された第１のスイッチと、二次電池の電圧が第１の電圧値以下のときにのみ第１のスイッチをオン状態にして二次電池と太陽電池とを接続させる第１コンパレータと、を有する太陽電池付時計が知られている。太陽電池付時計は、時計回路に直列に接続された第２のスイッチと、二次電池の電圧が第１の電圧値以上のときに第２のスイッチをオン状態にして二次電池と時計回路を接続させる第２コンパレータと、第１のスイッチに並列に接続された第３のスイッチを更に含む。また、太陽電池付時計は、二次電池の電圧が第１の電圧値以上でかつそれより高い第２の電圧以下のときのみ第３のスイッチをオン状態にして太陽電池と二次電池を接続するシュミットコンパレータを更に含む。
【０００４】
また、太陽電池と、太陽電池で発電されたエネルギーを蓄積する充電電池とを備えた電源装置において、充電電池の充電電圧が第１のレベルに達した場合、これよりも低い第２のレベルまで放電する充電電圧制御手段を備えたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６３−７３８８号公報
【特許文献２】特開平７−２５０４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、太陽電池等の発電素子１１０と二次電池等の蓄電素子１２０とを備えた電源装置１００の構成の一例を示す図である。環境エネルギーから電力を生成する太陽電池等の発電素子１１０による電力供給は不安定であることから、発電素子１１０と蓄電素子１２０とを併用することで、負荷１３０に対する電力供給を安定的に行うことが可能となる。例えば、発電素子１１０が太陽電池である場合、昼間に発電素子１１０によって生成された電力によって蓄電素子１２０の充電を行いつつ負荷１３０への電力供給を行い（充電モード）、夜間に蓄電素子１２０に蓄積した電力によって負荷１３０への電力供給を行う（放電モード）。
【０００７】
上記の構成を有する電源装置１００においては、発電素子１１０によって生成された電力によって生じる電圧ＶＤＤ１が、蓄電素子１２０の充電電圧ＶＤＤ２よりも低くなった場合に、電流が蓄電素子１２０から発電素子１１０に向けて逆流するおそれがある。電流の逆流が生じると、蓄電素子１２０に蓄積された電力を無駄に消費してしまう。従って、電流の逆流を防止するために、充電モードと放電モードを分立し、放電モードにおいては、蓄電素子１２０と発電素子１１０との間の電流経路を遮断することが望ましい。また、電圧ＶＤＤ１が充電電圧ＶＤＤ２よりも低くなる前に充電モードから放電モードに切り替えることが好ましい。
【０００８】
しかしながら、発電素子１１０と蓄電素子１２０とが電源ラインＬを介して常時接続されていると、電圧ＶＤＤ１と充電電圧ＶＤＤ２とが同じとなることから、充電モードから放電モードへの切り替えを適切なタイミングで行うことが困難である。
【０００９】
開示の技術は、一つの側面として、発電部と蓄電部とを有する電源装置において、充電モードから放電モードへの切り替えを適切に行うことで、蓄電部から発電部への電流の逆流を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
開示の技術に係る電源装置は、エネルギーを電力に変換して発電電圧を出力する発電部を備える。電源装置は、前記発電電圧が印加される電源ライン上に設けられた第１のスイッチと、前記電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて前記第１のスイッチを制御する第１のスイッチ制御部を備える。電源装置は、前記電源ラインから分岐した分岐ライン上に設けられた第２のスイッチと、前記電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて前記第２のスイッチを制御する第２のスイッチ制御部と、を備える。前記分岐ライン上に設けられ、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの双方がオン状態となることで前記発電部に接続される蓄電部を備える。前記第２のスイッチ制御部は、前記発電部によって生成された電力によって前記蓄電部を充電する場合に、前記第２のスイッチがオンオフ動作を繰り返すように前記第２のスイッチを制御する。
【発明の効果】
【００１１】
開示の技術によれば、発電部と蓄電部とを有する電源装置において、充電モードから放電モードへの切り替えを適切に行うことができ、蓄電部から発電部への電流の逆流を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電源装置の構成の一例を示す図である。
【図２】開示の技術の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図３】開示の技術の実施形態に係る第２のスイッチ制御部の構成の一例を示す図である。
【図４】開示の技術の実施形態に係る電源装置の動作シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図５】開示の技術の実施形態に係る電源装置の動作波形の一例を示す図である。
【図６】開示の技術の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図７】開示の技術の実施形態に係る電源装置の動作波形の一例を示す図である。
【図８Ａ】開示の技術の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図８Ｂ】開示の技術の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図８Ｃ】開示の技術の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図８Ｄ】開示の技術の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図９Ａ】開示の技術の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図９Ｂ】開示の技術の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図９Ｃ】開示の技術の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】開示の技術の第２の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図１１】開示の技術の第３の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図１２】開示の技術の第４の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図１３】開示の技術の第５の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、開示の技術の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。
【００１４】
[第１の実施形態]
図２は、開示の技術の実施形態に係る電源装置１の構成の一例を示す図である。電源装置１は、発電部１０、キャパシタ１２、蓄電部４０、第１のスイッチＳＷ１、第１のスイッチ制御部２１、第２のスイッチＳＷ２、及び第２のスイッチ制御部２２を含んで構成されている。なお、図２には、電源装置１から電力の供給を受ける負荷５０が電源装置１と共に示されている。
【００１５】
発電部１０は、例えば、光、熱、振動、電波などのエネルギーを電力に変換して発電電圧を出力する。以下において、発電部１０として太陽電池１１を用いる場合を例に説明するが、発電部１０として太陽電池以外の発電素子を用いることが可能である。振動、電波などの交流電圧を生成する発電素子を使う場合に、別途交流電圧から直流電圧への変換装置が必要となる場合もある。
【００１６】
太陽電池１１の正極は正側の電源ラインＬｐｌｕｓに接続され、太陽電池１１の負極は負側の電源ラインＬｍｉｎｕｓに接続されている。負側の電源ラインＬｍｉｎｕｓは、グランドラインであってもよい。太陽電池１１から出力される発電電圧は、電源ラインＬｐｌｕｓ及びＬｍｉｎｕｓに印加される。
【００１７】
第１のスイッチＳＷ１は、電源ラインＬｐｌｕｓ、または、電源ラインＬｍｉｎｕｓ上に設けられている。第１のスイッチＳＷ１は、第１のスイッチ制御部２１から供給される制御電圧Ｖｃ１に応じてオン状態またはオフ状態となる。第１のスイッチＳＷ１により電源ラインＬｐｌｕｓは、太陽電池側と負荷側とに分けられる。
【００１８】
キャパシタ１２は、太陽電池１１に並列接続されている。すなわち、キャパシタ１２の一方の電極は、電源ラインＬｐｌｕｓの太陽電池側に接続され、キャパシタ１２の他方の電極は、電源ラインＬｍｉｎｕｓに接続されている。キャパシタ１２は、太陽電池１１によって生成された電力を蓄積する。キャパシタ１２は、蓄電部４０よりも蓄電容量が小さいものが用いられる。
【００１９】
第１のスイッチ制御部２１は、電源ラインＬｐｌｕｓに接続された第１の入力端子ｉ１、電源ラインＬｍｉｎｕｓに接続された第２の入力端子ｉ２、及び出力端子ｏを有する。第１のスイッチ制御部２１は、電源ラインＬｐｌｕｓと電源ラインＬｍｉｎｕｓとの間に生じる電圧ＶＤＤ１のレベルに基づいて第１のスイッチＳＷ１のオンオフを制御する。第１のスイッチ制御部２１は、電圧ＶＤＤ１のレベルが第１の閾値ＶＨ１を上回った場合に、第１のスイッチＳＷ１をオン状態にする制御電圧Ｖｃ１を出力する。一方、第１のスイッチ制御部２１は、電圧ＶＤＤ１のレベルが第１の閾値ＶＨ１よりも小さい第２の閾値ＶＬ１を下回った場合に、第１のスイッチＳＷ１をオフ状態にする制御電圧Ｖｃ１を出力する。
【００２０】
蓄電部４０及び第２のスイッチＳＷ２は、電源ラインＬｐｌｕｓ、Ｌｍｉｎｕｓに接続された分岐ラインＬｂ上にそれぞれ設けられている。分岐ラインＬｂは、一端が電源ラインＬｐｌｕｓの負荷側に接続され、他端が電源ラインＬｍｉｎｕｓに接続されている。すなわち、第２のスイッチＳＷ２及び蓄電部４０を含む直列回路は、太陽電池１１に並列に接続されている。
【００２１】
蓄電部４０は、例えば二次電池、スーパキャパシタ等のキャパシタ１２よりも蓄電容量が大きい蓄電素子によって構成されている。蓄電部４０は、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２の双方がオン状態となることで太陽電池１１に接続され、蓄電部４０において充電が行われる。第２のスイッチＳＷ２は、第２のスイッチ制御部２２から供給される制御電圧Ｖｃ２に応じてオン状態またはオフ状態となる。
【００２２】
第２のスイッチ制御部２２は、電源ラインＬｐｌｕｓの負荷側に接続された第１の入力端子ｉ１、インバータ３０の出力端子に接続された第２の入力端子ｉ２、及び出力端子ｏを有する。第２のスイッチ制御部２２は、電源ラインＬｐｌｕｓと電源ラインＬｍｉｎｕｓとの間に生じる電圧ＶＤＤ１のレベルに基づいて第２のスイッチＳＷ２のオンオフを制御する。第２のスイッチ制御部２２は、電圧ＶＤＤ１のレベルが第１の閾値ＶＨ１よりも大きい第３の閾値ＶＨ２を上回った場合に、第２のスイッチＳＷ２をオン状態にする制御電圧Ｖｃ２を出力する。一方、第２のスイッチ制御部２２は、電圧ＶＤＤ１のレベルが、第３の閾値ＶＨ２よりも小さい第４の閾値ＶＬ２を下回った場合に、第２のスイッチＳＷ２をオフ状態にする制御電圧Ｖｃ２を出力する。
【００２３】
第２のスイッチ制御部２２の第２の入力端子ｉ２は、インバータ３０を介して第１のスイッチ制御部２１の出力端子ｏに接続されている。また、第２のスイッチ制御部２２の出力端子ｏは、一端が電源ラインＬｐｌｕｓに接続されたプルアップ抵抗ＲＨの他端に接続されている。この構成により、第１のスイッチ制御部２１が、第１のスイッチＳＷ１をオフ状態にするローレベルの制御電圧Ｖｃ１を出力した場合、第２のスイッチ制御部２２の第２の入力端子ｉ２には、ハイレベルの電圧が入力される。第２のスイッチ制御部２２の第２の入力端子ｉ２にハイレベルの電圧が入力されると、第２のスイッチ制御部２２は、プルアップ抵抗ＲＨの作用により、第２のスイッチＳＷ２をオン状態にするハイレベルの制御電圧Ｖｃ２を出力する。
【００２４】
図３は、第２のスイッチ制御部２２の構成の一例を示す図である。第２のスイッチ制御部２２は、出力段がオープンドレインタイプのヒステリシスコンパレータの構成を有する。第２のスイッチ制御部２２は、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、トランジスタＴ１、Ｔ２、演算増幅回路２０１、電流源２０２、基準電圧回路２０３、静電保護用ダイオード２０４を含んで構成されている。
【００２５】
演算増幅回路２０１は、第１の入力端子ｉ１と第２の入力端子ｉ２との間に印加される電圧を抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３によって分圧して得られる検出電圧ＶＤのレベルが、基準電圧ＶＲＥＦのレベルよりも低い場合、ハイレベルの信号を出力する。演算増幅回路２０１からハイレベルの信号が出力されると、トランジスタＴ１及びＴ２がそれぞれオン状態となり、出力端子ｏから出力される制御電圧Ｖｃ２のレベルは、ローレベルとなる。
【００２６】
一方、演算増幅回路２０１は、検出電圧ＶＤのレベルが、基準電圧ＶＲＥＦのレベルよりも高い場合、ローレベルの信号を出力する。演算増幅回路２０１からローレベルの信号が出力されると、トランジスタＴ１及びＴ２がそれぞれオフ状態となり、出力端子ｏから出力される制御電圧Ｖｃ２のレベルは、プルアップ抵抗ＲＨ（図２参照）の作用によりハイレベルとなる。演算増幅回路２０１から出力され出力信号のレベルに応じてトランジスタＴ２がオンオフすることで、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３による分圧比が変化し、これによって、第２のスイッチ制御部２２において、ヒステリシス特性が実現される。
【００２７】
第１のスイッチ制御部２１が、第１のスイッチＳＷ１をオフさせるローレベルの制御電圧Ｖｃ１を出力したことにより、第２のスイッチ制御部２２の第２の入力端子ｉ２にハイレベルの電圧が入力された場合には、トランジスタＴ１は、オフ状態となる。この場合、第２のスイッチ制御部２２から出力される制御電圧Ｖｃ２のレベルは、プルアップ抵抗ＲＨ（図２参照）の作用によりハイレベルとなる。なお、第１のスイッチ制御部２１は、第２のスイッチ制御部２２の構成と同様の構成を有していてもよい。
【００２８】
負荷５０は、第２のスイッチＳＷ２及び蓄電部４０を含む直列回路と並列に接続されている。第１のスイッチＳＷ１がオン状態となることで、負荷５０は太陽電池１１に接続され、太陽電池１１から負荷５０に電力が供給される。一方、第２のスイッチＳＷ２がオン状態となることで、負荷５０は蓄電部４０に接続され、蓄電部４０から負荷５０に電力が供給される。
【００２９】
以下に、電源装置１の動作について説明する。図４は、電源装置１の動作シーケンスの一例を示すフローチャートである。図５は、電源装置１の動作波形の一例を示す図である。図５の上段は、電源ラインＬｐｌｕｓと電源ラインＬｍｉｎｕｓとの間に生じる電圧ＶＤＤ１及び蓄電部４０の充電電圧ＶＤＤ２の波形の一例である。図５の中段は、第１のスイッチ制御部２１から出力される制御電圧Ｖｃ１の波形の一例である。図５の下段は、第２のスイッチ制御部２２から出力される制御電圧Ｖｃ２の波形の一例である。初期状態において、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２が、それぞれ、オフ状態であるものとする。
【００３０】
太陽電池１１に照射される光の強度が増加すると、太陽電池１１の単位時間当たりの発電量が増加し、電源ラインＬｐｌｕｓと電源ラインＬｍｉｎｕｓとの間に生じる電圧ＶＤＤ１のレベルが高くなる。太陽電池１１によって生成された電力は、キャパシタ１２に蓄積される。第１のスイッチ制御部２１は、電圧ＶＤＤ１のレベルが第１の閾値ＶＨ１を上回ったか否かの判定を行う（ステップＳ１）。
【００３１】
第１のスイッチ制御部２１は、電圧ＶＤＤ１のレベルが第１の閾値ＶＨ１を上回ったことを検出すると、ハイレベルの制御電圧Ｖｃ１を出力する。これにより、第１のスイッチＳＷ１がオン状態となる（ステップＳ２）。第１のスイッチＳＷ１がオン状態となることで、負荷５０に電力が供給される。
【００３２】
第１のスイッチ制御部２１から出力された制御電圧Ｖｃ１は、インバータ３０を通過することで、ローレベルに反転され、第２のスイッチ制御部２２の第２の入力端子ｉ２に入力される。第１のスイッチＳＷ１がオン状態となり且つ第２のスイッチ制御部２２の第２の入力端子ｉ２にローレベルの電圧が印加されることで、第２のスイッチ制御部２２は、電圧ＶＤＤ１のレベルを検知可能な状態となる。
【００３３】
第２のスイッチ制御部２２は、電圧ＶＤＤ１のレベルが第３の閾値ＶＨ２（＞ＶＨ１）を上回ったか否かの判定を行う（ステップＳ３）。第２のスイッチ制御部２２は、電圧ＶＤＤ１のレベルが第３の閾値ＶＨ２を上回ったことを検出すると、ハイレベルの制御電圧Ｖｃ２を出力する。これにより、第２のスイッチＳＷ２はオン状態となる（ステップＳ４）。
【００３４】
第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２の双方がオン状態となることで、蓄電部４０は、太陽電池１１及びキャパシタ１２に接続され、太陽電池１１によって生成された電力によって充電される。蓄電部４０は、キャパシタ１２よりも蓄電容量が大きいため、キャパシタ１２から蓄電部４０への電荷の移動に伴い、電圧ＶＤＤ１のレベルが低下する。
【００３５】
第２のスイッチ制御部２２は、電圧ＶＤＤ１のレベルが第４の閾値ＶＬ２（＜ＶＨ２）を下回ったか否かの判定を行う（ステップＳ５）。第２のスイッチ制御部２２は、電圧ＶＤＤ１のレベルが第４の閾値ＶＬ２を下回ったことを検出すると、ローレベルの制御電圧Ｖｃ２を出力する。これにより、第２のスイッチＳＷ２はオフ状態となる（ステップＳ６）。
【００３６】
第２のスイッチＳＷ２がオフ状態となることで、蓄電部４０は、太陽電池１１及びキャパシタ１２から切り離される。太陽電池１１における発電量が比較的多い場合（ステップＳ７において否定判定がなされる場合）において、第２のスイッチＳＷ２がオフ状態となると、電圧ＶＤＤ１のレベルは再び上昇する。この場合、ステップＳ３からステップＳ６までの処理が繰り返され、第２のスイッチＳＷ２は、オンオフ動作を繰り返す。
【００３７】
図５には、第２のスイッチＳＷ２においてオンオフ動作が繰り返され、電圧ＶＤＤ１のレベルが、第３の閾値ＶＨ２と第４の閾値ＶＬ２との間で小刻みに振動している様子が示されている。第２のスイッチＳＷ２においてオンオフ動作が繰り返されている間、蓄電部４０の充電電圧ＶＤＤ２は徐々に上昇する。太陽電池１１における発電量が比較的多い場合には、充電電圧ＶＤＤ２が第４の閾値ＶＬ２を超えない限り、第２のスイッチＳＷ２におけるオンオフ動作が継続する。第２のスイッチＳＷ２においてオンオフ動作が繰り返されることで、蓄電部４０の充電が間欠的に行われる。このように、太陽電池１１における単位時間当たりの発電量が比較的多い場合には、電源装置１は、太陽電池１１において生成された電力によって蓄電部４０の充電を行いつつ負荷５０への電力供給を行う充電モードで動作する。
【００３８】
太陽電池１１に照射される光の強度が低下すると、太陽電池１１の単位時間当たりの発電量が低下し、電圧ＶＤＤ１のレベルが低下する。第１のスイッチ制御部２１は、電圧ＶＤＤ１のレベルが第２の閾値ＶＬ１を下回ったか否かの判定を行う（ステップＳ７）。第１のスイッチ制御部２１は、電圧ＶＤＤ１のレベルが第２の閾値ＶＬ１を下回ったことを検出すると、ローレベルの制御電圧Ｖｃ１を出力する。これにより、第１のスイッチＳＷ１はオフ状態となる（ステップＳ８）。
【００３９】
第１のスイッチ制御部２１から出力されたローレベルの制御電圧Ｖｃ１は、インバータ３０を通過することで、ハイレベルに反転され、第２のスイッチ制御部２２の第２の入力端子ｉ２に入力される。第２のスイッチ制御部２２の入力端子ｉ２にハイレベルの電圧が入力されると、第２のスイッチ制御部２２は、プルアップ抵抗ＲＨの作用により、ハイレベルの制御電圧Ｖｃ２を出力する。これにより、第２のスイッチＳＷ２は、オン状態となる（ステップＳ９）。
【００４０】
第１のスイッチＳＷ１がオフ状態、第２のスイッチＳＷ２がオン状態となることで、蓄電部４０に蓄積された電力によって負荷５０に対する電力供給を行う放電モードに移行する。放電モードにおいては、第１のスイッチＳＷ１はオフ状態となり、蓄電部４０は、太陽電池１１から切り離される。なお、第２のスイッチ制御部２２は、放電モードにおいて、蓄電部４０に蓄積された電力によって稼働状態を維持することが可能である。
【００４１】
以上のように、電源装置１は、周囲が明るく、太陽電池１１における単位時間当たりの発電量が比較的多い場合には、太陽電池１１において生成された電力によって蓄電部４０の充電を行いつつ負荷５０への電力供給を行う充電モードで動作する。充電モードにおいて、第２のスイッチＳＷ２は、オンオフ動作を繰り返し、蓄電部４０の充電が間欠的に行われるので、電源ラインＬｐｌｕｓと電源ラインＬｍｉｎｕｓとの間に生じる電圧ＶＤＤ１と、蓄電部４０の充電電圧ＶＤＤ２とが互いに同じレベルとはならない（ＶＤＤ１≠ＶＤＤ２）。従って、充電モードにおいて、太陽電池１１の発電電圧を、蓄電部４０の充電電圧ＶＤＤ２の影響を受けることなく検出することが可能である。
【００４２】
一方、電源装置１は、周囲が暗く、太陽電池１１における単位時間当たりの発電量が比較的少ない場合には、蓄電部４０に蓄積された電力によって負荷５０に対する電力供給を行う放電モードで動作する。放電モードにおいて、第１のスイッチＳＷ１はオフ状態となり、蓄電部４０と太陽電池１１とが切り離される。
【００４３】
上記のように、充電モードにおいて、第１のスイッチ制御部２１は、蓄電部４０の充電電圧ＶＤＤ２の影響を受けることなく太陽電池１１の発電電圧のレベルを検出することが可能である。従って、充電モードから放電モードへの切り替えを適切なタイミングで行うことが可能となる。すなわち、電圧ＶＤＤ１が充電電圧ＶＤＤ２よりも小さくなり、電流が蓄電部４０から太陽電池１１に向けて流れる逆流が発生する前に、第１のスイッチＳＷ１をオフ状態にして電流経路を遮断することができる。電流の逆流を防止することで、蓄電部４０に蓄積された電力を無駄に消費してしまうことを防止することができる。
【００４４】
ここで、蓄電部４０が、例えば容量１ｍＡｈの二次電池であり、負荷５０の消費電流が例えば１μＡであり、逆流が生じた場合に蓄電部４０から太陽電池１１に向かう電流が例えば１μＡである場合を想定する。この場合において、電流の逆流を阻止しない場合には、蓄電部４０に蓄積された電力により負荷５０を駆動できる時間は約５００時間である。一方、開示の技術の実施形態に係る電源装置１によれば、電流の逆流を阻止することができるので、蓄電部４０に蓄積された電力により約１０００時間に亘り負荷５０を駆動することができる。
【００４５】
図６は、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２の構成を具体化して示した電源装置１の構成の一例を示す図である。
【００４６】
図６に示す例では、第１のスイッチＳＷ１は、２つのＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）３０１及び３０２（以下、Ｐ−ＭＯＳ３０１及び３０２と称する）を含んで構成されている。Ｐ−ＭＯＳ３０１及び３０２は、それぞれ、アノードがドレインに接続され、カソードがソースに接続された寄生ダイオードＤ１及びＤ２を有している。Ｐ−ＭＯＳ３０１及び３０２は、それぞれ、寄生ダイオードＤ１及びＤ２の向きが互いに逆向きとなるように電源ラインＬｐｌｕｓ上に設けられている。具体的には、Ｐ−ＭＯＳ３０１は、ソースが電源ラインＬｐｌｕｓの太陽電池側に接続され、ドレインがＰ−ＭＯＳ３０２のドレインに接続されている。Ｐ−ＭＯＳ３０２は、ソースが電源ラインＬｐｌｕｓの負荷側に接続されている。
【００４７】
Ｐ−ＭＯＳ３０１及び３０２のゲートは、それぞれ、インバータ３１及び３０を介して第１のスイッチ制御部２１の出力端子ｏに接続されている。インバータ３１は、電源ラインＬｐｌｕｓの太陽電池側と電源ラインＬｍｉｎｕｓとの間に生じる電圧を電源電圧として動作し、インバータ３０は、電源ラインＬｐｌｕｓの負荷側と電源ラインＬｍｉｎｕｓとの間に生じる電圧を電源電圧として動作する。
【００４８】
一方、第２のスイッチＳＷ２は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３０３（以下、Ｐ−ＭＯＳ３０３と称する）及びＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３０４（以下、Ｎ−ＭＯＳ３０４と称する）を含んで構成されている。Ｐ−ＭＯＳ３０３は、アノードがドレインに接続され、カソードがソースに接続された寄生ダイオードＤ３を有している。Ｎ−ＭＯＳ３０４は、アノードがソースに接続され、カソードがドレインに接続された寄生ダイオードＤ４を有している。Ｐ−ＭＯＳ３０３及びＮ−ＭＯＳ３０４は、それぞれ、寄生ダイオードＤ３及びＤ４の向きが互いに逆向きとなるように分岐ラインＬｂ上に設けられている。具体的には、Ｐ−ＭＯＳ３０３は、ドレインが電源ラインＬｐｌｕｓの負荷側に接続され、ソースが蓄電部４０の正極に接続されている。Ｎ−ＭＯＳ３０４は、ドレインが蓄電部４０の負極に接続され、ソースが電源ラインＬｍｉｎｕｓに接続されている。
【００４９】
Ｐ−ＭＯＳ３０３のゲートは、インバータ３２を介して第２のスイッチ制御部２２の出力端子ｏに接続され、Ｎ−ＭＯＳ３０４のゲートは、第２のスイッチ制御部２２の出力端子ｏに接続されている。インバータ３２は、蓄電部４０の正極とインバータ３０の出力端との間に生じる電圧を電源電圧として動作する。
【００５０】
充電モードにおいて、第１のスイッチＳＷ１を構成するＰ−ＭＯＳ３０１及び３０２は、それぞれオン状態となり、第２のスイッチＳＷ２を構成するＰ−ＭＯＳ３０３及びＮ−ＭＯＳ３０４は、それぞれ、オンオフ動作を繰り返す。放電モードにおいて、第１のスイッチＳＷ１を構成するＰ−ＭＯＳ３０１及び３０２は、それぞれオフ状態となり、第２のスイッチＳＷ２を構成するＰ−ＭＯＳ３０３及びＮ−ＭＯＳ３０４は、それぞれ、オン状態となる。
【００５１】
第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２を上記のように構成することで、電流が蓄電部４０から太陽電池１１に向けて流れる逆流を防止することができる。例えば、太陽電池１１に照射される光の強度が低下すると、ＶＬ１＜ＶＤＤ１＜ＶＤＤ２＜ＶＬ２が成立し得る。この場合、第１のスイッチＳＷ１を構成するＰ−ＭＯＳ３０１及び３０２はそれぞれオン状態を維持し、第２のスイッチＳＷ２を構成するＰ−ＭＯＳ３０３及びＮ−ＭＯＳ３０４はそれぞれオフ状態となる。この場合において、仮に、第２のスイッチＳＷ２がＮ−ＭＯＳ３０４を含み、Ｐ−ＭＯＳ３０３を含まない場合には、Ｎ−ＭＯＳ３０４はオフ状態となるものの、電流はＮ−ＭＯＳ３０４に付随する寄生ダイオードＤ４を経由して太陽電池１１に向けて流れる。第２のスイッチＳＷ２が、寄生ダイオードＤ３及びＤ４の向きが互いに逆向きとされたＰ−ＭＯＳ３０３及びＮ−ＭＯＳ３０４を含むことで、太陽電池１１に向けて流れる電流を阻止することができる。
【００５２】
また、太陽電池１１に照射される光の強度が更に低下すると、ＶＤＤ１＜ＶＬ１＜ＶＤＤ２が成立し得る。この場合、電源装置１の動作モードは放電モードとなり、第１のスイッチＳＷ１を構成するＰ−ＭＯＳ３０１及び３０２はそれぞれオフ状態、第２のスイッチＳＷ２を構成するＰ−ＭＯＳ３０３及びＮ−ＭＯＳ３０４はそれぞれオン状態となる。この場合において、仮に、第１のスイッチＳＷ１がＰ−ＭＯＳ３０１を含み、Ｐ−ＭＯＳ３０２を含まない場合には、Ｐ−ＭＯＳ３０１はオフ状態となるものの、電流はＰ−ＭＯＳ３０１に付随する寄生ダイオードＤ１を経由して太陽電池１１に向けて流れる。第１のスイッチＳＷ１が、寄生ダイオードＤ１、Ｄ２の向きが互いに逆向きとされたＰ−ＭＯＳ３０１及び３０２を含むことで、太陽電池１１に向けて流れる電流を阻止することができる。
【００５３】
図７は、図６に示す構成の電源装置１の動作波形の一例を示す図である。図７には、インバータ３１の出力電圧（Ｐ−ＭＯＳ３０１のゲートに印加される電圧）Ｖａ及びインバータ３０の出力電圧（Ｐ−ＭＯＳ３０２のゲートに印加される電圧）Ｖｂの波形が示されている。インバータ３０は、電源ラインＬｐｌｕｓの負荷側と電源ラインＬｍｉｎｕｓとの間に生じる電圧を電源電圧として動作するので、放電モードにおいても、蓄電部４０に蓄積された電力によって稼働状態を維持することが可能である。従って、図７に示すように、放電モードにおいて、Ｐ−ＭＯＳ３０２のゲートに印加される電圧Ｖｂのレベルはハイレベルを維持することが可能であり、Ｐ−ＭＯＳ３０２は、オフ状態を維持することが可能である。
【００５４】
放電モードにおいては、太陽電池１１の発電電圧は低下しており、Ｐ−ＭＯＳ３０１のゲートに印加される電圧Ｖａはローレベルとなり得るので、Ｐ−ＭＯＳ３０１はオン状態となり得る。一方、放電モードにおいて、Ｐ−ＭＯＳ３０２のゲートに印加される電圧Ｖｂのレベルはハイレベルを維持することができるので、Ｐ−ＭＯＳ３０２を確実にオフ状態にすることができる。従って、放電モードにおいて、蓄電部４０から太陽電池１１に向けて逆流する電流を確実に遮断することができる。
【００５５】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ及び図８Ｄは、第２のスイッチＳＷ２の構成のバリエーションを示した図である。
【００５６】
図８Ａに示す例では、第２のスイッチＳＷ２は、２つのＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３０５及び３０６（以下、Ｐ−ＭＯＳ３０５及び３０６と称する）を含んで構成されている。Ｐ−ＭＯＳ３０５及び３０６は、それぞれ、アノードがドレインに接続され、カソードがソースに接続された寄生ダイオードＤ５及びＤ６を有している。Ｐ−ＭＯＳ３０５及び３０６は、それぞれ、寄生ダイオードＤ５及びＤ６の向きが互いに逆向きとなるように分岐ラインＬｂ上に設けられている。具体的には、Ｐ−ＭＯＳ３０５は、ドレインが電源ラインＬｐｌｕｓの負荷側に接続され、ソースがＰ−ＭＯＳ３０６のソースに接続されている。Ｐ−ＭＯＳ３０６は、ドレインが蓄電部４０の正極に接続されている。Ｐ−ＭＯＳ３０５及び３０６のゲートは、それぞれ、インバータ３２を介して第２のスイッチ制御部２２の出力端子ｏに接続されている。
【００５７】
図８Ｂに示す例では、第２のスイッチＳＷ２は、２つのＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３０７及び３０８（以下、Ｐ−ＭＯＳ３０７及び３０８と称する）を含んで構成されている。Ｐ−ＭＯＳ３０７及び３０８は、それぞれ、アノードがドレインに接続され、カソードがソースに接続された寄生ダイオードＤ７及びＤ８を有している。Ｐ−ＭＯＳ３０７及び３０８は、それぞれ、寄生ダイオードＤ７及びＤ８の向きが互いに逆向きとなるように分岐ラインＬｂ上に設けられている。具体的には、Ｐ−ＭＯＳ３０７は、ソースが電源ラインＬｐｌｕｓの負荷側に接続され、ドレインがＰ−ＭＯＳ３０８のドレインに接続されている。Ｐ−ＭＯＳ３０８は、ソースが蓄電部４０の正極に接続されている。Ｐ−ＭＯＳ３０７及び３０８のゲートは、それぞれ、インバータ３２を介して第２のスイッチ制御部２２の出力端子ｏに接続されている。
【００５８】
図８Ｃに示す例では、第２のスイッチＳＷ２は、２つのＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３０９及び３１０（以下、Ｎ−ＭＯＳ３０９及び３１０と称する）を含んで構成されている。Ｎ−ＭＯＳ３０９及び３１０は、それぞれ、アノードがソースに接続され、カソードがドレインに接続された寄生ダイオードＤ９及びＤ１０を有している。Ｎ−ＭＯＳ３０９及び３１０は、それぞれ、寄生ダイオードＤ９及びＤ１０の向きが互いに逆向きとなるように分岐ラインＬｂ上に設けられている。具体的には、Ｎ−ＭＯＳ３０９は、ソースが蓄電部４０の負極に接続され、ドレインがＮ−ＭＯＳ３１０のドレインに接続されている。Ｎ−ＭＯＳ３１０は、ソースが電源ラインＬｍｉｎｕｓに接続されている。Ｎ−ＭＯＳ３０９及び３１０のゲートは、それぞれ、第２のスイッチ制御部２２の出力端子ｏに接続されている。
【００５９】
図８Ｄに示す例では、第２のスイッチＳＷ２は、２つのＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３１１及び３１２（以下、Ｎ−ＭＯＳ３１１及び３１２と称する）を含んで構成されている。Ｎ−ＭＯＳ３１１及び３１２は、それぞれ、アノードがソースに接続され、カソードがドレインに接続された寄生ダイオードＤ１１及びＤ１２を有している。Ｎ−ＭＯＳ３１１及び３１２は、それぞれ、寄生ダイオードＤ１１及びＤ１２の向きが互いに逆向きとなるように分岐ラインＬｂ上に設けられている。具体的には、Ｎ−ＭＯＳ３１１は、ドレインが蓄電部４０の負極に接続され、ソースがＮ−ＭＯＳ３１２のソースに接続されている。Ｎ−ＭＯＳ３１２は、ドレインが電源ラインＬｍｉｎｕｓに接続されている。Ｎ−ＭＯＳ３１１及び３１２のゲートは、それぞれ、第２のスイッチ制御部２２の出力端子ｏに接続されている。
【００６０】
図８Ａ〜図８Ｄのいずれの構成においても、放電モードにおける電流の逆流を防止することができる。
【００６１】
図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃは、第１のスイッチＳＷ１の構成のバリエーションを示した図である。
【００６２】
図９Ａに示す例では、第１のスイッチＳＷ１は、２つのＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３１３及び３１４（以下、Ｐ−ＭＯＳ３１３及び３１４と称する）を含んで構成されている。Ｐ−ＭＯＳ３１３及び３１４は、それぞれ、アノードがドレインに接続され、カソードがソースに接続された寄生ダイオードＤ１３及びＤ１４を有している。Ｐ−ＭＯＳ３１３及び３１４は、それぞれ、寄生ダイオードＤ１３及びＤ１４の向きが互いに逆向きとなるように電源ラインＬｐｌｕｓ上に設けられている。具体的には、Ｐ−ＭＯＳ３１３は、ドレインが電源ラインＬｐｌｕｓの太陽電池側に接続され、ソースがＰ−ＭＯＳ３１４のソースに接続されている。Ｐ−ＭＯＳ３１４は、ドレインが電源ラインＬｐｌｕｓの負荷側に接続されている。Ｐ−ＭＯＳ３１３及び３１４のゲートは、それぞれ、インバータ３１及び３０を介して第１のスイッチ制御部２１の出力端子ｏに接続されている。
【００６３】
図９Ｂに示す例では、第１のスイッチＳＷ１は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３１５（以下、Ｐ−ＭＯＳ３１５と称する）及びＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３１６（以下、Ｎ−ＭＯＳ３１６と称する）を含んで構成されている。Ｐ−ＭＯＳ３１５は、アノードがドレインに接続され、カソードがソースに接続された寄生ダイオードＤ１５を有している。Ｎ−ＭＯＳ３１６は、アノードがソースに接続され、カソードがドレインに接続された寄生ダイオードＤ１６を有している。Ｐ−ＭＯＳ３１５は、ドレインが電源ラインＬｐｌｕｓの太陽電池側に接続され、ソースが電源ラインＬｐｌｕｓの負荷側に接続されている。Ｎ−ＭＯＳ３１６は、ドレインが電源ラインＬｍｉｎｕｓの負荷側に接続され、ソースが電源ラインＬｍｉｎｕｓの太陽電池側に接続されている。Ｐ−ＭＯＳ３１５のゲートは、インバータ３１を介して第１のスイッチ制御部２１の出力端子ｏに接続され、Ｎ−ＭＯＳ３１６のゲートは、第１のスイッチ制御部２１の出力端子ｏに接続されている。
【００６４】
図９Ｃに示す例では、第１のスイッチＳＷ１は、２つのＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３１７及び３１８（以下、Ｎ−ＭＯＳ３１７及び３１８と称する）を含んで構成されている。Ｎ−ＭＯＳ３１７及び３１８は、それぞれ、アノードがソースに接続され、カソードがドレインに接続された寄生ダイオードＤ１７及びＤ１８を有している。Ｎ−ＭＯＳ３１７及び３１８は、それぞれ、寄生ダイオードＤ１７及びＤ１８の向きが互いに逆向きとなるように電源ラインＬｍｉｎｕｓ上に設けられている。具体的には、Ｎ−ＭＯＳ３１７は、ソースが電源ラインＬｍｉｎｕｓの負荷側に接続され、ドレインがＮ−ＭＯＳ３１８のドレインに接続されている。Ｎ−ＭＯＳ３１８は、ソースが電源ラインＬｍｉｎｕｓの太陽電池側に接続されている。Ｎ−ＭＯＳ３１７及び３１８のゲートは、それぞれ、第１のスイッチ制御部２１の出力端子ｏに接続されている。
【００６５】
図９Ａ〜図９Ｃのいずれの構成においても、放電モードにおける電流の逆流を防止することができる。
【００６６】
［第２の実施形態］
図１０は、開示の技術の第２の実施形態に係る電源装置１Ａの構成の一例を示す図である。電源装置１Ａは、過放電防止回路６０を更に含む点が、第１の実施形態に係る電源装置１と異なる。過放電防止回路６０は、蓄電部４０の充電電圧ＶＤＤ２のレベルが所定のレベルを下回った場合に、蓄電部４０からの放電を停止させる機能を有する。
【００６７】
過放電防止回路６０は、蓄電部４０の正極と負極との間の電圧、すなわち充電電圧ＶＤＤ２を検出する電圧検出回路６１と、電圧検出回路６１の出力信号に応じてオンオフするＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ６３（以下、Ｐ−ＭＯＳ６３と称する）とを含んで構成されている。Ｐ−ＭＯＳ６３は、ソースが蓄電部４０の正極に接続され、ドレインが第２のスイッチＳＷ２を構成するＰ−ＭＯＳ６３のソースに接続され、ゲートがインバータ６２を介して電圧検出回路６１の出力端子に接続されている。電圧検出回路６１は、例えばヒステリシスコンパレータの構成を有していてもよい。
【００６８】
電圧検出回路６１は、蓄電部４０の正極と負極との間の電圧、すなわち充電電圧ＶＤＤ２のレベルが、所定のレベルよりも低くなった場合に、ローレベルの出力信号を出力する。電圧検出回路６１から出力されたローレベルの出力信号は、インバータ６２によりハイレベルに反転され、Ｐ−ＭＯＳ６３のゲートに供給される。Ｐ−ＭＯＳ６３は、ゲートにハイレベルの信号が供給されるとオフ状態となる。これにより、蓄電部４０からの放電が停止される。
【００６９】
放電モードにおいて、蓄電部４０に蓄積された電力が負荷５０により消費され、蓄電部４０の充電電圧ＶＤＤ２のレベルが低下する。負荷５０に供給される電圧が負荷５０の最低動作電圧以下になると、負荷５０の動作は停止するものの、蓄電部４０からの放電が継続し、過放電となる場合がある。蓄電部４０が二次電池である場合、過放電が生じると、蓄電部４０の蓄電性能が劣化するおそれがある。本実施形態に係る電源装置１Ａによれば、過放電防止回路６０は、蓄電部４０の充電電圧ＶＤＤ２のレベルが所定のレベルを下回った場合に、蓄電部４０からの放電を停止させるので、蓄電部４０における過放電を防止することができる。これにより、過放電による蓄電性能の劣化を防止することができる。
【００７０】
［第３の実施形態］
図１１は、開示の技術の第３の実施形態に係る電源装置１Ｂの構成の一例を示す図である。電源装置１Ｂは、過充電防止回路７０を更に含む点が、第２の実施形態に係る電源装置１Ａと異なる。過充電防止回路７０は、電源ラインＬｐｌｕｓの電圧のレベルが所定のレベルを上回った場合に、太陽電池１１から蓄電部４０に伝送される電力の量を抑制する機能を有する。
【００７１】
過充電防止回路７０は、電源ラインＬｐｌｕｓと、インバータ３０の出力端子との間の電圧を検出する電圧検出回路７１と、電圧検出回路７１の出力信号に応じてオンオフするＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ７２（以下、Ｎ−ＭＯＳ７２と称する）と、Ｎ−ＭＯＳ７２に接続された抵抗素子７３とを含んで構成されている。抵抗素子７３は、一端が電源ラインＬｐｌｕｓの負荷側に接続され、他端がＮ−ＭＯＳ７２のドレインに接続されている。Ｎ−ＭＯＳ７２は、ソースがインバータ３０の出力端子に接続され、ゲートが電圧検出回路７１の出力端子に接続されている。電圧検出回路７１は、例えばヒステリシスコンパレータの構成を有していてもよい。
【００７２】
電圧検出回路７１は、電源ラインＬｐｌｕｓと、インバータ３０の出力端子との間の電圧のレベルが、所定のレベルよりも高くなった場合に、ハイレベルの出力信号を出力する。電圧検出回路７１から出力された出力信号は、Ｎ−ＭＯＳ７２のゲートに供給される。Ｎ−ＭＯＳ７２は、ゲートにハイレベルの信号が供給されるとオン状態となる。Ｎ−ＭＯＳ７２がオン状態となることで、抵抗素子７３に電流が流れ、太陽電池１１によって生成された電力が、抵抗素子７３によって消費される。
【００７３】
過充電防止回路７０によれば、蓄電部４０の充電電圧ＶＤＤ２が上昇し、電源ラインＬｐｌｕｓの電圧レベルが所定のレベルよりも高くなると、Ｎ−ＭＯＳ７２がオン状態となり、太陽電池１１によって生成された電力が抵抗素子７３によって消費される。これにより、太陽電池１１から蓄電部４０に伝送される電力の量が抑制され、蓄電部４０の過充電が防止されるので、過充電による蓄電部４０及び負荷５０へのダメージを抑制することができる。
【００７４】
［第４の実施形態］
図１２は、開示の技術の第４の実施形態に係る電源装置１Ｃの構成の一例を示す図である。電源装置１Ｃは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ７４（以下、Ｎ−ＭＯＳ７４と称する）を更に含む点が、第３の実施形態に係る電源装置１Ｂと異なる。
【００７５】
過充電防止回路７０における過放電防止機能を有効に発揮させるためには、過放電防止機能の作動時に、抵抗素子７３に比較的大きい電流が流れる必要がある。第３の実施形態に係る電源装置１Ｂによれば、抵抗素子７３を通過する電流は、インバータ３０の出力端子に流れ込むこととなる。しかしながら、インバータ３０の出力端子に大電流を流し込むことが困難である場合がある。本実施形態に係る電源装置１Ｃによれば、充電モードにおいてＮ―ＭＯＳ７４はオン状態となり、Ｎ−ＭＯＳ７２のソースが電源ラインＬｍｉｎｕｓに接続されるので、過充電防止機能の作動時に、抵抗素子７３に大電流を流すことが可能となる。従って、過充電防止回路７０における過放電防止機能を有効に発揮させることができる。
【００７６】
［第５の実施形態］
図１３は、開示の技術の第５の実施形態に係る通信装置２の構成を示す図である。通信装置２は、電源装置１と、電源装置１から電力の供給を受けて動作するセンサ８１及び無線通信部８２を有する。すなわち、センサ８１及び無線通信部８２は、図１等に示された負荷５０に相当する。センサ８１及び無線通信部８２は、電源装置１の動作モードが充電モードの場合、太陽電池１１によって生成された電力によって駆動され、電源装置１の動作モードが放電モードの場合、蓄電部４０に蓄積された電力によって駆動される。
【００７７】
センサ８１は、例えば、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、電圧センサ等のあらゆるセンサを適用することができる。無線通信部８２は、センサ８１によって取得されたデータを無線通信によって外部に送信する機能を有する。通信装置２は、センサネットワークにおけるセンサノードを構成するものであってもよい。通信装置２は、電源装置１に代えて、電源装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃのいずれかを含んで構成されていてもよい。
【００７８】
なお、電源装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、開示の技術における電源装置の一例である。通信装置２は、開示の技術における通信装置の一例である。発電部１０及び太陽電池１１は、開示の技術における発電部の一例である。電源ラインＬｐｌｕｓ及びＬｍｉｎｕｓは、開示の技術における一対の電源ラインの一例である。第１のスイッチＳＷ１は、開示の技術における第１のスイッチの一例である。第１のスイッチ制御部２１は、開示の技術における第１のスイッチ制御部の一例である。第２のスイッチＳＷ２は、開示の技術における第２のスイッチの一例である。第２のスイッチ制御部２２は、開示の技術における第２のスイッチ制御部の一例である。分岐ラインＬｂは、開示の技術における分岐ラインの一例である。蓄電部４０は、開示の技術における蓄電部の一例である。Ｐ−ＭＯＳ３０１、３１３、３１５、Ｎ−ＭＯＳ３１７は、開示の技術における第１のトランジスタの一例である。寄生ダイオードＤ１、Ｄ１３、Ｄ１５、Ｄ１７は、開示の技術における第１のダイオードの一例である。Ｐ−ＭＯＳ３０２、３１４、Ｎ−ＭＯＳ３１６、３１８は、開示の技術における第２のトランジスタの一例である。寄生ダイオードＤ２、Ｄ１４、Ｄ１６、Ｄ１８は、開示の技術における第２のダイオードの一例である。Ｐ−ＭＯＳ３０３、３０５、３０７、Ｎ−ＭＯＳ３０９、３１１は、開示の技術における第３のトランジスタの一例である。寄生ダイオードＤ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１は、開示の技術における第３のダイオードの一例である。Ｎ−ＭＯＳ３０４、３０６、３０８、３１０、３１２は、開示の技術における第４のトランジスタの一例である。寄生ダイオードＤ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２は、開示の技術における第４のダイオードの一例である。過放電防止回路６０は、開示の技術における過放電防止回路の一例である。過充電防止回路７０は、開示の技術における過充電防止回路の一例である。通信装置２は、開示の技術における通信装置の一例である。無線通信部８２は、開示の技術における無線通信部の一例である。
【００７９】
以上の第１乃至第５の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００８０】
（付記１）
エネルギーを電力に変換して発電電圧を出力する発電部と、
前記発電電圧が印加される一対の電源ラインの少なくとも一方に設けられた第１のスイッチと、
前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて前記第１のスイッチを制御する第１のスイッチ制御部と、
前記一対の電源ラインに接続された分岐ライン上に設けられた第２のスイッチと、
前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて前記第２のスイッチを制御する第２のスイッチ制御部と、
前記分岐ライン上に設けられ、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの双方がオン状態となることで前記発電部に接続される蓄電部と、
を含み、
前記第２のスイッチ制御部は、前記発電部によって生成された電力によって前記蓄電部を充電する場合に、前記第２のスイッチがオンオフ動作を繰り返すように前記第２のスイッチを制御する
電源装置。
【００８１】
（付記２）
前記第１のスイッチ制御部は、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが、第１の閾値を上回った場合に、前記第１のスイッチをオン状態にする制御電圧を出力し、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を下回った場合に、前記第１のスイッチをオフ状態にする制御電圧を出力し、
前記第２のスイッチ制御部は、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが第３の閾値を上回った場合に、前記第２のスイッチをオン状態にする制御電圧を出力し、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが、前記第３の閾値よりも小さい第４の閾値を下回った場合に、前記第２のスイッチをオフ状態にする制御電圧を出力する
付記１に記載の電源装置。
【００８２】
（付記３）
前記第３の閾値は、前記第１の閾値よりも大きい
付記２に記載の電源装置。
【００８３】
（付記４）
前記第２のスイッチ制御部は、前記第１のスイッチ制御部から出力される前記第１のスイッチをオフ状態にする制御電圧に応じて、前記第２のスイッチをオン状態にする制御電圧を出力する
付記２または付記３に記載の電源装置。
【００８４】
（付記５）
前記第１のスイッチは、
前記一対の電源ラインの少なくとも一方に設けられ、ドレインソース間に第１のダイオードが接続された第１のトランジスタと、
ドレインソース間に第２のダイオードが接続され、前記第２のダイオードの向きが前記第１のダイオードの向きと逆向きとなるように前記一対の電源ラインの少なくとも一方に設けられた第２のトランジスタと、を含む
付記１から付記４のいずれか１つに記載の電源装置。
【００８５】
（付記６）
前記第２のスイッチは、
前記分岐ライン上に設けられ、ドレインソース間に第３のダイオードが接続された第３のトランジスタと、
ドレインソース間に第４のダイオードが接続され、前記第４のダイオードの向きが、前記第３のダイオードの向きと逆向きとなるように前記分岐ライン上に設けられた第４のトランジスタと、を含む
付記１から付記５のいずれか１つに記載の電源装置。
【００８６】
（付記７）
前記蓄電部の充電電圧のレベルが所定のレベルを下回った場合に、前記蓄電部からの放電を停止させる過放電防止回路を更に含む
付記１から付記６のいずれか１つに記載の電源装置。
【００８７】
（付記８）
前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが所定のレベルを上回った場合に、前記発電部から前記蓄電部に伝送される電力の量を抑制する過充電防止回路を更に含む
付記１から付記７のいずれか１つに記載の電源装置。
【００８８】
（付記９）
前記発電部は、太陽電池である
付記１から付記８のいずれか１つに記載の電源装置。
【００８９】
（付記１０）
前記発電部に並列接続されたキャパシタを更に含む
付記１から付記９のいずれか１つに記載の電源装置。
【００９０】
（付記１１）
エネルギーを電力に変換して発電電圧を出力する発電部と、
前記発電電圧が印加される一対の電源ラインの少なくとも一方に設けられた第１のスイッチと、
前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて前記第１のスイッチを制御する第１のスイッチ制御部と、
前記一対の電源ラインに接続された分岐ライン上に設けられた第２のスイッチと、
前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルに基づいて前記第２のスイッチを制御する第２のスイッチ制御部と、
前記分岐ライン上に設けられ、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの双方がオン状態となることで前記発電部に接続される蓄電部と、
前記第１のスイッチがオン状態となることで前記発電部に接続され、前記第２のスイッチがオン状態となることで前記蓄電部に接続される無線通信部と、
を含み、
前記第２のスイッチ制御部は、前記発電部によって生成された電力によって前記蓄電部を充電する場合に、前記第２のスイッチがオンオフ動作を繰り返すように前記第２のスイッチを制御する
通信装置。
【００９１】
（付記１２）
前記第１のスイッチ制御部は、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが、第１の閾値を上回った場合に、前記第１のスイッチをオン状態にする制御電圧を出力し、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を下回った場合に、前記第１のスイッチをオフ状態にする制御電圧を出力し、
前記第２のスイッチ制御部は、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが第３の閾値を上回った場合に、前記第２のスイッチをオン状態にする制御電圧を出力し、前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが前記第３の閾値よりも小さい第４の閾値を下回った場合に、前記第２のスイッチをオフ状態にする制御電圧を出力する
付記１１に記載の通信装置。
【００９２】
（付記１３）
前記第３の閾値は、前記第１の閾値よりも大きい
付記１２に記載の通信装置。
【００９３】
（付記１４）
前記第２のスイッチ制御部は、前記第１のスイッチ制御部から出力される前記第１のスイッチをオフ状態にする制御電圧に応じて、前記第２のスイッチをオン状態にする制御電圧を出力する
付記１２または付記１３に記載の通信装置。
【００９４】
（付記１５）
前記第１のスイッチは、
前記一対の電源ラインの少なくとも一方に設けられ、ドレインソース間に第１のダイオードが接続された第１のトランジスタと、
ドレインソース間に第２のダイオードが接続され、前記第２のダイオードの向きが前記第１のダイオードの向きと逆向きとなるように前記一対の電源ラインの少なくとも一方に設けられた第２のトランジスタと、を含む
付記１０から付記１４のいずれか１つに記載の通信装置。
【００９５】
（付記１６）
前記第２のスイッチは、
前記分岐ラインに設けられ、ドレインソース間に第３のダイオードが接続された第３のトランジスタと、
ドレインソース間に第４のダイオードが接続され、前記第４のダイオードの向きが、前記第３のダイオードの向きと逆向きとなるように前記分岐ライン上に設けられた第４のトランジスタと、を含む
付記１０から付記１５のいずれか１つに記載の通信装置。
【００９６】
（付記１７）
前記蓄電部４０の充電電圧のレベルが所定のレベルを下回った場合に、前記蓄電部からの放電を停止させる過放電防止回路を更に含む
付記１０から付記１６のいずれか１つに記載の通信装置。
【００９７】
（付記１８）
前記一対の電源ラインに生じる電圧のレベルが所定のレベルを上回った場合に、前記発電部から前記蓄電部に伝送される電力の量を抑制する過充電防止回路を更に含む
付記１０から付記１７のいずれか１つに記載の通信装置。
【００９８】
（付記１９）
前記発電部は、太陽電池である
付記１０から付記１８のいずれか１つに記載の通信装置。
【００９９】
（付記２０）
前記発電部に並列接続されたキャパシタを更に含む
付記１０から付記１９のいずれか１つに記載の通信装置。
【０１００】
（付記２１）
前記第２のスイッチがオン状態となることで前記蓄電部に接続され、センサを更に含み、
無線通信部は、前記センサによって取得されたデータを、無線により外部に送信する
付記１０から付記２０のいずれか１つに記載の通信装置。
【符号の説明】
【０１０１】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  電源装置
２  通信装置
１０  発電部
１１  太陽電池
２１  第１のスイッチ制御部
２２  第２のスイッチ制御部
４０  蓄電部
６０  過放電防止回路
７０  過充電防止回路
８１  センサ
８２  無線通信部
Ｌｐｌｕｓ及びＬｍｉｎｕｓ  電源ライン
Ｌｂ  分岐ライン
ＳＷ１  第１のスイッチ
ＳＷ２  第２のスイッチ
【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】
2019103305.tif 000007
【図６】
2019103305.tif 000008
【図７】
2019103305.tif 000009
【図８Ａ】
2019103305.tif 000010
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
2019103305.tif 000013
【図９Ａ】
2019103305.tif 000014
【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月8日(2018.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９Ａ】
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【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９Ｃ】
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