(57)【要約】【課題】複数の太陽電池を直列や並列につなぎ替えて使用する場合、つなぎ替えないときと比較して、電圧変換回路の入力電圧や入力電流の定格が大きくなってしまうという課題がある。【解決手段】本実施形態の電源装置は、太陽電池と、前記太陽電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の出力端子に接続されたコンデンサとをそれぞれが有する、出力電圧が安定化された複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニット間の接続を直列または並列に切り替える複数のスイッチとを備える。【選択図】図１
2019030034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、前記太陽電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の出力端子に接続されたコンデンサとをそれぞれが有する、出力電圧が安定化された複数の電源ユニットと、
前記複数の電源ユニット間の接続を直列または並列に切り替える複数のスイッチと
を備える電源装置。
【請求項２】
前記スイッチが、外部から制御することができる電界効果トランジスタで構成されている
請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記スイッチが、開状態の接点を断線部で形成する第１配線パターンと、前記断線部を接続することで閉状態の接点を形成する前記第１配線パターンと異なる層の第２配線パターンとを含む多層の配線パターンで構成されている
請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記スイッチが、閉状態の接点を形成していて、かつ切断することができる配線パターンで構成されている
請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
前記電圧変換回路が、ＤＣ／ＤＣコンバータまたはチャージポンプ回路である
請求項１から４のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
前記電源ユニットと前記複数のスイッチが、フィルム状に形成されている
請求項１から５のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記電源ユニットを構成する回路または前記複数のスイッチを構成する回路の少なくとも一方が、塗布により製造されていて、かつ、有機半導体を用いて構成されている
請求項１から６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項８】
前記複数のスイッチが、閉状態の接点を形成する複数の配線パターンで構成されていて、
前記複数の配線パターンのいずれかが選択的に切断されることで、前記複数の電源ユニット間の接続が所望の状態に設定される
請求項１に記載の電源装置。
【請求項９】
前記複数の電源ユニットが外部に電源を供給するための電極を備え、
前記電源ユニットと前記複数のスイッチと前記電極が、フィルム状に形成されていて、
前記複数の電源ユニットが封止されている
請求項１から８のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記電圧変換回路が、前記コンデンサからの電流の逆流を防止するための有機半導体で構成されたダイオードを有している
請求項１から９のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記コンデンサが塗布によって構成されている
請求項１から１０のいずれか１項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の切り替えスイッチを用いて、複数の太陽電池を、並列または直列につなぎ替えて使用する構成が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、太陽電池の出力電圧を降圧型チャージポンプ回路で降圧してコンデンサを充電する構成が記載されている。この特許文献２に記載されている構成では、充電されるコンデンサの電圧に応じてチャージポンプ回路を構成するコンデンサの直列接続数が変更される。
【０００４】
また、特許文献３には、太陽電池とコンデンサからなる並列回路にスイッチを介して二次電池を接続する構成が示されている。特許文献３に記載されている構成では、コンデンサの電圧と二次電池の充電時間に応じてスイッチがオンまたはオフに制御される。
【０００５】
太陽電池は、半導体の光起電力効果を利用して光エネルギを電気エネルギに変換して出力する。そのため、入射光の変化にともない出力が変化する。また、太陽電池は、出力電流に応じて出力電圧や効率が変化する。このため、太陽電池を独立の電源として使用する場合、一般に、特許文献２や特許文献３に記載されているように、太陽電池は、コンデンサ、二次電池等の蓄電デバイスと、蓄電デバイスの充電電圧を制御するための電圧変換回路と組み合わせて使用される。また、電圧変換回路等においてＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御が行われる場合もある。したがって、特許文献１に記載されているように複数の太陽電池を直列または並列につなぎ替えて使用する場合、電圧変換回路は太陽電池の異なる複数の接続状態に対応したものとしなければならない。この場合、電圧変換回路は、複数の太陽電池をつなぎ替えないときと比較して、例えば、最大入力電圧や最大入力電流が大きくなる。すなわち、電圧変換回路の入力電圧や入力電流の定格が大きくなってしまうという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１０５５０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３４４８６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２５９２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、上記課題を解決することができる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、太陽電池と、前記太陽電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の出力端子に接続されたコンデンサとをそれぞれが有する、出力電圧が安定化された複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニット間の接続を直列または並列に切り替える複数のスイッチとを備える電源装置である。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記スイッチが、外部から制御することができる電界効果トランジスタで構成されている。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記スイッチが、開状態の接点を断線部で形成する第１配線パターンと、前記断線部を接続することで閉状態の接点を形成する前記第１配線パターンと異なる層の第２配線パターンとを含む多層の配線パターンで構成されている。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記スイッチが、閉状態の接点を形成していて、かつ切断することができる配線パターンで構成されている。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記電圧変換回路が、ＤＣ／ＤＣコンバータまたはチャージポンプ回路である。
【００１３】
また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記電源ユニットと前記複数のスイッチが、フィルム状に形成されている。
【００１４】
また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記電源ユニットを構成する回路または前記複数のスイッチを構成する回路の少なくとも一方が、塗布により製造されていて、かつ、有機半導体を用いて構成されている。
【００１５】
また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記複数のスイッチが、閉状態の接点を形成する複数の配線パターンで構成されていて、前記複数の配線パターンのいずれかが選択的に切断されることで、前記複数の電源ユニット間の接続が所望の状態に設定される。
【００１６】
また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記複数の電源ユニットが外部に電源を供給するための電極を備え、前記電源ユニットと前記複数のスイッチと前記電極が、フィルム状に形成されていて、前記複数の電源ユニットが封止されている。
【００１７】
また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記電圧変換回路が、前記コンデンサからの電流の逆流を防止するための有機半導体で構成されたダイオードを有している。
【００１８】
また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記コンデンサが塗布によって構成されている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の太陽電池を直列または並列に切り替えて使用する場合でも、切り替えて使用しない場合と比較して、電圧変換回路の入力電圧や入力電流は変化しない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電源装置の構成例を示す模式図である。
【図２】図１に示す電源ユニット２の構成例を示す回路図である。
【図３】図１に示すスイッチａ１の構成例を示す模式図である。
【図４】図１に示す電源装置１の動作例を説明するための説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電源装置の構成例を示す模式図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る電源装置の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電源装置１の構成例を示す模式図である。図１に示す電源装置１は、基板１１、１０個の電源ユニット２、２７個のスイッチａ１〜ａ８、ｂ１〜ｂ８、ｃ１〜ｃ８、ｄ１〜ｄ２およびｅ１、配線パターン１２、正極電源端子１３、ならびに、負極電源端子１４を備える。基板１１は、例えば、薄くやわらかいフィルム状の絶縁体である。１０個の電源ユニット２、２７個のスイッチａ１〜ａ８、ｂ１〜ｂ８、ｃ１〜ｃ８、ｄ１〜ｄ２およびｅ１、配線パターン１２、正極電源端子１３、ならびに負極電源端子１４は、例えば、基板１１上にプリンテッドエレクトロニクス（印刷回路形成技術）を用いて種々の材料を塗布することでフィルム状に形成されている。１０個の電源ユニット２、２７個のスイッチａ１〜ａ８、ｂ１〜ｂ８、ｃ１〜ｃ８、ｄ１〜ｄ２およびｅ１、配線パターン１２、正極電源端子１３、ならびに負極電源端子１４は、図１に示す平面上の位置関係をおおむね有するように基板１１上に配置されている。
【００２２】
電源ユニット２は、内部に太陽電池を有し、正極端子２１および負極端子２２から直流電力を出力する。図２は、図１に示す電源ユニット２の構成例を示す回路図である。図２に示す電源ユニット２は、正極端子２１と、負極端子２２と、太陽電池２３と、電圧変換回路２４と、コンデンサ２５を備える。太陽電池２３は、例えば、有機薄膜太陽電池であり、基板１１上に塗布によって単一セルの太陽電池として構成されていて、光エネルギを電気エネルギに変換して出力する。ただし、太陽電池２３は、直列や並列に接続された複数セルから構成されたものであってもよい。
【００２３】
電圧変換回路２４は、太陽電池２３の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する。図２に示す例では、電圧変換回路２４が、チャージポンプ回路２４１と、制御回路２４２と、ダイオード２４３とを備える。電圧変換回路２４は、太陽電池２３の出力電圧をチャージポンプ回路２４１によって一定電圧に昇圧して出力する。制御回路２４２は、昇圧電圧を安定化させるためにチャージポンプ回路２４１の出力電圧を監視して、チャージポンプ回路２４１の動作を制御する。制御回路２４２は、出力電圧の状態を監視して発振周波数の制御や発振の動作、停止を指示する。チャージポンプ回路２４１の出力は、ダイオード２４３を介してコンデンサ２５へ供給される。ダイオード２４３は、例えば有機半導体で構成されていて、コンデンサ２５からチャージポンプ回路２４１への電流の逆流を防止する。
【００２４】
コンデンサ２５は、基板１１上に塗布によって構成されていて、電圧変換回路２４の出力端子２４ａに接続されている。なお、コンデンサ２５と太陽電池２３とチャージポンプ回路２４１と制御回路２４２のグランドは共通であり、負極端子２２に接続されている。コンデンサ２５は、電圧変換回路２４が昇圧した直流電力を蓄電する。
【００２５】
図２に示す電源ユニット２は、入射される照度によって変化する太陽電池２３の電圧を電圧変換回路２４で一定の電圧に変換することで、正極端子２１と負極端子２２間に出力する電圧を安定化する。
【００２６】
なお、図１に示す電源ユニット２の構成は、図２に示すものに限定されない。例えば、電圧変換回路２４は、電圧を降圧するものや昇圧および降圧するものであってもよい。また、電圧の昇圧や降圧は、チャージポンプ回路を用いて行ってもよいし、インダクタとスイッチングトランジスタ、ダイオード等を用いて構成されたＤＣ／ＤＣコンバータ（直流−直流変換回路）を用いて行ってもよい。また、電圧変換回路２４は、ＭＰＰＴ制御を行う機能を有していてもよい。
【００２７】
図１に示すスイッチａ１〜ａ８、ｂ１〜ｂ８、ｃ１〜ｃ８、ｄ１〜ｄ２およびｅ１（以下、まとめてスイッチａ１等という場合がある）は、接点を開閉することで電気回路を開いたり閉じたりする構成である。スイッチａ１等は、例えば、外部から制御することができる有機トランジスタ等のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で構成することができる。この場合、基板１１上には、スイッチａ１等に対応する複数のＦＥＴと、各ＦＥＴのゲート端子とソース端子に外部から制御信号を入力するための配線と端子が形成される。この場合、スイッチａ１等の状態は、動的に変更することができる。
【００２８】
あるいは、スイッチａ１等は、例えば、図３に示すように、多層の配線パターンで構成することができる。この場合、スイッチａ１等は、接点を閉状態（ｏｎ（オン）状態）とするか、開状態（ｏｆｆ（オフ）状態）とするかのいずれかに、使用する前に（例えば製造段階で）固定して設定される。図３は、スイッチａ１等の構成例を示す模式図である。図３（ａ）は、接点をｏｆｆ状態に設定した場合のスイッチａ１の構成例を模式的に示す平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図３（ｃ）は、接点をｏｎ状態に設定した場合のスイッチａ１の構成例を模式的に示す平面図である。図３（ｄ）は、図３（ｃ）のＡ−Ａ断面図である。
【００２９】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ｏｆｆ状態のスイッチａ１は、基板１１上に塗布された断線部１２１ａを有する第１配線パターン１２１で構成することができる。また、図３（ｃ）および（ｄ）に示すように、ｏｎ状態のスイッチａ１は、基板１１上で第１配線パターン１２１の上の層に塗布され、断線部１２１ａを接続する第２配線パターン１２２で構成することができる。第１配線パターン１２１と第２配線パターン１２２は、異なる層の導電材料からなる配線パターンである。なお、第１配線パターン１２１と第２配線パターン１２２は、第１配線パターン１２１が第２配線パターン１２２より上の層で塗布されてもよい。また、第１配線パターン１２１と第２配線パターン１２２と間には、断線部１２１ａの周囲に塗布されていない領域を有する絶縁層等が介在していてもよい。図３に示す例において、スイッチａ１は、開状態の接点を断線部１２１ａで形成する第１配線パターン１２１と、断線部１２１ａを接続することで閉状態の接点を形成する第１配線パターンと異なる層の第２配線パターン１２２とを含む多層の配線パターンで構成されている。
【００３０】
また、図１に示す電源装置１では、上段に並んだ５個の電源ユニット２のうちの左側の４個の電源ユニット２の各正極端子２１がスイッチａ１〜ａ４の少なくとも１つを介して正極電源端子１３に接続されている。また、残りの右端の１個の電源ユニット２の正極端子２１が直接、正極電源端子１３に接続されている。
【００３１】
また、上段に並んだ５個の電源ユニット２のうちの右側の４個の電源ユニット２の各負極端子２２が、スイッチｂ１〜ｂ４の少なくとも１つとスイッチｄ２を介して負極電源端子１４に接続されている。また、残りの左端の１個の電源ユニット２の負極端子２２が、スイッチｄ２を介して負極電源端子１４に接続されるとともに、スイッチｅ１を介して下段に並んだ５個の電源ユニット２のうちの右端の電源ユニット２の正極端子２１に接続されている。
【００３２】
また、上段に並んだ５個の電源ユニット２のうちの右側の４個の電源ユニット２の各負極端子２２が、スイッチｃ１〜ｃ４のいずれかを介して、左隣の電源ユニット２の各正極端子２１に接続されている。
【００３３】
また、下段に並んだ５個の電源ユニット２のうちの左側の４個の電源ユニット２の各正極端子２１がスイッチａ５〜ａ８の少なくとも１つとスイッチｄ１を介して正極電源端子１３に接続されている。また、残りの１個の右端の電源ユニット２の正極端子２１がスイッチｄ１を介して正極電源端子１３に接続されている。
【００３４】
また、下段に並んだ５個の電源ユニット２のうちの右側の４個の電源ユニット２の各負極端子２２が、スイッチｂ５〜ｂ８の少なくとも１つを介して負極電源端子１４に接続されている。また、残りの１個の左端の電源ユニット２の負極端子２２が、直接、負極電源端子１４に接続されている。また、下段に並んだ５個の電源ユニット２のうちの右側の４個の電源ユニット２の各負極端子２２が、スイッチｃ５〜ｃ８のいずれかを介して、左隣の電源ユニット２の各正極端子２１に接続されている。
【００３５】
次に、図４を参照して、図１に示す電源装置１の動作例について説明する。なお、各電源ユニット２は、図２に示す構成であり、コンデンサ２５の静電容量が１０ｍＦ、正極端子２１および負極端子２２間の出力電圧が１．６Ｖ、太陽電池２３の出力電圧が０．３〜０．８Ｖであるとする。図４は、正極電源端子１３および負極電源端子１４間の出力電圧およびコンデンサ容量と、スイッチａ１〜ａ８の設定状態と、スイッチｂ１〜ｂ８の設定状態と、スイッチｃ１〜ｃ８の設定状態と、スイッチｄ１〜ｄ２の設定状態と、スイッチｅ１の設定状態の対応関係を示す。
【００３６】
スイッチａ１〜ａ８をすべてｏｎ、スイッチｂ１〜ｂ８をすべてｏｎ、スイッチｃ１〜ｃ８をすべてｏｆｆ、スイッチｄ１〜ｄ２をすべてｏｎ、スイッチｅ１をｏｆｆした場合、１０個の電源ユニット２すべてが並列接続される。よって、出力電圧は１．６Ｖ、コンデンサ容量は１００ｍＦとなる。
【００３７】
また、スイッチａ１〜ａ８をすべてｏｎ、スイッチｂ１〜ｂ８をすべてｏｎ、スイッチｃ１〜ｃ８をすべてｏｆｆ、スイッチｄ１〜ｄ２をすべてｏｆｆ、スイッチｅ１をｏｎした場合、５個の電源ユニット２が並列接続された回路２組が直列接続される。よって、出力電圧は３．２Ｖ、コンデンサ容量は２５ｍＦとなる。
【００３８】
また、スイッチａ１〜ａ８をすべてｏｆｆ、スイッチｂ１〜ｂ８をすべてｏｆｆ、スイッチｃ１〜ｃ８をすべてｏｎ、スイッチｄ１〜ｄ２をすべてｏｎ、スイッチｅ１をｏｆｆした場合、５個の電源ユニット２が直列接続された回路２組が並列接続される。よって、出力電圧は８Ｖ、コンデンサ容量は４ｍＦとなる。
【００３９】
また、スイッチａ１〜ａ８をすべてｏｆｆ、スイッチｂ１〜ｂ８をすべてｏｆｆ、スイッチｃ１〜ｃ８をすべてｏｎ、スイッチｄ１〜ｄ２をすべてｏｆｆ、スイッチｅ１をｏｎした場合、１０個の電源ユニット２が直列接続される。よって、出力電圧は１６Ｖ、コンデンサ容量は１ｍＦとなる。
【００４０】
以上のように、図１に示す電源装置１では、図４に示すようにスイッチを切り替えることによって、４種類の電圧を選ぶことができる。
【００４１】
また、本実施形態の電源装置１は、太陽電池２３と電圧変換回路２４とコンデンサ２５を有する電源ユニット２を複数備え、電源ユニット２間の接続形態を複数のスイッチａ１等によって切り替えている。したがって、複数の太陽電池を直列または並列に切り替えて使用する場合でも、電圧変換回路２４の入力に接続される太陽電池の個数は変化しない。よって、本実施形態によれば、複数の太陽電池を直列または並列に切り替えて使用する場合でも、切り替えて使用しない場合と比較して、電圧変換回路２４の入力電圧や入力電流は変化しない。
【００４２】
次に、図５を参照して本発明の第２実施形態について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る電源装置１ａの構成例を示す模式図である。図５に示す電源装置１ａは、基板１１、５個の電源ユニット２、１２個のスイッチａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４、およびｃ１〜ｃ４、配線パターン１２、正極電源端子１３、ならびに、負極電源端子１４を備えている。なお、図５では、図１に示す構成と同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。
【００４３】
図５に示す電源装置１ａでは、５個の電源ユニット２のうちの左側の４個の電源ユニット２の各正極端子２１がスイッチａ１〜ａ４の少なくとも１つを介して正極電源端子１３に接続されている。また、残りの右端の１個の電源ユニット２の正極端子２１が直接、正極電源端子１３に接続されている。また、５個の電源ユニット２のうちの右側の４個の電源ユニット２の各負極端子２２が、スイッチｂ１〜ｂ４の少なくとも１つを介して負極電源端子１４に接続されている。また、残りの左端の１個の電源ユニット２の負極端子２２が、直接、負極電源端子１４に接続されている。また、５個の電源ユニット２のうちの右側の４個の電源ユニット２の各負極端子２２が、スイッチｃ１〜ｃ４のいずれかを介して、左隣の電源ユニット２の各正極端子２１に接続されている。
【００４４】
図５に示す電源装置１ａでは、１２個のスイッチａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４、およびｃ１〜ｃ４の接点の接続状態を変更することで、２種類の出力電圧を選択することができる。すなわち、スイッチａ１〜ａ４をすべてｏｎ、スイッチｂ１〜ｂ４をすべてｏｎ、スイッチｃ１〜ｃ４をすべてｏｆｆした場合、５個の電源ユニット２すべてが並列接続される。よって、コンデンサ２５の静電容量を１０ｍＦ、正極端子２１および負極端子２２間の出力電圧を１．６Ｖとする場合、電源装置１ａの出力電圧は１．６Ｖ、コンデンサ容量は５０ｍＦとなる。また、スイッチａ１〜ａ４をすべてｏｆｆ、スイッチｂ１〜ｂ４をすべてｏｆｆ、スイッチｃ１〜ｃ４をすべてｏｎした場合、５個の電源ユニット２すべてが直列接続される。よって、コンデンサ２５の静電容量を１０ｍＦ、正極端子２１および負極端子２２間の出力電圧を１．６Ｖとする場合、電源装置１ａの出力電圧は８Ｖ、コンデンサ容量は２ｍＦとなる。
【００４５】
本実施形態の電源装置１ａは、第１実施形態と同様、太陽電池２３と電圧変換回路２４とコンデンサ２５を有する電源ユニット２を複数備え、電源ユニット２間の接続形態を複数のスイッチａ１等によって切り替えている。したがって、複数の太陽電池を直列または並列に切り替えて使用する場合でも、電圧変換回路２４の入力に接続される太陽電池の個数は変化しない。よって、本実施形態によれば、複数の太陽電池を直列または並列に切り替えて使用する場合でも、切り替えて使用しない場合と比較して、電圧変換回路２４の入力電圧や入力電流は変化しない。
【００４６】
次に、図６を参照して本発明の第３実施形態について説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係る電源装置１ｂの構成例を示す模式図である。図６に示す電源装置１ｂは、基板１１、４個の電源ユニット２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄ、３個のスイッチ１６ａ、１６ｂおよび１６ｃ（後述するように配線パターンで構成されるスイッチ）、配線パターン１２ａ〜１２ｇ、正極電源端子１３、ならびに、負極電源端子１４を備えている。なお、図６では、図１に示す構成と同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。また、図６に示す電源ユニット２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄは、図１および図２に示す電源ユニット２と同一構成である。正極電源端子１３および負極電源端子１４は、電源ユニット２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄが外部に電源を供給するための電極である。
【００４７】
図６に示す電源装置１ｂでは、電源ユニット２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄとスイッチ１６ａ、１６ｂおよび１６ｃと正極電源端子１３および負極電源端子１４が、フィルム状の基板１１の上にフィルム状に形成されていて、電源ユニット２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄが樹脂等の封止材１５によって封止されている。スイッチ１６ａ、１６ｂおよび１６ｃと正極電源端子１３および負極電源端子１４は、封止材１５によって封止されていない。
【００４８】
図６に示す電源装置１ｂでは、３個のスイッチ１６ａ、１６ｂおよび１６ｃが、閉状態の接点を形成する３個の配線パターン１２ｃ、１２ｄおよび１２ｅで構成されている。図６に示す電源装置１ｂにおいて、配線パターン１２ａは、電源ユニット２ａの正極端子２１と正極電源端子１３間を接続する。配線パターン１２ｂは、電源ユニット２ｄの負極端子２２と負極電源端子１４間を接続する。配線パターン１２ｃは、電源ユニット２ｂの負極端子２２と電源ユニット２ｃの正極端子２１間を接続する。配線パターン１２ｄは、電源ユニット２ｂの負極端子２２と電源ユニット２ｄの負極端子２２間を接続する。配線パターン１２ｅは、電源ユニット２ａの正極端子２１と電源ユニット２ｃの正極端子２１間を接続する。配線パターン１２ｆは、電源ユニット２ａの負極端子２２と電源ユニット２ｂの正極端子２１間を接続する。配線パターン１２ｇは、電源ユニット２ｃの負極端子２２と電源ユニット２ｄの正極端子２１間を接続する。
【００４９】
図６に示す電源装置１ｂでは、例えば、使用前に、使用者等によって、３個のスイッチ１６ａ、１６ｂおよび１６ｃを構成する配線パターン１２ｃ、１２ｄおよび１２ｅの１または複数本を選択的に切断することで、複数の電源ユニット２ａ〜２ｄ間の接続を予め決められた状態のうちの所望の状態に設定することができる。図６に示す電源装置１ｂでは、４個の電源ユニット２ａ〜２ｄを用いて、２つの組み合せ（２個ずつ直列接続したものを互いに並列接続するか、あるいは、４個を直列接続すること）が可能である。本実施形態では、スイッチ１６ａ〜１６ｃが、配線パターン１２ｃ〜１２ｅのカットアウト部として構成されている。スイッチ１６ａを切ることにより、電源ユニット２ａと電源ユニット２ｂを直列接続したものと、電源ユニット２ｃと電源ユニット２ｄを直列接続したものを並列接続した回路を構成することができる。すなわち、２ユニット直列の２組を並列で使用することになる。例えば、電源ユニット２ａ〜２ｄとして、図２に示す電源ユニット２の構成を用いて、コンデンサ２５の静電容量を１０ｍＦ、正極端子２１および負極端子２２間の出力電圧を１．６Ｖとする場合、電源装置１ｂは、出力電圧が３．２Ｖで、コンデンサ容量が１０ｍＦの電源となる。
【００５０】
また、スイッチ１６ｂおよびスイッチ１６ｃを切ることにより、４ユニットを直列で使用でき、同様に、図２のユニット構成を用いた場合は、電源装置１ｂは、出力電圧６．４Ｖで、コンデンサ容量２．５ｍＦの電源として使用することができる。また、この電源装置１ｂは、フィルム状に構成され、正極電源端子１３および負極電源端子１４と共に、カットアウト位置であるスイッチ１６ａ〜１６ｃを封止エリア外に置くことによって封止後に設定をすることができる。
【００５１】
また、本実施形態の電源装置１ｂは、第１実施形態と同様、図２に示す太陽電池２３と電圧変換回路２４とコンデンサ２５を有する電源ユニット２と同一構成の電源ユニット２ａ〜２ｄを備え、電源ユニット２ａ〜２ｄ間の接続形態を複数のスイッチ１６ａ〜１６ｃによって切り替えている。したがって、複数の太陽電池を直列または並列に切り替えて使用する場合でも、電圧変換回路２４の入力に接続される太陽電池の個数は変化しない。よって、本実施形態によれば、複数の太陽電池を直列または並列に切り替えて使用する場合でも、切り替えて使用しない場合と比較して、電圧変換回路２４の入力電圧や入力電流は変化しない。
【００５２】
なお、上記各実施形態において、電源ユニット２等を有機半導体を用いたデバイスとする場合、通常、一つのユニットが、太陽電池の１セル毎に構成されている。このため、各ユニットは、比較的低い電圧の回路で構成することができる。有機半導体は無機半導体に比較して、耐圧が低い場合があるが、１セル毎に出力を安定化させた複数の電源ユニットを組み合わせる構成を用いることで、材料選定および製造が容易になる。
【００５３】
また、電源装置１、１ａおよび１ｂは、単体で製品を構成するものであってもよいし、なんらかの製品に組み込まれて使用される電源デバイスを構成するものであってもよい。
【００５４】
なお、上記各実施形態によれば、次のような課題を解決することができる。すなわち、例えば、ＰＶ（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）フィルム電源を製品化する場合、ユーザの要求によって電圧や電流が異なることへの対応が求められる。また、太陽電池を電源とする場合、キャパシタや電池を一緒に使わないと電源システムとはならないし、負荷側の設計に応じた部品の選択が必要な場合もある。あるいは、電源と負荷となるマイコンを搭載するような基板を新規に設計しなければならないようなことも発生し得る。したがって、太陽電池を電源とする場合、例えばマイコン等を搭載する基板を設計するユーザ側で何らかのプロフェッショナルな設計業務が発生することがあるということが課題となる。なお、例えば、太陽電池を用いた電源の設計には、次のようなステップある。（１）所望の電圧や電流を得るために、太陽電池の直並列の組み合せを決定する。（２）太陽電池は、入射照度によって出力電圧、電流が変化するため、これを安定化させるための回路を決定する。（３）入射光がない期間でも所望の電力が得られるように、蓄電デバイスを決定する。
【００５５】
上記各実施形態によれば、上記（１）〜（３）のステップの設計を、デバイス上に設けられたスイッチを設定することのみにより完了させることができる。したがって、ユーザ側からみると、実用上、使い勝手の良い電源であるということになる。
【００５６】
なお、上記各実施形態は、次のような態様であると考えることができる。すなわち、１つのフィルムデバイス上に太陽電池セルとコンデンサと電圧変換回路等の充電回路が１つの組となった発電ユニットが複数配置されている電源デバイスであって、各デバイスの正極と負極が独立して配置されており、各端子にはスイッチが接続されていて、スイッチを切り替えることによって、１対の電源端子から出力する電圧および電流を切り替えることができる電源デバイスである。
【００５７】
なお、従来の太陽電池電源は、特許文献１〜３が示すように、太陽電池単体で、直接マイコン等を搭載した制御装置を駆動できず、出力電圧を安定化させるための電源回路が必要であった。これまでの考え方では、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）や携帯端末用途の小型の太陽電池は単セルであるか、複数セルの直並列したモジュールであって、この電源モジュールに充電回路（これは、昇圧回路または降圧回路と制御回路およびスイッチとからなる場合が多い）と充電デバイス（コンデンサや蓄電池）を組み合せることが必要であった。この場合、負荷となる装置、例えばセンサと無線機からなるＩｏＴデバイスの必要とする電圧や消費電力によって、上記の組み合せの設計を行うものである。しかしながら、ＩｏＴセンサデバイスは低消費電力化が進み、消費電力を所定の値に合わせる運用に関する技術も進展しているため、電源電圧と容量がある範囲の中で選択できればすぐに使える電源のニーズが高まるものと考えられる。しかしながら、現在はまだ、このような発想に基づく製品が提案されていなかった。上記各実施形態は、このようなニーズにも応えることができる。例えば、上記各実施形態は、そのまま、マイコン等を搭載した制御装置を駆動する電源として使用することができる。
【００５８】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、上記各スイッチを、配線パターンとする場合、スイッチの位置の配線が欠けている状態で生産され、所望のスイッチの状態に応じて追加の配線を追加するようにしてもよい。また、スイッチを配線パターンとする場合、スイッチはすべてオンの状態で配線された状態で生産され、所望のスイッチの状態に応じて配線を削除するようにしてもよい。また、配線は、すべて実施されており、製造後に配線を一か所切ることによってスイッチを切るのと同じ機能とするようにしてもよい。また、電源装置をフィルム状の電源として構成し、電極およびスイッチ以外が封止されているものとしてもよい。この構成では、スイッチが封止のエリアの外にあり、封止後にスイッチの操作ができる。また、各電源ユニットにおいては、コンデンサ２５と並列に二次電池を接続してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１、１ａ、１ｂ  電源装置
２、２ａ〜２ｄ  電源ユニット
ａ１〜ａ８、ｂ１〜ｂ８、ｃ１〜ｃ８、ｄ１〜ｄ２、ｅ１、１６ａ〜１６ｃ  スイッチ
２３  太陽電池
２４  電圧変換回路
２５  コンデンサ
【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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【図６】
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