(57)【要約】【課　題】手回し発電機や太陽電池のような電圧変動の大きな発電機で充電される２次電池を電源とする電子機器において、発電機の出力電圧を一定の範囲内として２次電池を充電すること。【解決手段】発電機を複数の単位発電機３〜６により構成し、発電電圧に応じて単位発電機間の接続をスイッチ７〜９により直列接続または並列接続に切り替えることにより、発電機端子１、２間の出力電圧を一定の範囲内に制御し、２次電池を充電＋する。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位発電機から構成される発電機と、この発電機の出力電圧により充電される２次電池と、前記複数の単位発電機間の接続を直列接続または並列接続に切り替えることにより前記発電機の出力電圧を制御するスイッチとを備えている電子機器。
【請求項２】
発電機の発電電圧の変化に応じて、スイッチが切り替え制御されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
発電電圧を高低２個の閾値と比較する比較器を更に備え、この比較器の出力によりスイッチが切り替えられることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
スイッチの切り替えと連動して閾値が変更されることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
単位発電機の最大発電電圧が２次電池の最大許容電圧以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人力及び自然エネルギーによる発電機により充電される２次電池を電源とする電子機器における発電機出力電圧の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境意識の高まりととともに自然エネルギーの利用が求められるようになっている。例えば太陽電池では、使用時における二酸化炭素の排出が生じないことから家庭の電力としてまた携帯機器の電力として用途を拡大している。また緊急用途の意味からも各種手回し発電ユニットを内蔵し、発電電力で２次電池を充電し、２次電池を機器の電源とする商品が販売されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、人力を含む自然エネルギーは不安定という課題を抱えている。太陽電池の場合を例に取れば、１日内での変動、季節変動だけでなく、太陽光の照射角度など多くの光量変動要素があり出力が一定しない。光量が過大な場合は発電量が大きくなりすぎ、発電電力を蓄電する２次電池へのダメージや動作機器そのものへのダメージが生じる可能性があるために、電圧クリップ等の保護回路により余分な電力をカットしている。
【０００４】
手回し発電を例に取れば、ハンドルを回転させると発電機の回転子が回転する。回転子にはＮ、Ｓの磁極が設けられていて、対向する位置に設けられた固定子コイルに回転速度に比例した電圧が誘起される。発電電圧はハンドルの回転速度とコイルの巻き数に比例するが、高すぎる場合は２次電池及び動作機器の安全のために保護回路により余分な電力をカットしているし、低過ぎる場合には蓄電部である２次電池への充電が行われないことになる。
従って、２次電池の充電は一定の電圧範囲内で行うことが望ましい。
発電機により充電される２次電池を電源とする電子時計において、発電開始時は、発電機の充電電流により２次電池の内部抵抗の両端に発生する電圧を利用して時計駆動回路に印可される電圧を高めるものが特開２００１−１３３５６５号公報に記載されているが、２次電池の充電電圧を一定の範囲内に制御するものではなかった。
【０００５】
この発明は、人力や自然エネルギーを利用した出力の変動の大きな発電機により２次電池を充電する電子機器において、発電機の出力電圧をその値に応じて切り替えることにより一定の範囲内の電圧で２次電池を充電することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電子機器は、複数の単位発電機の集合体により発電機を構成し、複数の単位発電機間の接続を直列接続または並列接続に切り替えるスイッチとを備え、このスイッチにより発電機の出力電圧を切り替え制御して２次電池を充電するものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、
（１）　複数の単位発電機から構成される発電機と、この発電機の出力電圧により充電される２次電池と、前記複数の単位発電機間の接続を直列接続または並列接続に切り替えることにより前記発電機の出力電圧を制御するスイッチとを備えている電子機器、
（２）　前記発電機の発電電圧の変化に応じて、前記スイッチが切り替え制御されることを特徴とする前記（１）に記載の電子機器、
（３）　発電電圧を高低２個の閾値と比較する比較器を更に備え、この比較器の出力により前記スイッチが切り替えられることを特徴とする前記（２）に記載の電子機器、
（４）　前記スイッチの切り替えと連動して前記閾値が変更されることを特徴とする前記（３）に記載の電子機器、
（５）　前記単位発電機の最大発電電圧が前記２次電池の最大許容電圧以下となるように設定されていることを特徴とする前記（１）に記載の電子機器、
に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
発電機が手回し発電機である場合を例に本発明の原理を説明する。
手回し発電機では、図１に示したように手回しハンドルの回転速度に比例して電圧が発生する。低い回転速度で所望の電圧を得るために発電機の巻き線数を増やした場合が特性１であり、逆に高い回転速度で所望の電圧を得るため巻き線数が少ない場合が特性３である。特性２はその中間の特性としてある。しかしながらどの特性であっても、求められる電圧範囲に収めるためには、ある限られた範囲の回転速度でなければならない。低い回転速度の領域では特性１が都合が良いが、高い回転速度では過大出力となってしまう。
【０００９】
そこで図２に示すように、従来は一体であった発電機のコイルを例えば２分割し、単位発電機（単位セルともいう）３、４で発電機全体を構成するようにした。単位発電機３、４は、夫々出力端子を有し、その接続をスイッチで切り替えることにより、発電機全体のプラス端子１（正電圧端子または正端子ともいう。）とマイナス端子２（負電圧端子、負端子または接地電圧端子ともいう。）との間に発電機全体の発電電圧を得る。図２で（ａ）は単位発電機３、４を直列接続した場合で、（ｂ）の並列接続に比べて発電機出力電圧は２倍となる。
【００１０】
回転速度が低い時は、直列接続とすると図１の特性１となり、低い回転速度でも２次電池を充電するに十分な発電機出力電圧が得られる。回転速度が増加することにより発電機出力電圧が一定値（例えば性能保証値の上限）に達すると、スイッチにより並列接続に切り替えて特性２へ移行することにより電圧を低下させ、２次電池に過電圧が印可されることを防止する。回転速度が低下して発電電圧が２次電池を充電するには低すぎる値に近づくとスイッチを切り替えて直列接続として、特性２から特性１へ移行して電圧を高める。
【００１１】
図２は単位セルが二つの２分割の例だが、単位セルの数によりｎ（ｎ：整数）分割が可能である。分割数は、分割した単位発電機が想定される使用条件で発生する電圧の最大値が２次電池や機器の最大許容電圧値以下となるように決める。さらに単位発電機の端子を直列または並列に接続するためのスイッチ回路をもうけ、外部から接続を変更できるようにする。
接続を切りかえるための基準値として電圧が高すぎることを示す閾値Ｖｈと低すぎることを示す閾値Ｖｌをプログラムにより設定できるようにし、モニターした出力電圧が設定値Ｖｈより大きければ分割比を大きく（発電機出力電圧を小さく）、逆にＶｌより小さければ分割比を小さく（発電機出力電圧を大きく）するように端子切り換えを制御するようにする。
結果として図１の特性のように、低回転速度から高回転速度までの広い範囲で発電出力を所望の電圧内に制御することが可能となり、出力電圧の変動を小さく抑えることができ、今まで無駄に捨てられていた電力が有効活用されることになる。
また、太陽電池などの場合にはセルの組み方で、単位電池電圧を機器が必要とする最大許容電圧以下に設定することで２次電池の保護回路の簡易化や削除が可能となる。
【００１２】
実施の形態１．
この実施の形態は、４個の単位発電機により発電機全体を構成するものである。
図３は発電機全体の構成図で、図４は機器全体の構成を示す回路図である。
図３に示すように、発電機全体のプラス端子１とマイナス端子２との間に４個の単位発電機３〜６が設けられている。これらの単位発電機は、制御端子１０により制御されるスイッチ７〜９により、相互の接続が直列接続または並列接続に切り替えられる。
初期時、または電源オフ時のスイッチ７〜９は右に（ノーマルクローズ）倒れており、直列接続の状態となっている。各スイッチは２連の双極スイッチとなっており、左に倒れれば並列接続となる。
【００１３】
従って、各スイッチの接続を切りかえることで、発電機全体の出力電圧を単位発電機の電圧（単位電圧）の４倍（すべてのスイッチが右に倒れ全ての単位発電機が直列接続の場合）から２倍（スイッチ７が左に倒れ単位発電機３、４が並列接続、スイッチ９が左に倒れ単位発電機５、６が並列接続、スイッチ８が右に倒れ直列接続の場合）、１倍（すべてのスイッチが左に倒れ全ての単位発電機が並列接続の場合）と変化させることが可能となる。これは全てを直列接続した時の全直列電圧を基準に考えれば１倍、１／２倍、１／４倍と発電機の出力電圧が変わることであり、全てを直列接続した電圧を１分割、２分割、４分割することである。
【００１４】
なお、スイッチを切り替えても４個の単位発電機が発生する発電電力（電圧×電流）は一定であるから、発電電圧が単位発電機の電圧の４倍、２倍、１倍に切り替わるに従って、充電電流の相対値は１倍、２倍、４倍と切り替わることになる。
また、スイッチ７、８を右に倒し、スイッチ９を左に倒せば、単位発電機５、６は並列接続され、これに単位発電機３、４が直列に接続されるから、全体の出力電圧は単位発電機の電圧の３倍となる。このような接続も可能である。
【００１５】
図４のプラス端子１とマイナス端子２の間には、図３に示す４個の単位発電機３〜６とスイッチ７〜９が設けられており、発電電圧は端子１、２間の電圧として取り出される。　発電電圧は、保護抵抗１１と逆流防止のダイオード１３を通り２次電池１４につながり、これを充電する。２次電池は機器の電源となる。なお、端子１、２間に発生する電圧は交流電圧であり、これを直流に整流する整流回路が存在するが図示を省略している。また、発電電圧は減衰器１５によりディジタル回路に入力できるレベルまで下げられて、発電電圧のモニター値Ｖｘとして中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８、比較器１６、１７に入力されている。
符号１２は過電圧保護用のツェナーダイオードで、一定以上の電圧が印可されると導通して回路を保護するものである。
【００１６】
２次電池１４の端子の電圧は充電時ほぼ１．４Ｖとなり、その安定化された電圧で中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８、その他の周辺回路が動作する。発電機出力電圧のモニター値Ｖｘは、ＣＰＵのＤ／Ａ出力を利用し比較器１６、１７に入力される。比較器１６、１７は、全体として、高い閾値電圧Ｖｈ及び低い閾値電圧Ｖｌを有するヒステリシス付きのウィンドコンパレータ回路を構成しており、発電機モニター電圧Ｖｘをこれらの閾値と比較、判定する。電圧Ｖｘが閾値Ｖｈより高い場合はＵＰ信号が、閾値Ｖｌより低い場合はＤＯＷＮ信号が生成され中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８に入力される。コンパレータの入力が電源電圧より大きくならないようにあらかじめ出力電圧は減衰器１５で抵抗分割で小さくしてから入力している。閾値Ｖｈを２次電池や機器の許容最大電圧以下にすれば過電圧の保護ダイオード１２は削除が可能であり、さらに最大充電電流値以下になるように設定すれば過電流保護抵抗１１を削除することも可能となる。
【００１７】
電圧Ｖｘが増加してＵＰ信号が出されると、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８は、端子１の電圧を低下させるべく単位発電機の接続を切りかえる制御信号を制御端子１０に与える。これを受けて制御端子１０はスイッチ７〜９を切り替えて端子１の電圧を低下させる。電圧Ｖｘが減少してＤＯＷＮ信号が出されると、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８は、端子１の電圧を上昇させるべく単位発電機の接続を切りかえる制御信号を制御端子１０に与える。これを受けて制御端子１０はスイッチ７〜９を切り替えて端子１の電圧を上昇させる。比較器１６、１７にはヒステリシス特性をハード上で持たせているので、安定なＵＰ，ＤＯＷＮ判定が可能である。
【００１８】
このようにして、閾値電圧Ｖｈと閾値電圧Ｖｌの範囲内の電圧で２次電池１４を充電することができるので、手回し発電機や太陽電池のような出力電圧の変動の大きな発電機でも２次電池の充電電圧を一定の範囲内とできる。従って、過電圧により２次電池や動作機器が損傷を受けることはなく、また、過電圧をカットしないので、発生した電力の全てを充電に有効利用できる。
閾値Ｖｈと閾値Ｖｌの設定の仕方と分割比によって矛盾が生じないようにＶｈ、Ｖｌは分割比毎に別の値を持てるようにすることが好ましい。
【００１９】
図５に基づき図４の回路の制御フローについて説明する。図３に示すように４個の単位発電機の接続を３個のスイッチにより、１分割（単位発電機はすべて直列接続）、２分割（単位発電機は２個ずつ並列接続され、それらが直列接続される）、４分割（単位発電機はすべて並列接続）と切り替える場合を説明する。
先ず、ステップ１（Ｓ１）で、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８は、モニター電圧Ｖｘにより発電機が出力していることを確認する。次いでステップ２（Ｓ２）で、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８は、システムの初期化として、閾値電圧Ｖｈ、Ｖｌ、切り換えスイッチ７〜９の設定などを行う。初期設定は、発電電圧が零付近から次第に増加する場合を想定して、閾値電圧Ｖｈ＝３．０Ｖ、閾値電圧Ｖｌ＝０、切り換えスイッチ７〜９の設定は全て右側（直列接続）で１分割の状態とする。
【００２０】
初期設定が終わると電圧Ｖｘを測定し（Ｓ３）、閾値電圧Ｖｈ＝３．０Ｖ、閾値電圧Ｖｌ＝０Ｖと比較する（Ｓ４、Ｓ５）。電圧Ｖｘが閾値電圧Ｖｈ＝３．０Ｖに達していない時は、ＵＰ信号もＤＯＷＮ信号も出ず、一定（ｔ）時間間隔で電圧測定を繰り返す（Ｓ１０、Ｓ３）。手回し発電機の回転速度が上がるとそれに比例して電圧Ｖｘも上昇する。電圧Ｖｘが閾値電圧Ｖｈ＝３．０Ｖを越えるとＵＰ信号が比較器１６から出され（Ｓ４）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８から分割比を２とする制御信号が制御端子１０に出力され、制御端子１０はスイッチ７、９が左側（並列接続）でスイッチ８が右側（直列接続）の状態に切り替える（Ｓ７）。
分割比の変更に伴い、閾値電圧Ｖｌは１．５Ｖに変更される（Ｓ９）。閾値電圧Ｖｈは３．０Ｖのままである。分割比が１から２となったので、電圧Ｖｘは半分に低下し、１．５Ｖを少し越えた値となる。
【００２１】
発電機の回転速度が更に上がり電圧Ｖｘが再び閾値電圧Ｖｈ＝３．０Ｖを越えるとＵＰ信号が比較器１６から出され（Ｓ４）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８から分割比を４とする制御信号が制御端子１０に出力され、制御端子１０はスイッチ７〜９全てが左側（並列接続）状態に切り替える（Ｓ７）。
この場合は、分割比が変更されても、閾値電圧Ｖｌは１．５Ｖ、閾値電圧Ｖｈは３．０Ｖのままである。　分割比が２から４となったので、電圧Ｖｘは半分に低下し、１．５Ｖを少し越えた値となる。
この状態は、最大の分割比を選択しているので、如何にスイッチを切り替えても、これ以上分割比を上げることはできない。従って、発電機の回転速度が更に上がり電圧Ｖｘが再び閾値電圧Ｖｈ＝３．０Ｖを越えても、もはや入力電圧Ｖｘを下げることはできない。発電電圧の広いダイナミックレンジに対応するには、分割比を更に高くする必要がある。ダイナミックレンジがそれほど広くない場合には、本実施の形態で採用する４分割でも十分である。
【００２２】
次に、分割比４の状態で発電機の回転速度が低下し、それに従ってモニター電圧Ｖｘが低下する場合を説明する。
一定時間（ｔ）間隔で測定される電圧Ｖｘが閾値Ｖｌ＝１．５Ｖを下回ることが検出されると、比較器１７はＤＯＷＮ信号を発生し（Ｓ５）、これを受けて中央演算装置（ＣＰＵ）１８は制御端子１０に分割比を下げる制御信号を出力し、制御端子１０はスイッチを切り替えて分割比を２にする（Ｓ８）。
分割比が４から２に変更されると、電圧Ｖｘは２倍となり、３．０Ｖより少し低い値となるが、閾値Ｖｈ＝３．０Ｖ、閾値Ｖｌ＝１．５Ｖで変更はない。
【００２３】
分割比が２の状態で出力電圧Ｖｘが低下して閾値Ｖｌ＝１．５Ｖを下回ることが検出されると、比較器１７はＤＯＷＮ信号を発生し（Ｓ５）、これを受けて中央演算装置（ＣＰＵ）１８は制御端子１０に分割比を下げる制御信号を出力し、制御端子１０はスイッチを切り替えて分割比を１にする（Ｓ８）。
分割比が２から１に変更されとことに伴い、閾値Ｖｌは０Ｖに変更される（Ｓ９）。閾値Ｖｈは３．０Ｖのままで変更はない。電圧Ｖｘは２倍となり、３．０Ｖより少し低い値となる。
【００２４】
図６は、以上のフローにおける発電機の回転速度に対する全発電機直列電圧、発電機出力電圧、分割比の変化を図示したものである。
発電機の回転速度は相対値を示し、回転速度の相対値が２０、４０、６０、８０、１００の時に全発電機直列電圧は、２Ｖ、４Ｖ、６Ｖ、８Ｖ、１０Ｖが発生するとしている。全発電機直列電圧を分割比で割ったものが発電機出力電圧である。
発電機出力電圧は、全発電機直列電圧が増大しても一定の範囲内である。従って、２次電池の充電が一定の電圧範囲内で行われることになる。例えば、全発電機直列電圧が１０Ｖの場合でも、これを４分割して２．５Ｖの発電機出力電圧とするので、２次電池は２．５Ｖで充電されることになる。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態１では、スイッチにより単位発電機の接続を直列接続または並列接続に切り替えるものについて説明したが、スイッチにより特定の単位発電機を開放することもできる。これにより、より多くの分割比を実現できる。
図７は、単位発電機を開放することが出来るスイッチ３１〜３６と、これにより接続が、直列、並列、開放の３態様に切り替えられる４個の単位発電機３〜６とを示す。一対のスイッチ３５、３６は、図示のようにスイッチ３５は左でスイッチ３６は右を選択するよう別方向に倒すことが出来るように構成されている。他の一対のスイッチ３１、３２と３３、３４についても同様である。スイッチ３１〜３６は制御端子１０により切り替えられる。
【００２６】
図７の場合は、単位発電機６は開放され端子１，２間の発電機出力電圧に関与しない。残りの単位発電機３〜５は全て並列接続されている。その結果、端子１，２間の発電機出力電圧は、単位発電機の電圧と等しくなり、分割比を４にしたことになる。この場合、単位発電機６の電力は使われないので、効率は落ちる。
なお、スイッチ３１〜３４を右に倒し、スイッチ３５、３６を左に倒せば、単位発電機３、４は直列接続、単位発電機５、６は並列接続となり、端子１、２間の発電機出力電圧は、単位発電機の電圧の３倍となり、分割比を４／３にすることが出来る。
【００２７】
実施の形態３．
図８は６個の単位発電機の接続を切り替えることにより、分割比を１〜６の範囲で変化させることにより、全発電機直列電圧の広いダイナミックレンジに対応できる例を示している。
２０〜２５は単位発電機、２６〜３０は単位発電機間の接続を直列、並列、開放に切り替えられるスイッチであり、図７に示す構成を有する。
【００２８】
図８（ａ）は、スイッチ２６〜３０をすべて並列接続位置にした場合で、発電機出力電圧は単位発電機の電圧と等しくなり、分割比は６となる。図８（ｂ）は、スイッチ２６、２７、２９、３０を並列接続位置に、スイッチ２８を直列接続位置にした場合で、発電機出力電圧は単位発電機の電圧の２倍となり、分割比は３となる。図８（ｃ）は、スイッチ２６、２８、３０を並列接続位置に、スイッチ２７、２９を直列接続位置とした場合で、発電機出力電圧は単位発電機の電圧の３倍となり、分割比は２となる。図８（ｄ）は、スイッチ２６〜３０をすべて直列接続位置にした場合で、発電機出力電圧は単位発電機の電圧の６倍となり、分割比は１となる。
図８（ｅ）は、スイッチ２６、２７、２９、３０を直列接続位置に、スイッチ２８を並列接続位置にした場合で、発電機出力電圧は単位発電機の電圧の３倍となり、分割比は２となる。図８（ｆ）は、スイッチ２６、２８、３０を直列接続位置に、スイッチ２７、２９を並列接続位置にした場合で、発電機出力電圧は単位発電機の電圧の２倍となり、分割比は３となる。図８（ｇ）は、スイッチ２６〜２９直列接続位置に、スイッチ３０を開放接続位置にした場合で、発電機出力電圧は単位発電機の電圧の５倍となり、分割比は１．２となる。
【００２９】
図示しないが、スイッチ２６〜２９を直列接続位置に、スイッチ３０を並列接続位置にした場合も、図８（ｇ）と同様に、発電機出力電圧は単位発電機の電圧の５倍となり、分割比は１．２となる。この方が図８（ｇ）に比し単位発電機２５の出力を有効利用できる。また、図示しないが、スイッチ２６〜２８を直列接続位置に、スイッチ２９、３０を並列接続位置にした場合、発電機出力電圧は単位発電機の電圧の４倍となり、分割比は１．５となる。
以上のとおり、スイッチ２６〜３０を直列接続位置または並列接続位置に切り替えることにより、発電機出力電圧を単位発電機の電圧の１倍（分割比６）、２倍（分割比３）、３倍（分割比２）、４倍（分割比１．５）、５倍（分割比１．２）、６倍（分割比１）の範囲で変化させることが出来る。
なお、所望の分割比を得るためにスイッチを開放位置にすることは、開放された単位発電機の発電電力が利用されないため効率が低下するので、好ましくない。また、開放した場合と同じ分割比は直列接続位置及び並列接続位置の組み合わせだけで得られ、その場合全ての単位発電機の発電電力を有効利用できるからである。
【００３０】
図８に示す単位発電機とスイッチを用いて、発電機の回転速度（相対値）が０〜１６０の範囲で変化し、それに伴い全直列発電電圧が０〜１６Ｖの範囲で変化した場合に、スイッチの切り替えにより分割比を変えて、発電機出力電圧すなわち２次電池充電電圧を一定範囲内に制御することが出来ることを図９、図１０に示す。
図９は、発電機回転速度（相対値）、全直列発電電圧、発電機出力電圧、分割比、閾値の一覧表を示し、図１０は、それをグラフに示したものである。図９、図１０から、全直列発電電圧の変化に応じて分割比を１、２、３、６に切り替えることにより、電圧立ち上がり時を除いて発電機出力電圧すなわち２次電池充電電圧を１．５〜３．０Ｖの範囲内にできることが分かる。発電機回転速度が２０から１６０へ８倍変化しても発電機出力電圧の変動は２．０Ｖから３．０Ｖの１．５倍以内に収まっている。従って、過大電圧が２次電池や機器に印可される危険が少なく、保護回路の簡易化、削除が可能になる
【００３１】
スイッチの切り替え制御及び閾値Ｖｈ、Ｖｌの変更制御は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８により図５のフローテャートに従い実行される。
システムは初期化として、閾値電圧Ｖｈ、Ｖｌ、切り換えスイッチ設定などを行う。測定電圧Ｖｘは閾値Ｖｈと比較され、大小が判定される。閾値Ｖｈを越えるまで一定時間ｔの間隔で測定、比較が繰り返される。閾値Ｖｈを越えたと判断された場合、モード（分割比）がＵＰされ端子切り変えスイッチの設定変更が行われ発電機出力電圧が分割される。また分割比に応じた閾値Ｖｈ、Ｖｌが再設定される。その後も測定、比較が行われ閾値Ｖｈ以上であるか閾値Ｖｌ以下であるかの判断により分割比のアップ、ダウンが繰り返される。
【００３２】
閾値Ｖｈは３．０Ｖ固定としＶｌはそのモード（分割比）毎に変化させている。モニター電圧Ｖｘが３．０Ｖを越えるまでは電圧優先となり単位セルは直列接続となっている。モニター電圧Ｖｘが３．０Ｖを越えた場合は分割比が１から２に変更されるとともに閾値Ｖｌが０Ｖから１．５Ｖに変更される。十分な電圧が発生しているために電流優先型の並列接続と変わる。こうすることで、電圧が不十分な時は電圧発生を第一に考え、電圧が十分な時は電流発生が優先される形となる。即ち、回転速度が低い場合は電圧優先、回転速度が高い場合は電流優先となり無駄が少なくなる。
【００３３】
閾値Ｖｈ、Ｖｌは適宜決めてよいが出力電圧を分割した電圧はその分割比で使用される閾値Ｖｌより大きくしなければならない。また閾値Ｖｈは減衰器１５（図４中では、電圧クリップ回路（ＡＴＴ））が図４のように比較器１６、１７の前に挿入されている場合は、クリップ電圧より低くしなければならない。
なお、以上では、説明の便宜上、減衰器１５による電圧の減衰はないものと仮定し、発電機の出力電圧のモニター値Ｖｘが発電機出力電圧及び２次電池充電電圧と等しいとして説明した。減衰器１５による電圧の減衰を考慮する場合は、減衰率に応じて閾値Ｖｈ、Ｖｌの設定を変えれば良い。例えば、１／２に減衰する場合は、閾値Ｖｈ、Ｖｌを１／２にすれば良い。
この発明が適用される電子機器としては、携帯電話機や携帯ラジオがある。
【００３４】
また図２、図３には一つの発電機の出力端子間に複数の単位発電機を持つ例を示したが、図１１のように複数の発電機の出力をスイッチで接続するように構成してももちろん良い。同一仕様の発電機４１、４２を同一ハンドル３７で歯車３８、３９、４０を介して回すことで同じ回転速度になるように構成してある。
【００３５】
【発明の効果】
この発明は、複数の単位発電機により発電機を構成し、単位発電機間の接続をスイッチにより直列接続または並列接続に切り替えることにより発電機の出力電圧を制御するので、発電機の発電電圧が変動しても発電機の出力電圧の変動を一定の範囲内に納めることが出来、２次電池に過大電圧が印可される危険がない。これにより、過電圧保護回路や過電流保護回路を省略したり簡単化することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電子機器の発電機の出力特性の切り替え制御の原理図である。
【図２】この発明に係る電子機器の発電機の構成及び単位発電機の接続切り替えの原理図である。
【図３】この発明に係る電子機器の一実施の形態における４個の単位発電機からなる発電機及びスイッチを示す回路図である。
【図４】この発明に係る電子機器の一実施の形態の全体構成を示す回路図である。
【図５】図４の回路の制御のフロー図である。
【図６】この発明に係る電子機器の一実施の形態における発電電圧特性及び分割比の制御を示す図である。
【図７】この発明に係る電子機器で用いうるスイッチ構成の一例を示す図である。
【図８】この発明に係る電子機器の他の実施の形態における６個の単位発電機からなる発電機及びスイッチを示す構成図である。
【図９】図８の発電機及びスイッチを備えた電子機器の発電機の回転速度、全直列電圧、発電電圧、分割比及び閾値を示す図である。
【図１０】図８の発電機及びスイッチを備えた電子機器の発電電圧特性及び分割比の制御を示す図である。
【図１１】この発明に係る電子機器に用いうる手回し発電機の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　プラス端子、２　マイナス端子、３〜６　単位発電機、
７〜９　スイッチ、１４　２次電池、１６，１７　比較器、
１８　中央演算処理装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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