(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池から流出する電流の大きさを規制する電流規制部と、
前記電池とキャパシタとを前記電流規制部を介して接続する接続状態と、前記電池と前記キャパシタとの接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第１の切り替え部と、
稼働状態と稼働状態よりも消費電力が小さい若しくは電力を消費しないスリープ状態とに状態が切り替わる負荷と前記キャパシタとを接続する接続状態と、前記負荷と前記キャパシタとの接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第２の切り替え部と、
前記電池と前記負荷とを接続する接続状態と、前記電池と前記負荷との接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第３の切り替え部と、
前記負荷が稼働状態にある稼働期間内において、前記第１の切り替え部を非接続状態に切り替え制御するとともに前記第２の切り替え部を接続状態に切り替え制御し、前記負荷がスリープ状態にあるスリープ期間内において、前記第１の切り替え部および前記第２の切り替え部を非接続状態に切り替え制御するとともに前記第３の切り替え部を接続状態に切り替え制御し、前記負荷が前記スリープ状態から前記稼働状態に移行する移行期間内において、前記第１の切り替え部を接続状態に切り替え制御するとともに前記第２の切り替え部を非接続状態に切り替え制御する制御部と、
を含む電源制御装置。
【請求項２】
前記キャパシタに蓄積された電荷によって前記電池を充電する充電部を更に含み、
前記制御部は、前記キャパシタから前記負荷への電力供給が終了した後に前記充電部に充電を行わせる
請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記負荷がスリープ状態から稼働状態へ移行する直前における前記キャパシタの電圧が所定値以下である場合に前記第１の切り替え部を接続状態に切り替え制御する
請求項１または請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記電流規制部は、前記電池から流出する電流を一定にする定電流素子を含む
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の電源制御装置。
【請求項５】
前記充電部は、充電電流が一定となるように前記電池の充電を行う
請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項６】
電池と、キャパシタと、稼働状態と稼働状態よりも消費電力が小さい若しくは電力を消費しないスリープ状態とに状態が切り替わる負荷と、前記負荷への電力の供給を制御する電源制御装置と、を含み、
前記電源制御装置は、
前記電池から流出する電流の大きさを規制する電流規制部と、
前記電池と前記キャパシタとを前記電流規制部を介して接続する接続状態と、前記電池と前記キャパシタとの接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第１の切り替え部と、
前記負荷と前記キャパシタとを接続する接続状態と、前記負荷と前記キャパシタとの接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第２の切り替え部と、
前記電池と前記負荷とを接続する接続状態と、前記電池と前記負荷との接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第３の切り替え部と、
前記負荷が稼働状態にある稼働期間内において、前記第１の切り替え部を非接続状態に切り替え制御するとともに前記第２の切り替え部を接続状態に切り替え制御し、前記負荷がスリープ状態にあるスリープ期間内において、前記第１の切り替え部および前記第２の切り替え部を非接続状態に切り替え制御するとともに前記第３の切り替え部を接続状態に切り替え制御し、前記負荷が前記スリープ状態から前記稼働状態に移行する移行期間内において、前記第１の切り替え部を接続状態に切り替え制御するとともに前記第２の切り替え部を非接続状態に切り替え制御する制御部と、
を含む電子装置。
【請求項７】
前記電源制御装置は、前記キャパシタに蓄積された電荷によって前記電池を充電する充電部を更に含み、
前記制御部は、前記キャパシタから前記負荷への電力供給が終了した後に前記充電部に充電を行わせる
請求項６に記載の電子装置。
【請求項８】
電力を生成する発電部を更に含む
請求項６または請求項７に記載の電子装置。
【請求項９】
前記発電部は、前記キャパシタに接続され、前記発電部によって生成された電力によって前記キャパシタが充電され、
前記制御部は、前記負荷が前記スリープ状態から前記稼働状態に移行する直前における前記キャパシタの電圧が所定値以下である場合に、前記第１の切り替え部を接続状態に切り替え制御する
請求項８に記載の電子装置。
【請求項１０】
前記発電部は、周囲環境に存在するエネルギーを収穫して電力に変換する
請求項８または請求項９に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、電源から負荷への電力供給を制御する電源制御装置および電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の二次電池と複数のキャパシタとを併用して蓄電する二次電池併用キャパシタ蓄電装置が知られている。この装置は、複数の二次電池を直列接続した二次電池ブロックと、それぞれに満充電電圧で充電電流をバイパスする並列モニタを備えた複数のキャパシタを直列接続したキャパシタブロックを備える。また、この装置は、二次電池ブロックの一端とキャパシタブロックの一端との間に接続された抵抗と、抵抗のバイパスを制御するバイパス制御手段とを備える。二次電池ブロックの他端とキャパシタブロックの他端とが接続され共通端子とされ、二次電池ブロックの一端と抵抗との接続点が充電装置に接続される充電端子とされる。キャパシタブロックの一端と抵抗との接続点が負荷に接続される負荷端子として取り出されている。
【０００３】
また、発電機と、発電機に接続された負荷および第１蓄電手段と、発電機にＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続された第２蓄電手段と、ＤＣ／ＤＣコンバータに接続された制御手段とを備えた車両用電源装置が知られている。この装置において、制御手段は、外部から発せられた回生信号を受信すると、その時のＤＣ／ＤＣコンバータの入出力端子の電圧（Ｖｂ）よりも第１既定値だけ低い第１目標電圧（Ｖｂ１）に入出力端子の電圧（Ｖｂ）がなるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、第２蓄電手段を充電する。また、制御手段は、回生信号の受信が終了すると、その時の入出力端子の電圧（Ｖｂ）よりも第２既定値だけ高い第２目標電圧（Ｖｂ２）に入出力端子の電圧（Ｖｂ）がなるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、第２蓄電手段を放電する。
【０００４】
また、放電特性が傾斜している蓄電池と、この蓄電池の出力電圧を一定の直流電圧に変換して出力する電圧コンバータと、蓄電池への充電端子と、電圧コンバータの出力端子とを一体化した充電式電池モジュールが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８９４９４号公報
【特許文献２】特開２００９−１４２０６２号公報
【特許文献３】特開平６−５２９００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、二次電池として知られているリチウムイオン電池の放電レート特性の一例を示すグラフである。図１において横軸は放電容量であり、縦軸はセル電圧である。図１に示すように、リチウムイオン電池は、放電電流が大きい程電池の使用効率が低くなる。また、リチウムイオン電池は出力抵抗が比較的高く、放電電流が大きくなるとセル電圧が低下し、損失が大きくなる。以上の理由から、リチウムイオン電池から負荷に電力を供給する際の放電電流は小さい方が好ましいといえる。
【０００７】
図２は、電池から供給される電力によって稼働する負荷が要求する電流の時間変化の一例を示すグラフである。図２に例示すように、負荷は、例えば、その動作状態に応じて、要求する電流の量を変化させる。図２に示す例では、負荷は所定の動作を行う稼働期間ｔ１において１００ｍＡ程度の電流を要求し、上記所定の動作を行わないスリープ期間ｔ２において１００μＡ程度の電流を要求している。
【０００８】
例えば、図３Ａに示すように、負荷Ｒに電池Ｂを直接接続した場合には、電池Ｂは負荷Ｒが要求する電流を出力することが必要となる。すなわち、負荷Ｒが図２に示すような稼働状態とスリープ状態とを交互に繰り返す間欠動作を行うものである場合、稼働期間ｔ１において電池Ｂからは比較的大きな電流（図２に示す例では１００ｍＡ）が取り出されることになる。このように、電池Ｂから負荷Ｒに直接電力を供給する方式では、電池Ｂから出力される電流が過大となり、電池Ｂの使用効率を低下させるおそれがある。
【０００９】
そこで、図３Ｂに示すように、電池Ｂと負荷Ｒとの間にキャパシタＣを挿入し、電池Ｂから負荷Ｒへの電力供給をキャパシタＣを介して行う方式が考えられる。キャパシタＣは電池Ｂによって充電され、キャパシタＣに充電された電荷によって負荷Ｒへの電力供給が行われる。この方式によれば、電池Ｂから負荷Ｒが要求する電流がそのまま出力されることがなくなるので、電池Ｂの使用効率を改善することが可能となる。また、キャパシタＣとして、電界コンデンサ等の出力抵抗が比較的小さいものを使用すれば、放電電流による電圧降下および損失を低減することが可能となる。
【００１０】
しかしながら、電解コンデンサ等によって構成され得るキャパシタＣは、自己放電による電流が電池Ｂと比較して著しく大きい。例えば、リチウムイオン電池の自己放電による放電電流は、数ナノアンペア程度であるのに対して、１０ｍＦのアルミニウム電解コンデンサの自己放電による放電電流は数十マイクロアンペア程度である。図３Ｂに示す構成では、負荷Ｒが動作を停止しているスリープ期間においても、自己放電によってキャパシタＣから電荷が放出され、電池Ｂは、キャパシタＣから流出した電荷を補うようにキャパシタＣの充電を行う。従って、負荷Ｒのスリープ期間が長くなる程、電池から流出する電荷の量が増大し、電池Ｂの使用効率が低下する。
【００１１】
開示の技術は、一つの側面として、電池から負荷への電力供給を、キャパシタを介して行う方式において、電池の使用効率の低下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】
【００１２】
開示の技術に係る電源制御装置は、電池から流出する電流の大きさを規制する電流規制部を含む。電源制御装置は、前記電池とキャパシタとを前記電流規制部を介して接続する接続状態と、前記電池と前記キャパシタとの接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第１の切り替え部を含む。電源制御装置は、負荷と前記キャパシタとを接続する接続状態と、前記負荷と前記キャパシタとの接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第２の切り替え部を含む。電源制御装置は、前記電池と前記負荷とを接続する接続状態と、前記電池と前記負荷との接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第３の切り替え部を含む。前記負荷は、稼働状態と稼働状態よりも消費電力が小さい若しくは電力を消費しないスリープ状態とに状態が切り替わる。電源制御装置は、前記第１の切り替え部および前記第２の切り替え部の切り替え制御を行う制御部を有する。前記制御部は、前記負荷が稼働状態にある稼働期間内において、前記第１の切り替え部を非接続状態に切り替え制御するとともに前記第２の切り替え部を接続状態に切り替え制御する。前記制御部は、前記負荷がスリープ状態にあるスリープ期間内において、前記第１の切り替え部および前記第２の切り替え部を非接続状態に切り替え制御するとともに前記第３の切り替え部を接続状態に切り替え制御する。前記制御部は、前記負荷が前記スリープ状態から前記稼働状態に移行する移行期間内において、前記第１の切り替え部を接続状態に切り替え制御するとともに前記第２の切り替え部を非接続状態に切り替え制御する。
【発明の効果】
【００１３】
開示の技術は、一つの側面として、電池から負荷への電力供給をキャパシタを介して行う方式において、電池の使用効率の低下を抑制するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】リチウムイオン電池の放電レート特性の一例を示すグラフである。
【図２】電池から供給される電力によって稼働する負荷が要求する電流の時間変化の一例を示す図である。
【図３Ａ】負荷へ電力を供給する回路構成の一例を示す図である。
【図３Ｂ】負荷へ電力を供給する回路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制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】開示の技術の実施形態に係る電子装置の構成を示すブロック図である。
【図６】開示の技術の実施形態に係る電子装置の回路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ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成の一例を示す図である。
【図８】開示の技術の実施形態に係る制御部の動作を示すフローチャートである。
【図９Ａ】スリープ期間および稼働期間を含む負荷の１サイクル動作あたりの電池の電荷消費量と、負荷のスリープ期間の長さとの関係をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。
【図９Ｂ】スリープ期間および稼働期間を含む負荷の１サイクル動作あたりの電池の電荷消費量と、負荷のスリープ期間の長さとの関係をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。
【図１０】開示の技術の実施形態に係る電子装置の動作タイミングの一例を示す図である。
【図１１】開示の技術の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流波形を示す図である。
【図１２】開示の技術の他の実施形態に係る電子装置の回路構成の一例を示す図である。
【図１３】開示の技術の実施形態に係る電子装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】開示の技術の実施形態に係る電子装置の回路構成の一例を示す図である。
【図１５】開示の技術の実施形態に係る制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１６】開示の技術の実施形態に係る電子装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】開示の技術の実施形態に係る電子装置の回路構成の一例を示す図である。
【図１８】開示の技術の実施形態に係る電子装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】開示の技術の実施形態に係る電子装置の回路構成の一例を示す図である。
【図２０】開示の技術の実施形態に係る制御部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
[第１の実施形態]
図４は、開示の技術の実施形態に係る電源制御装置１０の構成を示すブロック図である。電源制御装置１０は、電池と、電荷を一時的に蓄積しておくためのバッファ用のキャパシタとの間の充放電およびキャパシタから負荷への電力供給を制御する装置である。電源制御装置１０は、例えば、半導体チップに形成された集積回路によって構成され得る。
【００１７】
電源制御装置１０は、充電部１１、第１の切り替え部１２、第２の切り替え部１３、制御部１４および電流規制部１５を有する。また、電源制御装置１０は、外部接続端子２１、２２、２３および２４を有する。
【００１８】
外部接続端子２１には電池の正極が接続され、外部接続端子２２にはキャパシタが接続され、外部接続端子２３には、負荷が接続される（図６参照）。外部接続端子２４は、必要に応じて外部から制御部１４に指令等を与えるための通信ポートとしての機能を有する端子である。
【００１９】
充電部１１の入力端ＩＮは、外部接続端子２２に接続され、充電部１１の出力端は外部接続端子２１に接続される。第１の切り替え部１２の入力端ＩＮは外部接続端子２１に接続され、第１の切り替え部１２の出力端ＯＵＴは電流規制部１５に接続される。電流規制部１５の入力端ＩＮは、第１の切り替え部１２の出力端に接続され、電流規制部１５の出力端ＯＵＴは、外部接続端子２２に接続される。第２の切り替え部１３の入力端ＩＮは外部接続端子２２に接続され、第２の切り替え部１３の出力端ＯＵＴは外部接続端子２３に接続される。制御部１４は外部接続端子２４に接続されるとともに、信号配線を介して充電部１１、第１の切り替え部１２および第２の切り替え部１３の制御端Ｇに接続される。充電部１１、第１の切り替え部１２および第２の切り替え部１３は、制御部１４から供給される制御信号Ｃ１、Ｃ２およびＣ３によって制御される。
【００２０】
図５は、電源制御装置１０を含む、開示の技術の実施形態に係る電子装置１００の構成を示すブロック図である。図５において、矢印は電気の流れを示している。図６は、電子装置１００の回路構成の一例を示す図である。電子装置１００は、熱、光、振動および電波等の周囲環境に存在するエネルギーを収穫して電力に変換し、その電力によって負荷を駆動する電力自給型の装置である。
【００２１】
環境発電部３０は、熱、光、振動および電波等の周囲環境に存在するエネルギーを収穫して電力に変換する発電装置である。環境発電部３０は、一例として、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換するソーラーセルを含んで構成されていてもよい。環境発電部３０は、電池３２に接続されており、環境発電部３０によって生成された電力によって電池３２が充電される。
【００２２】
本実施形態において、電池３２は、充電を行うことにより繰り返し使用することができるリチウムイオン電池等の二次電池である。図６に示すように、電池３２の正極は電源制御装置１０の外部接続端子２１を介して、充電部１１および第１の切り替え部１２に接続され、電池３２の負極はグランドに接続される。
【００２３】
キャパシタ３４は、電池３２から供給される電荷を一時的に蓄えるために使用される。キャパシタ３４に蓄えられた電荷は、負荷３６を駆動するための電力として使用される。すなわち、キャパシタ３４は、電池３２から負荷３６への電力供給を中継するバッファとして機能する。図６に示すように、キャパシタ３４の一方の端子は電源制御装置１０の外部接続端子２２に接続され、キャパシタ３４の他方の端子はグランドに接続される。キャパシタ３４の出力抵抗は電池３２の出力抵抗よりも小さいことが好ましい。キャパシタ３４として、例えば、アルミニウム電解コンデンサを好適に用いることが可能である。
【００２４】
負荷３６は、稼働状態とスリープ状態とに状態を交互に切り替える間欠動作を行う電子機器である。負荷３６は、稼働状態において所定の動作を行い、スリープ状態において動作を停止する。本実施形態において、負荷３６はスリープ状態で電力を消費しないものとする。負荷３６は、一例として、センサネットワークを形成するセンサノードであってもよい。この場合、負荷３６は、温度、湿度または照度などを検出するセンサと、検出値を無線通信によって基地局に相当するシンクノードに送信する無線通信部などを含み得る。負荷３６がセンサノードである場合、負荷３６は、稼働状態においてセンシングおよびデータ送信を行い、スリープ状態において機能を停止する。センシングおよびデータ送信は、所定のタイミング（例えば１時間毎）で行われる。図６に示すように、負荷３６は、自身の電源入力端子が電源制御装置１０の外部接続端子２３に接続される。
【００２５】
電流規制部１５は、電池３２から流出する電流の大きさを規制する回路である。第１の切り替え部１２は、制御部１４から供給される制御信号Ｃ１によって、電池３２とキャパシタ３４とを電流規制部１５を介して接続する接続状態と、電池３２とキャパシタ３４との接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御がなされる回路である。第１の切り替え部１２が、接続状態に切り替えられると、電池３２とキャパシタ３４との間が導通し、電池３２からキャパシタ３４に電荷が伝送され、キャパシタ３４が充電される。電流規制部１５は、電池３２からキャパシタ３４に向けて流れる充電電流の大きさが所定値以下となるように充電電流を規制する。
【００２６】
図６に示すように、第１の切り替え部１２は、一例として、スイッチング素子１２０を含んでいる。また、電流規制部１５は、一例として、定電流素子１５１を含んでいる。スイッチング素子１２０の入力端は外部接続端子２１を介して電池３２に接続され、スイッチング素子１２０の出力端は、定電流素子１５１の入力端に接続される。スイッチング素子１２０の制御端は、制御部１４に接続される。スイッチング素子１２０は、制御部１４から供給される制御信号Ｃ１に基づいてオンオフする。定電流素子１５１の出力端は、外部接続端子２２を介してキャパシタ３４に接続される。定電流素子１５１は、一例として、定電流ダイオードを含んで構成されていてもよい。スイッチング素子１２０がオン状態となることによって電池３２とキャパシタ３４と間が導通し、キャパシタ３４の充電が行われる。電池３２からキャパシタ３４に向けて流れる充電電流の大きさは、定電流素子１５１によって制限される。
【００２７】
第２の切り替え部１３は、制御部１４から供給される制御信号Ｃ２によって、負荷３６とキャパシタ３４とを接続する接続状態と、負荷３６とキャパシタ３４との接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御がなされる回路である。第２の切り替え部１３が、接続状態に切り替えられると、キャパシタ３４と負荷３６との間が導通し、キャパシタ３４に蓄えられた電荷によって負荷３６に電力が供給される。図６に示すように、第２の切り替え部１３は、一例として、スイッチング素子１３０を含んでいる。スイッチング素子１３０の入力端は外部接続端子２２を介してキャパシタ３４に接続され、スイッチング素子１３０の出力端は外部接続端子２３を介して負荷３６に接続される。スイッチング素子１３０の制御端は制御部１４に接続される。スイッチング素子１３０は、制御部１４から供給される制御信号Ｃ２に基づいてオンオフする。スイッチング素子１３０がオン状態となることによってキャパシタ３４と負荷３６と間が導通し、負荷３６に電力が供給される。
【００２８】
充電部１１は、キャパシタ３４に残留する電荷によって電池３２を充電する回路である。充電部１１は、制御部１４から供給される制御信号Ｃ３に基づくタイミングで起動され、電池３２の充電を行う。図６に示すように、充電部１１は、一例として、スイッチング素子１１０と昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ１１１とを含んでいる。スイッチング素子１１０の入力端は外部接続端子２２を介してキャパシタ３４に接続され、スイッチング素子１１０の出力端はＤＣ−ＤＣコンバータ１１１の入力端に接続される。スイッチング素子１１０の制御端は制御部１４に接続される。スイッチング素子１１０は、制御部１４から供給される制御信号Ｃ３に基づいてオンオフする。スイッチング素子１１０がオン状態となることによってＤＣ−ＤＣコンバータ１１１の入力端にキャパシタ３４の端子電圧が入力され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１が起動する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１の出力端は、外部接続端子２１を介して電池３２に接続される。
【００２９】
図７は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１の構成の一例を示す回路図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１は、入力端１１２に一方の端子が接続されたインダクタ１１４と、インダクタ１１４の他方の端子にアノードが接続され且つ出力端１１３にカソードが接続されたダイオード１１５と、を有する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１は、ダイオード１１５とインダクタ１１４との接続点に一方の端子が接続され且つ他方の端子がグランドに接続されたスイッチング素子１１６と、スイッチング素子１１６の制御端に接続されたパルス発生回路１１７とを有する。スイッチング素子１１６は、パルス発生回路から供給されるパルス信号に従ってオンオフする。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１は、出力端１１３に一方の端子が接続され且つ他方の端子がグランドに接続されたキャパシタ１１８を有する。
【００３０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１は、入力端１１２にスイッチング素子１１０を介して入力されるキャパシタ３４の端子電圧を昇圧して出力端１１３（外部接続端子２１）に出力する。これにより、外部接続端子２１に接続された電池３２に電圧が印加され、電池３２が充電される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１は、入力端１１２に接続されたスイッチング素子１１０がオン状態となって入力電圧が与えられると起動し、電池３２の充電を行う。
【００３１】
制御部１４は、所定のタイミングで第１の切り替え部１２、第２の切り替え部１３および充電部１１にそれぞれ、制御信号Ｃ１、Ｃ２およびＣ３を供給することにより、これらを制御し、キャパシタ３４の充電、負荷３６への電力供給および電池３２の充電を行う。
【００３２】
制御部１４は、タイマ（図示せず）を内蔵し、タイマのカウント値に基づいて負荷３６のスリープ期間の終了を認識する。制御部１４は、負荷３６のスリープ期間が終了したときに、電池３２とキャパシタ３４とが接続するように第１の切り替え部１２の切り替え制御を行い、キャパシタ３４を充電する。制御部１４は、キャパシタ３４の充電中、キャパシタ３４と負荷３６とが非接続となるように第２の切り替え部１３の切り替え制御を行う。また、制御部１４は、キャパシタ３４の充電完了後に電池３２とキャパシタ３４とが非接続となるように第１の切り替え部１２の切り替え制御を行うとともに、キャパシタ３４と負荷３６とが接続するように第２の切り替え部１３の切り替え制御を行い、負荷３６に電力を供給する。負荷３６は、キャパシタ３４から電力が供給されることによりスリープ状態から稼働状態に移行する。制御部１４は、稼働状態の負荷３６が所定の動作を終了すると、キャパシタ３４と負荷３６とが非接続となるように第２の切り替え部１３の切り替え制御を行う。その後、制御部１４は、充電部１１を起動させる。これにより、キャパシタ３４に残留している電荷によって電池３２が充電される。また、制御部１４は、電池３２の電圧ＶＢおよびキャパシタ３４の電圧ＶＣをモニタし、電池３２およびキャパシタ３４の充電状態を認識する。図６に示すように、制御部１４は、外部接続端子２４を介して外部からタイマの設定を変更することが可能となっている。これにより、負荷３６のスリープ期間が調整可能となっている。
【００３３】
なお、電源制御装置１０は、開示の技術の電源制御装置に対応する。電子装置１００は、開示の技術の電子装置に対応する。充電部１１は、開示の技術の充電部に対応する。第１の切り替え部１２は、開示の技術の第１の切り替え部に対応する。第２の切り替え部１３は、開示の技術の第２の切り替え部に対応する。環境発電部３０は開示の技術の発電部に対応する。電池３２は、開示の技術の電池に対応する。キャパシタ３４は、開示の技術のキャパシタに対応する。負荷３６は、開示の技術の負荷に対応する。
【００３４】
図８は、制御部１４の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１において制御部１４は、ステップＳ１２において起動したタイマのカウント値に基づいて負荷３６のスリープ期間が終了したか否かを判定する。制御部１４は、負荷３６のスリープ期間が終了したと判定した場合に処理をステップＳ２に移行する。
【００３５】
ステップＳ２において制御部１４は、電池３２の電圧ＶＢが所定値以上であるか否かを判定する。すなわち、制御部１４は、電池３２の充電量が十分であるか否かを判定する。制御部１４は、電池３２の電圧ＶＢが所定値以上ではないと判定した場合には、環境発電部３０において生成された電力よる充電によって電池３２の電圧が所定値に達するまで待機する。なお、制御部１４は、電池３２の電圧ＶＢが所定値以上ではないと判定した場合に警告を発し、本ルーチンを終了させてもよい。制御部１４は、電池３２の電圧ＶＢが所定値以上であると判定した場合に処理をステップＳ３に移行する。
【００３６】
ステップＳ３において制御部１４は、制御信号Ｃ１を第１の切り替え部１２のスイッチング素子１２０に供給することにより、スイッチング素子１２０をオン状態とする。これにより、電池３２とキャパシタ３４とが接続され、キャパシタ３４が充電される。電池３２からキャパシタ３４に向けて流れる放電電流は、定電流素子１５１を通過することによって一定量に規制される。このように、電池３２から取り出す電流の大きさを規制することで、電池３２の使用効率の低下を抑制することが可能となる。なお、キャパシタ３４の充電が行われている間、第２の切り替え部１３のスイッチング素子１３０はオフ状態とされ、キャパシタ３４と負荷３６とは非接続とされている。
【００３７】
ステップＳ４において制御部１４は、キャパシタ３４の電圧ＶＣをモニタし、キャパシタ３４の電圧が所定値以上であるか否かを判定する。すなわち、制御部１４は、キャパシタ３４の充電が完了したか否かを判定する。制御部１４は、キャパシタ３４の電圧ＶＣが所定値以上であると判定した場合に処理をステップＳ５に移行する。
【００３８】
ステップＳ５において制御部１４は、第１の切り替え部１２への制御信号Ｃ１の供給を停止することにより、第１の切り替え部１２のスイッチング素子１２０をオフ状態とする。これにより、電池３２とキャパシタ３４とが非接続となり、キャパシタ３４の充電が停止される。
【００３９】
ステップＳ６において制御部１４は、制御信号Ｃ２を第２の切り替え部１３のスイッチング素子１３０に供給することによりスイッチング素子１３０をオン状態とする。これにより、キャパシタ３４と負荷３６とが接続され、キャパシタ３４に蓄積された電荷が負荷３６に伝送され、負荷３６に電力が供給される。このとき、第１の切り替え部１２は、非接続状態を維持しており、電池３２から負荷３６への直接的な電力供給はなされない。負荷３６は、キャパシタ３４から電力を受給することによりスリープ状態から稼働状態に移行する。
【００４０】
ステップＳ７において制御部１４は、キャパシタ３４の電圧ＶＣをモニタし、放電によってキャパシタ３４の電圧が所定値以下にまで低下したか否かを判定する。これにより、制御部１４は、負荷３６への電力供給の終了可否を判定する。制御部１４は、キャパシタ３４の電圧ＶＣが所定値以下になったと判定した場合には、処理をステップＳ８に移行する。なお、ステップＳ７において制御部１４は、負荷３６の稼働の終了を示す稼働終了信号を負荷３６から受信したか否かを判定することにより、負荷３６への電力供給の終了可否を判定してもよい。また、ステップＳ７において制御部１４は、負荷３６への電力供給を開始してから所定期間が経過したか否かを判定することにより、負荷３６への電力供給の終了可否を判定してもよい。また、制御部１４は、上記複数の判定処理のいずれかにおいて肯定判定を行った場合に処理をステップＳ８に移行してもよい。
【００４１】
ステップＳ８において制御部１４は、第２の切り替え部１３への制御信号Ｃ２の供給を停止することにより第２の切り替え部１３のスイッチング素子１３０をオフ状態とする。これにより、キャパシタ３４と負荷３６とが非接続となり、負荷３６への電力供給が停止され、負荷３６は、稼働状態からスリープ状態に移行する。
【００４２】
ステップＳ９において制御部１４は、制御信号Ｃ３を充電部１１のスイッチング素子１１０に供給することによりスイッチング素子１１０をオン状態としてＤＣ−ＤＣコンバータ１１１を起動させる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１は、キャパシタ３４の端子電圧を昇圧して外部接続端子２１に出力する。これにより、キャパシタ３４に残留する電荷によって電池３２の充電が行われる。
【００４３】
ステップＳ１０において制御部１４は、キャパシタ３４の電圧ＶＣをモニタし、キャパシタ３４の電圧ＶＣが所定値以下にまで低下したか否かを判定する。これにより、制御部１４は、キャパシタ３４に残留する電荷の回収が完了したか否かを判定する。制御部１４は、キャパシタ３４の電圧ＶＣが所定値以下になったと判定した場合には、処理をステップＳ１１に移行する。
【００４４】
ステップＳ１１において制御部１４は、充電部１１への制御信号Ｃ３の供給を停止することにより充電部１１のスイッチング素子１３０をオフ状態とし、充電部１１を停止させる。この段階で全てのスイッチング素子１１０、１２０および１３０がオフ状態となる。
【００４５】
ステップＳ１２において制御部１４は、自身が備えるタイマを起動させ、スリープ期間のカウントを開始する。その後、制御部１４は、処理をステップＳ１に移行し、上記の各ステップにおける処理を繰り返し実行する。すなわち、負荷３６の動作サイクルに合わせて、電池３２からキャパシタ３４への充電、キャパシタ３４から負荷３６への電力供給、キャパシタ３４に残留する電荷による電池３２の充電が繰り返し実行される。
【００４６】
以上のように、開示の技術の実施形態に係る電源制御装置１０および電子装置１００によれば、電池３２は、常に負荷３６から切り離される。すなわち、電池３２から負荷３６への直接的な電力供給は行われないので、稼働状態において負荷３６が比較的大きい電流を必要とする場合でも、使用効率を著しく低下させるような過大な電流が電池３２から流出することが防止される。
【００４７】
また、電池３２によってキャパシタ３４を充電する場合においても、電池３２から流出する電流の大きさは、電流規制部１５によって一定の大きさに制限されるので、電池３２の使用効率の低下を抑制することができる。
【００４８】
また、負荷３６への電力供給をキャパシタ３４を介して行うことで、出力抵抗を低減することが可能となり、出力抵抗による電圧降下および損失を抑制することが可能となる。
【００４９】
また、電池３２は、キャパシタ３４の充電を行う期間のみ第１の切り替え部１２が接続状態となることによってキャパシタ３４に接続され、他の期間においては第１の切り替え部１２が非接続状態となることによってキャパシタ３４から切り離される。これにより、電池３２とキャパシタ３４とを常時接続する場合と比較して、キャパシタ３４の自然放電による電池３２からの電荷の流出を抑制され、電池３２の使用効率の低下を抑制することが可能となる。
【００５０】
また、負荷３６の稼働終了後にキャパシタ３４に残留する電荷は、直ちに充電部１１によって電池３２に回収される。これにより、自然放電によってキャパシタ３４から流出する電荷の量が低減され、電池３２から流出する正味の電荷量を抑制することができる。
【００５１】
図９Ａおよび図９Ｂは、スリープ期間および稼働期間を含む負荷の１サイクル動作あたりの電池の電荷消費量（電荷流出量）と、負荷のスリープ期間の長さとの関係をシミュレーションによって求めた結果を示すグラフである。図９Ａおよび図９Ｂにおいて、実線は、本実施形態に係る電子装置１００に対応し、破線は図３Ｂに示す構成の比較回路に対応する。なお、本実施形態に係る電子装置１００において、充電部１１によってキャパシタ３４から電池３２に回収された分の電荷量は、電池３２における消費電荷量には含まれていない。
【００５２】
図９Ａは、電子装置１００のキャパシタ３４および比較回路のキャパシタＣの静電容量を２００ｍＦとし、キャパシタの自然放電を模擬するためにキャパシタ３４およびキャパシタＣに並列接続された抵抗素子の抵抗値を５０ｋΩとした場合の結果である。図９Ｂは、電子装置１００のキャパシタ３４および比較回路のキャパシタＣの静電容量を１ｍＦとし、キャパシタの自然放電を模擬するためにキャパシタ３４およびキャパシタＣに並列接続された抵抗素子の抵抗値を１ｋΩとした場合の結果である。すなわち、図９Ｂは、キャパシタの自然放電による影響をより大きくした場合の結果である。
【００５３】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、比較回路においては、負荷のスリープ期間が長くなる程、電池から流出する電荷の量が大きくなった。これは、比較回路では、キャパシタＣの自然放電により負荷の稼働期間のみならず、スリープ期間中においも電池から電荷が流出するためである。一方、本実施形態に係る電子装置１００においては、電池から流出する電荷の量は、スリープ期間の長さによらず略一定となった。これは、本実施形態に係る電子装置１００によれば、キャパシタ３４の充電期間以外の期間において電池３２はキャパシタ３４から切り離され、キャパシタ３４の自然放電による影響を殆ど受けないためである。また、負荷３６の稼働終了後にキャパシタ３４に残留する電荷は直ちに電池３２に回収されるため、電池３２から流出する正味の電荷量は抑制される。
【００５４】
電池の消費電荷量における本実施形態に係る電子装置１００と比較回路との間の差は、負荷のスリープ期間が長くなる程顕著となる。例えば、図９Ｂに示された結果によれば、スリープ期間が１０分とされた場合の電池の消費電荷量は、比較回路においては６９０μＡｈであるのに対して、本実施形態に係る電子装置１００においては０．９μＡｈであり、比較回路の１／７６０である。
【００５５】
以上のように、開示の技術の実施形態に係る電源制御装置１０および電子装置１００によれば、電池から負荷への電力供給をキャパシタを介して行う方式において、電池の使用効率の低下を抑制することが可能となる。
【００５６】
なお、上記の実施形態では、スリープ期間の終了後にキャパシタ３４の充電を行う場合を例示したが、この態様に限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、スリープ期間中にキャパシタ３４の充電を開始し、スリープ期間の終了時点とキャパシタ３４の充電の終了時点および負荷３６への電力供給の開始時点（すなわち、稼働期間の開始時点）を揃えるようにしてもよい。これにより、負荷３６は、スリープ期間の終了後に直ちに稼働状態に移行することが可能となり、常に一定のサイクルで動作することが可能となる。キャパシタ３４の充電に要する時間は、キャパシタ３４の静電容量と充電電流によって決まるので、制御部１４にこれらの値を事前に若しくは動的に認識させることにより、制御部１４は、キャパシタの充電の開始時点を決定することが可能である。
【００５７】
また、キャパシタ３４に残留する電荷を電池３２に回収する際に、スイッチング素子１１０をＰＷＭ（pulse width modulation）駆動することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１を間欠的に動作させ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１の平均出力電流が一定となるように制御してもよい。図１１は、間欠動作によって平均出力電流が一定となるように制御されたＤＣ−ＤＣコンバータ１１１の出力電流波形の一例を示す図である。図１１において破線は、出力電流の平均値を示す。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１の出力電流の平均値を電池３２に適した大きさとすることで、過剰な充電電流による電池３２の劣化を防止することができ、電池３２の長寿命化を図ることができる。
【００５８】
図１２は、開示の技術の他の実施形態に係る電子装置１００の構成を示す図である。第１の切り替え部１２は、図１２に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２２を含んでいてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２２を昇圧型とした場合には、充電後におけるキャパシタ３４の電圧を電池３２の電圧よりも高くすることが可能となる。一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２２を降圧型とした場合には、充電後におけるキャパシタ３４の電圧を電池３２の電圧よりも低くすることが可能となる。また、出力電流が一定となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ１２２を駆動することにより、電池３２から流出する電流の大きさが制限されるので、定電流素子１５１（図６参照）を削減することが可能である。
【００５９】
同様に、第２の切り替え部１３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３１を含んでいてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ１３１を昇圧型とした場合には、負荷３６に供給される電圧をキャパシタ３４の電圧よりも高くすることが可能となる。一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３１を降圧型とした場合には、負荷３６に供給される電圧をキャパシタ３４の電圧よりも低くすることが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態では、制御部１４は、キャパシタ３４に残留する電荷によって電池３２の充電を行う場合には、制御信号Ｃ３をスイッチング素子１１０に供給してスイッチング素子１１０をオン状態とすることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１を起動している。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１が起動制御するための制御端子を有する場合には、この制御端子に制御信号Ｃ３を供給することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１１を起動させてもよい。この場合、スイッチング素子１１０は不要となる。
【００６１】
［第２の実施形態］
図１３は、開示の技術の第２の実施形態に係る電源制御装置１０Ａを含む、電子装置１００Ａの構成を示すブロック図である。図１３において、矢印は電気の流れを示している。図１４は、電子装置１００Ａの回路構成の一例を示す図である。図１３および図１４において、第１の実施形態に係る電源制御装置１０および電子装置１００と同一または対応する構成要素については同一の参照符号を付与し、重複する説明は省略する。
【００６２】
電源制御装置１０Ａは、第３の切り替え部１６を更に含む点が、第１の実施形態に係る電源制御装置１０と異なる。第３の切り替え部１６は、制御部１４から供給される制御信号Ｃ４によって、電池３２と負荷３６とを接続する接続状態と、電池３２と負荷３４との接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御がなされる回路である。第３の切り替え部１６が接続状態に切り替えられると、電池３２と負荷３６との間が導通し、電池３２から負荷３６に電力が供給される。図１４に示すように、第３の切り替え部１６は、一例として、スイッチング素子１６０を含んでいる。スイッチング素子１６０の入力端は外部接続端子２１を介して電池３２に接続され、スイッチング素子１６０の出力端は外部接続端子２３を介して負荷３６に接続される。スイッチング素子１６０の制御端は制御部１４に接続される。スイッチング素子１６０は、制御部１４から供給される制御信号Ｃ４に基づいてオンオフする。スイッチング素子１６０がオン状態となることによって電池３２と負荷３６と間が導通し、負荷３６に電力が供給される。なお、第３の切り替え部１６は、開示の技術の第３の切り替え部に対応する。
【００６３】
制御部１４は、負荷３６がスリープ状態にあるときに電池３２と負荷３６とが接続するように第３の切り替え部１６を制御して負荷３６への電力供給を行う。すなわち、第２の実施形態に係る電子装置１００Ａにおいて、負荷３６は、スリープ状態にあるときにおいても電力を消費し、その電力は電池３２から供給される。ただし、スリープ状態における負荷３６の消費電力は、稼働状態における負荷３６の消費電力よりも小さいものとする。例えば、負荷３６が、スリープ期間中にも温度等のセンシングを行い、ある一定以上の温度を検出した場合に警報を発する動作を行うことが要求されるセンサノードである場合は、スリープ期間中に負荷３６への電力供給が必要となる。本実施形態に係る電源制御装置１０Ａおよび電子装置１００Ａによれば、電池３２から負荷３６への直接的な電力供給は、消費電力が小さいスリープ期間に限られるので、電池３２の使用効率を著しく低下させるような過大な電流が電池３２から流出することはない。
【００６４】
図１５は、第２の実施形態に係る制御部１４の動作を示すフローチャートである。第２の実施形態に係るフローチャートは、第１の実施形態に係るフローチャート（図８参照）のステップＳ１とステップＳ２との間にステップＳ１０１の処理を追加し、ステップＳ１１とステップＳ１２との間にステップＳ１０２の処理を追加したものに相当する。
【００６５】
以下において、追加されたステップＳ１０１およびＳ１０２について説明する。制御部１４は、負荷３６がスリープ状態に移行され、ステップＳ１１においてキャパシタ３４に残留する電荷による電池３２の充電を停止させた後、ステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０２において制御部１４は、制御信号Ｃ４を第３の切り替え部１６のスイッチング素子１６０に供給することによりスイッチング素子１６０をオン状態とする。これにより、電池３２と負荷３６とが接続され、負荷３６に電力が供給される。負荷３６は、電池３２から電力を受給することによりスリープ期間中でも所定の動作を行うことが可能となる。
【００６６】
その後、制御部１４は、ステップＳ１においてスリープ期間をカウントするタイマのカウント値に基づいてスリープ期間の終了を判定すると、ステップＳ１０１において、第３の切り替え部１６への制御信号Ｃ４の供給を停止する。これにより、第３の切り替え部１６のスイッチング素子１６０がオフ状態となり、電池３２と負荷３６とが非接続となり、負荷３６への電力供給が停止される。このように、電池３２から負荷３６への直接的な電力供給は、スリープ期間においてのみ行われる。
【００６７】
開示の技術の第２の実施形態に係る電源制御装置１０Ａおよび電子装置１００Ａによれば、第１の実施形態と同様、電池３２の使用効率の低下を抑制することができる。また、電源制御装置１０Ａおよび電子装置１００Ａによれば、負荷３６のスリープ期間中にも電池３２から負荷３６への電力供給が可能であり、スリープ期間中に電力供給を必要とする負荷にも対応することが可能である。
【００６８】
電池３２から負荷３６への直接的な電力供給はスリープ期間中においてのみ行われ、負荷３６のスリープ期間中における消費電力は、負荷３６の稼働期間中における消費電力よりも小さい。従って、スリープ期間中に電池３２と負荷３６とを接続したとしても、電池３２の使用効率を著しく低下させるような過大な電流が電池３２から流出することはない。また、制御部１４は、第３の切り替え部１６の切り替え制御タイミングを、スリープ期間をカウントするタイマのカウント値に基づいて決定するので、制御部１４における処理が煩雑化することもない。
【００６９】
［第３の実施形態］
図１６は、開示の技術の第３の実施形態に係る電源制御装置１０Ｂを含む、電子装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。図１６において、矢印は電気の流れを示している。図１７は、電子装置１００Ｂの回路構成の一例を示す図である。図１６および図１７において、第１の実施形態に係る電源制御装置１０および電子装置１００と同一または対応する構成要素については同一の参照符号を付与し、重複する説明は省略する。
【００７０】
第３の実施形態に係る電子装置１００Ｂは、電池３２として一次電池を使用する場合に適用し得る構成を有する。電子装置１００Ｂは、充電部１１および環境発電部３０を含まない点が、第１の実施形態に係る電子装置１００と異なる。第１の切り替え部１２および第２の切り替え部１３における動作およびこれらの動作タイミングは、第１の実施形態に係る電子装置１００と同様である。
【００７１】
第３の実施形態に係る電子装置１００Ｂによれば、電池３２は、常に負荷３６から切り離され、電池３２から負荷３６への直接的な電力供給は行われない。従って、稼働状態において負荷３６が比較的大きい電流を必要とする場合でも、使用効率を著しく低下させるような過大な電流が電池３２から流出することが防止される。
【００７２】
また、電池３２によってキャパシタ３４を充電する場合においても、電池３２から出力される充電電流は、電流規制部１５によって一定の大きさに制限されるので、電池３２の使用効率の低下を抑制することができる。
【００７３】
また、負荷３６への電力供給を、キャパシタ３４を介して行うことで、出力抵抗を低減することが可能となり、出力抵抗による電圧降下および損失を抑制することが可能となる。
【００７４】
また、電池３２は、第１の切り替え部１２によってキャパシタ３４の充電を行う期間のみキャパシタ３４に接続され、他の期間においてはキャパシタ３４から切り離される。これにより、電池３２とキャパシタ３４とを常時接続する場合と比較して、キャパシタ３４の自然放電による電池３２からの電荷の流出を抑制することが可能となる。
【００７５】
開示の技術の第３の実施形態に係る電源制御装置および電子装置によれば、キャパシタに残留する電荷を回収する機構を有しないものの、電池３２の使用効率の低下を抑制することが可能である。
【００７６】
［第４の実施形態］
図１８は、開示の技術の第４の実施形態に係る電子装置１００Ｃの構成を示すブロック図である。図１８において、矢印は電気の流れを示している。図１９は、電子装置１００Ｃの回路構成の一例を示す図である。図１８および図１９において、第１の実施形態に係る電子装置１００と同一または対応する構成要素については同一の参照符号を付与し、重複する説明は省略する。
【００７７】
第４の実施形態に係る電子装置１００Ｃは、環境発電部３０がキャパシタ３４に接続される点が第１の実施形態に係る電子装置１００と異なる。すなわち、環境発電部３０によって生成された電力によってキャパシタ３４が充電される。なお、電源制御装置１０の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００７８】
電子装置１００Ｃにおいて、負荷３６を駆動するための電力は、主に環境発電部３０によって生成された電力によって賄われる。電池３２は、負荷３６が稼働状態に移行される直前にキャパシタ３４に充電されている電荷の量が負荷３６を駆動するのに十分ではない場合に補助的に使用される。
【００７９】
図２０は、第４の実施形態に係る制御部１４の動作を示すフローチャートである。ステップＳ２１において制御部１４は、ステップＳ３４にて起動したタイマのカウント値が所定値に達したか否かを判定する。すなわち、制御部１４は、負荷３６がスリープ状態に移行されてから所定期間が経過したか否かを判定する。ステップＳ２１は、負荷３６を稼働状態に移行するための準備を開始するか否かを判定するための処理であり、ステップＳ２１において肯定判定がなされると負荷３６を稼働状態に移行するための準備が開始される。
【００８０】
ステップＳ２２において制御部１４は、キャパシタ３４の電圧ＶＣをモニタし、キャパシタ３４の電圧ＶＣが所定値以下であるか否かを判定する。すなわち、制御部１４は、負荷３６の稼働状態への移行直前におけるキャパシタ３４の充電量が、負荷３６を駆動するのに十分であるか否かを判定する。環境発電部３０による発電量は、時間帯や天候などによって変動し、一定ではないことが想定され、負荷３６を稼働状態に移行する際に負荷３６を駆動するのに十分な電荷がキャパシタ３４に蓄積されていない状況が想定される。制御部１４は、キャパシタ３４の電圧ＶＣが所定値以下であると判定した場合、すなわち、キャパシタ３４の充電量が負荷３６を駆動するのに十分ではないと判定した場合には、処理をステップＳ２３に移行する。一方、制御部１４は、キャパシタ３４の電圧ＶＣが所定値よりも大であると判定した場合、すなわち、キャパシタ３４の充電量が負荷３６を駆動するのに十分であると判定した場合には、処理をステップＳ２８に移行する。
【００８１】
ステップＳ２３において制御部１４は、電池３２の電圧ＶＢが所定値以上であるか否かを判定する。制御部１４は、電池３２の電圧ＶＢが所定値以上であると判定した場合には、処理をステップＳ２５に移行する。一方、制御部１４は、電池３２の電圧ＶＢが所定値以上ではないと判定した場合には、処理をステップＳ２４に移行して警告を発し、本ルーチンを終了させる。
【００８２】
ステップＳ２５において制御部１４は、電池３２からキャパシタ３４に供給すべき電荷の量を算出する。制御部１４は、例えば、キャパシタ３４の容量、キャパシタ３４の現在の電圧、環境発電部３０の現在の発電量、スリープ期間の終了までの時間に基づいて、電池３２からキャパシタ３４に供給すべき電荷の量を算出する。
【００８３】
ステップＳ２６において制御部１４は、制御信号Ｃ１を第１の切り替え部１２のスイッチング素子１２０に供給することにより、スイッチング素子１２０をオン状態とする。これにより、電池３２とキャパシタ３４とが接続され、キャパシタ３４が充電される。制御部１４は、ステップＳ２５において算出した量の電荷がキャパシタ３４に供給されるまで、スイッチング素子１２０のオン状態を維持させる。電池３２からキャパシタ３４に向けて流れる放電電流は、定電流素子１５１を通過することによって一定量に規制される。このように、電池３２から取り出す電流の大きさを規制することで、電池３２の使用効率を向上させることが可能となる。
【００８４】
ステップＳ２７において制御部１４は、第１の切り替え部１２への制御信号Ｃ１の供給を停止することにより、第１の切り替え部１２のスイッチング素子１２０をオフ状態とする。これにより、電池３２とキャパシタ３４とが非接続となり、キャパシタ３４の充電が停止される。なお、ステップＳ２２において、キャパシタ３４の充電量が負荷３６を駆動するのに十分であると判定された場合には、ステップＳ２３からＳ２７までの処理は実行されない。すなわち、電池３２によるキャパシタ３４の充電は実施されない。
【００８５】
ステップＳ２８において制御部１４は、スリープ期間の終了と同時に制御信号Ｃ２を第２の切り替え部１３のスイッチング素子１３０に供給することによりスイッチング素子１３０をオン状態とする。これにより、図１０に示すように、スリープ期間の終了と同時にキャパシタ３４と負荷３６とが接続され、キャパシタ３４に蓄積された電荷が負荷３６に伝送され、負荷３６に電力が供給される。このとき、第１の切り替え部１２は、非接続状態を維持しており、電池３２から負荷３６への電力供給はなされない。負荷３６は、スリープ期間の終了と同時にキャパシタ３４から電力を受給することにより、スリープ期間の終了直後から稼働状態に移行することができる。
【００８６】
以降のステップＳ２９からステップＳ３４までの処理は、第１の実施形態に係るフローチャート（図８参照）のステップＳ７からステップＳ１２までの処理と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００８７】
以上のように、開示の技術の第４の実施形態に係る電子装置１００Ｃによれば、負荷３６への電力供給は主に環境発電部３０からキャパシタ３４を介して行われ、電池３２は必要に応じて補助的に使用される。これにより、電池３２の放電回数を低減させることが可能となり、電池３２の長寿命化を図ることができる。
【００８８】
また、電子装置１００Ｃによれば、負荷３６を稼働状態に移行する際に、キャパシタ３４の充電量が負荷３６を駆動するのに十分ではない場合には、電池３２からキャパシタ３４を介して負荷３６に電力が供給される。環境発電部３０による発電量は安定しないことが想定されるところ、環境発電部３０による発電量の不足分は電池３２によって補助される。従って、環境発電部３０による発電量が少ない場合でも、常に一定の時間間隔で負荷３６を稼働させることが可能となる。
【００８９】
また、電池３２とキャパシタ３４との接続は、負荷３６への補助的な電力供給を行う場合にのみ行われるので、キャパシタの自然放電に起因して電池から流出してしまう電荷の量を抑制することが可能である。以上のように、開示の技術の第４の実施形態に係る電子装置１００Ｃによれば、電池３２の使用効率の低下を抑制することが可能である。
【００９０】
なお、第１乃至第４の実施形態に係る電源制御装置１０、１０Ａ、１０Ｂおよび電子装置１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの構成および動作は、適宜組み合わせることが可能である。例えば、第２の実施形態に係る第３の切り替え部１３を、第３の実施形態に係る電源制御装置１０Ｂおよび電子装置１００Ｂに適用することが可能である。電池３２を補助的に用いる第４の実施形態に係る制御態様を、第２の実施形態に係る電子装置１００Ａおよび第３の実施形態に係る電子装置１００Ｂに適用することも可能である。
【００９１】
以上の第１乃至第４の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００９２】
（付記１）
電池から流出する電流の大きさを規制する電流規制部と、
前記電池とキャパシタとを前記電流規制部を介して接続する接続状態と、前記電池と前記キャパシタとの接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第１の切り替え部と、
稼働状態と稼働状態よりも消費電力が小さい若しくは電力を消費しないスリープ状態とに状態が切り替わる負荷と前記キャパシタとを接続する接続状態と、前記負荷と前記キャパシタとの接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第２の切り替え部と、
前記負荷が稼働状態にある稼働期間内において、前記第１の切り替え部を非接続状態に切り替え制御するとともに前記第２の切り替え部を接続状態に切り替え制御し、前記負荷がスリープ状態にあるスリープ期間内において、前記第１の切り替え部および前記第２の切り替え部を非接続状態に切り替え制御し、前記電池によって前記キャパシタを充電する場合に、前記第１の切り替え部を接続状態に切り替え制御するとともに前記第２の切り替え部を非接続状態に切り替え制御する制御部と、
を含む電源制御装置。
【００９３】
（付記２）
前記キャパシタに蓄積された電荷によって前記電池を充電する充電部を更に含み、
前記制御部は、前記キャパシタから前記負荷への電力供給が終了した後に前記充電部に充電を行わせる
付記１に記載の電源制御装置。
【００９４】
（付記３）
前記電池と前記負荷とを接続する接続状態と、前記電池と前記負荷との接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第３の切り替え部を更に含み、
前記制御部は、前記負荷のスリープ期間内に前記第３の切り替え部を接続状態に切り替え制御する
付記１または付記２に記載の電源制御装置。
【００９５】
（付記４）
前記制御部は、前記負荷がスリープ状態から稼働状態へ移行する直前における前記キャパシタの電圧が所定値以下である場合に前記第１の切り替え部を接続状態に切り替え制御する
付記１から付記３のいずれか１つに記載の電源制御装置。
【００９６】
（付記５）
前記電流規制部は、前記電池から流出する電流を一定にする定電流素子を含む
付記１から付記４のいずれか１つに記載の電源制御装置。
【００９７】
（付記６）
前記制御部は、前記負荷のスリープ期間内に前記第１の切り替え部を接続状態に切り替え制御し、前記負荷のスリープ期間が一定となるように、前記第２の切り替え部を接続状態に切り替え制御するタイミングを定める
付記１から付記５のいずれか１つに記載の電源制御装置。
【００９８】
（付記７）
前記充電部は、充電電流が一定となるように前記電池の充電を行う
付記２に記載の電源制御装置。
【００９９】
（付記８）
前記充電部は、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを含む
付記２または付記７に記載の電源制御装置。
【０１００】
（付記９）
前記第１の切り替え部は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含む
付記１から付記８のいずれか１つに記載の電源制御装置。
【０１０１】
（付記１０）
前記第２の切り替え部は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含む
付記１から付記９のいずれか１つに記載の電源制御装置。
【０１０２】
（付記１１）
電池と、キャパシタと、稼働状態と稼働状態よりも消費電力が小さい若しくは電力を消費しないスリープ状態とに状態が切り替わる負荷と、前記負荷への電力の供給を制御する電源制御装置と、を含み、
前記電源制御装置は、
前記電池から流出する電流の大きさを規制する電流規制部と、
前記電池と前記キャパシタとを前記電流規制部を介して接続する接続状態と、前記電池と前記キャパシタとの接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第１の切り替え部と、
前記負荷と前記キャパシタとを接続する接続状態と、前記負荷と前記キャパシタとの接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第２の切り替え部と、
前記負荷が稼働状態にある稼働期間内において、前記第１の切り替え部を非接続状態に切り替え制御するとともに前記第２の切り替え部を接続状態に切り替え制御し、前記負荷がスリープ状態にあるスリープ期間内において、前記第１の切り替え部および前記第２の切り替え部を非接続状態に切り替え、前記電池によって前記キャパシタを充電する場合に、前記第１の切り替え部を接続状態に切り替え制御するとともに前記第２の切り替え部を非接続状態に切り替え制御する制御部と、
を含む電子装置
【０１０３】
（付記１２）
前記電源制御装置は、前記キャパシタに蓄積された電荷によって前記電池を充電する充電部を更に含み、
前記制御部は、前記キャパシタから前記負荷への電力供給が終了した後に前記充電部に充電を行わせる
付記１１に記載の電子装置。
【０１０４】
（付記１３）
前記電源制御装置は、前記電池と前記負荷とを接続する接続状態と、前記電池と前記負荷との接続を解除する非接続状態と、に切り替え制御される第３の切り替え部を更に含み、
前記制御部は、前記負荷のスリープ期間内に前記第３の切り替え部を接続状態に切り替え制御する
付記１１または付記１２に記載の電子装置。
【０１０５】
（付記１４）
電力を生成する発電部を更に含む
付記１１から付記１３のいずれか１つに記載の電子装置。
【０１０６】
（付記１５）
前記発電部は、前記電池に接続され、前記発電部が生成した電力によって前記電池が充電される
付記１４に記載の電子装置。
【０１０７】
（付記１６）
前記発電部は、前記キャパシタに接続され、前記発電部によって生成された電力によって前記キャパシタが充電され、
前記制御部は、前記負荷がスリープ状態から稼働状態に移行する直前における前記キャパシタの電圧が所定値以下である場合に、前記第１の切り替え部を接続状態に切り替え制御する
付記１４に記載の電子装置。
【０１０８】
（付記１７）
前記電流規制部は、前記電池から流出する電流を一定にする定電流素子を含む
付記１１から付記１６のいずれか１つに記載の電子装置。
【０１０９】
（付記１８）
前記制御部は、前記負荷のスリープ期間内に前記第１の切り替え部を接続状態に切り替え制御し、前記負荷のスリープ期間が一定となるように、前記第２の切り替え部を接続状態に切り替え制御するタイミングを定める
付記１１から付記１７のいずれか１つに記載の電子装置。
【０１１０】
（付記１９）
前記充電部は、充電電流が一定となるように前記電池の充電を行う
付記１２に記載の電子装置。
【０１１１】
（付記２０）
前記充電部は、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを含む
付記１２または付記１９に記載の電子装置。
【０１１２】
（付記２１）
前記負荷は、センサと、前記センサの検出値を外部に送信する通信部と、を含む
付記１１から付記２０のいずれか１つに記載の電子装置。
【０１１３】
（付記２２）
前記発電部は、周囲環境に存在するエネルギーを収穫して電力に変換する
付記１４から付記１６のいずれか１つに記載の電子装置。
【符号の説明】
【０１１４】
１０、１０Ａ、１０Ｂ  電源制御装置
１１  充電部
１２  第１の切り替え部
１３  第２の切り替え部
１４  制御部
１９  第３の切り替え部
３０  環境発電部
３２  電池
３６  負荷
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  電子装置
１１１  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１５１  定電流素子
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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