(57)【要約】【課題】より効率良く複数の電力供給手段からの電力を取得して蓄電することの出来る充電装置、電気機器及び充電方法を提供する。【解決手段】複数の給電元（２１、３１）から給電された電力を各々蓄電する複数の第１蓄電手段（２３、３３）と、複数の第１蓄電手段に蓄電された電力をまとめて蓄える第２蓄電手段（１２）と、複数の第１蓄電手段から第２蓄電手段へ各々電力を転送させる転送手段（２４、２５、３４、３５）と、転送手段による電力の転送を可能とさせる何れか一つの第１蓄電手段を、前記複数の第１蓄電手段の何れか一つの蓄電量に基づいて選択する転送元選択手段（１１）と、を備える。【選択図】図１
2017011845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の給電元から給電された電力を各々蓄電する複数の第１蓄電手段と、
当該複数の第１蓄電手段に蓄電された電力をまとめて蓄える第２蓄電手段と、
前記複数の第１蓄電手段から前記第２蓄電手段へ各々電力を転送させる転送手段と、
前記転送手段による電力の転送を可能とさせる何れか一つの前記第１蓄電手段を、前記複数の第１蓄電手段の何れか一つの蓄電量に基づいて選択する転送元選択手段と、
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記複数の第１蓄電手段の蓄電量を少なくとも予め設定された基準値で各々検出する検出手段と、
前記選択されている前記第１蓄電手段の蓄電量が所定の転送基準値範囲内にあると前記検出手段により検出されている場合に、前記転送手段により前記選択されている前記第１蓄電手段の電力を転送させる転送制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
前記転送手段は、断続的に前記転送を行わせるチョッピング動作を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の充電装置。
【請求項４】
前記転送手段は、前記第１蓄電手段と前記第２蓄電手段との間を流れる転送電流の経路中にインダクタを有し、当該インダクタは、前記チョッピング動作時において、前記転送が行われる期間に前記転送電流を抑えることで前記第１蓄電手段の電圧低下を抑制すると共に、前記転送が中断された後に電流を生じさせて前記第２蓄電手段に蓄電させることを特徴とする請求項３記載の充電装置。
【請求項５】
前記転送制御手段は、前記転送手段による前記チョッピング動作のデューティ比を変更可能であることを特徴とする請求項３又は４記載の充電装置。
【請求項６】
発振手段を備え、前記チョッピング動作は、前記発振手段の発振周波数に応じて行われることを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項７】
前記発振手段は、前記複数の第１蓄電手段に各々対応して設けられ、
前記転送手段は、前記電力の転送のオンオフを定めるスイッチ回路を備え、
当該スイッチ回路は、前記発振手段が前記発振周波数に応じて出力する二値信号によりオンオフが切り替えられて前記チョッピング動作を行う
ことを特徴とする請求項６記載の充電装置。
【請求項８】
前記複数の第１蓄電手段の蓄電量を少なくとも予め設定された基準値で各々検出する検出手段と、
前記選択されている前記第１蓄電手段の蓄電量が所定の転送基準値範囲内にあると前記検出手段により検出されている場合に、前記転送手段により前記選択されている前記第１蓄電手段の電力を転送させる転送制御手段と、
を備え、
前記転送制御手段は、前記所定の転送基準値範囲の上限である動作上限基準値以上となったタイミングで前記選択されている第１蓄電手段に対応する前記発振手段の発振動作を開始させ、前記所定の転送基準値範囲の下限である動作下限基準値未満となったタイミングで当該発振手段の発振動作を停止させる
ことを特徴とする請求項７記載の充電装置。
【請求項９】
前記所定の転送基準値範囲は、前記第１蓄電手段に対する前記給電元に応じて各々定められることを特徴とする請求項２又は８記載の充電装置。
【請求項１０】
前記転送元選択手段は、予め設定された順番で前記複数の第１蓄電手段のうち一つを選択することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項１１】
前記複数の第１蓄電手段の蓄電量を少なくとも予め設定された基準値で各々検出する検出手段を備え、
前記転送元選択手段は、選択される順番となった前記第１蓄電手段の蓄電量が前記検出手段により所定の選択下限基準値以上ではないことが検出された場合には、当該選択される順番の前記第１蓄電手段の選択を省略することを特徴とする請求項１０記載の充電装置。
【請求項１２】
前記転送元選択手段は、前記複数の第１蓄電手段がそれぞれ所定の選択可能条件を満たすか否かを随時又は所定の間隔で監視して、新たに前記選択可能条件を満たした前記第１蓄電手段を選択することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項１３】
前記複数の第１蓄電手段の蓄電量を少なくとも予め設定された基準値で各々検出する検出手段を備え、
前記転送元選択手段は、前記検出手段により蓄電量が所定の選択可能基準値以上であることが検出されている前記第１蓄電手段を選択することを特徴とする請求項１２記載の充電装置。
【請求項１４】
前記複数の第１蓄電手段の蓄電量を少なくとも予め設定された基準値で各々検出する検出手段を備え、
前記転送元選択手段は、選択されている前記第１蓄電手段の蓄電量が前記検出手段により所定の選択下限基準値以下となったことが検出された場合には、他の前記第１蓄電手段に選択を切り替えることを特徴とする請求項１０〜１３の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項１５】
前記複数の第１蓄電手段に対してそれぞれ複数ずつ対応付けられて電力を各々蓄電する複数の第３蓄電手段を備え、
前記転送手段は、前記複数の第３蓄電手段から当該第３蓄電手段がそれぞれ対応付けられている前記第１蓄電手段へ各々電力を転送させ、
前記転送元選択手段は、前記複数の第１蓄電手段の各々に電力を転送させる前記第３蓄電手段を当該第１蓄電手段に対してそれぞれ一つずつ選択する
ことを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項１６】
前記転送元選択手段は、異なる前記１蓄電手段に対して電力を転送させる前記第３蓄電手段を各々独立に選択する
ことを特徴とする請求項１５記載の充電装置。
【請求項１７】
前記複数の給電元のうち少なくとも２つは、異なる発電手段により電力を発生させることで給電を行うことを特徴とする請求項１〜１６の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項１８】
前記給電元には、外部からの無線充電に係る電磁場変動を取得する無線受信部が含まれることを特徴とする請求項１〜１７の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８の何れか一項に記載の充電装置と、
前記第２蓄電手段に蓄えられた電力を利用して所定の動作を行う機能動作部と、
を備えることを特徴とする電気機器。
【請求項２０】
複数の第１蓄電手段と、第２蓄電手段とを備える充電装置の充電方法であって、
複数の給電元から給電された電力を複数の第１蓄電手段に各々蓄電させる第１蓄電ステップ、
前記第１蓄電手段から前記第２蓄電手段への電力の転送を可能とさせる何れか一つの前記第１蓄電手段を、前記複数の第１蓄電手段の何れか一つの蓄電量に基づいて選択する転送元選択ステップ
選択された前記第１蓄電手段から第２蓄電手段へ電力を転送させる転送ステップ、
を含むことを特徴とする充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充電装置、電気機器及び充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電手段や外部の電力供給手段から供給された電力を取得して蓄電し、当該蓄電された電力を動作に利用したり、更に外部に電力を供給したりする充電装置や電気機器がある。発電手段としては、太陽光を用いた太陽光発電、太陽熱発電や携帯型機器の振動検知による発電に加え、水力発電や風力発電といった大掛かりなものまで含まれる。また、外部からの電力供給手段としては、電磁誘導を利用した無線充電や、近接場無線通信（Near-Field Communication：ＮＦＣ）などの通信電波を用いたものがある。
【０００３】
電気機器の安定動作、外部への電力の安定供給や容易な管理のため、しばしば、これらの発電手段や電力供給手段が併用されたり、同一のものが複数用いられたりする。特許文献１には、ソーラ発電とＮＦＣの電波による充電とを併用したＲＦタグにおいて、ソーラ発電により得られた蓄電量が不足した際に、ＮＦＣの受信電波から電力を取得することで、内部の蓄電池の残量不足で通信が不可能となる状況を防ぐ技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６５３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数の発電手段や充電手段から同時に電力が供給可能な場合、従来の技術では、供給電圧の最も高い一つの供給元からしか電力を取得することが出来ず、その他の供給元が生かされないので、効率が悪いという課題があった。
【０００６】
この発明の目的は、より効率良く複数の電力供給手段からの電力を取得して蓄電することの出来る充電装置、電気機器及び充電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、
複数の給電元から給電された電力を各々蓄電する複数の第１蓄電手段と、
当該複数の第１蓄電手段に蓄電された電力をまとめて蓄える第２蓄電手段と、
前記複数の第１蓄電手段から前記第２蓄電手段へ各々電力を転送させる転送手段と、
前記転送手段による電力の転送を可能とさせる何れか一つの前記第１蓄電手段を、前記複数の第１蓄電手段の何れか一つの蓄電量に基づいて選択する転送元選択手段と、
を備えることを特徴とする充電装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に従うと、より効率良く複数の電力供給手段からの電力を取得して蓄電することが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の充電装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の充電装置の回路構成を説明する図である。
【図３】第１実施形態の充電装置における充電制御処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】充電制御処理で呼び出されるスイッチング制御処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】充電装置の変形例の機能構成を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態の充電装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態の充電装置の充電回路に係る回路構成を示す図である。
【図８】第２実施形態の充電装置で実行される充電制御処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図９】転送範囲設定処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】第３実施形態の充電装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１１】スイッチング制御処理の変形例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】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の充電装置の第１実施形態を示すブロック図である。
充電装置１００は、複数の電力の給電元としての第１発電部２１及び第２発電部３１と、整流回路２２、３２と、複数の第１蓄電手段としての第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３と、スイッチ回路２４、３４と、電力転送回路２５、３５と、検出手段としての電圧検出部１６、２６、３６と、発振手段としてのチョッパ回路２７、３７と、転送元選択手段及び転送制御手段としての制御部１１と、統合蓄電部１２などを備える。
【００１１】
第１発電部２１及び第２発電部３１は、それぞれ発電手段として自ら発電動作を行って電力を供給する。第１発電部２１及び第２発電部３１の発電方法としては、例えば、太陽光発電（太陽電池）、太陽熱発電、風力発電、水力発電や、廃熱などを利用した熱電発電など任意のものが用いられる。第１発電部２１の発電方法と第２発電部３１の発電方法は、同一であっても異なっていても良い。
【００１２】
整流回路２２、３２は、それぞれ、第１発電部２１及び第２発電部３１から供給される電力を整流する。例えば、整流回路２２、３２は、第１発電部２１や第２発電部３１の供給電圧が交流など正負反転する場合に整流すると共に、供給電圧が低下して第１前段蓄電部２３や第２前段蓄電部３３の電圧よりも低くなった場合における逆流を防止する。
【００１３】
第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３は、それぞれ第１発電部２１及び第２発電部３１から供給された電力を蓄積する。第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３の蓄電容量は、統合蓄電部１２の蓄電容量よりも十分に小さく、即ち、第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３の充電時の電圧上昇は、これら第１前段蓄電部２３又は第２前段蓄電部３３から統合蓄電部１２へ電力が転送される場合における統合蓄電部１２の電圧上昇よりも早い。また、第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３の蓄電容量は、第１発電部２１及び第２発電部３１が供給可能な通常の電力量などを基準として定められれば良い。第１前段蓄電部２３の蓄電容量と第２前段蓄電部３３の蓄電容量とは、互いに異なっていても良い。
ここでは、第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３をまとめて前段蓄電部２３、３３と記す。
【００１４】
スイッチ回路２４、３４は、第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３から統合蓄電部１２への電力の転送有無をそれぞれ切り替える。スイッチ回路２４、３４は、制御部１１の制御に基づいて電力の転送可否が定められ、電力の転送可能な期間には、制御部１１の制御信号に応じて動作するチョッパ回路２７、３７の出力信号により電力の転送有無が切り替えられる。これらスイッチ回路２４、３４は、同時に電力の転送を行わないように制御される。スイッチ回路２４、３４としては、高速な切替動作が可能なアナログスイッチが好ましく用いられる。
【００１５】
電力転送回路２５、３５は、それぞれ、第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３から統合蓄電部１２に電力が転送される際に、当該転送される電力に応じた転送電流が流れる回路である。この電力転送回路２５、３５は、後述するように、転送電流の損失を抑えつつ短絡電流とならないように電流量を抑える構成を有している。
これらのスイッチ回路２４、３４及び電力転送回路２５、３５により転送手段が構成される。
【００１６】
電圧検出部２６、３６は、それぞれ、第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３の出力電圧を検出して制御部１１に出力する。電圧検出部２６、３６は、少なくともこれら出力電圧とスイッチ回路２４、３４の転送可否に係る基準電圧（蓄電量に係る基準値）とを比較可能であり、例えば、当該基準電圧の検出器や基準電圧との比較器などが用いられる。ここでは、電力の転送を可能とする２種類の基準電圧である高圧側基準電圧ＶＨ（動作上限基準値）及び低圧側基準電圧ＶＬ（動作下限基準値、選択下限基準値）（高圧側基準電圧ＶＨ＞低圧側基準電圧ＶＬ）が検出される。或いは、これらの電圧検出部２６、３６は、出力電圧のアナログ値を計測して所定のサンプリング周波数でデジタル変換し、離散多値データとして制御部１１に入力させても良い。
【００１７】
チョッパ回路２７、３７は、制御部１１から入力される動作制御信号に応じて所定の周波数で発振動作を行い、当該発振動作に応じて生成される駆動信号をスイッチ回路２４、３４にそれぞれ出力することで、スイッチ回路２４、３４のオンオフ状態を切り替える。チョッパ回路２７、３７は、動作制御信号により発振動作を行わない期間には、スイッチ回路２４、３４をオフ状態（非通電状態）に保つ。
【００１８】
制御部１１は、電圧検出部２６、３６から入力された第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３の出力電圧検出結果に基づいて、スイッチ回路２４、３４による第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３から統合蓄電部１２への電力転送可否を決定し、電力転送が可能な期間において、チョッパ回路２７、３７に発振動作を行わせる動作制御信号を出力する。制御部１１は、図示略のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えてＩＣチップ上に形成されている。ＲＯＭには、スイッチ回路２４、３４を切替動作させるための制御プログラムが格納されており、ＣＰＵは、ＲＡＭにより提供される作業用のメモリ空間を用い、この制御プログラムを読み出して実行することでスイッチ回路２４、３４の切替動作を制御する。制御部１１の動作に係る電力は、統合蓄電部１２から供給されても良いし、別途外部や図示略の動作用電源部（バッテリ）から供給されても良い。
【００１９】
統合蓄電部１２は、第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３から転送される電力を蓄積することで、第１発電部２１及び第２発電部３１により発電された電力を最終的に一括して貯える。統合蓄電部１２の蓄電容量は、第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３の蓄電容量よりも十分大きい。このように蓄電容量の大きいものとして、統合蓄電部１２には、例えば、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）や二次電池などが用いられる。統合蓄電部１２の蓄電容量は、当該統合蓄電部１２に貯えられた電力の使用用途などに応じて適切に定められれば良い。
【００２０】
電圧検出部１６は、統合蓄電部１２の出力電圧を検出して制御部１１に出力する。電圧検出部１６の構成は、電圧検出部２６、３６の構成と同様である。制御部１１は、第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３と統合蓄電部１２との電圧差に応じて適切な電力転送タイミングや期間を設定することが出来る。
【００２１】
図２は、本実施形態の充電装置１００の回路構成を説明する図である。
第１発電部２１で発電された電力は、整流回路２２のダイオード２２Ｄを介して第１前段蓄電部２３のキャパシタ２３Ｃに供給され、蓄電される。ダイオード２２Ｄは、ここでは、キャパシタ２３Ｃから第１発電部２１への電流の逆流を防いでいる。
【００２２】
キャパシタ２３Ｃの一端は接地され、他方がダイオード２２Ｄのカソードと接続されている。即ち、当該カソードとの接続側の電圧がキャパシタ２３Ｃの蓄電量に応じて変化する当該キャパシタ２３Ｃの出力電圧となる。キャパシタ２３Ｃの当該出力電圧側は、電圧検出部２６及びスイッチ回路２４に接続されている。
【００２３】
スイッチ回路２４は、ＦＥＴ２４Ｔと、当該ＦＥＴ２４Ｔのソース／ドレイン間に接続された還流ダイオード２４Ｄとを備える。ＦＥＴ２４Ｔは、ｐチャンネル型ＭＯＳトランジスタであり、キャパシタ２３Ｃの出力電圧側は、ＦＥＴ２４Ｔのドレイン及び還流ダイオード２４Ｄのカソードに接続される。
【００２４】
電圧検出部２６による検出結果は、制御部１１に入力される。
なお、キャパシタ２３Ｃの蓄電容量などに応じて電圧検出部２６とキャパシタ２３Ｃとの間にボルテージフォロワなどを設けて回路を分離しても良い。
【００２５】
チョッパ回路２７は、制御部１１が出力する動作制御信号と、このチョッパ回路２７の出力信号を抵抗素子及びキャパシタにより低域通過させた信号とを比較して、比較結果をスイッチ回路２４のＦＥＴ２４Ｔに出力する。出力信号は、ハイレベルとローレベルの二値であり、ローレベルの出力信号は、制御部１１からのローレベル信号より低電圧であり、ハイレベルの出力信号は、制御部１１からのハイレベル信号よりも高電圧である。これにより、制御部１１からハイレベルの動作制御信号が入力されている間、コンパレータの出力がローレベルからハイレベルに変化した後、抵抗素子の抵抗値とキャパシタの電気容量とにより定まる時定数に応じた時間が経過すると、比較信号が制御部１１からのハイレベル信号の電圧以上となってコンパレータの出力がローレベルに切り替わる。また、コンパレータの出力がハイレベルからローレベルに変化した後、上述の時定数に応じた時間が経過すると、比較信号が制御部１１からのハイレベル信号の電圧未満となってコンパレータの出力がハイレベルに切り替わる。即ち、チョッパ回路２７は発振部を成し、当該発振部の発振動作に応じてスイッチ回路２４のＦＥＴ２４Ｔのオンオフの切り替えが反復して繰り返されることで、スイッチ回路２４及び電力転送回路２５による電力転送が断続的に行われるチョッピング動作がなされる。
【００２６】
なお、制御部１１が出力する動作制御信号の電圧値などに応じて、ＦＥＴ２４Ｔがオンされる期間とオフされる期間との比であるデューティ比を変更させることが可能であっても良い。
【００２７】
電力転送回路２５は、ダイオード２５Ｄとインダクタ２５Ｌとを備え、ＦＥＴ２４Ｔのソース及び還流ダイオード２４Ｄのアノードは、ダイオード２５Ｄのカソードとインダクタ２５Ｌの一端とに接続されている。インダクタ２５Ｌの他端は、統合蓄電部１２のキャパシタ１２Ｃの一端に接続されている。これにより、ＦＥＴ２４Ｔがオンされてソース／ドレイン間に電流が流れる状態では、第１前段蓄電部２３から流れる電流が当該インダクタ２５Ｌを通ってキャパシタ１２Ｃに流れ込む。従って、後述するようにＦＥＴ２４Ｔのオン状態の継続時間がインダクタ２５Ｌのインダクタンスに比して短い場合には、インダクタ２５Ｌにより転送電流の増加が妨げられて第１前段蓄電部２３のキャパシタ２３Ｃと統合蓄電部１２のキャパシタ１２Ｃとの間の短絡が防止される。
【００２８】
ダイオード２５Ｄのアノード側は接地されている。従って、ＦＥＴ２４Ｔのソース／ドレイン間が通電可であるオン期間に、ＦＥＴ２４Ｔのソースから出力される電流は、ダイオード２５Ｄを逆流しない。一方で、ＦＥＴ２４Ｔのソース／ドレイン間が通電不可である期間には、インダクタ２５Ｌに貯えられた磁気エネルギーに応じてダイオード２５Ｄから当該インダクタ２５Ｌを介してキャパシタ１２Ｃへ電流が流れることで、キャパシタ１２Ｃへの充電が継続される。
【００２９】
キャパシタ１２Ｃのうち、インダクタ２５Ｌに接続された側と反対側は、接地されている。即ち、インダクタ２５Ｌとの接続側の電圧が出力電圧となる。このキャパシタ１２Ｃの出力電圧は、電圧検出部１６により検出されて制御部１１に入力される。制御部１１は、キャパシタ１２Ｃが十分に蓄電されて出力電圧が上昇した場合や、第１発電部２１及び第２発電部３１の供給電圧が不十分であって電力転送が困難な場合などを判別して、電力転送を中止させることが出来る。
【００３０】
第２発電部３１から統合蓄電部１２のキャパシタ１２Ｃまでの回路構成は、上述の第１発電部２１からキャパシタ１２Ｃまでの回路構成と同様である。即ち、第２発電部３１の供給電圧は、ダイオード３２Ｄを介して第２前段蓄電部３３のキャパシタ３３Ｃに貯えられると共に、当該キャパシタ３３Ｃの出力電圧は、電圧検出部３６で計測されて制御部１１に入力される。制御部１１の制御によりチョッパ回路３７が動作してスイッチ回路３４のＦＥＴ３４Ｔのゲートにオンオフ信号を入力する。ＦＥＴ３４Ｔのオンオフ状態がインダクタ３５Ｌのインダクタンスに比して短く設定されることで、ＦＥＴ３４Ｔがオン状態では、キャパシタ３３Ｃの出力電圧が電力転送回路３５のインダクタ３５Ｌを介して電流を制限されながら統合蓄電部１２のキャパシタ１２Ｃに転送される。ＦＥＴ３４Ｔがオフ状態では、インダクタ３５Ｌの磁気エネルギーに応じてダイオード３５Ｄを介して電流が流れ、統合蓄電部１２のキャパシタ１２Ｃを充電する。
【００３１】
ここで、上述のように、制御部１１の制御により、ＦＥＴ２４Ｔのソース／ドレイン間とＦＥＴ３４Ｔのソース／ドレイン間とが同時に通電可能状態とならないので、第１前段蓄電部２３のキャパシタ２３Ｃからの出力電圧と第２前段蓄電部３３のキャパシタ３３Ｃからの出力電圧との間に差があっても当該キャパシタ２３Ｃとキャパシタ３３Ｃとの間で電流は流れない。
【００３２】
これらの各構成のうち、電圧検出部１６、２６、３６、制御部１１やチョッパ回路２７、３７など、動作に電力が必要なものについては、適宜統合蓄電部１２又は外部電源から電力が供給される。
【００３３】
次に、本実施形態の充電装置１００における充電制御動作について説明する。
この充電装置１００では、複数の発電部である第１発電部２１及び第２発電部３１の発電が同時に行われている場合に、各々一度第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３に蓄電し、その後、時分割して各々の電力を統合蓄電部１２に転送可能とする。また、電力の転送時には、更に、チョッパ回路２７の発振周波数に応じた周期で断続的にＦＥＴ２４Ｔ、３４Ｔのオンオフを切り替えるチョッピング動作を行わせる。上述のように、各周期におけるデューティ比が設定可能な場合には、電力の供給元の発電手法や電力転送元と転送先との電圧差などに応じてデューティ比が定められる。
【００３４】
図３は、本実施形態の充電装置１００における充電制御処理の制御部１１による制御手順を示すフローチャートである。
この充電制御処理は、充電装置１００における充電動作が行われる間継続して実行される。
【００３５】
充電制御処理が呼び出されると、制御部１１（ＣＰＵ）は、電力転送元を第１前段蓄電部２３に設定する（ステップＳ１０１）。それから制御部１１は、スイッチング制御処理を呼び出して実行する（ステップＳ１０２）。
【００３６】
次いで、制御部１１は、電力転送元を第２前段蓄電部３３に設定する（ステップＳ１０３）。制御部１１は、スイッチング制御処理を呼び出して実行する（ステップＳ１０４）。それから、制御部１１の処理は、ステップＳ１０１に戻る。
即ち、本実施形態の充電装置１００では、第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３が交互に（予め設定された順番で）電力転送の対象として選択される。
【００３７】
図４は、充電制御処理で呼び出されるスイッチング制御処理の制御部１１による制御手順を示すフローチャートである。
【００３８】
スイッチング制御処理が呼び出されると、制御部１１は、電力転送元の設定を取得する（ステップＳ２０１）。制御部１１は、電力転送元の出力電圧Ｖｆが高圧側基準電圧ＶＨ以上であるか否かを判別する（ステップＳ２０２）。高圧側基準電圧ＶＨ以上ではないと判別された場合には（ステップＳ２０２で“ＮＯ”）、制御部１１は、ステップＳ２０２の処理を繰り返す。或いは、制御部１１は、スイッチング制御処理を終了して処理を充電制御処理に戻しても良い。
【００３９】
高圧側基準電圧ＶＨ以上であると判別された場合には（ステップＳ２０２で“ＹＥＳ”）、制御部１１は、チョッパ回路２７、３７に動作制御信号を出力してデューティ比５０％で発振動作を開始させる（ステップＳ２０３）。これにより、チョッパ回路２７又は３７から出力される駆動信号に応じてＦＥＴ２４Ｔ又はＦＥＴ３４Ｔが所定の周波数及びデューティ比でチョッピング動作を開始する。
【００４０】
制御部１１は、電力転送元の出力電圧Ｖｆが低圧側基準電圧ＶＬ以上であるか否かを判別する（ステップＳ２０４）。低圧側基準電圧ＶＬ以上であると判別された場合には（ステップＳ２０４で“ＹＥＳ”）、制御部１１は、ステップＳ２０４の処理を繰り返す。低圧側基準電圧ＶＬ以上ではないと判別された場合には（ステップＳ２０４で“ＮＯ”）、制御部１１は、チョッパ回路２７、３７のうち何れか発振動作中のものによるチョッピング動作を終了させる動作制御信号を出力して、デューティ比を０％とする（ステップＳ２０５）。そして、制御部１１は、スイッチング制御処理を終了して処理を充電制御処理に戻す。
【００４１】
ここで、これら図３、図４で示した制御は、ＣＰＵなどを用いずに論理回路などを用いて行うことも出来る。
図５は、充電装置１００の変形例の機能構成を示すブロック図である。
この変形例の充電装置１００ａは、転送元選択手段及び転送制御手段として制御部１１の代わりにコントローラ１１ａが設けられており、その他の構成については上記第１実施形態の充電装置１００と同一である。
【００４２】
このコントローラ１１ａは、上述の図３、図４に係る処理を機械的に行う回路を有するＬＳＩなどである。例えば、図３のステップＳ１０１、Ｓ１０３の処理は、第１前段蓄電部２３と第２前段蓄電部３３とを交互に選択するスイッチング素子を備えることでなされる。また、図４におけるステップＳ２０２、Ｓ２０４の判別処理の代わりに、それぞれ高圧側基準電圧ＶＨ及び低圧側基準電圧ＶＬに係る２つの比較器の出力信号の論理積に応じて発振動作の可否を定めれば良い。この場合、デューティ比は、チョッパ回路２７、３７の動作により一意に定められる。
【００４３】
以上のように、第１実施形態の充電装置１００は、複数の発電部（第１発電部２１、第２発電部３１）から給電された電力を各々蓄電する複数の前段蓄電部２３、３３（第１前段蓄電部２３、第２前段蓄電部３３）と、これら前段蓄電部２３、３３に蓄電された電力をまとめて蓄える統合蓄電部１２と、前段蓄電部２３、３３から統合蓄電部１２へ各々電力を転送させるスイッチ回路２４、３４及び電力転送回路２５、３５と、この電力の転送を可能とさせる何れか一つの前段蓄電部を、複数の前段蓄電部２３、３３の何れか一つの蓄電量に基づいて選択する転送元選択手段としての制御部１１（或いは、変形例の充電装置１００ａにおけるコントローラ１１ａ、以下同じ）と、を備える。
このように、複数の前段蓄電部にそれぞれ別個の発電部から充電を行わせつつ、時分割して択一的に前段蓄電部２３、３３から統合蓄電部１２への電力の転送を行うので、複数の発電部のうち、供給電圧が低いものから得られる電力も無駄なく取得することが出来る。従って、より効率良く複数の発電部からの電力を取得して蓄電することが出来る。
【００４４】
また、複数の前段蓄電部２３、３３の蓄電量を少なくとも予め設定された基準電圧である高圧側基準電圧ＶＨ及び低圧側基準電圧ＶＬにより各々検出する電圧検出部２６、３６を備え、転送制御部としての制御部１１は、選択されている前段蓄電部の蓄電量が転送基準値範囲内である下側基準電圧ＶＬ以上にあると電圧検出部２６、３６により検出されている場合に、対応するスイッチ回路及びチョッパ回路によりこの選択されている前段蓄電部の電力を転送させる。従って、前段蓄電部の蓄電量が適切な範囲において効率良く電力の転送を行うことが出来る。
【００４５】
また、スイッチ回路２４、３４がチョッパ回路２７、３７の動作に応じてチョッピング動作により断続的に電力転送回路２５、３５を介して電力の転送を行わせるので、一度の電力転送量を抑えつつ細かく合計の転送量を制御することが出来る。
【００４６】
また、特に、前段蓄電部２３、３３と統合蓄電部１２との間を流れる転送電流の経路となる電力転送回路２５、３５は、インダクタ２５Ｌ、３５Ｌを有し、当該インダクタ２５Ｌ、３５Ｌは、チョッピング動作時において、電力の転送が行われる期間に転送電流を抑えることで前段蓄電部２３、３３の電圧低下を抑制すると共に、転送が中断された後にダイオード２５Ｄ、３５Ｄを介して電流を生じさせて統合蓄電部１２に蓄電させる。従って、前段蓄電部２３、３３と統合蓄電部１２との間を短絡させず、且つロスなく、電力の転送を行うことが出来る。また、スイッチ回路２４、３４における通電が中断された期間にも誘導電流を生じさせるので、効率良い電力転送を行わせることが出来る。
【００４７】
また、チョッパ回路２７、３７を備え、チョッピング動作は、チョッパ回路２７、３７の発振周波数に応じて行われるので、容易な回路構成で電力転送を断続的に行わせることが出来る。また、発振周波数を適切に維持することが出来るので、インダクタ２５Ｌ、３５Ｌによる電流抑制と誘導電流の発生を効率良く行わせることが出来る。
【００４８】
また、チョッパ回路２７、３７は、複数の前段蓄電部２３、３３に各々対応して設けられ、スイッチ回路２４、３４は、電力の転送のオンオフを定めるＦＥＴ２４Ｔ、３４Ｔを備え、ＦＥＴ２４Ｔ、３４Ｔは、チョッパ回路２７、３７が発振周波数に応じて出力する二値信号によりオンオフが切り替えられてチョッピング動作を行う。従って、ＣＰＵ制御や論理回路などを挟まずに容易な回路構成で直接ＦＥＴ２４Ｔ、３４Ｔのオンオフの切り替えを行うことが出来る。
【００４９】
転送制御手段としての制御部１１は、高圧側基準電圧ＶＨ以上となったタイミングで選択されている前段蓄電部に対応するチョッパ回路の発振動作を開始させ、低圧側基準電圧ＶＬ未満となったタイミングで当該チョッパ回路の発振動作を停止させるので、チョッパ回路の動作に連動してスイッチ回路２４、３４の動作を容易に制御することが出来、これにより、電力転送回路２５、３５における電力の転送可否を容易に定めることが出来る。
【００５０】
また、転送元選択手段としての制御部１１は、予め設定された順番で複数の前段蓄電部２３、３３のうち一つを選択するので、容易且つバランス良く各発電部２１、３１からの電力を統合蓄電部１２に蓄電させることが出来る。特に、複数の発電部２１、３１が一定の比で発電可能な場合などには、容易に複数の発電部２１、３１の供給電力をバランス良く無駄にせずに得ることが出来る。
【００５１】
転送元選択手段としての制御部１１は、選択されている前段蓄電部の蓄電量が電圧検出部２６、３６により低圧側基準電圧ＶＬ以下となったことが検出された場合には、前段蓄電部の選択を他に切り替えるので、無駄を省きつつ電力転送可能な前段蓄電部から統合蓄電部１２に電力を転送させることが出来る。
【００５２】
また、複数の発電部のうち少なくとも２つは、異なる発電手段により電力を発生させることで給電を行うように構成することが出来るので、一方の発電手段が機能し難い環境と、両方の発電手段が同時に発電可能な環境とを問わず、適切に効率良く各発電手段で発電された電力を取得して統合蓄電部１２に蓄電させることが出来る。
【００５３】
また、充電装置において、上述の方法で蓄電を行うことにより、複数の発電部により発電された電力を無駄にせずより効率良く電力を得て統合蓄電部１２に蓄電させることが出来る。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の充電装置について説明する。
図６は、本発明の充電装置の第２実施形態の機能構成を示すブロック図である。
この第２実施形態の充電装置１００ｂは、第１実施形態の充電装置１００における第２発電部３１に代わってアンテナ３０ａ（無線受信部）、ＲＦ（Radio Frequency）タグ３０及び機能動作部としてのマイコン１３（ＭＣＵ）を備える。また、充電装置１００ｂは、発振手段としてチョッパ回路２７、３７の代わりに発振部１４及び駆動回路２８、３８を備える。
アンテナ３０ａは、外部機器５０のアンテナ５１との無線通信、ここでは、近接場無線通信（Near Field Communication; ＮＦＣ）が可能なものである。その他の構成は、第１実施形態の充電装置１００と同一であり、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
この充電装置１００ｂでは、アンテナ３０ａにより受信された外部機器５０からの送信電波が直接ＲＦタグ３０に入力されて信号が復調、解読されると共に、整流回路３２により整流された電圧信号により第２前段蓄電部３３が充電される。なお、ＲＦタグ３０には、統合蓄電部１２や外部の動作用電源部などから電力を供給せずに、この第２前段蓄電部３３や、図示略の整流回路を介してＲＦタグ３０に入力された電力で直接動作させることとしても良い。
【００５６】
ＲＦタグ３０は、ＮＦＣによる外部機器５０との信号のやりとりに応じた動作を行うＩＣチップである。ＲＦタグ３０は、固有識別情報と所定のステータス情報とを記憶する記憶部とを備え、外部機器５０からの電波の受信に応じてアンテナ３０ａから所定の信号が入力されると、外部機器５０に対して所定の応答信号を出力する。この応答信号又は応答信号の送信後に更に出力される送信データには、記憶部に記憶された固有識別情報やステータス情報が含まれる。また、外部機器５０から新たなステータス情報が入力された場合には、記憶部に記憶されていたステータス情報は、当該新たなステータス情報により上書き更新される。
【００５７】
一方、マイコン１３は、必要に応じて起動されて統合蓄電部１２に蓄電された電力により動作する。マイコン１３の動作は、充電装置１００ｂに用途などに応じて適宜設定される。マイコン１３とＲＦタグ３０との間は、バスを介して信号の送受信が可能となっており、マイコン１３は、ＲＦタグ３０のステータス情報などを適宜書き換え更新することが出来る。また、充電装置１００ｂは、マイコン１３に加えて種々の用途のＣＰＵ、メモリ、記憶部やセンサなどを備えることが出来る。即ち、充電装置１００ｂは、マイコン１３を備える電気機器（電子機器を含む）のバッテリとして機能する統合蓄電部１２の充電手段を構成する。
【００５８】
このように、複数の発電部を有する構成に代えて、１又は複数の発電部と外部から電力の供給を受ける電力受給手段とを備えた充電装置１００ｂにおいて、発電された電力と供給を受けた電力とを並列に蓄電する構成に対しても、上記第１実施形態と同様に時分割を用いた複数の電力転送元からの電力転送及び蓄電が可能である。
【００５９】
発振部１４は、所定の周波数のクロック信号を生成して制御部１１に供給する。クロック信号は、制御部１１が駆動回路２８、３８に出力する動作制御信号、即ち、スイッチ回路２４、３４のオンオフ切替に係るチョッピング動作の制御に用いられる。クロック信号の周波数は、必要に応じて変更可能であっても良いし、固定周波数のクロック信号を生成した後に分周回路を用いて適切な周波数のクロック信号を得ることとしても良い。また、この発振部１４は、各駆動回路２８、３８に対して別個に複数設けられて、異なる位相や周波数の信号を生成しても良い。
【００６０】
駆動回路２８、３８は、制御部１１から出力された動作制御信号に応じてスイッチ回路２４、３４にチョッピング動作を行わせるための駆動信号を出力する。駆動信号は、制御部１１から直接スイッチ回路２４、３４に出力されても良く、この場合には、制御部１１が駆動回路２８、３８として機能する。
【００６１】
ここで、本実施形態の充電装置１００ｂでは、電圧検出部２６、３６、１６が電圧値を計測してその計測値のデジタルデータを制御部１１に出力することが好ましい。或いは、電圧検出部２６、３６は、電圧値自体ではなくても統合蓄電部１２への電力転送に適した度合いを示す指標となり得る情報を制御部１１に出力する。
【００６２】
図７は、第２実施形態の充電装置１００ｂの充電回路に係る回路構成を示す図である。
上述のように、アンテナ３０ａを介して受信された電波信号は、ＲＦタグ３０に入力されると共に、整流回路３２のダイオード３２Ｄを介して第２前段蓄電部３３のキャパシタ３３Ｃを充電する。
【００６３】
また、発振部１４は、制御部１１にクロック信号を出力する。制御部１１は、動作制御信号を駆動回路２８、３８のインバータ２８Ｎ、３８Ｎに出力して、ｐＭＯＳトランジスタであるＦＥＴ２４Ｔ、３４Ｔのゲート端子に駆動信号を入力させる。
その他の部分については、第１実施形態の充電装置１００と同一であり、説明を省略する。
【００６４】
図８（ａ）は、本実施形態の充電装置１００ｂで実行される充電制御処理の制御手順を示すフローチャートである。
充電制御処理が開始されると、制御部１１は、適切な電力転送元を選択設定する（ステップＳ１０１ａ）。制御部１１は、後述のステップＳ２１１の処理で既に選択されている場合には、当該選択されている電力転送元に係る情報を取得し、選択されていない場合には、必要に応じて電圧検出部２６、３６から電圧値の計測値を取得して新たな選択設定を行う。制御部１１は、スイッチング制御処理を呼び出して実行する（ステップＳ１０２ａ）。それから、制御部１１の処理は、ステップＳ１０１ａに戻る。
【００６５】
図８（ｂ）は、本実施形態の充電装置１００ｂにより実行される充電制御処理で呼び出されるスイッチング制御処理の制御手順を示すフローチャートである。
このスイッチング制御処理は、第１実施形態の充電装置１００におけるスイッチング制御処理に対し、ステップＳ２０３、Ｓ２０５の処理に代えてステップＳ２０３ａ、Ｓ２０５ａの処理が含まれ、また、ステップＳ２１１の処理が新たに追加されてその前後で処理の順番が変更された点を除いて同一であり、同一の処理内容には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６６】
ステップＳ２０２の判別処理で“ＹＥＳ”に分岐すると、制御部１１は、発振部１４に発振動作を開始させると共に、当該発振部１４から得られるクロック信号に応じてスイッチ回路２４、３４にチョッピング動作を行わせる際のデューティ比を５０％に設定して、駆動回路２８、３８へ対応する制御信号を出力する（ステップＳ２０３ａ）。なお、発振部１４自体は継続動作させておき、制御部１１は、駆動回路２８、３８への制御信号のみを変更させても良い。制御部１１は、第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３の出力電圧を取得して、所定の条件（選択可能条件）に基づいて現在の電力転送元よりも適切な転送元があるか否かを判別する（ステップＳ２１１）。選択可能条件としては、例えば、上述の高圧側基準電圧ＶＨを基準とした所定範囲を設定することが出来る。ないと判別された場合には（ステップＳ２１１で“ＮＯ”）、制御部１１の処理は、ステップＳ２０４に移行する。
【００６７】
より適切な転送元があると判別された場合には（ステップＳ２１１で“ＹＥＳ”）、制御部１１は、発振部１４による発振動作を終了させると共に、スイッチ回路２４、３４のオンオフに係るチョッピング動作のデューティ比を０％とする（ステップＳ２０５ａ）。
【００６８】
ここで、上述のように、電力転送を可能とする電圧範囲を定める高圧側基準電圧ＶＨ及び低圧側基準電圧ＶＬは、適宜定められる。これらの値の設定は、各発電部の発電方法や発電能力などに応じて適切に変更させることが出来る。好ましい電圧範囲で電力転送、即ち、第１前段蓄電部２３や第２前段蓄電部３３からの放電がなされることで、当該放電や充電に係る電力消費をより効率良く抑えることが出来る。このような好ましい電圧範囲は、従来、主に実験的及び又は数値的な取り扱いなどによって知られている。
【００６９】
図９は、転送範囲設定処理の制御手順を示すフローチャートである。
ここでは、ソーラパネルを用いた太陽光発電と、ＮＦＣによる電力受給とを併用した場合を想定した例を示すが、これに限られず、他の発電方法や電力受給方法が用いられる場合には、適宜数値が変更されれば良い。
【００７０】
この転送範囲設定処理は、充電装置１００ｂを含む電子機器の出荷前検査や初期設定時に予め実行されて、得られた設定を保持しておくものであっても良いし、充電制御処理とは独立して所定の頻度で実行されても良い。或いは、スイッチング制御処理でステップＳ２０１の処理が実行される際に毎回実行されても良い。
【００７１】
転送範囲設定処理が開始されると、制御部１１は、発振部１４の発振動作を停止して、スイッチ回路２４、３４の通電に係るデューティ比を「０」に設定する（ステップＳ３０１）。制御部１１は、対象の電力供給部又は発電部の開放電圧Ｖｏｐを検出する（ステップＳ３０２）。制御部１１は、電力供給元がソーラパネル（シリコン型）であるか否かを判別する（ステップＳ３０３）。
【００７２】
ソーラパネルであると判別された場合には（ステップＳ３０３で“ＹＥＳ”）、制御部１１は、高圧側基準電圧ＶＨを開放電圧Ｖｏｐの０．８倍に設定し、また、低圧側基準電圧ＶＬをこの高圧側基準電圧ＶＨの０．９倍に設定した後（ステップＳ３０４）。転送範囲設定処理を終了する。
【００７３】
ソーラパネルではないと判別された場合には（ステップＳ３０３で“ＮＯ”）、制御部１１は、高圧側基準電圧ＶＨを開放電圧Ｖｏｐの０．７倍に設定し、また、低圧側基準電圧ＶＬを開放電圧Ｖｏｐの０．５倍に設定した後（ステップＳ３０５）、転送範囲設定処理を終了する。
【００７４】
以上のように、第２実施形態の充電装置１００ｂでは、転送制御手段としての制御部１１は、転送手段を構成する駆動回路２８及びスイッチ回路２４によるチョッピング動作のデューティ比を変更可能である。従って、第１発電部２１による発電量、アンテナ３０ａを介して取得される電力量や、前段蓄電部２３、３３と統合蓄電部１２との電圧差などに応じて電力の転送速度を調整したい場合に都合良く設定することが出来る。
【００７５】
また、高圧側基準電圧ＶＨと低圧側基準電圧ＶＬは、前段蓄電部２３、３３に対する発電部２１、３１に応じて各々定められる。これにより、発電手段や電力供給手段に応じて最も効率の良い電圧範囲でそれぞれ電力の転送を行わせることが出来るので、より一層効率良く統合蓄電部１２に電力を蓄電させることが出来る。
【００７６】
また、転送元選択手段としての制御部１１は、複数の前段蓄電部２３、３３の出力電圧がそれぞれ高圧側基準電圧ＶＨ以上となるか否かを随時又は所定の間隔で監視して、新たに高圧側基準電圧ＶＨ以上となった前段蓄電部を選択するので、一の前段蓄電部からの電力の転送中であっても他の前段蓄電部から電力転送をさせると効率が良い場合には、適宜電力を転送させる前段蓄電部を切り替えることが出来るので、更に統合蓄電部１２の蓄電を効率良く行わせることが出来る。
【００７７】
また、特に、転送元選択手段としての制御部１１は、電圧検出部２６、３６により、選択されるのに好ましい電圧値以上の前段蓄電部２３、３３を選択して電力の転送を行わせるので、最適なタイミングで各前段蓄電部２３、３３から電力の転送を行わせやすい。
【００７８】
また、給電元には、外部からのＮＦＣを用いた送信電波を受信するアンテナ３０ａが含まれるので、自ら発電する場合だけではなく、外部から供給された電力も適宜混合して統合蓄電部１２に蓄電させることが出来る。
【００７９】
また、統合蓄電部１２に蓄えられた電力を利用して所定の動作を行うマイコン１３を備える電気機器としての充電装置１００ｂにより、より効率良く蓄電された電力によってより安定して電気機器としての動作を行うことが可能となる。
【００８０】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の充電装置について説明する。
本実施形態の充電装置１００ｃは、４つの発電部を備える。
図１０は、第３実施形態の充電装置１００ｃの機能構成を示すブロック図である。
【００８１】
この充電装置１００ｃは、蓄電が３段階に亘って行われる構成となっており、第１発電部２１の代わりに第１ａ発電部２１ａと第１ｂ発電部２１ｂとを備え、第１実施形態における第２発電部３１の代わりに第２ａ発電部３１ａと第２ｂ発電部３１ｂとを備える。また、整流回路２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂと、第１ａ前々段蓄電部２３ａと、第１ｂ前々段蓄電部２３ｂと、第２ａ前々段蓄電部３３ａと、第２ｂ前々段蓄電部３３ｂと、スイッチ回路２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂと、電力転送回路２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂと、電圧検出部２６ａ、２６ｂ、３６ａ、３６ｂと、駆動回路２８ａ、２８ｂ、３８ａ、３８ｂなどを更に備える。その他の構成については、第２実施形態の充電装置１００ｂと同様であり、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第１ａ前々段蓄電部２３ａ、第１ｂ前々段蓄電部２３ｂ、第２ａ前々段蓄電部３３ａ及び第２ｂ前々段蓄電部３３ｂが複数の第３蓄電手段をなし、ここでは、まとめて前々段蓄電部２３ａ〜３３ｂ等とも記す。
【００８２】
第１ａ発電部２１ａにより発電された電力は、整流回路２２ａで整流されて第１ａ前々段蓄電部２３ａに蓄電される。第１ｂ発電部２１ｂにより発電された電力は、整流回路２２ｂで整流されて第１ｂ前々段蓄電部２３ｂに蓄電される。第２ａ発電部３１ａにより発電された電力は、整流回路３２ａで整流されて第２ａ前々段蓄電部３３ａに蓄電される。第２ｂ発電部３１ｂにより発電された電力は、整流回路３２ｂで整流されて第２ｂ前々段蓄電部３３ｂに蓄電される。
【００８３】
第１ａ前々段蓄電部２３ａ、第１ｂ前々段蓄電部２３ｂ、第２ａ前々段蓄電部３３ａ、及び第２ｂ前々段蓄電部３３ｂの出力電圧は、それぞれ電圧検出部２６ａ、２６ｂ、３６ａ、３６ｂで検出されて検出結果が制御部１１に入力される。制御部１１は、これらの検出結果に基づいて駆動回路２８ａ、２８ｂ、３８ａ、３８ｂに制御信号を出力し、スイッチ回路２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂをそれぞれ動作させて、第１ａ前々段蓄電部２３ａ又は第１ｂ前々段蓄電部２３ｂから第１前段蓄電部２３に電力を転送可能とすることが出来、また、第２ａ前々段蓄電部３３ａ又は第２ｂ前々段蓄電部３３ｂから第２前段蓄電部３３に電力を転送可能とすることが出来る。
【００８４】
第１ａ発電部２１ａ、第１ｂ発電部２１ｂ、第２ａ発電部３１ａ、及び第２ｂ発電部３１ｂは、それぞれ適宜な発電手段が用いられて良く、これらの発電方法は、同一であっても別個であっても良い。
【００８５】
整流回路２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂは、それぞれ、適宜な周知の構成を有する。
スイッチ回路２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂは、スイッチ回路２４、３４と同様の構成を有し、電力転送回路２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂは、電力転送回路２５、３５と同様の構成を有する。
同様に、電圧検出部２６ａ、２６ｂ、３６ａ、３６ｂは、電圧検出部２６、３６と同様の構成を有し、駆動回路２８ａ、２８ｂ、３８ａ、３８ｂは、駆動回路２８、３８と同様の構成を有する。
【００８６】
第１ａ前々段蓄電部２３ａ及び第１ｂ前々段蓄電部２３ｂの蓄電容量は、それぞれ、第１前段蓄電部２３の蓄電容量よりも十分に小さく、第１ａ前々段蓄電部２３ａ及び第１ｂ前々段蓄電部２３ｂからそれぞれ一度の電力転送が行われても、第１前段蓄電部２３はフルに充電されない。同様に、第２ａ前々段蓄電部３３ａ及び第２ｂ前々段蓄電部３３ｂの蓄電容量は、それぞれ、第２前段蓄電部３３の蓄電容量よりも十分に小さく、第２ａ前々段蓄電部３３ａ及び第２ｂ前々段蓄電部３３ｂからそれぞれ一度の電力転送が行われても、第２前段蓄電部３３はフルに充電されない。
また、第１ａ前々段蓄電部２３ａの蓄電容量と第１ｂ前々段蓄電部２３ｂの蓄電容量は、互いに異なっていても良く、第２ａ前々段蓄電部３３ａの蓄電容量と第２ｂ前々段蓄電部３３ｂの蓄電容量は、互いに異なっていても良い。
【００８７】
次に、第３実施形態の充電装置１００ｃにおける充電制御動作について説明する。
本実施形態の充電装置１００ｃでは、前段蓄電部２３、３３から統合蓄電部１２への電力転送の制御手順は、第１実施形態の充電装置１００における制御動作と同一であり、説明を省略する。
【００８８】
第１ａ前々段蓄電部２３ａ及び第１ｂ前々段蓄電部２３ｂから第１前段蓄電部２３への電力転送と、第２ａ前々段蓄電部３３ａ及び第２ｂ前々段蓄電部３３ｂから第２前段蓄電部３３への電力転送とは、独立に行わせることが出来る。電力転送の制御動作は、上記第１実施形態における第１前段蓄電部２３及び第２前段蓄電部３３から統合蓄電部１２への電力転送に係る制御動作と同様に行われるが、第１前段蓄電部２３から統合蓄電部１２への電力転送が行われている間には、スイッチ回路２４ａ、２４ｂを何れもオフに保たせることとしても良く、また、第２前段蓄電部３３から統合蓄電部１２への電力転送が行われている間には、スイッチ回路３４ａ、３４ｂを何れもオフに保たせることとしても良い。
【００８９】
以上のように、第３実施形態の充電装置１００ｃは、複数の前段蓄電部２３、３３に対してそれぞれ複数ずつ対応付けられて電力を各々蓄電する複数の前々段蓄電部２３ａ〜３３ｂを備え、スイッチ回路２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂ及び電力転送回路２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂにより、複数の前々段蓄電部２３ａ〜３３ｂからこれら前々段蓄電部がそれぞれ対応付けられている前段蓄電部２３、３３へ各々電力を転送させ、転送元選択手段としての制御部１１は、複数の前段蓄電部２３、３３の各々に電力を転送させる前々段蓄電部２３ａ〜３３ｂを前段蓄電部２３、３３に対してそれぞれ一つずつ選択する。
このように３段以上の階層状に蓄電部を配置して順次電力を転送させていくことで、電力供給部に接続された各蓄電部からの電力転送の頻度を下げずに効率良く電力を集約することが出来る。また、階層間の蓄電容量の差を極端に大きくしなくて良いので、各蓄電部の蓄電率や蓄電に応じた電圧変化を把握しやすく、電力転送を制御しやすい。
【００９０】
また、転送元選択手段としての制御部１１は、異なる前段蓄電部に対して電力を転送させる前々段蓄電部を各々独立に選択する。従って、各蓄電部で入れ替わりで充電と放電とを行わせることで、より効率良く電力の転送を行わせることが出来る。
【００９１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記第１実施形態では、統合蓄電部１２に転送される電圧の供給元は、第１前段蓄電部２３と第２前段蓄電部３３の２つとして説明し、第３実施形態では、４つの蓄電部からの電力を２段階に２つずつ統合して最終的に統合蓄電部１２集めたが、一度に３つ以上の蓄電部からの電力を統合蓄電部１２に集めても良い。
この場合、図１１に示したスイッチング制御処理の変形例のように、第１実施形態のスイッチング制御処理におけるステップＳ２０２の判別処理で、電力転送元の出力電圧Ｖｆが高圧側基準電圧ＶＨ以上ではないと判別された場合には（ステップＳ２０２で“ＮＯ”）、そのままスイッチング制御処理を終了して当該蓄電部からの電力転送をスキップし、次の順番の蓄電部を選択しても良い。
【００９２】
このように、転送元選択手段としての制御部１１は、選択される順番となった前段蓄電部２３、３３の出力電圧が電圧検出部２６、３６により低圧側基準電圧ＶＬ以上ではないことが検出された場合には、当該選択される順番の前段蓄電部の選択を省略する。従って、夜間の太陽光発電など、発電が暫く見込まれない発電部に係る前段蓄電部への蓄電を待つことなく、現在充電されている前段蓄電部からのみ電力の転送を行わせることが出来るので、より効率良く統合蓄電部１２に蓄電させることが出来る。
【００９３】
また、上記実施形態１、２において、順番に複数の前段蓄電部２３、３３から選択する例と、電力転送をさせるのが好ましい前段蓄電部２３、３３を随時選択する例を挙げて説明したが、これらに限られない。上記実施の形態を組み合わせて、基本的には順番に選択しつつ、必要に応じて好ましい前段蓄電部からの電力転送を割り込ませても良い。或いは、前段蓄電部２３、３３からの電力転送が適切に行われる範囲においてランダムに選択されても良い。
【００９４】
また、上記実施の形態では、チョッパ回路２７、３７又は発振部１４の生成する信号を用いてスイッチ回路２４、３４及び電力転送回路２５、３５による電力転送時にチョッピング動作を行わせたが、これに限られるものではない。例えば、３段階以上の電力転送が行われる場合で、転送元と転送先の蓄電部の蓄電容量が何れも小さく、転送電流が回路素子にとって問題がない範囲内の場合などでは、チョッピング動作を行わせなくても良い。
【００９５】
また、チョッピング動作を行わせる場合でも、必ずしもインダクタを用いる必要はない。或いは、インダクタの代わりに大電流を防ぐための構成、例えば、小さな抵抗値を有する抵抗素子を用いても良い。
また、前段蓄電部２３、３３の選択に係る基準電圧と、前段蓄電部２３、３３から統合蓄電部１２への電力転送可能な電圧範囲とは、別個に設定されても良く、値が異なっていても良い。
【００９６】
また、上記実施の形態では、外部からの給電方法としてＮＦＣを用いる例を挙げたが、給電方式は無線に限られず、有線により供給されるものであっても良い。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成や制御手順など細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００９７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
【００９８】
［付記］
＜請求項１＞
複数の給電元から給電された電力を各々蓄電する複数の第１蓄電手段と、
当該複数の第１蓄電手段に蓄電された電力をまとめて蓄える第２蓄電手段と、
前記複数の第１蓄電手段から前記第２蓄電手段へ各々電力を転送させる転送手段と、
前記転送手段による電力の転送を可能とさせる何れか一つの前記第１蓄電手段を、前記複数の第１蓄電手段の何れか一つの蓄電量に基づいて選択する転送元選択手段と、
を備えることを特徴とする充電装置。
＜請求項２＞
前記複数の第１蓄電手段の蓄電量を少なくとも予め設定された基準値で各々検出する検出手段と、
前記選択されている前記第１蓄電手段の蓄電量が所定の転送基準値範囲内にあると前記検出手段により検出されている場合に、前記転送手段により前記選択されている前記第１蓄電手段の電力を転送させる転送制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
＜請求項３＞
前記転送手段は、断続的に前記転送を行わせるチョッピング動作を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の充電装置。
＜請求項４＞
前記転送手段は、前記第１蓄電手段と前記第２蓄電手段との間を流れる転送電流の経路中にインダクタを有し、当該インダクタは、前記チョッピング動作時において、前記転送が行われる期間に前記転送電流を抑えることで前記第１蓄電手段の電圧低下を抑制すると共に、前記転送が中断された後に電流を生じさせて前記第２蓄電手段に蓄電させることを特徴とする請求項３記載の充電装置。
＜請求項５＞
前記転送制御手段は、前記転送手段による前記チョッピング動作のデューティ比を変更可能であることを特徴とする請求項３又は４記載の充電装置。
＜請求項６＞
発振手段を備え、前記チョッピング動作は、前記発振手段の発振周波数に応じて行われることを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の充電装置。
＜請求項７＞
前記発振手段は、前記複数の第１蓄電手段に各々対応して設けられ、
前記転送手段は、前記電力の転送のオンオフを定めるスイッチ回路を備え、
当該スイッチ回路は、前記発振手段が前記発振周波数に応じて出力する二値信号によりオンオフが切り替えられて前記チョッピング動作を行う
ことを特徴とする請求項６記載の充電装置。
＜請求項８＞
前記複数の第１蓄電手段の蓄電量を少なくとも予め設定された基準値で各々検出する検出手段と、
前記選択されている前記第１蓄電手段の蓄電量が所定の転送基準値範囲内にあると前記検出手段により検出されている場合に、前記転送手段により前記選択されている前記第１蓄電手段の電力を転送させる転送制御手段と、
を備え、
前記転送制御手段は、前記所定の転送基準値範囲の上限である動作上限基準値以上となったタイミングで前記選択されている第１蓄電手段に対応する前記発振手段の発振動作を開始させ、前記所定の転送基準値範囲の下限である動作下限基準値未満となったタイミングで当該発振手段の発振動作を停止させる
ことを特徴とする請求項７記載の充電装置。
＜請求項９＞
前記所定の転送基準値範囲は、前記第１蓄電手段に対する前記給電元に応じて各々定められることを特徴とする請求項２又は８記載の充電装置。
＜請求項１０＞
前記転送元選択手段は、予め設定された順番で前記複数の第１蓄電手段のうち一つを選択することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の充電装置。
＜請求項１１＞
前記複数の第１蓄電手段の蓄電量を少なくとも予め設定された基準値で各々検出する検出手段を備え、
前記転送元選択手段は、選択される順番となった前記第１蓄電手段の蓄電量が前記検出手段により所定の選択下限基準値以上ではないことが検出された場合には、当該選択される順番の前記第１蓄電手段の選択を省略することを特徴とする請求項１０記載の充電装置。
＜請求項１２＞
前記転送元選択手段は、前記複数の第１蓄電手段がそれぞれ所定の選択可能条件を満たすか否かを随時又は所定の間隔で監視して、新たに前記選択可能条件を満たした前記第１蓄電手段を選択することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の充電装置。
＜請求項１３＞
前記複数の第１蓄電手段の蓄電量を少なくとも予め設定された基準値で各々検出する検出手段を備え、
前記転送元選択手段は、前記検出手段により蓄電量が所定の選択可能基準値以上であることが検出されている前記第１蓄電手段を選択することを特徴とする請求項１２記載の充電装置。
＜請求項１４＞
前記複数の第１蓄電手段の蓄電量を少なくとも予め設定された基準値で各々検出する検出手段を備え、
前記転送元選択手段は、選択されている前記第１蓄電手段の蓄電量が前記検出手段により所定の選択下限基準値以下となったことが検出された場合には、他の前記第１蓄電手段に選択を切り替えることを特徴とする請求項１０〜１３の何れか一項に記載の充電装置。
＜請求項１５＞
前記複数の第１蓄電手段に対してそれぞれ複数ずつ対応付けられて電力を各々蓄電する複数の第３蓄電手段を備え、
前記転送手段は、前記複数の第３蓄電手段から当該第３蓄電手段がそれぞれ対応付けられている前記第１蓄電手段へ各々電力を転送させ、
前記転送元選択手段は、前記複数の第１蓄電手段の各々に電力を転送させる前記第３蓄電手段を当該第１蓄電手段に対してそれぞれ一つずつ選択する
ことを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の充電装置。
＜請求項１６＞
前記転送元選択手段は、異なる前記１蓄電手段に対して電力を転送させる前記第３蓄電手段を各々独立に選択する
ことを特徴とする請求項１５記載の充電装置。
＜請求項１７＞
前記複数の給電元のうち少なくとも２つは、異なる発電手段により電力を発生させることで給電を行うことを特徴とする請求項１〜１６の何れか一項に記載の充電装置。
＜請求項１８＞
前記給電元には、外部からの無線充電に係る電磁場変動を取得する無線受信部が含まれることを特徴とする請求項１〜１７の何れか一項に記載の充電装置。
＜請求項１９＞
請求項１〜１８の何れか一項に記載の充電装置と、
前記第２蓄電手段に蓄えられた電力を利用して所定の動作を行う機能動作部と、
を備えることを特徴とする電気機器。
＜請求項２０＞
複数の第１蓄電手段と、第２蓄電手段とを備える充電装置の充電方法であって、
複数の給電元から給電された電力を複数の第１蓄電手段に各々蓄電させる第１蓄電ステップ、
前記第１蓄電手段から前記第２蓄電手段への電力の転送を可能とさせる何れか一つの前記第１蓄電手段を、前記複数の第１蓄電手段の何れか一つの蓄電量に基づいて選択する転送元選択ステップ
選択された前記第１蓄電手段から第２蓄電手段へ電力を転送させる転送ステップ、
を含むことを特徴とする充電方法。
【符号の説明】
【００９９】
１１   制御部
１１ａ コントローラ
１２   統合蓄電部
１２Ｃ キャパシタ
１３   マイコン
１４   発振部
１６   電圧検出部
２１   第１発電部
２１ａ 第１ａ発電部
２１ｂ 第１ｂ発電部
２２、３２    整流回路
２２Ｄ、３２Ｄ       ダイオード
２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ     整流回路
２３   第１前段蓄電部
２３Ｃ、３３Ｃ       キャパシタ
２３ａ 第１ａ前々段蓄電部
２３ｂ 第１ｂ前々段蓄電部
２４、３４    スイッチ回路
２４Ｄ、３４Ｄ       還流ダイオード
２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂ     スイッチ回路
２５、３５    電力転送回路
２５Ｄ、３５Ｄ       ダイオード
２５Ｌ、３５Ｌ       インダクタ
２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂ     電力転送回路
２６、３６    電圧検出部
２６ａ、２６ｂ、３６ａ、３６ｂ     電圧検出部
２７、３７    チョッパ回路
２８、３８    駆動回路
２８Ｎ、３８Ｎ       インバータ
２８ａ、２８ｂ、３８ａ、３８ｂ     駆動回路
３０   ＲＦタグ
３０ａ アンテナ
３１   第２発電部
３１ａ 第２ａ発電部
３１ｂ 第２ｂ発電部
３３   第２前段蓄電部
３３ａ 第２ａ前々段蓄電部
３３ｂ 第２ｂ前々段蓄電部
５０   外部機器
５１   アンテナ
１００ 充電装置
１００ａ      充電装置
１００ｂ      充電装置
１００ｃ      充電装置
【図１】
2017011845.tif 000003
【図２】
2017011845.tif 000004
【図３】
2017011845.tif 000005
【図４】
2017011845.tif 000006
【図５】
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【図６】
2017011845.tif 000008
【図７】
2017011845.tif 000009
【図８】
2017011845.tif 000010
【図９】
2017011845.tif 000011
【図１０】
2017011845.tif 000012
【図１１】
2017011845.tif 000013