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公開番号2024053867
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-16
出願番号2022160334
出願日2022-10-04
発明の名称蓄電装置および蓄電システム
出願人株式会社リコー
代理人個人,個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20240409BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】発電素子から受ける電圧が高い場合にも、内部回路の破損を抑止できる蓄電装置および蓄電システムを提供する。
【解決手段】蓄電装置は、発電素子により発電された電力を蓄電する複数の蓄電デバイスの接続をスイッチ制御信号に応じて直列または並列に切り替えるスイッチ部と、前記発電素子からの電力を入力電圧として受け、前記複数の蓄電デバイスの接続を直列から並列に切り替えるタイミング信号を生成する入力電圧の値と、並列から直列に切り替えるタイミング信号を生成する入力電圧の値とが相違するヒステリシス部と、入力電圧を電源電圧として受け、タイミング信号に応じてスイッチ制御信号を生成する信号生成部と、を有し、信号生成部は、スイッチ制御信号を生成する生成回路と、生成回路に直列に接続され、入力電圧の値より低い電圧を生成回路に供給する電圧制御回路とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
発電素子により発電された電力を蓄電する複数の蓄電デバイスを有する蓄電部と、
前記複数の蓄電デバイスの接続をスイッチ制御信号に応じて直列または並列に切り替えるスイッチ部と、
前記発電素子からの電力を入力電圧として受け、前記複数の蓄電デバイスの接続を直列と並列とに相互に切り替えるタイミング信号を生成し、直列から並列に切り替える前記タイミング信号を生成する前記入力電圧の値と、並列から直列に切り替える前記タイミング信号を生成する前記入力電圧の値とが相違するヒステリシス部と、
前記入力電圧を電源電圧として受け、前記タイミング信号に応じて前記スイッチ制御信号を生成する信号生成部と、を有し、
前記信号生成部は、前記スイッチ制御信号を生成する生成回路と、前記生成回路に直列に接続され、前記入力電圧の値より低い電圧を前記生成回路に供給する電圧制御回路とを有すること
を特徴とする蓄電装置。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記電圧制御回路は、前記入力電圧が供給される入力電圧線と接地線と間に接続された少なくとも１つの抵抗を有し、前記抵抗により分圧された電圧を生成回路に供給すること
を特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記生成回路は、前記入力電圧の値より低い電圧をゲート、ソース、ドレインで受けるトランジスタであること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記ヒステリシス部における前記タイミング信号の出力ノードと接地線との間に接続されたコンデンサを有すること
を特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
電力を発電する発電素子と、
前記発電素子に接続される整流回路と、
前記整流回路の出力に接続され、前記発電素子が発電した電力を蓄電する蓄電装置と、
前記蓄電装置に蓄電された電力を受けて動作する負荷回路と、を有し、
前記蓄電装置は、
発電素子により発電された電力を蓄電する複数の蓄電デバイスを有する蓄電部と、
前記複数の蓄電デバイスの接続をスイッチ制御信号に応じて直列または並列に切り替えるスイッチ部と、
前記発電素子からの電力を入力電圧として受け、前記複数の蓄電デバイスの接続を直列と並列とに相互に切り替えるタイミング信号を生成し、直列から並列に切り替える前記タイミング信号を生成する前記入力電圧の値と、並列から直列に切り替える前記タイミング信号を生成する前記入力電圧の値とが相違するヒステリシス部と、
前記入力電圧を電源電圧として受け、前記タイミング信号に応じて前記スイッチ制御信号を生成する信号生成部と、を有し、
前記信号生成部は、前記スイッチ制御信号を生成する生成回路と、前記生成回路に直列に接続され、前記入力電圧の値より低い電圧を前記生成回路に供給する電圧制御回路とを有すること
を特徴とする蓄電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置および蓄電システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩｏＴ（Internet of Things）技術の進展に伴い、エッジデバイスへの給電をエネルギーハーベスティング技術により電池レス化する取り組みが進んでいる。例えば、圧電素子または発電ゴムにおいて剥離帯電、摩擦帯電またはエレクトレットなどによる静電誘導により電力を発生させ、発生させた電力でＬＥＤ（Light Emitting Diode）を点灯させる技術が実現されている。この種のハーベスタは、発電電圧が高く電流が小さい。
【０００３】
ハーベスタの出力を効率よく活用する目的で、ハーベスタからの出力電圧の蓄電時にコンデンサを直列に接続し、放電時にコンデンサを並列に接続することで、蓄電電圧を高くし、放電電圧を低くする蓄電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ハーベスタは発電電圧が高いため、ハーベスタが出力する最大の電圧までコンデンサを蓄電させると、コンデンサの充放電を制御するために蓄電装置内に設けられているトランジスタ等の内部回路が破損するおそれがある。
【０００５】
開示の技術は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、発電素子から受ける電圧が高い場合にも、内部回路の破損を抑止できる蓄電装置および蓄電システム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】
【０００６】
上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態の蓄電装置は、発電素子により発電された電力を蓄電する複数の蓄電デバイスを有する蓄電部と、前記複数の蓄電デバイスの接続をスイッチ制御信号に応じて直列または並列に切り替えるスイッチ部と、前記発電素子からの電力を入力電圧として受け、前記複数の蓄電デバイスの接続を直列と並列とに相互に切り替えるタイミング信号を生成し、直列から並列に切り替える前記タイミング信号を生成する前記入力電圧の値と、並列から直列に切り替える前記タイミング信号を生成する前記入力電圧の値とが相違するヒステリシス部と、前記入力電圧を電源電圧として受け、前記タイミング信号に応じて前記スイッチ制御信号を生成する信号生成部と、を有し、前記信号生成部は、前記スイッチ制御信号を生成する生成回路と、前記生成回路に直列に接続され、前記入力電圧の値より低い電圧を前記生成回路に供給する電圧制御回路とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
発電素子から受ける電圧が高い場合にも、内部回路の破損を抑止できる蓄電装置および蓄電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置を含む蓄電システムの一例を示すブロック図である。
図１の発電素子の概要を示す説明図である。
図１の蓄電装置の回路構成の一例を示す回路図である。
図３の蓄電装置の動作の一例を示すタイミング図である。
図３の蓄電装置の回路のシミュレーション結果を示す波形図である。
抵抗による分圧回路を挿入していない他の蓄電装置の回路のシミュレーション結果を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下では、電圧が伝達される電圧線には、電圧名と同じ符号を使用し、信号が伝達される信号線には、信号名と同じ符号を使用する。また、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
＜蓄電システムの構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置を含む蓄電システムの一例を示すブロック図である。図１に示す蓄電システム１００は、蓄電装置１０、発電素子２０、整流回路３０および負荷回路４０を有する。蓄電装置１０は、ヒステリシス部１１、タイミング生成部１２、１３およびスイッチ部１４を有する。スイッチ部１４は、コンデンサＣ１、Ｃ２を含む蓄電部を有する。コンデンサＣ１、Ｃ２は、蓄電デバイスの一例である。
（【００１１】以降は省略されています）

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