JP2018107963A - エナジーハーベスト端末 - Google Patents
エナジーハーベスト端末 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018107963A JP2018107963A JP2016254131A JP2016254131A JP2018107963A JP 2018107963 A JP2018107963 A JP 2018107963A JP 2016254131 A JP2016254131 A JP 2016254131A JP 2016254131 A JP2016254131 A JP 2016254131A JP 2018107963 A JP2018107963 A JP 2018107963A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- converter
- circuit
- conversion circuit
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 82
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 135
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 13
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 107
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 61
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000004622 sleep time Effects 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000474 nursing effect Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
【課題】RF−DC変換回路が、変換効率が最大または最大に近い値となるような出力電圧を出力する様にMPPT制御を行う。
【解決手段】エナジーハーベスト端末は、無線通信により受信した交流電流を直流電流に変換して出力するRF−DC変換回路と、RF−DC変換回路の出力側に接続され、RF−DC変換回路の出力した直流電流の電圧を、所定の電圧に変換するDC−DCコンバータと、RF−DC変換回路およびDC−DCコンバータの接続および接続の開放を制御する制御部と、を備え、制御部は、RF−DC変換回路およびDC−DCコンバータの接続の開放時に得られる、RF−DC変換回路の出力側の開放電圧Vin_ocを取得し、RF−DC変換回路およびDC−DCコンバータの接続時に、DC−DCコンバータのRF−DC変換回路に接続された側の入力電圧Vinが、目標電圧に等しくなるように、DC−DCコンバータをフィードバック制御する。
【選択図】図3
【解決手段】エナジーハーベスト端末は、無線通信により受信した交流電流を直流電流に変換して出力するRF−DC変換回路と、RF−DC変換回路の出力側に接続され、RF−DC変換回路の出力した直流電流の電圧を、所定の電圧に変換するDC−DCコンバータと、RF−DC変換回路およびDC−DCコンバータの接続および接続の開放を制御する制御部と、を備え、制御部は、RF−DC変換回路およびDC−DCコンバータの接続の開放時に得られる、RF−DC変換回路の出力側の開放電圧Vin_ocを取得し、RF−DC変換回路およびDC−DCコンバータの接続時に、DC−DCコンバータのRF−DC変換回路に接続された側の入力電圧Vinが、目標電圧に等しくなるように、DC−DCコンバータをフィードバック制御する。
【選択図】図3
Description
本開示は、エナジーハーベスト端末に関する。
ワイヤレスセンサネットワークを構成するセンサ端末において、現在、ボタン電池等の一次電池、太陽電池、熱電変換素子等が電源として使用されている。しかしながら、一次電池に関しては電池交換が必要であり、太陽電池や熱電変換素子は材料コストが高い。このような電源に関する問題は、ワイヤレスセンサネットワークの普及への障壁となっている。
通信システムとしてRFID(Radio-Frequency Identification)を用いた場合、センサ端末から自発的に通信電波を送信することがなく、センサ端末は低消費電力であるため、電源としてエナジーハーベスト(energy harvest;環境発電)を利用することが可能である。エナジーハーベストは、周囲に存在するエネルギーから電力を採取する技術であり、ここでのセンサ端末の如き低消費電力のデバイスに好ましく適用される。エナジーハーベストには、光、熱電、振動、電磁波などを用いるものがあるが、電磁波を用いたRFエナジーハーベストは、電源の一部または全部として無線電力を利用するものである。これにより、ワイヤレスかつ電池交換不要のセンサ端末が実現可能である。
環境に分布する無線電力は、送信機からの距離、反射、干渉等の要因により大きく変動する。これは無線電力をセンサ端末に適用する際の問題となる。そこで、電力マネジメント構成により、エナジーハーベストによる高効率なセンサ駆動を実現することが求められる。 そのため、下記のような種々の課題に対応した技術が従来より提案されている。
特許文献1は、高速に起動することが可能な電源回路を開示している。電源回路は、複数の電圧源と、複数の電圧源が直列に接続されている状態と並列に接続されている状態とを切り替えるスイッチ回路と、入力された電圧を昇圧する電圧制御回路と、を備える。スイッチ回路は、複数の電圧源を直列に接続し、当該直列に接続されている複数の電圧源の出力を電圧制御回路の出力ノードに供給した後、複数の電圧源を並列に接続し、当該並列に接続されている複数の電圧源の出力を電圧制御回路に供給する。電圧制御回路は、並列に接続されている複数の電圧源の電圧を昇圧する。
特許文献2は、出力インピーダンスを有するエナジーハーベスタからDC−DCコンバータへエネルギーを伝送するためのエナジーハーベスティングシステムを提供する。最大電力点追従(MPPT)回路が、ハーベスタ出力インピーダンスの倍数であるレプリカ・インピーダンスを含む。MPPT回路は、ハーベスタの出力電圧に等しい電圧をレプリカ・インピーダンスを横切って印加して、倍数で除算された、ハーベスタから受け取った入力電流に等しいフィードバック電流を生成し、ハーベスタ及びDC−DCコンバータ間の最大電力点追従を提供する。
特許文献3は、熱発電素子から簡単な回路で最大出力電力を取り出し可能な熱電発電装置を提供する。熱電発電装置は、熱電発電素子と、熱電発電素子に接続され、所定のタイミング毎の熱電発電素子の出力に基づいて動作点を設定するための動作点設定回路と、動作点設定回路に接続され、動作点設定回路にサンプルホールド信号を供給するシーケンス回路と、動作点設定回路に接続され、出力電圧を出力するDC/DCコンバータと、DC/DCコンバータの出力に接続され、フィードバック信号をDC/DCコンバータにフィードバックするエラーアンプとを備える。
特許文献4は、回路の占有面積の増大を抑えつつ、安定した電力を様々な負荷に対して供給することができる電源制御回路を開示する。第1電源電圧が印加された第1電源線、および、第1電源電圧とは異なる第2電源電圧が印加された第2電源線の間に接続されたキャパシタと、第1および第2電源線の間に設けられ、負荷と直列接続された第1スイッチ素子と、第1電源電圧と第2電源電圧の差電圧を監視して、第1スイッチ素子をオン/オフ制御する差電圧監視回路と、を有し、差電圧監視回路は、差電圧が上昇するとき、差電圧が第1基準電圧以上になれば、第1スイッチ素子をオンするように制御し、差電圧が下降するとき、差電圧が第2基準電圧以下になれば、第1スイッチ素子をオフするように制御する。
特許文献5は、従来の電源装置の様に、大容量のリチウムイオンキャパシタに充電を行うため、負荷装置の動作を復帰させるまでに数時間かかるという問題に対応した蓄電システムを開示している。この蓄電システムでは、大容量低リークの第1蓄電池と、小容量の第2蓄電池をスイッチを介して接続し、電圧に応じてスイッチを制御することにより、高速起動とバッテリの過放電防止を両立することを狙っている。
特許文献1の技術は、複数のエナジーハーベスタ回路を必要とし、また、電流パスに複数のトランジスタが直列に挿入されるため、電力の損失が大きい。特許文献2の技術によれば、オペアンプの入出力電圧が入力電源電圧に等しくなるため、レールトゥレールオペアンプが必要となり、トランジスタ数が増加する。また、レプリカインピーダンスは大きな抵抗の値となるため、集積回路に実装する場合大面積が必要となる。特許文献3の技術においては、熱電発電素子を用いており、RFエナジーハーベストとは異なるエナジーハーベストを用いている。
特許文献4の技術は、差電圧監視回路を使用し、負荷を駆動するものであるが、付加駆動に伴う電圧降下に十分な対策がなされておらず、比較的大型のキャパシタを要する。特許文献5は、大容量の第1蓄電池が低リークであることを前提としており、第1蓄電池および第2蓄電池がどちらも放電した場合には再起動に長時間を要する。
以上の様に、従来の提案技術は、消費電力、装置の小型化、起動時間等の観点から何らかの問題を抱えている。
本開示は、従来技術に比べさらに高効率に無線電力を活用し得るエナジーハーベスト端末に関する。
本開示のエナジーハーベスト端末は、無線通信により受信した交流電流を直流電流に変換して出力するRF−DC変換回路と、前記RF−DC変換回路の出力側に接続され、前記RF−DC変換回路の出力した直流電流の電圧を、所定の電圧に変換するDC−DCコンバータと、前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの接続および接続の開放を制御する制御部と、を備え、当該制御部は、前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの接続の開放時に得られる、前記RF−DC変換回路の出力側の開放電圧Vin_ocを取得し、前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの接続時に、前記DC−DCコンバータの前記RF−DC変換回路に接続された側の入力電圧Vinが、目標電圧に等しくなるように、前記DC−DCコンバータをフィードバック制御する。
本開示のエナジーハーベスト端末は、蓄電デバイスと、前記蓄電デバイスと電源ラインを介して接続され、前記蓄電デバイスの電圧を検出可能な電圧検出回路と、前記蓄電デバイスから電力の供給を受けて駆動する負荷を制御するMPUと、を備え、前記MPUは、
前記電圧検出回路が前記蓄電デバイスの充電電圧が所定の起動電圧に達したことを検出すると、前記負荷を制御する動作モードに入り、前記負荷の動作が停止した時、前記MPUは前記動作モードからスリープモードに移行し、前記スリープモードにおいて、前記電圧検出回路が前記蓄電デバイスの充電電圧が前記起動電圧に達したことを検出すると、前記負荷を制御する動作モードに再び入り、前記MPUのタイマが、前記スリープモードの時間であるスリープ時間をカウントし、前記MPUは、当該スリープ時間と前記起動電圧に基づき、前記スリープモードにおける前記蓄電デバイスの充電電力を算出する。
前記電圧検出回路が前記蓄電デバイスの充電電圧が所定の起動電圧に達したことを検出すると、前記負荷を制御する動作モードに入り、前記負荷の動作が停止した時、前記MPUは前記動作モードからスリープモードに移行し、前記スリープモードにおいて、前記電圧検出回路が前記蓄電デバイスの充電電圧が前記起動電圧に達したことを検出すると、前記負荷を制御する動作モードに再び入り、前記MPUのタイマが、前記スリープモードの時間であるスリープ時間をカウントし、前記MPUは、当該スリープ時間と前記起動電圧に基づき、前記スリープモードにおける前記蓄電デバイスの充電電力を算出する。
本開示のエナジーハーベスト端末は、キャパシタより構成される第1の蓄電デバイスと、前記第1の蓄電デバイスより大きい電力容量を有する第2の蓄電デバイスと、前記第1の蓄電デバイスと前記第2の蓄電デバイスを接続する接続ラインに配置され、当該接続ラインを開閉する電流制限部と、前記接続ラインに配置され、前記第1の蓄電デバイスから前記第2の蓄電デバイスに流れる電流を検出し、当該電流に対応する電圧を出力する電流検出回路と、前記電流検出回路の出力電圧を検出し、当該出力電圧が所定の基準電圧と等しくなるように、前記電流制限部の開閉動作を行うスイッチングレギュレータと、を備える。
本開示のエナジーハーベスト端末は、蓄電デバイスと、前記蓄電デバイスと電源ラインを介して接続され、前記蓄電デバイスの充電電圧を検出可能な電圧検出回路と、前記電源ラインに、スイッチを介して並列に接続され、前記蓄電デバイスから電力の供給を受ける複数の負荷と、を備え、前記電圧検出回路は、前記蓄電デバイスの充電電圧が所定の閾値電圧に達した時に、前記複数の負荷のうち少なくとも一つの負荷である第1の負荷のスイッチをオンにして、当該第1の負荷を起動し、当該第1の負荷が、他の負荷のスイッチを順次オンにして、他の負荷を順次起動する。
本開示のエナジーハーベスト端末によれば、外部からの無線電力を高効率に利用することが可能である。
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係るエナジーハーベスト端末を具体的に開示した実施形態(以下、「本実施形態」という)を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
以下、本開示を実施するための好適な本実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(全体構成)
図1は、本開示のエナジーハーベスト端末の一実施形態のブロック図である。エナジーハーベスト端末100は、第1のアンテナ1と、RF−DC(Radio Frequency-Direct Current)変換回路3と、MPPT(Maximum Power Point Tracking;最大電力点追従)制御回路10と、シーケンス起動回路20と、キャパシタ充電回路30と、センサ40と、RFID送受信機50と、第2のアンテナ5と、第1のキャパシタ(第1の蓄電デバイス)C1と、第2のキャパシタ(第2の蓄電デバイス)C2と、を備える。
図1は、本開示のエナジーハーベスト端末の一実施形態のブロック図である。エナジーハーベスト端末100は、第1のアンテナ1と、RF−DC(Radio Frequency-Direct Current)変換回路3と、MPPT(Maximum Power Point Tracking;最大電力点追従)制御回路10と、シーケンス起動回路20と、キャパシタ充電回路30と、センサ40と、RFID送受信機50と、第2のアンテナ5と、第1のキャパシタ(第1の蓄電デバイス)C1と、第2のキャパシタ(第2の蓄電デバイス)C2と、を備える。
エナジーハーベスト端末100は、RFIDリーダライタの如き外部のRFID通信ノードから、無線通信の無線電波を受信することにより電力を受信し(給電技術)、起動する電磁波エナジーハーベストを利用する。エナジーハーベスト端末100の適用分野は特に限定されないが、例えば、各種電子デバイス、チップなどの態様をなし、あらゆるモノをインターネットなどの通信網に接続し、情報交換を促すことによりモノを相互に制御する「モノのインターネット」、いわゆるIoT(Internet of Things)を実現するための端末としての利用が期待される。エナジーハーベスト端末100は、工場、住宅、介護施設、道路の等の各種のインフラ、人体等、あらゆる場所に設置することが想定される。そして、この実施態様でのエナジーハーベスト端末100は、外部からの給電によって駆動することができ、独立した電源が不要であるため、あらゆる場所に、大量に設置することも比較的容易である。
第1のアンテナ1は、外部のRFID通信ノードから、所定周波数(例えば920MHzの如きマイクロ波)の無線電波(無線電力)を受信する。RF−DC変換回路3は、第1のアンテナ1が受信した無線電波の交流の無線電力に対応した交流電流を直流電流に変換して出力する。
MPPT制御回路10は、第1のスイッチ11と、DC−DCコンバータ13と、MPPT制御部(制御部)15とを含む。RF−DC変換回路3が得る直流電力は、第1のアンテナ1が受信する無線電波の受信環境に大きく影響され、その大きさは時間経過とともに大きく変動する。MPPT制御回路10は、このような変動の大きい受信(直流)電力について、変動に応じて最も大きい出力を得ることができる電流と電圧の組み合わせ(=電流×電圧=電力)、すなわち最大電力点を得るための回路である。MPPT制御回路10の詳細は後述する。
シーケンス起動回路20は、電圧検出回路21と、MPU(Micro Processing Unit)23と、第2のスイッチ25と、第3のスイッチ27と、第4のスイッチ29とを含む。シーケンス起動回路20は、第1のキャパシタ(第1の蓄電デバイス)C1の蓄電電圧に応じて、種々の負荷などを所定の時間差をもって起動することにより、電圧降下を抑制する回路である。シーケンス起動回路20の詳細は後述する。
キャパシタ充電回路30は、第5のスイッチ31と、電流検出回路33と、スイッチングレギュレータ35とを含む。キャパシタ充電回路30は、第1のキャパシタC1と、第2のキャパシタC2とを最適なモードで充電又は放電するための回路である。キャパシタ充電回路30の詳細は後述する。
センサ40は、エナジーハーベスト端末100による検出対象となる、外部環境の特定の値に応じて設けられるものであり、起動するために電力を供給する必要がある負荷である。センサ40は、例えば外部環境の特定の値が温度である場合は温度センサであり、圧力である場合は圧力センサである。一台のエナジーハーベスト端末100に複数のセンサ40a、・・・40nを設けることが可能である。
無線送受信機であるRFID送受信機50、アンテナ5は、センサ40が取得した値を外部のRFID通信ノードに送信するための装置である。RFID送受信機50は起動するために電力を供給する必要がある負荷である。
図2は、エナジーハーベスト端末100が行う基本動作を示している。図2(a)に示すように、電源の一つである第1のキャパシタC1の電圧に基づき、電圧検出回路21が起動トリガ信号をMPU23に送る。MPU23は、エナジーハーベスト端末100全体の動作を司るマイクロコンピュータ(マイコン)である。起動トリガ信号に基づきMPU23が起動して、消費電抑制のために電源制御信号を送りつつ、センサ40、RFID送受信機50を制御する。MPU23は通信信号により、センサ40から検出データを取得し、所定の演算を行い、RFID送受信機50に演算データを書き込む。
図2(b)のタイムスロットチャートに示すように、センサ40の検出動作とともに、MPU23は動作を開始してセンサ40から検出データ取得して演算を行う。その後MPU23はスリープモードを経て再び動作に入った後、RFID送受信機50への演算データの書き込み処理が行われる。RFID送受信機50は、書き込まれた演算データを第2のアンテナ5により、所定のタイミングで外部のRFID通信ノードに送信する。この結果、ユーザーは外部のRFID通信ノードから種々のセンサが検出した種々の値(温度、圧力等)を簡易に、大量に取得することができる。
(MPPT制御)
第1のアンテナ1、RF−DC変換回路3が、外部のRFID通信ノードから取得できる電力の値は環境によって大きく変動し、RF−DC変換回路3の出力電圧は刻々と変動する。ここで、一般的なRF−DC変換回路の、(第1のアンテナ1からの)交流の入力電圧を直流の出力電圧に変換する際の変換効率は、入力電圧に応じて大きく変わる。さらに入力電圧の変動に応じて、変換効率が最大となる出力電圧も変動することが知られている。
第1のアンテナ1、RF−DC変換回路3が、外部のRFID通信ノードから取得できる電力の値は環境によって大きく変動し、RF−DC変換回路3の出力電圧は刻々と変動する。ここで、一般的なRF−DC変換回路の、(第1のアンテナ1からの)交流の入力電圧を直流の出力電圧に変換する際の変換効率は、入力電圧に応じて大きく変わる。さらに入力電圧の変動に応じて、変換効率が最大となる出力電圧も変動することが知られている。
図3(a)は上記の事象を示すグラフであり、(1)がRF−DC変換回路3への入力電圧Vin_RFDC=−4dBmのグラフ、(2)がRF−DC変換回路3への入力電圧Vin_RFDC=−10dBmのグラフ、(3)がRF−DC変換回路3への入力電圧Vin_RFDC=−13dBmのグラフをそれぞれ示す。横軸がRF−DC変換回路3からの出力電圧Vout_RFDC(V)、縦軸が変換効率である。
(1)〜(3)のようなオーダーで入力電圧が変動することはよくあることであり、入力電圧Vin_RFDCの変動に応じて、出力電圧Vout_RFDCも当然変動している。また、入力電圧の変動に応じて、変換効率が最大となる出力電圧も変動する。(1)のケースでは変換効率が最大となる出力電圧Vout_RFDC=約1.3V、(2)のケースでは変換効率が最大となる出力電圧Vout_RFDC=約0.5V、(3)のケースでは変換効率が最大となる出力電圧Vout_RFDC=約0.3Vとなっている。入力電圧と変換効率が最大となる出力電圧の関係は非線形である。
エナジーハーベストの様に入力電圧が激しく変動し、かつ使用電力が限られる環境下においては、RF−DC変換回路3の出力電圧が、変換効率が最大となる出力電圧となるように制御されることが好ましい。
図3(a)は、横軸をVout_RFDCとした場合の変換効率を示している。(1)、(2)、(3)のケースにおいて、Vout_RFDCが0でないとき、変換効率が0となるVout_RFDCの値はRF−DC変換回路の開放電圧Voc_RFDCを意味する。そこで発明者は、図3(b)に示すように、RF−DC変換回路3の出力電圧Vout_RFDCを、開放電圧Voc_RFDCで割った値に対しては、隣接して近い値で、入力電圧Vin_RFDCに関わらず、よい変換効率が得られることを見出した。
すなわち、RF−DC変換回路3が所定の出力電圧Vout_RFDCを出力する際、入力電圧に関わらず、出力電圧を開放電圧にて一様に規格化したVout_RFDC/開放電圧Voc_RFDCが特定の好ましい所定の値になるような回路設計をする。このような設計を本開示のエナジーハーベスト端末100、特にMPPT制御回路10に導入することにより、RF−DC変換回路3への入力電圧に関わらず、RF−DC変換回路3が、変換効率が最大または最大に近い値となるような出力電圧を出力する様に、MPPT制御を行うことが可能になる。
MPPT制御回路10は、RF−DC変換回路3の出力側に配置される。MPPT制御回路10は、RF−DC変換回路3の出力を後段の種々の負荷(MPU3、センサ40、RFID送受信機50)に適した所定の電圧に変換するDC−DCコンバータ13を有している。ここで、MPPT制御部15が、(RF−DC変換回路3およびDC−DCコンバータ13の接続時に)DC−DCコンバータ13のRF−DC変換回路3に接続された側の入力電圧Vinが、所定の目標電圧に等しくなるように、DC−DCコンバータ13をフィードバック制御する。このような制御の結果、DC−DCコンバータ13のインピーダンスを変動させ、ひいては、RF−DC変換回路3が最適な出力電圧を出力するように間接的にRF−DC変換回路3を制御する。
図4は、上述した制御を行うための、MPPT制御回路10の詳細を示すブロック図である。上述したように、MPPT制御回路10は、第1のスイッチ11と、DC−DCコンバータ13と、MPPT制御部(制御部)15とを含む。第1のスイッチ11は、RF−DC変換回路3とDC−DCコンバータ13との間に直列的に配置され、RF−DC変換回路3とDC−DCコンバータ13とを接続し(オン)、またはその接続を開放する(オフ)。DC−DCコンバータ13は、上述した通り、RF−DC変換回路3の出力を後段の種々の負荷(MPU3、センサ40、RFID送受信機50)に適した所定の電圧に変換する。
MPPT制御部15は、第1のスイッチ11のオンまたはオフを切り替えることにより、RF−DC変換回路3およびDC−DCコンバータ13の接続および接続の開放を制御する。また、MPPT制御部15は、RF−DC変換回路3の出力電圧Vout_RFDCに基づきDC−DCコンバータ13をフィードバック制御する。図4に示すように、MPPT制御部15は、第1のタイマ16と、分圧回路17と、第6のスイッチ18と、比較器19と、サンプリングキャパシタC3とを備えている。
第1のタイマ16は、所定のタイミングおよび間隔をもって、第1のスイッチ11と後述する第6のスイッチ18との接続または開放(オンまたはオフ)を切り替える役割を果たしている。分圧回路17は、第1のスイッチ11のオフ、すなわちRF−DC変換回路3およびDC−DCコンバータ13の接続の開放時に得られる、RF−DC変換回路3の出力電圧、すなわち開放電圧Voc_RFDCを取得する。この開放電圧Voc_RFDCは、MPPT制御部15(およびDC−DCコンバータ13)から見て入力される電圧であるため、開放電圧Vin_ocと表現する。
さらに分圧回路17は、この開放電圧Vin_ocに所定の係数(分圧係数)α(0<α<1)を掛け合わせて、分圧αVin_ocを取得し出力する。言い換えると、分圧回路17は、開放電圧Vin_ocを分圧することにより、所定の分圧αVin_ocを取得し出力する。そして、後述するように、MPPT制御部15は、DC−DCコンバータ13の入力電圧Vinが、ここでの分圧αVin_ocに等しくなるようにDC−DCコンバータ13をフィードバック制御する。そうすることにより、RF−DC変換回路3から見た出力電圧は分圧αVin_ocとなり、開放電圧Vin_ocに対して、α倍の出力をすることになる。このことは、図3(b)のように、Vout_RFDC/開放電圧Voc_RFDCの関係を満たすような出力電圧と開放電圧の関係を満たすことを意味しており、RF−DC変換回路3が、変換効率が最大または最大に近い値となるような出力電圧を出力する状態となっている。よって、分圧αVin_ocは目標とすべき目標電圧ということができる。
第6のスイッチ18は、分圧回路17と後述する比較器19およびサンプリングキャパシタC3との間に直列的に配置され、オン時には分圧回路17と比較器19およびサンプリングキャパシタC3を接続し、オフ時には分圧回路17と比較器19およびサンプリングキャパシタC3の間の接続を開放する。第6のスイッチ18は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)9の如き半導体スイッチにより構成され、 オフ時には分圧回路17を遮断するとともに、オン時であって、開放電圧Vin_ocを取得する時のみに分圧回路17を閉じる役割を果たす。
サンプリングキャパシタC3は、第6のスイッチ18のオン時(接続時)のみ、分圧回路17の出力である目標電圧(分圧)αVin_ocで充電される。比較器19は、DC−DCコンバータ13の入力電圧Vinと、この目標電圧(分圧)αVin_ocとを比較し、その差をDC−DCコンバータ13に出力することにより、DC−DCコンバータ13をフィードバック制御する。すなわち、MPPT制御部15は、サンプリングキャパシタC3の電圧に基づき、DC−DCコンバータ13をフィードバック制御することになる。
図5は、上述した様なMPPT制御部15の制御下で、DC−DCコンバータ13の入力電圧Vin、およびDC−DCコンバータ13の出力電圧Voutによって充電される第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1の時間の経過とともに変化する様子を示すチャート図である。当初、入力電圧Vinは低い値であるが、第1のタイマ16が作動して、サンプリングAのタイミングで第1のスイッチ11を開放(オフ)、第6のスイッチ18を接続(オン)して、約1.75Vの開放電圧Vin_ocが得られている。この状態で、RF−DC変換回路3は短時間無負荷状態となり、開放電圧Vin_ocを分圧して、目標電圧(分圧)αVin_ocが得られる。この目標電圧(分圧)αVin_ocをもって、サンプリングキャパシタC3を充電する。
この後、サンプリングBのタイミングで第1のスイッチ11を接続(オン)、第6のスイッチ18を開放(オフ)して、サンプリングキャパシタの電圧αVin_ocを目標電圧として、DC−DCコンバータ13の入力電圧Vinをフィードバック制御する。ここで、係数αに最適な値を選ぶことにより、RF−DC変換回路3が、その入力電圧Vin_RFDCに関わらず、最大電力点で動作することが可能となる。尚、係数αはRF−DC変換回路3の構成、その他の要因に依存する値であり、特定のエナジーハーベスト端末100対して、所定の定数として扱うことが可能である。
図5からは、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1は、所定の値を維持していることも理解される。これにより、受信可能な電力が大きく変動する環境においても高効率で、電力を得ることができる。第1のキャパシタC1の充電も高速化する。
図6は、MPPT制御回路10によるMPPT制御のタイミングチャートである。第1のスイッチ11と第6のスイッチ18が交互にオン・オフとなっており、特に第6のスイッチ18が間歇的にオンとなることにより、入力電圧Vinにおいて、間歇的に開放電圧Vin_ocが取得されている。そして、DC−DCコンバータ13へのフィードバック制御により、DC−DCコンバータ13の入力電圧は、破線で示す理想の入力電圧に追従するような目標電圧(分圧)αVin_ocに制御されている。DC−DCコンバータ13の出力電圧Voutにより、第1のキャパシタC1が充電され、その充電電圧Vc1が、一定以上の値になるとセンサ40等の負荷をオンにして駆動する。その後、第1のキャパシタC1の電荷が減少し、その充電電圧Vc1が一定値まで下がると負荷がオフとなる。これを契機に充電電圧Vc1が、再び上昇するので、充電電圧Vc1は、一定の範囲内で増減を繰り返すことになる。
(シーケンス起動制御)
次に、実施形態のシーケンス起動回路20について説明する。エナジーハーベスト端末100において、第1のキャパシタC1が電源としての蓄電デバイスに相当する。キャパシタの漏れ電流はキャパシタの容量に比例するため、限られた電力で駆動されるエナジーハーベスト端末では、キャパシタの容量は可能な限り小さいことが望ましい。
次に、実施形態のシーケンス起動回路20について説明する。エナジーハーベスト端末100において、第1のキャパシタC1が電源としての蓄電デバイスに相当する。キャパシタの漏れ電流はキャパシタの容量に比例するため、限られた電力で駆動されるエナジーハーベスト端末では、キャパシタの容量は可能な限り小さいことが望ましい。
しかしながら、小容量のキャパシタを電源とした場合、負荷を含む回路ブロック(負荷ブロック)の起動時に発生する突入電流に基づく電圧降下の影響が大きくなる。すなわち、各負荷は、元来ノイズの影響を軽減するデカップリングコンデンサを有しており、全てまたは複数の負荷を同時に起動させると、大きなデカップリングコンデンサの作用により、電源としての第1のキャパシタC1の電圧降下が所定の値以上になることが起こり得る。
図7の破線のグラフは上記のような事象を示しており、全ての負荷を同時に起動させることにより、第1のキャパシタC1の充電電圧が急激に減少し、エナジーハーベスト端末100の回路全体を動作させる最低限の回路動作下限電圧(本例では2.5V)を下回っている。このような事象が発生すると、エナジーハーベスト端末の動作が停止したり、動作に悪影響を与えたりするおそれがある。また、負荷を直接キャパシタに接続した場合、充電初期において負荷に対して想定されない低電圧が印加されることになり、動作が不安定となり、電力損失が発生するおそれがある。
そこで、本実施形態のエナジーハーベスト端末100では、複数の負荷を同時に起動させず、時間差をもって起動させる(シーケンス起動)ことにより、小容量のキャパシタであっても、図7の実線に示したように充電電圧が回路動作下限電圧を下回ることを防いでいる。この結果、電圧降下による動作不良を抑制している。以下、シーケンス起動を実現するための具体的な構成、動作について説明する。
図8は、図1におけるシーケンス起動回路20と、センサ40およびRFID送受信機50を含む負荷の部分を示すブロック図である。シーケンス起動回路20は、電圧検出回路21と、MPU23と、第2のスイッチ25と、第3のスイッチ27と、第4のスイッチ29とを含む。
電圧検出回路21は、電源ラインL1を介して、蓄電デバイス(電源)としての第1のキャパシタ(第1の蓄電デバイス)C1に接続されている。電圧検出回路21は、第1のキャパシタC1の電圧(充電電圧Vc1)を検出することができる。電圧検出回路21はヒステリシス特性を持ち、MPU23,センサ40等の負荷に電力を供給して起動するオン電圧より、負荷への電力供給を停止するオフ電圧の方が低い電圧であるものとする。
また、電源ラインL1には、複数の負荷であるMPU23、センサ40、RFID送受信機50が、それぞれのスイッチを介して並列に接続されており、第1のキャパシタC1から電力の供給を受ける。
負荷の一種であるMPU23は、第2のスイッチ25を介して電源ラインL1に接続され、経過時間をカウント可能なタイマ24を備えている。MPU23は、図示せぬメモリなどに記憶されたプログラムを読み込み可能な演算装置により構成されたマイクロコンピュータ(マイコン)であり、エナジーハーベスト端末100全体の動作を司る制御部として機能する。MPU23も電圧検出機能を備えてもよい。
負荷の一種であるセンサ40は、第3のスイッチ27を介して電源ラインL1に接続されている。センサ40はエナジーハーベスト端末100による検出対象となる、外部環境の特定の値に応じて設けられる。センサ40は、例えば外部環境の特定の値が温度である場合は温度センサであり、圧力である場合は圧力センサである。本実施形態のエナジーハーベスト端末100においては、センサ1(40a)、センサ2、・・・センサn(40n)の様に複数のセンサがそれぞれ、第3のスイッチ27a、・・・第3のスイッチ27nを介して電源ラインL1に接続されている。
負荷の一種である無線送受信機であるRFID送受信機50は、第4のスイッチ29を介して電源ラインL1に接続されている。RFID送受信機50は、センサ40が取得した値を外部のRFID通信ノードに送信するための装置である。
本実施形態では、電圧検出回路21が、第1のキャパシタC1の充電電圧が所定の閾値電圧に達したことを検出する。検出時に電圧検出回路21は、複数の負荷のうち第1の負荷であるMPU23の第2のスイッチ25をオンにして、MPU23を起動する。尚、電圧検出回路21は、第1のキャパシタC1の充電が十分でなく、充電電圧が低電圧であっても安定的に動作することが可能である。そして、電圧検出回路21が、MPU23の最低起動電圧を十分上回る電圧を検出した後、MPU23の第2のスイッチ25をオンにして電源を投入する。MPU23は十分な電圧が得られるため、起動が速やかに完了する。
その後、MPU23が、MPU23以外の他の負荷であるセンサ40、RFID送受信機50の第3のスイッチ27、第4のスイッチ29を順次オンにして、これらを順次起動する。このようなシーケンス起動において、MPU23はタイマ24により、各スイッチのオン後の経過時間をカウントする。カウントされる経過時間は、第1のキャパシタC1の充電電圧が、負荷を安定的に駆動するために必要な所定の値になるまでの時間である。このカウントが所定の経過時間に達すると、MPU23は、他の負荷(センサ40、RFID送受信機50)のスイッチをオンにして、他の負荷を起動する。このようなシーケンス起動により、第1のキャパシタC1の充電電圧の降下が時間的に分散するため、第1のキャパシタC1の小容量化が可能となる。これにより、高効率化と起動の高速化が実現できる。
図9は、上述したシーケンス起動の処理手順を示すフローチャートである。処理開始前であって、電圧検出回路21が所定の閾値電圧Vthを検出するまでは、すべてのスイッチは開放(オフ)しており、任意のタイミングでDC−DCコンバータ13の出力電圧Voutにより第1のキャパシタC1の充電が開始する(ステップS1)。そして、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1≧閾値電圧Vthの状態になると(ステップS2)、電圧検出回路21がMPU23の第2のスイッチ25を投入し(オン)、MPU23が起動してタイマ24によるカウントを開始する(ステップS3)。そして、タイマの1回目のカウントが予め設定した経過時間に到達して終了すると(ステップS4)、MPU23は、負荷の一つであるセンサ1(40a)の第3のスイッチ27aを閉じて(オン)、センサ1(40a)を起動する(ステップS5)。
その後、再びタイマ24によるカウントを開始し(ステップS6)、タイマの2回目のカウントが予め設定した経過時間に到達して終了すると(ステップS7)、MPU23は、負荷の一つであるセンサ2の第3のスイッチ27を閉じて(オン)、センサ2を起動する(ステップS8)。
その後、同様な処理を繰り返し、センサn(40n)まで起動した後、最後にタイマの(n+1)回目のカウントが予め設定した経過時間に到達して終了すると(ステップS9)、MPU23は、負荷の一つであるRFID送受信機50の第4のスイッチ29を閉じて(オン)、RFID送受信機50を起動する(ステップS10)。
尚、図9のフローチャートでは、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1と閾値電圧Vthを比較する手順が最初のみになっており、充電電圧Vc1が負荷を起動するための十分な電圧を満たしているか否かを判定していない。そこで、電圧検出回路21は、ステップS2の条件が満たされた状態でのみ、負荷を起動するような処理を行ってもよい。例えば、ステップS2の後、電圧検出回路21は、起動のためのトリガ信号をMPU23に出力する。そして、他の負荷を起動する前に、電圧検出回路21はステップS2の比較を行い、充電電圧Vc1≧閾値電圧Vthの状態になったときに、同様なトリガ信号をMPU23に出力する。このトリガ信号がMPU23に入力される毎に、MPU23に記憶されたシーケンスにしたがって、MPU23はセンサ1以降の他の負荷のスイッチを順次オンにして、他の負荷を順次起動するようにしてもよい。このときの閾値電圧Vthは最初のVthの値と異なる値としてもよい。
(充電制御)
次に、実施形態のキャパシタ充電回路30について説明する。上述したシーケンス起動制御においては、電源としての蓄電デバイス(上述例では第1のキャパシタC1)の容量が小さいことが前提であった。しかしながら、エナジーハーベスト端末100の安定動作のためには、エナジーハーベスト端末100は、充電可能な大容量の蓄電デバイスを備えることが望ましい。特に無線通信、大消費電力のセンサまたは出力装置の駆動等を考慮すると、十分な容量の蓄電デバイスを備える必要がある。また、大容量の蓄電デバイスを用いて、十分な電力エネルギーを貯蔵することにより、メモリのバックアップや、電力が得られない環境での負荷の動作を補償することが可能となる。
次に、実施形態のキャパシタ充電回路30について説明する。上述したシーケンス起動制御においては、電源としての蓄電デバイス(上述例では第1のキャパシタC1)の容量が小さいことが前提であった。しかしながら、エナジーハーベスト端末100の安定動作のためには、エナジーハーベスト端末100は、充電可能な大容量の蓄電デバイスを備えることが望ましい。特に無線通信、大消費電力のセンサまたは出力装置の駆動等を考慮すると、十分な容量の蓄電デバイスを備える必要がある。また、大容量の蓄電デバイスを用いて、十分な電力エネルギーを貯蔵することにより、メモリのバックアップや、電力が得られない環境での負荷の動作を補償することが可能となる。
しかし、電源ラインに大容量の蓄電デバイスを直結すると、当該デバイスの放電後、充電時に電圧の上昇が緩やかであり、充電に時間がかかり、その間、センサを含む負荷を起動することができない(起動時間の長期化)という問題が発生する。例えば、DC−DCコンバータが起動時は低効率で、十分に電圧が得られた後は高効率に動作をするタイプのものである場合、低効率の動作時間が延びることにより、低効率なエナジーハーベスト端末になってしまう。
そこで、本実施形態のエナジーハーベスト端末100では、容量の異なる複数(少なくとも二つ)の蓄電デバイスを設け、各蓄電デバイスを充電するタイミングを制御する充電制御を行い、速やかな起動を実現するとともに、高効率な動作を実現する。以下、充電制御を実現するための具体的な構成、動作について説明する。
図10は、図1におけるキャパシタ充電回路30の詳細を示すブロック図である。キャパシタ充電回路30は、第5のスイッチ31と、電流検出回路33と、スイッチングレギュレータ35とを含む。第5のスイッチ31は、蓄電デバイスである第1のキャパシタC1(および電源ラインL1)と後述する第2のキャパシタC2を接続する接続ラインL2上に配置され、接続ラインL2を開閉するとともに、後述する第2のキャパシタC2に流れる電流を制限する電流制限部として機能する。電流検出回路33は、第5のスイッチ31の後段において接続ラインL2に配置され、第1のキャパシタC1から第2のキャパシタC2に流れる電流を検出し、当該電流に対応する電圧を出力する。
図10に示すようにスイッチングレギュレータ35は、第1のコンパレータ36と、第2のコンパレータ37と、AND回路38を含む。スイッチングレギュレータ35は、電流検出回路33の出力電圧を検出し、出力電圧が所定の基準電圧と等しくなるように、第5のスイッチ31(電流制限部)の開閉動作を行う。
第1のコンパレータ36は、入力される第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1と、第2のキャパシタC2への充電開始を判定する閾値としての充電開始電圧Vth4とを比較し、両者の差を出力する。第2のコンパレータ37は、電流検出回路33の出力電圧である電流検出電圧と、閾値としての所定の基準電圧とを比較し、両者の差を出力する。AND回路38は、第1のコンパレータ36と第2のコンパレータ37の論理積を出力する。スイッチングレギュレータ35の作用の詳細は後述する。
また、本実施形態のエナジーハーベスト端末100は、キャパシタ充電回路30の電流検出回路33に接続された蓄電デバイスである第2のキャパシタ(第2の蓄電デバイス)C2を備えている。第2のキャパシタC2の電力容量は、第1のキャパシタC1の電力容量よりも大きい。また、第2のキャパシタの代わりに、他の充電可能な蓄電デバイス、例えばリチウムイオン電池等を採用することも可能である。
本実施形態においては、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1、第2のキャパシタC2の充電電圧Vc2に対し、以下の四つの閾値電圧Vth1、Vth2、Vth3、Vth4を設定する(Vth4>Vth3≧Vth2>Vth1)。そして、特にスイッチングレギュレータ35の第1のコンパレータ36、第2のコンパレータ37が、充電電圧Vc1、充電電圧Vc2と、閾値電圧Vth1、Vth2、Vth3、Vth4の大小関係を見ながら、第1のキャパシタC1および第2のキャパシタC2への充電を制御する。
Vth1:電圧下降時に負荷(MPU23、センサ40等)への電力の供給を停止する閾値電圧
Vth2:電圧上昇時に負荷への電力の供給を開始する閾値電圧
Vth3:電圧下降時に第2のキャパシタC2への充電を停止する閾値電圧である充電停止電圧
Vth4:電圧上昇時に第2のキャパシタC2への充電を開始する閾値電圧である充電開始電圧(上述、図11参照)
Vth2:電圧上昇時に負荷への電力の供給を開始する閾値電圧
Vth3:電圧下降時に第2のキャパシタC2への充電を停止する閾値電圧である充電停止電圧
Vth4:電圧上昇時に第2のキャパシタC2への充電を開始する閾値電圧である充電開始電圧(上述、図11参照)
まず、DC−DCコンバータ13の出力電圧Voutにより、電力容量の小さい第1のキャパシタC1から充電が開始され、その充電電圧Vc1が上昇する。充電電圧Vc1が最も小さい閾値電圧Vth1より大きい閾値電圧Vth2を超えると、第1のキャパシタC1と負荷が接続され、負荷への電力供給が開始する。負荷が消費する電力が入力電力より大きい場合、充電電圧Vc1は降下し、充電電圧Vc1が再び閾値電圧Vth1以下になると、第1のキャパシタC1と負荷は切断される。この動作は、電圧検出回路21によって行われる。
第1のキャパシタC1からの入力電力が、負荷が消費する電力より大きい場合、充電電圧Vc1は、閾値電圧Vth1を超えた後も上昇する。充電電圧Vc1が、閾値電圧Vth3、さらには閾値電圧(充電開始電圧)Vth4を超えると(Vc1>Vth4)、第1のコンパレータ36は、充電電圧Vc1と充電開始電圧Vth4を比較して、(Vc1−Vth4の差がプラスのとき)オンの信号を出力する。
一方、第2のコンパレータ37は、電流検出回路33の出力電圧である電流検出電圧と、閾値としての所定の基準電圧とを比較し、両者の差を出力する。電流検出電圧は、第2のキャパシタC2に充電される電流を電圧に変換したものであり、電流が大きくなるほど電圧が上昇する。基準電圧は、入力される電力や第2のキャパシタC2の電力容量に応じて、予め任意に調整され、設定された電圧であり、この電圧に応じて第2のキャパシタC2に充電される電流が制御される。ここで、第5のスイッチ31が開放されているため、電流検出回路33には電流が流れていない。したがって、(電流検出電圧−基準電圧)の差はマイナスであり、このとき第2のコンパレータ37は、オンの信号を出力する。
第1のコンパレータ36の出力も、第2のコンパレータ37の出力もオンであり、AND回路38は、第1のコンパレータ36と第2のコンパレータ37の論理積を出力するため、オン信号を第5のスイッチ31に出力する。よって、電流制限部としての第5のスイッチ31が閉じ、第1のキャパシタC1と第2のキャパシタC2が接続され、電流が第1のキャパシタC1から第2のキャパシタC2に流れ、第2のキャパシタC2への電力供給、充電が開始する。
第2のキャパシタC2に電力が供給され、充電が進み、第2のキャパシタC2の充電電流に応じて増大した電流検出回路の出力電圧である電流検出電圧が、基準電圧を超えると、(電流検出電圧−基準電圧)の差はプラスとなり、このとき第2のコンパレータ37は、オフの信号を出力する。このとき、第1のコンパレータ36の出力はオンであるが、第2のコンパレータ37の出力はオフであり、AND回路38は、第1のコンパレータ36と第2のコンパレータ37の論理積を出力するため、オフ信号を第5のスイッチ31に出力する。よって、電流制限部としての第5のスイッチ31を開放し、第1のキャパシタC1と第2のキャパシタC2の接続ラインを開き、第1のキャパシタC1から第2のキャパシタC2への電流、電力供給が停止する。
この状況においては、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1が第2のキャパシタC2の充電電圧Vc2より高いことが予想される。しかしながら、電流検出回路33と第2のコンパレータ37がネガティブフィードバックループを形成しているため、電流制限部である第5のスイッチ31は開閉を繰り返すことにより、第2のキャパシタC2から第1のキャパシタC1へ流れる電流の時間平均値は一定値に制御される。
負荷による消費電力が増大し、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1が、閾値電圧(充電開始電圧)Vth4を下回る(Vc1<Vth4)。この場合、第1のコンパレータ36が通常のコンパレータならオフ信号を出力するので、電流制限部としての第5のスイッチ31を開くことになる。しかしながら、本実施形態では、第1のコンパレータ36はヒステリシスコンパレータにより構成されており、一旦充電電圧Vc1が、閾値電圧(充電停止電圧)Vth3を超えてさらに閾値電圧(充電開始電圧)Vth4を超えたら、電圧の変動分(Vth4−Vth3)をヒステリシスとして記憶する。このため、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1が、閾値電圧(充電開始電圧)Vth4を下回っても、閾値電圧(充電停止電圧)Vth3を下回るまでは、オン信号を出力する。そして、さらに第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1が、閾値電圧(充電開始電圧)Vth4より小さい閾値電圧(充電停止電圧)Vth3を下回ると(Vc1<Vth3)、第1のコンパレータ36は、オフ信号を出力する。この場合、第2のコンパレータ37の出力に関わらず、電流制限部としての第5のスイッチ31が開放し、第1のキャパシタC1と第2のキャパシタC2の接続が切断、第1のキャパシタC1から第2のキャパシタC2への電力供給、充電が停止する。
上述した様に、第1のコンパレータ36はヒステリシス特性を持ち、特定の閾値電圧Vth3、Vth4において、充電電圧Vc1の上昇時と下降時の間で、第5のスイッチ31の動作を異なるものとしている。下記の表1は、電圧検出回路21が持つ、閾値電圧Vth1、Vth2におけるヒステリシスと、第1のコンパレータ36が持つ、閾値電圧(充電開始電圧および充電停止電圧)Vth3、Vth4におけるヒステリシスを示している。
結果的に、スイッチングレギュレータ35は、第5のスイッチ31を用いて、電流検出回路33の出力電圧である充電開始電圧を検出し、この充電開始電圧が所定の基準電圧と等しくなるように、第5のスイッチ31の開閉動作を行う。よって、第5のスイッチ31は、電流を制限する電流制限部として機能する。また、第5のスイッチ31は、第2のキャパシタC2から負荷への電力供給または電力供給の停止を切り替えるスイッチとしても機能する。
図11は、図10のキャパシタ充電回路30に所定の電力を入力した場合の、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1、第2のキャパシタC2の充電電圧Vc2をモニタした実験の結果を示すグラフである。DC−DCコンバータ13のRF−DC変換回路3に接続された側に入力電圧Vinが入力され、DC−DCコンバータの出力電圧Voutと等しい充電電圧Vc1が速やかに上昇するとともに、充電電圧Vc2が直線的に増加していることが理解される。充電電圧Vc2が直線的に増加することは、一定の電流によって第2のキャパシタC2を充電していることを意味している。
図12は、充電制御のタイミングチャートである。第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1が、充電開始電圧Vth4を超えると(Vc1>Vth4)、キャパシタ充電回路30は、第2のキャパシタC2の充電を定電流で開始することが示されている。そしてこの充電は、区間Tで示すように、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1が、充電停止電圧Vth3を下回るまで(Vc1<Vth3)行われる。
よって、実施形態の充電制御によれば、定電流充電を行うことにより、小容量の第1のキャパシタC1から大容量の第2のキャパシタC2への高効率な充電が可能となる。また、第1のキャパシタC1および第2のキャパシタC2の完全放電の場合でも短時間で動作を再開することができる。また、このような完全放電時には、小容量の第1のキャパシタC1から充電が開始される。このため、負荷に供給するための十分な電圧が得られるまでの時間が短縮される。
(電力推定方法)
次に、実施形態の電圧検出回路21とMPU23とが行う電力推定方法について説明する。
次に、実施形態の電圧検出回路21とMPU23とが行う電力推定方法について説明する。
エナジーハーベストにより駆動されるエナジーハーベスト端末においては、無線電力のように駆動電源として得られるエネルギーが外部の状況により連続的に変化することが想定される。したがって、得られる電力に応じて動作を適応的に変化させることが望ましい。たとえば、間欠動作の間隔、駆動するセンサ40の数や種類、センサ40によるセンシングの分解能、通信の間隔や方式などを変化させることが考えられる。
電力量の測定は、ADコンバータを用いて電流または電圧を測定し、電力を算出することが一般的である。しかしながら、ADコンバータは比較的消費電力が大きく、使用電力が限られるエナジーハーベスト端末にADコンバータを利用することは望ましくない。
一般的に、MPU23のようなマイクロコンピュータを搭載するシステムでは、電源の電圧が一定以下となった場合に、システムのリセットを行う電圧検出回路が搭載されており、エナジーハーベスト端末100にも電圧検出回路21が搭載されている。そこで、図13に示すように、本実施形態では、エナジーハーベスト端末100をリセットするリセット電圧より高く、エナジーハーベスト端末100が駆動する上限の上限電圧よりも低い所定の起動電圧Vwakeupを予め定めておく。そして、電圧検出回路21が、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1が起動電圧Vwakeupに達したことを検出すると、MPU23は負荷を動作させ、制御する動作モードに入る。負荷が動作して第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1が減少し、充電電圧Vc1が所定の下限電圧を下回ったことを検出すると、MPU23は動作モードからスリープモードに移行し、負荷の動作が停止する。
スリープモードにおいては、負荷が動作していないので電力が消費されず、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1は、外部から得られる電力によって増加する。そして、電圧検出回路21が第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1が、再び、起動電圧Vwakeupに達したことを検出すると、再び負荷を制御する動作モードに入る。
そして、スリープモードにおいては、MPU23のタイマ24(図8参照)が、スリープモードの時間であるスリープ時間をカウントする。MPU23はこのスリープ時間と起動電圧Vwakeupに基づき、スリープモードにおける第1のキャパシタC1の充電電力を算出することができる。
すなわち、MPU23のタイマ24は、起動電圧Vwakeupを検出した検出間隔tをカウントする。スリープモードにおいて、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1は増加するが、この増加の傾き(図13参照)は、エナジーハーベストにより外部から得られる電力に依存する。増加の傾きが大きいほど外部から得られている電力が大きく、短時間で充電電圧Vc1は起動電圧Vwakeupに到達する。図13の例では、増加の傾き(1)は増加の傾き(2)より大きく、増加の傾き(1)における検出間隔は、増加の傾き(2)における検出間隔より短い。
MPU23は、増加の傾きから電力を計算でき、算出した充電電力に基づき、例えば次の動作モードにおいて駆動する負荷の数、負荷の種類、負荷のモードの少なくとも一つを制御する(動作モードを制御する)ことができる。
電圧検出回路21は、第1のキャパシタC1の充電電圧Vc1が、第1の閾値電圧Vhighを上回ったことを検出し、かつ、充電電圧Vc1が、第1の閾値電圧Vhighより小さい第2の閾値電圧Vlowを下回ったことを検出し、電圧検出回路21はヒステリシス特性を持つ。
図14は、電力推定方法の処理手順を示すフローチャートである。エナジーハーベスト端末100の電源がオンし(ステップS21)、MPU23が起動し(ステップS22)、動作モードに移行する(ステップS23)。その後、充電電圧Vc1が減少して下限電圧に到達すると、MPU23はスリープモードに移行し、タイマ24がカウントを開始する(ステップS24)。
スリープモードにおいて、電圧検出回路21が充電電圧Vc1=起動電圧Vwakeupを検出すると、MPUに対してトリガ信号を入力する(ステップS25)。MPU23はタイマ24のカウントを停止する(ステップS26)。MPU23は、タイマ24のカウント(図13におけるt)に基づき外部から得られる電力を算出推定する(ステップS27)。そして、MPU23は、算出した電力に応じて、駆動する負荷の数、負荷の種類、負荷のモード等の動作モードを制御する。これにより、エナジーハーベスト端末100は、外部から得られる電力を演算、すなわち推定して、この推定に応じて最適な動作モードで動作することが可能となる。
本実施形態では、MPU23がエナジーハーベスト端末100の全体の動作を司る制御部として機能しており、シーケンス起動制御、充電制御の実行主体となっており、電力ステイ方法による演算を行っている。また、MPPT制御部15の代わりに、MPU23がMPPT制御を行ってもよい。このように、各種処理の実行や、演算を行う制御部は、任意に設けられる演算装置によって行うことができる。
また、エナジーハーベスト端末100は、負荷として、場合によってはセンサ40の代わりにディスプレイ、スピーカなどを駆動することもあり得る。また、実施形態における蓄電デバイスとしての各種のキャパシタは、リチウムイオン電池等の様な充電可能な二次電池に置き換えることも可能である。
また、実施形態における各種のスイッチは、MOS−FET等の半導体素子により実現されるのが一般的である。スイッチは、電源VDD側のハイサイドスイッチが典型的であるが、グランドGND側のローサイドスイッチであってもよい。この場合、Nch−MOSFETが使用できるため、一層の低消費電力化に寄与する。
以上、図面を参照して本開示に係るエナジーハーベスト端末の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
本開示によれば、エナジーハーベスト端末の高効率な無線電力の活用に寄与するため、エナジーハーベスト端末の利用がより一層促進される。
1 第1のアンテナ
3 RF−DC変換回路
5 第2のアンテナ
10 MPPT制御回路
11 第1のスイッチ
13 DC−DCコンバータ
15 MPPT制御部(制御部)
20 シーケンス起動回路
21 電圧検出回路
23 MPU(制御部)
24 タイマ
25 第2のスイッチ
27 第3のスイッチ
29 第4のスイッチ
30 キャパシタ充電回路
31 第5のスイッチ
33 電流検出回路
35 スイッチングレギュレータ
36 第1のコンパレータ(ヒステリシスコンパレータ)
37 第2のコンパレータ
38 AND回路
40 センサ
50 RFID送受信機(無線送受信機)
100 エナジーハーベスト端末
C1 第1のキャパシタ(第1の蓄電デバイス)
C2 第2のキャパシタ(第2の蓄電デバイス)
C3 サンプリングキャパシタ
L1 電源ライン
L2 接続ライン
3 RF−DC変換回路
5 第2のアンテナ
10 MPPT制御回路
11 第1のスイッチ
13 DC−DCコンバータ
15 MPPT制御部(制御部)
20 シーケンス起動回路
21 電圧検出回路
23 MPU(制御部)
24 タイマ
25 第2のスイッチ
27 第3のスイッチ
29 第4のスイッチ
30 キャパシタ充電回路
31 第5のスイッチ
33 電流検出回路
35 スイッチングレギュレータ
36 第1のコンパレータ(ヒステリシスコンパレータ)
37 第2のコンパレータ
38 AND回路
40 センサ
50 RFID送受信機(無線送受信機)
100 エナジーハーベスト端末
C1 第1のキャパシタ(第1の蓄電デバイス)
C2 第2のキャパシタ(第2の蓄電デバイス)
C3 サンプリングキャパシタ
L1 電源ライン
L2 接続ライン
本開示のエナジーハーベスト端末は、無線通信により受信した交流電流を直流電流に変換して出力するRF−DC変換回路と、前記RF−DC変換回路の出力側に接続され、前記RF−DC変換回路の出力した直流電流の電圧を、所定の電圧に変換するDC−DCコンバータと、前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの接続および接続の開放を制御する制御部と、キャパシタより構成され、前記DC−DCコンバータの出力電圧によって充電される第1の蓄電デバイスと、前記第1の蓄電デバイスより大きい電力容量を有する第2の蓄電デバイスと、前記第1の蓄電デバイスと前記第2の蓄電デバイスから電力が供給される負荷と、前記第1の蓄電デバイスと前記負荷を接続する電源ラインに配置され、前記第1の蓄電デバイスの充電電圧を検出し、当該電圧と所定の閾値電圧を比較して、当該電源ラインを開閉する電圧検出回路と、前記第1の蓄電デバイスと前記第2の蓄電デバイスを接続する接続ラインに配置され、当該接続ラインを開閉する電流制限部と、前記接続ラインに配置され、前記第1の蓄電デバイスから前記第2の蓄電デバイスに流れる電流を検出し、当該電流に対応する電圧を出力する電流検出回路と、前記電流検出回路の出力電圧を検出し、当該出力電圧が所定の基準電圧と等しくなるように、前記電流制限部の開閉動作を行うスイッチングレギュレータと、を備え、当該制御部は、前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの接続の開放時に得られる、前記RF−DC変換回路の出力側の開放電圧Vin_ocおよび当該開放電圧Vin_ocを分圧して得られる目標電圧αVin_oc(0<α<1)を取得し、前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの接続時に、前記DC−DCコンバータの前記RF−DC変換回路に接続された側の入力電圧Vinが、前記目標電圧αVin_ocに等しくなるように、前記DC−DCコンバータをフィードバック制御する。
Claims (6)
- 無線通信により受信した交流電流を直流電流に変換して出力するRF−DC変換回路と、
前記RF−DC変換回路の出力側に接続され、前記RF−DC変換回路の出力した直流電流の電圧を、所定の電圧に変換するDC−DCコンバータと、
前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの接続および接続の開放を制御する制御部と、を備え、
当該制御部は、
前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの接続の開放時に得られる、前記RF−DC変換回路の出力側の開放電圧Vin_ocを取得し、
前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの接続時に、前記DC−DCコンバータの前記RF−DC変換回路に接続された側の入力電圧Vinが、目標電圧に等しくなるように、前記DC−DCコンバータをフィードバック制御する、
エナジーハーベスト端末。 - 請求項1に記載のエナジーハーベスト端末であって、
当該制御部は、
前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの接続の開放時に得られる、前記RF−DC変換回路の出力側の開放電圧Vin_ocおよび当該開放電圧Vin_ocを分圧して得られる前記目標電圧αVin_oc(0<α<1)を取得し、
前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの接続時に、前記DC−DCコンバータの前記RF−DC変換回路に接続された側の入力電圧Vinが、前記目標電圧αVin_ocに等しくなるように、前記DC−DCコンバータをフィードバック制御する、
エナジーハーベスト端末。 - 請求項2に記載のエナジーハーベスト端末であって、
前記制御部は、前記目標電圧αVin_ocで充電されるサンプリングキャパシタを含み、当該サンプリングキャパシタの電圧に基づき、前記DC−DCコンバータをフィードバック制御する、エナジーハーベスト端末。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載のエナジーハーベスト端末であって、
当該エナジーハーベスト端末は、前記DC−DCコンバータが出力する直流電圧によって駆動される少なくとも一つの負荷を備え、
前記負荷が、外部環境を検出するセンサおよび無線送受信機の少なくとも一つを含む、エナジーハーベスト端末。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載のエナジーハーベスト端末であって、
前記制御部は、間欠的に前記開放電圧Vin_ocを取得する、エナジーハーベスト端末。 - 請求項2または3に記載のエナジーハーベスト端末であって、
前記制御部は、
前記入力電圧Vinに基づき前記目標電圧αVin_ocを取得するために、前記RF−DC変換回路および前記DC−DCコンバータの間に接続された分圧回路と、
当該分圧回路を遮断するとともに、前記開放電圧Vin_ocを取得する時のみに前記分圧回路を閉じるスイッチと、を含むエナジーハーベスト端末。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016254131A JP6152919B1 (ja) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | エナジーハーベスト端末 |
US15/827,392 US10447053B2 (en) | 2016-12-27 | 2017-11-30 | Terminal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016254131A JP6152919B1 (ja) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | エナジーハーベスト端末 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6152919B1 JP6152919B1 (ja) | 2017-06-28 |
JP2018107963A true JP2018107963A (ja) | 2018-07-05 |
Family
ID=59218417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016254131A Active JP6152919B1 (ja) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | エナジーハーベスト端末 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6152919B1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020171152A (ja) * | 2019-04-03 | 2020-10-15 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置、並びに電子システム装置及びその駆動方法 |
JP2021069164A (ja) * | 2019-10-21 | 2021-04-30 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 電子システム装置、及び電子システム装置の起動方法 |
WO2022210273A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 国立研究開発法人科学技術振興機構 | スイッチ回路および電源回路 |
JP7398848B1 (ja) | 2023-04-10 | 2023-12-15 | エイターリンク株式会社 | 受信機及び無線給電システム |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10970725B2 (en) | 2017-11-29 | 2021-04-06 | Universal Studios LLC | System and method for crowd management and maintenance operations |
US10653957B2 (en) | 2017-12-06 | 2020-05-19 | Universal City Studios Llc | Interactive video game system |
US10916059B2 (en) | 2017-12-06 | 2021-02-09 | Universal City Studios Llc | Interactive video game system having an augmented virtual representation |
CA3020322A1 (en) | 2017-12-13 | 2019-06-13 | Matthew Usi | Systems and methods for threshold detection of a wireless device |
US10603564B2 (en) | 2018-01-03 | 2020-03-31 | Universal City Studios Llc | Interactive component for an amusement park |
US10699084B2 (en) | 2018-01-15 | 2020-06-30 | Universal City Studios Llc | Local interaction systems and methods |
US10818152B2 (en) | 2018-01-15 | 2020-10-27 | Universal City Studios Llc | Interactive systems and methods with feedback devices |
US10360419B1 (en) | 2018-01-15 | 2019-07-23 | Universal City Studios Llc | Interactive systems and methods with tracking devices |
US10614271B2 (en) | 2018-01-15 | 2020-04-07 | Universal City Studios Llc | Interactive systems and methods |
US10537803B2 (en) | 2018-01-18 | 2020-01-21 | Universal City Studios Llc | Interactive gaming system |
US10845975B2 (en) | 2018-03-29 | 2020-11-24 | Universal City Studios Llc | Interactive animated character head systems and methods |
JP6403036B1 (ja) * | 2018-03-30 | 2018-10-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | エナジーハーベスト端末 |
JP6905151B2 (ja) * | 2018-04-25 | 2021-07-21 | ローム株式会社 | 電源回路、センサノード、センサネットワーク |
CN109038835B (zh) * | 2018-06-21 | 2020-09-15 | 佛山市顺德区中山大学研究院 | 一种具有最大功率点跟踪功能的微能量采集电路 |
KR20210023331A (ko) | 2019-08-23 | 2021-03-04 | 주식회사 시솔지주 | 지문 인식 카드 |
CN116107383B (zh) * | 2023-04-12 | 2023-06-20 | 华南理工大学 | 一种应用于压电能量采集接口的最大功率点追踪电路 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009038924A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Kyoto Univ | 無線電力受電アダプタ |
JP2010186338A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | 充放電装置、及び集積回路素子 |
JP2012521737A (ja) * | 2009-03-20 | 2012-09-13 | クアルコム,インコーポレイテッド | ワイヤレス電力伝送における適応インピーダンス同調 |
JP2013188019A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Ihi Corp | エネルギーハーベスト装置及び環境エネルギー供給方法 |
JP2013226020A (ja) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd | レクテナ装置 |
WO2015099158A1 (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 株式会社フジクラ | 蓄電システム、及び蓄電方法 |
JP2016046839A (ja) * | 2014-08-20 | 2016-04-04 | アイシン精機株式会社 | 系統連系システム |
JP2016116325A (ja) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 株式会社Ihiエアロスペース | レクテナ制御器 |
WO2016166976A1 (ja) * | 2015-04-14 | 2016-10-20 | 東海旅客鉄道株式会社 | コンバータ及び受電装置 |
-
2016
- 2016-12-27 JP JP2016254131A patent/JP6152919B1/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009038924A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Kyoto Univ | 無線電力受電アダプタ |
JP2010186338A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | 充放電装置、及び集積回路素子 |
JP2012521737A (ja) * | 2009-03-20 | 2012-09-13 | クアルコム,インコーポレイテッド | ワイヤレス電力伝送における適応インピーダンス同調 |
JP2013188019A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Ihi Corp | エネルギーハーベスト装置及び環境エネルギー供給方法 |
JP2013226020A (ja) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd | レクテナ装置 |
WO2015099158A1 (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 株式会社フジクラ | 蓄電システム、及び蓄電方法 |
JP2016046839A (ja) * | 2014-08-20 | 2016-04-04 | アイシン精機株式会社 | 系統連系システム |
JP2016116325A (ja) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 株式会社Ihiエアロスペース | レクテナ制御器 |
WO2016166976A1 (ja) * | 2015-04-14 | 2016-10-20 | 東海旅客鉄道株式会社 | コンバータ及び受電装置 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020171152A (ja) * | 2019-04-03 | 2020-10-15 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置、並びに電子システム装置及びその駆動方法 |
JP7223487B2 (ja) | 2019-04-03 | 2023-02-16 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置、並びに電子システム装置及びその駆動方法 |
JP2021069164A (ja) * | 2019-10-21 | 2021-04-30 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 電子システム装置、及び電子システム装置の起動方法 |
JP7256102B2 (ja) | 2019-10-21 | 2023-04-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 電子システム装置、及び電子システム装置の起動方法 |
WO2022210273A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 国立研究開発法人科学技術振興機構 | スイッチ回路および電源回路 |
JP7398848B1 (ja) | 2023-04-10 | 2023-12-15 | エイターリンク株式会社 | 受信機及び無線給電システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6152919B1 (ja) | 2017-06-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6152919B1 (ja) | エナジーハーベスト端末 | |
JP6145741B1 (ja) | エナジーハーベスト端末 | |
US10447053B2 (en) | Terminal | |
JP5595377B2 (ja) | エネルギー取入れに関連したエネルギー貯蔵デバイスに対する受動的過不足電圧の制御および保護 | |
US9893552B2 (en) | Charging circuits, charging systems, and wireless power reception devices including the same | |
JP6018980B2 (ja) | 自立電源システム | |
US10320290B2 (en) | Voltage regulator with switching and low dropout modes | |
US9106104B2 (en) | Power control device, power control method, and power supply system | |
US20120025752A1 (en) | Battery charger | |
JP6814437B2 (ja) | 制御装置、バランス補正装置、蓄電システム、及び、装置 | |
CN106463987B (zh) | 用于听力仪器中的银锌电池的电压调节器及控制电路 | |
US10468917B2 (en) | Battery charger | |
US20160099593A1 (en) | Battery charge state evaluation coincident with constant current charging | |
Wang et al. | A single-inductor dual-path three-switch converter with energy-recycling technique for light energy harvesting | |
Gudan et al. | A 2.4 GHz ambient RF energy harvesting system with− 20dBm minimum input power and NiMH battery storage | |
US20150256082A1 (en) | Dc-dc boost converter | |
US20140184154A1 (en) | Electronic component, power receiving device, and power feeding system | |
US9614435B1 (en) | Power optimization device for energy harvesting apparatus and method thereof | |
KR101696427B1 (ko) | 에너지 수집 장치 및 이를 이용한 무선 스위치 | |
US20150280554A1 (en) | Multiple power path management with micro-energy harvesting | |
JP2015536637A (ja) | 薄膜マイクロバッテリの充電制御及び出力制御 | |
US11476755B2 (en) | Circuit for servo-controlling the input impedance of an interface of a harvester | |
KR20220015402A (ko) | 에너지 하베스팅하고 재충전 가능한 에너지 저장 디바이스를 충전하기 위한 방법 및 디바이스 | |
US20240097563A1 (en) | Device and method for efficient energy harvesting | |
JP6905151B2 (ja) | 電源回路、センサノード、センサネットワーク |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170418 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170515 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6152919 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |