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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024066449
(43)【公開日】2024-05-15
(54)【発明の名称】制御装置、制御方法、およびシステム
(51)【国際特許分類】
H02M 3/155 20060101AFI20240508BHJP
【ＦＩ】
H02M3/155 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023145702
(22)【出願日】2023-09-08
(31)【優先権主張番号】P 2022174139
(32)【優先日】2022-10-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】303046277
【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】多賀 史朗
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA14
5H730AS01
5H730AS04
5H730AS05
5H730BB13
5H730BB14
5H730BB57
5H730CC01
5H730EE59
5H730FD31
5H730FG05
5H730FG07
(57)【要約】 （修正有）
【課題】直流電源に接続される負荷を無負荷とすることなく、負荷に印加される電圧に基づく電力を効率的に最大化できる制御装置、制御方法及びシステムを提供する。
【解決手段】システムにおいて、制御装置は、負荷装置を第１負荷量に設定した場合に印加される入力電圧の大きさを示す第１入力電圧値Ｖｉｎを分母とし、負荷装置を第１負荷量に予め定められた第１係数を乗じた第２負荷量に設定した場合に負荷装置に印加される入力電圧の大きさに基づく第２入力電圧値を分子とする電圧比と、前記第１係数に応じた判定値とを比較して、比較結果に基づいて、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きいまたは小さい新たな第１負荷量に設定する負荷量設定処理を予め定められた条件を満たすまで実行する設定部を備える。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】システムにおいて、制御装置は、負荷装置を第１負荷量に設定した場合に印加される入力電圧の大きさを示す第１入力電圧値Ｖｉｎを分母とし、負荷装置を第１負荷量に予め定められた第１係数を乗じた第２負荷量に設定した場合に負荷装置に印加される入力電圧の大きさに基づく第２入力電圧値を分子とする電圧比と、前記第１係数に応じた判定値とを比較して、比較結果に基づいて、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きいまたは小さい新たな第１負荷量に設定する負荷量設定処理を予め定められた条件を満たすまで実行する設定部を備える。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流電源から出力される電力の供給を受ける負荷装置の負荷量を制御する制御装置であって、
前記負荷装置の負荷量を第１負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第１入力電圧値を分母とし、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量に予め定められた第１係数を乗じた第２負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第２入力電圧値を分子とする電圧比と、前記第１係数に応じた判定値とを比較して、比較結果に基づいて、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きいまたは小さい新たな第１負荷量に設定する負荷量設定処理を予め定められた条件を満たすまで実行する設定部を備える、制御装置。
前記負荷装置の負荷量を第１負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第１入力電圧値を分母とし、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量に予め定められた第１係数を乗じた第２負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第２入力電圧値を分子とする電圧比と、前記第１係数に応じた判定値とを比較して、比較結果に基づいて、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きいまたは小さい新たな第１負荷量に設定する負荷量設定処理を予め定められた条件を満たすまで実行する設定部を備える、制御装置。
【請求項2】
前記設定部は、前記負荷量設定処理を予め定められた回数繰り返した場合、前記予め定められた条件が満たされたと判断して、前記負荷量設定処理を終了する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項3】
前記設定部は、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定し、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より小さい場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する、請求項１に記載の制御装置。
前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定し、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より小さい場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項4】
前記設定部は、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より小さい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定し、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する、請求項１に記載の制御装置。
前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より小さい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定し、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項5】
前記設定部は、前記第１入力電圧値に予め定められた第２係数を乗じた第１値と、前記第２入力電圧値に予め定められた第３係数を乗じた第２値を比較し、前記判定値は、前記第２係数と前記第３係数との比である、請求項１に記載の制御装置。
【請求項6】
前記第１値は、前記第１入力電圧値に前記第１係数に応じた第２係数を乗じた値であり、前記第２値は、前記第２入力電圧値である、請求項５に記載の制御装置。
【請求項7】
前記第１係数をα、前記第２係数をＫ、前記第１入力電圧値をＶｉｎ、前記第２入力電圧値をＶｉｎ'とした場合、
前記設定部は、
（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０である場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定し、
（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０でない場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する、請求項６に記載の制御装置。
前記設定部は、
（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０である場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定し、
（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０でない場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する、請求項６に記載の制御装置。
【請求項8】
前記第１値は、前記第１入力電圧値であり、前記第２値は、前記第２入力電圧値に前記第１係数に応じた第３係数を乗じた値である、請求項５に記載の制御装置。
【請求項9】
前記第１係数をα、前記第３係数を１／Ｋ、前記第１入力電圧値をＶｉｎ、前記第２入力電圧値をＶｉｎ'とした場合、
前記設定部は、
（１／Ｋ×Ｖｉｎ'－Ｖｉｎ）×（α－１）＞０である場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定し、
（１／Ｋ×Ｖｉｎ'－Ｖｉｎ）×（α－１）＞０でない場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する、請求項８に記載の制御装置。
前記設定部は、
（１／Ｋ×Ｖｉｎ'－Ｖｉｎ）×（α－１）＞０である場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定し、
（１／Ｋ×Ｖｉｎ'－Ｖｉｎ）×（α－１）＞０でない場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する、請求項８に記載の制御装置。
【請求項10】
前記負荷装置は、前記負荷装置に入力される電流の大きさを示す入力電流値を変更することで負荷量を変更可能であり、
Ｋは、２－αである、請求項７または９に記載の制御装置。
Ｋは、２－αである、請求項７または９に記載の制御装置。
【請求項11】
前記負荷装置は、前記負荷装置で電力を消費する抵抗の大きさを示す抵抗値を変更することで負荷量を変更可能であり、
Ｋは、２／（α＋１）である、請求項７または９に記載の制御装置。
Ｋは、２／（α＋１）である、請求項７または９に記載の制御装置。
【請求項12】
前記負荷装置は、消費する電力値を変更可能であり、
Ｋは、１＋√（１－α）以下である、請求項７または９に記載の制御装置。
Ｋは、１＋√（１－α）以下である、請求項７または９に記載の制御装置。
【請求項13】
前記直流電源は、太陽電池である、
請求項１から９のいずれか１つに記載の制御装置。
請求項１から９のいずれか１つに記載の制御装置。
【請求項14】
前記負荷装置は、前記直流電源からの直流電圧を昇圧または降圧して蓄電装置に供給する電圧変換装置である、請求項１から９のいずれか１つに記載の制御装置。
【請求項15】
前記電圧変換装置は、前記直流電源からの直流電流が流れるインダクタと、前記インダクタに流れる直流電流を制御するためにオンまたはオフするスイッチと、前記設定部により設定された負荷量に対応する目標入力電流値の電流が前記直流電源から入力されるように前記スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部とを含む、請求項１４に記載の制御装置。
【請求項16】
請求項１から９のいずれか１つに記載の制御装置と、
前記直流電源からの直流電流が流れるインダクタと、前記インダクタに流れる直流電流を制御するためにオンまたはオフするスイッチと、前記設定部により設定された負荷量に対応する目標入力電流値の電流が前記直流電源から入力されるように前記スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部とを有し、前記直流電源からの直流電圧を昇圧または降圧して蓄電装置に供給する電圧変換装置とを備え、
前記スイッチ制御部は、
前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が、前記設定部が前記負荷量設定処理を前記予め定められた条件を満たすまで実行した後に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値である基準電圧値以上の場合、前記スイッチのオンまたはオフの制御を実行し、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値より小さい場合、前記スイッチのオンオフの制御を実行しない、システム。
前記直流電源からの直流電流が流れるインダクタと、前記インダクタに流れる直流電流を制御するためにオンまたはオフするスイッチと、前記設定部により設定された負荷量に対応する目標入力電流値の電流が前記直流電源から入力されるように前記スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部とを有し、前記直流電源からの直流電圧を昇圧または降圧して蓄電装置に供給する電圧変換装置とを備え、
前記スイッチ制御部は、
前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が、前記設定部が前記負荷量設定処理を前記予め定められた条件を満たすまで実行した後に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値である基準電圧値以上の場合、前記スイッチのオンまたはオフの制御を実行し、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値より小さい場合、前記スイッチのオンオフの制御を実行しない、システム。
【請求項17】
前記直流電源から前記負荷装置への直流電流の入力をオンまたはオフする第１スイッチと、
前記直流電源から前記電圧変換装置への直流電流の入力をオンまたはオフする第２スイッチと
を備え、
前記第１スイッチをオン、前記第２スイッチをオフした状態で、前記設定部は、前記負荷量設定処理を前記予め定められた条件を満たすまで実行し、
前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチをオン、前記第２スイッチをオフした状態で、前記基準電圧値を取得した後、前記第１スイッチをオフし、前記第２スイッチをオンした状態で、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値以上の場合、前記スイッチのオンまたはオフの制御を実行し、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値より小さい場合、前記スイッチのオンオフの制御を実行しない、という条件処理を、予め定められた期間、繰り返す、請求項１６に記載のシステム。
前記直流電源から前記電圧変換装置への直流電流の入力をオンまたはオフする第２スイッチと
を備え、
前記第１スイッチをオン、前記第２スイッチをオフした状態で、前記設定部は、前記負荷量設定処理を前記予め定められた条件を満たすまで実行し、
前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチをオン、前記第２スイッチをオフした状態で、前記基準電圧値を取得した後、前記第１スイッチをオフし、前記第２スイッチをオンした状態で、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値以上の場合、前記スイッチのオンまたはオフの制御を実行し、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値より小さい場合、前記スイッチのオンオフの制御を実行しない、という条件処理を、予め定められた期間、繰り返す、請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
直流電源から出力される電力の供給を受ける負荷装置の負荷量を制御する制御方法であって、
前記負荷装置の負荷量を第１負荷量に設定する段階と、前記負荷装置の負荷量を第１負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第１入力電圧値を取得する段階と、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量に予め定められた第１係数を乗じた第２負荷量に設定する段階と、前記負荷装置の負荷量を前記第２負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第２入力電圧値を取得する段階と、前記第１入力電圧値を分母とし、前記第２入力電圧値を分子とする電圧比と、前記第１係数に応じた判定値とを比較する段階と、比較結果に基づいて、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きいまたは小さい新たな第１負荷量に設定する段階とを含む負荷量設定処理を予め定められた条件を満たすまで実行する設定段階を備える、制御方法。
前記負荷装置の負荷量を第１負荷量に設定する段階と、前記負荷装置の負荷量を第１負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第１入力電圧値を取得する段階と、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量に予め定められた第１係数を乗じた第２負荷量に設定する段階と、前記負荷装置の負荷量を前記第２負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第２入力電圧値を取得する段階と、前記第１入力電圧値を分母とし、前記第２入力電圧値を分子とする電圧比と、前記第１係数に応じた判定値とを比較する段階と、比較結果に基づいて、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きいまたは小さい新たな第１負荷量に設定する段階とを含む負荷量設定処理を予め定められた条件を満たすまで実行する設定段階を備える、制御方法。
【請求項19】
前記設定段階は、前記直流電源から前記負荷装置への直流電流の入力をオンまたはオフする第１スイッチをオン、前記直流電源から、前記直流電源からの直流電圧を昇圧または降圧して蓄電装置に供給する電圧変換装置への直流電流の入力をオンまたはオフする第２スイッチをオフした状態で、前記負荷量設定処理を前記予め定められた条件を満たすまで実行する段階を含み、
前記制御方法は、
前記負荷量設定処理を前記予め定められた条件を満たすまで実行した後に、前記第１スイッチをオン、前記第２スイッチをオフした状態で、前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値を基準電圧値として取得する段階と、
前記基準電圧値を取得した後、前記第１スイッチをオフし、前記第２スイッチをオンした状態で、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値以上の場合、前記電圧変換装置が有するスイッチのオンまたはオフの制御を実行し、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値より小さい場合、前記電圧変換装置が有するスイッチのオンオフの制御を実行しない、という条件処理を、予め定められた期間、繰り返す段階とをさらに備える、請求項１８に記載の制御方法。
前記制御方法は、
前記負荷量設定処理を前記予め定められた条件を満たすまで実行した後に、前記第１スイッチをオン、前記第２スイッチをオフした状態で、前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値を基準電圧値として取得する段階と、
前記基準電圧値を取得した後、前記第１スイッチをオフし、前記第２スイッチをオンした状態で、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値以上の場合、前記電圧変換装置が有するスイッチのオンまたはオフの制御を実行し、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値より小さい場合、前記電圧変換装置が有するスイッチのオンオフの制御を実行しない、という条件処理を、予め定められた期間、繰り返す段階とをさらに備える、請求項１８に記載の制御方法。
【請求項20】
前記設定段階は、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定する段階と、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より小さい場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する段階とを含む、
または、
前記設定段階は、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より小さい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定する段階と、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する段階とを含む、請求項１８または１９に記載の制御方法。
前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定する段階と、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より小さい場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する段階とを含む、
または、
前記設定段階は、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より小さい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定する段階と、
前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する段階とを含む、請求項１８または１９に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制御装置、制御方法、およびシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、パワーマネジメントＩＣを使用するエナジーハーベスティングシステムが開示されており、特許文献２，３にはＤＣＤＣコンバータを使用するエナジーハーベスト端末またはエナジーハーベスティングシステムが開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 米国特許第１１１５７０３２号公報
［特許文献２］ 特許第６１５２９１９号公報
［特許文献３］ 特許第５９２１４４７号公報
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 米国特許第１１１５７０３２号公報
［特許文献２］ 特許第６１５２９１９号公報
［特許文献３］ 特許第５９２１４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
直流電源に接続される負荷を無負荷とすることなく、負荷に印加される電圧に基づく電力を効率的に最大化できる制御装置、制御方法、およびシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
前記直流電源から出力される電力の供給を受ける負荷装置の負荷量を制御する制御装置を提供する。前記制御装置は、前記負荷装置の負荷量を第１負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第１入力電圧値を分母とし、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量に予め定められた第１係数を乗じた第２負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第２入力電圧値を分子とする電圧比と、前記第１係数に応じた判定値を比較し、比較結果に基づいて、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きいまたは小さい新たな第１負荷量に設定する負荷量設定処理を予め定められた条件を満たすまで実行する設定部を備える。
【0005】
前記制御装置において、前記設定部は、前記負荷量設定処理を予め定められた回数繰り返した場合、前記予め定められた条件が満たされたと判断して、前記負荷量設定処理を終了してよい。
【0006】
いずれかの前記制御装置において、前記設定部は、前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定してよい。前記設定部は、前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定してよい。
【0007】
いずれかの前記制御装置において、前記設定部は、前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より小さい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定してよい。前記設定部は、前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定してよい。
【0008】
いずれかの前記制御装置において、前記設定部は、前記第１入力電圧値に予め定められた第２係数を乗じた第１値と、前記第２入力電圧値に予め定められた第３係数を乗じた第２値を比較し、前記判定値は、前記第２係数と前記第３係数との比であってよい。
【0009】
いずれかの前記制御装置において、前記第１値は、前記第１入力電圧値に前記第１係数に応じた第２係数を乗じた値であってよい。前記第２値は、前記第２入力電圧値であってよい。
【0010】
いずれかの前記制御装置において、前記第１係数をα、前記第２係数をＫ、前記第１入力電圧値をＶｉｎ、前記第２入力電圧値をＶｉｎ'とした場合、前記設定部は、（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０である場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定してよい。前記設定部は、（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０でない場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定してよい。
【0011】
いずれかの前記制御装置において、前記第１値は、前記第１入力電圧値であってよい。前記第２値は、前記第２入力電圧値に前記第１係数に応じた第２係数を乗じた値であってよい。
【0012】
いずれかの前記制御装置において、前記第１係数をα、前記第３係数を１／Ｋ、前記第１入力電圧値をＶｉｎ、前記第２入力電圧値をＶｉｎ'とした場合、前記設定部は、（１／Ｋ×Ｖｉｎ'－Ｖｉｎ）×（α－１）＞０である場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定してよい。前記設定部は、（１／Ｋ×Ｖｉｎ'－Ｖｉｎ）×（α－１）＞０でない場合、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定してよい。
【0013】
いずれかの前記制御装置において、前記負荷装置は、前記負荷装置に入力される電流の大きさを示す入力電流値を変更することで負荷量を変更可能であってよい。Ｋは、２－αであってよい。
【0014】
いずれかの前記制御装置において、前記負荷装置は、前記負荷装置で電力を消費する抵抗の大きさを示す抵抗値を変更することで負荷量を変更可能であってよい。Ｋは、２／（α＋１）であってよい。
【0015】
いずれかの前記制御装置において、前記負荷装置は、消費する電力値を変更可能であってよい。Ｋは、１＋√（１－α）以下であってよい。
【0016】
いずれかの前記制御装置において、前記直流電源は、太陽電池であってもよい。
【0017】
いずれかの前記制御装置において、前記負荷装置は、前記直流電源からの直流電圧を昇圧または降圧して蓄電装置に供給する電圧変換装置であってよい。
【0018】
いずれかの前記制御装置において、前記電圧変換装置は、前記直流電源からの直流電流が流れるインダクタと、前記インダクタに流れる直流電流を制御するためにオンまたはオフするスイッチと、前記設定部により設定された負荷量に対応する目標入力電流値の電流が前記直流電源から入力されるように前記スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部とを含んでよい。
【0019】
本発明の第２の態様においては、いずれかの前記制御装置と、前記直流電源からの直流電流が入力されるインダクタと、前記インダクタに流れる直流電流を制御するためにオンまたはオフするスイッチと、前記設定部により設定された負荷量に対応する目標入力電流値の電流が前記直流電源から入力されるように前記スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部とを有し、前記直流電源からの直流電圧を昇圧または降圧して蓄電装置に供給する電圧変換装置とを備えるシステムを提供する。また、前記スイッチ制御部は、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記設定部が前記負荷量設定処理を前記予め定められた条件を満たすまで実行した後に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値基準電圧値以上の場合、前記スイッチのオンまたはオフの制御を実行し、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値より小さい場合、前記スイッチのオンオフの制御を実行しない。
【0020】
前記システムは、前記直流電源から前記負荷装置への直流電流の入力をオンまたはオフする第１スイッチと、前記直流電源から前記電圧変換装置への直流電流の入力をオンまたはオフする第２スイッチとを備えてよい。前記システムにおいて、前記第１スイッチをオン、前記第２スイッチをオフした状態で、前記設定部は、前記負荷量設定処理を前記予め定められた条件を満たすまで実行してよい。前記システムにおいて、前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチをオン、前記第２スイッチをオフした状態で、前記基準電圧値を取得した後、前記第１スイッチをオフし、前記第２スイッチをオンした状態で、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値以上の場合、前記スイッチのオンまたはオフの制御を実行し、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値より小さい場合、前記スイッチのオンオフの制御を実行しない、という条件処理を、予め定められた期間、繰り返してよい。
【0021】
本発明の第３の態様においては、前記直流電源から出力される電力の供給を受ける負荷装置の負荷量を制御する制御方法を提供する。前記制御方法は、前記負荷装置の負荷量を第１負荷量に設定する段階と、前記負荷装置の負荷量を第１負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第１入力電圧値を取得する段階と、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量に予め定められた第１係数を乗じた第２負荷量に設定する段階と、前記負荷装置の負荷量を前記第２負荷量に設定した場合に前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す第２入力電圧値を取得する段階と、前記第１入力電圧値を分母とし、前記第２入力電圧値を分子とする電圧比と、前記第１係数に応じた判定値とを比較する段階と、比較結果に基づいて、前記負荷装置の負荷量を前記第１負荷量より大きいまたは小さい新たな第１負荷量に設定する段階とを含む負荷量設定処理を予め定められた条件を満たすまで実行する設定段階を備える。
【0022】
前記制御方法において、前記設定段階は、前記直流電源から前記負荷装置への直流電流の入力をオンまたはオフする第１スイッチをオン、前記直流電源から、前記直流電源からの直流電圧を昇圧または降圧して蓄電装置に供給する電圧変換装置への直流電流の入力をオンまたはオフする第２スイッチをオフした状態で、前記負荷量設定処理を前記予め定められた条件を満たすまで実行する段階を含んでよい。前記制御方法は、前記負荷量設定処理を前記予め定められた条件を満たすまで実行した後に、前記第１スイッチをオン、前記第２スイッチをオフした状態で、前記負荷装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値を基準電圧値として取得する段階と、前記基準電圧値を取得した後、前記第１スイッチをオフし、前記第２スイッチをオンした状態で、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値以上の場合、前記電圧変換装置が有するスイッチのオンまたはオフの制御を実行し、前記直流電源から前記電圧変換装置に印加される入力電圧の大きさを示す入力電圧値が前記基準電圧値より小さい場合、前記電圧変換装置が有するスイッチのオンオフの制御を実行しない、という条件処理を、予め定められた期間、繰り返す段階とをさらに備えてよい。
【0023】
いずれかの前記制御方法において、前記設定段階は、前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定する段階と、前記第２負荷量が前記第１負荷量より大きく、前記電圧比が前記判定値より小さい場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する段階とを含んでよい。
【0024】
いずれかの前記制御方法において、前記設定段階は、前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より小さい場合、前記第１負荷量より大きい前記新たな第１負荷量に設定する段階と、前記第２負荷量が前記第１負荷量より小さく、前記電圧比が前記判定値より大きい場合、前記第１負荷量より小さい前記新たな第１負荷量に設定する段階とを含んでよい。
【0025】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1A】システム１００の構成の一例を示すブロック図である。
【図1B】システム１００の構成の別例を示すブロック図である。
【図2】システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。
【図3】電源１０ａおよび負荷装置１１０ｂの構成の一例を示す回路図である。
【図4】負荷装置１１０ｃの構成の一例を示す回路図である。
【図5】負荷装置１１０ｄの構成の一例を示す回路図である。
【図6】負荷装置１１０ｂの抵抗Ｒｋ（Ω）を変化した場合の電圧比Ｖｏ（Ｒｋ／α）／Ｖｏ（Ｒｋ）および電力比Ｐｉ／Ｐｏｐｔの変化を示すグラフである。
【図7】電源１０ａおよび負荷装置１１０ｅの構成の一例を示す回路図である。
【図8】負荷装置１１０ｅの電流Ｉｋ（Ａ）を変化した場合の電圧比Ｖｏ（α×Ｉｋ）／Ｖｏ（Ｉｋ）および電力比Ｐｉ／Ｐｏｐｔの変化を示すグラフである。
【図9】電源１０ａおよび負荷装置１１０ｆの構成の一例を示す回路図である。
【図10】負荷装置１１０ｆの電力Ｐｋ（Ｗ）を変化した場合の電圧比Ｖｏ（α×Ｐｋ）／Ｖｏ（Ｐｋ）および電力比Ｐｉ／Ｐｏｐｔの変化を示すグラフである。
【図11】電源１０ｂとして太陽電池を用いた場合の電源１０ｂおよび負荷装置１１０ｂの構成の一例を示す回路図である。
【図12】電源１０ｂに任意の負荷を接続した場合の、出力電圧Ｖｏに対する出力電流Ｉおよび負荷で消費される電力Ｐｏの一例を示すグラフである。
【図13】電源１０ｂに負荷装置１１０ｂを接続した場合の電圧比Ｖｏ（Ｒｋ／α）／Ｖｏ（Ｒｋ）および電力比Ｐｉ／Ｐｏｐｔの変化を示すグラフである。
【図14】システム１００の構成の更なる別例を示すブロック図である。
【図16A】システム３００の構成の一例を示すブロック図である。
【図16B】システム３００の構成の別例を示すブロック図である。
【図17】システム４００の構成の一例を示すブロック図である。
【図18A】システム４００の動作シーケンスの前半の一例を示すフローチャートである。
【図18B】システム４００の動作シーケンスの後半の一例を示すフローチャートである。
【図19】サンプリング装置１２０およびスケーリング装置１３０の構成の一例を示す回路図である。
【図20】サンプリング装置１２０およびスケーリング装置１３０の動作の一例を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0028】
様々な電源から電力を取り出し、所望の出力電圧または出力電流で負荷を駆動し、キャパシタおよびリチウムイオンバッテリ（ＬＩＢ）を始めとする蓄電池を充電する装置が知られている。このような装置には、昇圧または降圧を含むＤＣＤＣコンバータおよびパワーマネジメントＩＣ（ＰＭＩＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）がある。
【0029】
このような用途に使用される電源の中にはソーラー発電、振動発電、または電磁波給電など電源の出力抵抗が小さくないものがある。出力抵抗の大きい電源から最大電力が得られる負荷量（以下、「最大電力点」と称する。）を超えて電流を引き出す際に、出力電圧が急激に低下し、電力を効率よく取り出すことができない場合がある。
【0030】
そこで、電力を効率よく取り出す機能として、最大電力追従制御（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）を備えた、ＤＣＤＣコンバータおよびＰＭＩＣが知られている。ＭＰＰＴを実現する方式の一つとして、山登り法（Ｈｉｌｌ Ｃｌｉｍｂｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）がある。山登り法では、電源から流入する電流と電力を測定して、電流制御によって電流を増やして出力電力が増加すればさらに電流を増やし、逆に電流を増やしたにもかかわらず出力電力が低下すれば、電流を減らす制御が行われる。山登り法は、これにより、常に最大電力点（ＭＰＰ）に到達させる制御である。
【0031】
山登り法は、電力を直接観測しているため精度よくＭＰＰＴを実現できるが、電力の測定とＭＰＰの算出に複雑な電気回路を要し、多くの電力を消費する。したがって、山登り法は、比較的出力電力の大きい太陽光発電のパワーコンディショナ等で適用される。
【0032】
一方、出力電力の小さい小型ソーラー発電、熱発電、振動発電、電磁波給電のようなエナジーハーベスト分野における、ＭＰＰＴを実現する方式の一つとして、無負荷状態の開放電圧（Ｖｓ）を測定する方式がある。この方式では、電源の出力電圧が測定した開放電圧の５０％または８０％になるようにコンバータの出力が制御される。この方式を用いた多くのＩＣが市販されている。
【0033】
しかし、このようなＩＣには以下の問題が生じる場合がある。第１に、振動発電および電磁波給電などの一部は発電中に無負荷状態にすると、電圧上昇により素子を破壊する恐れがある。
【0034】
第２に、マイクロ波を整流して直流電力を生成する場合には、トランジスタまたはダイオードなどの半導体素子で構成された整流器が使用される。これらの半導体素子は内部抵抗を持つので、半導体素子は、素子に電流が流れると、電流の二乗に比例する電力を消費する。このような消費電力を低減すべく、このような分野では、高周波回路のインピーダンスを高く設計し、高い出力電圧かつ低い出力電流で動作させるようにアンテナおよび整合回路を設計する。しかし、半導体素子にはその耐圧以上の電圧を印加することはできないので、開放電圧を測定するＭＰＰＴ方式では、耐圧の５０%以下でしか動作させることができず、効率の最もよい領域を使用することができなくなる。
【0035】
そこで、特許文献１では、コンバータを無効にして開放電圧を測定する代わりに、エネルギー源のダミー負荷として機能するように構成されたインピーダンスを用いるエネルギーハーベストシステムが提案されている。このエネルギーハーベストシステムは、インピーダンスを接続してＭＰＰを実現する最適入力電圧値を測定し、インピーダンスを切断したのちコンバータを有効にして、測定した最適入力電圧値と入力電圧が等しくなるようにコンバータを制御する。
【0036】
しかし、ＭＰＰを実現する最適インピーダンス（または電源インピーダンス）は電波強度、気温などの電源の置かれた環境により大きく変化する。上述のエネルギーハーベストシステムでは、接続するインピーダンスが電源インピーダンスの変化に追従できない。したがって、上述のエネルギーハーベストシステムは、ＭＰＰを実現する最適入力電圧値を常に与えることができない。
【0037】
以下では、開放電圧を測定することなく最大電力点推定を実現し、外部環境変化に伴うインピーダンスの変化にも追従可能な最大電力追従制御を実現するシステムについて説明する。また、説明されるシステムは、電源から負荷装置に出力される電力を増加させ、最大電力点以外の目標電力値を達成するシステムとしても使用可能である。さらに、説明されるシステムは、簡易な構成を有し、エネルギーハーベストに適用可能である。また、同様の制御方法が、ＤＣＤＣコンバータにも適用可能であることも説明される。
【0038】
本明細書において「接続」とは、電気的に接続されることをいい、直接的に接続されること、および回路素子を介して間接的に接続されることを含む。また、本明細書では、信号の論理レベルがハイレベルである場合に、"Ｈ"レベルとして参照され、信号の論理レベルがローレベルである場合に、"Ｌ"レベルとして参照される。
【0039】
図１Ａは、システム１００の構成の一例を示すブロック図である。システム１００は、システム１００内の後述の負荷装置１１０ａの負荷を制御して、電源１０ａから負荷装置１１０ａに印加される電圧Ｖｏに基づく電力を調整するシステムである。
【0040】
電源１０ａは、システム１００に直流電圧を供給する。電源１０ａは、電圧源１２と、抵抗１４ａとを含む。
【0041】
電圧源１２ａは、直流電圧Ｖｓを供給する電圧源である。例えば、電圧源１２ａは、バッテリである。別例として、電磁波をアンテナで受電し、整流回路でＡＣ－ＤＣ変換するレクテナであってよく、受電する電磁波の強度により、レクテナの直流出力電圧Ｖｓは変化する。
【0042】
抵抗１４ａは、電源１０ａの有する内部抵抗である。抵抗１４ａは、抵抗値Ｒｓを有する。抵抗１４ａの抵抗値Ｒｓがゼロである場合には、電源１０ａからは電圧Ｖｓが供給されるが、電圧Ｖｓは、この意味で開放電圧と称される。一例として、抵抗１４ａは、電圧源１２ａがバッテリである場合には、バッテリの内部抵抗である。別の例として、抵抗１４ａは、電圧源１２ａがレクテナである場合は、レクテナの出力抵抗である。
【0043】
システム１００の内部構成について説明する。システム１００は、負荷装置１１０ａと、サンプリング装置１２０と、スケーリング装置１３０と、比較器１４０と、制御装置１５０とを含む。
【0044】
負荷装置１１０ａは、制御装置１５０の制御に応じて負荷量が変動する可変負荷である。負荷装置１１０ａは、電源１０ａに接続され、電源１０ａより供給されたエネルギー（電力）を消費する。
【0045】
ここで、負荷装置１１０ａの「負荷量」とは、負荷装置で消費する電力の大きさを変化させる電気的な指標である。例えば、負荷量は、負荷装置１１０ａに入力される電流の大きさを示す入力電流値、負荷装置１１０ａで電力を消費する抵抗の大きさを示す抵抗値、負荷装置１１０ａに印加される電圧の大きさを示す入力電圧値、または負荷装置１１０ａで消費する電力の大きさを示す電力値である。負荷量が大きいことは、負荷装置１１０ａで消費される電力が大きいことを表し、負荷量が小さいことは、負荷装置１１０ａで消費される電力が小さいことを表す。
【0046】
負荷装置１１０ａは、負荷装置で消費される電力を変動可能であればよく、負荷装置１１０ａは、可変抵抗であっても、可変電流源であっても、可変電力負荷であってもよい。負荷装置１１０ａの具体的な構成例は図３～図５、図７、および図９等を参照して後述する。
【0047】
本明細書においては、負荷装置１１０ａの負荷量が、最大電力量を示す負荷量よりも大きいことを「過負荷」と称することがある。逆に、負荷装置１１０ａの負荷量が、最大電力量を示す負荷量よりも小さいことを「軽負荷」と称することがある。
【0048】
サンプリング装置１２０は、負荷装置１１０ａの負荷量が所定値に設定された場合の電圧Ｖｏをサンプリングする。具体的には、サンプリング装置１２０は、負荷装置１１０ａの負荷量が後述の値Ｌ（ｎ）を有する場合の電圧Ｖｏをサンプリングし、その電圧Ｖｏを電圧Ｖｉｎとしてスケーリング装置１３０へと供給する。サンプリング装置１２０は、電源１０ａに対し、負荷装置１１０ａと並列に接続される。
【0049】
スケーリング装置１３０は、負荷装置１１０ａから供給される電圧Ｖｉｎを予め定められた係数Ｋ倍のスケーリングをした電圧Ｋ×Ｖｉｎを出力する。係数Ｋは、予め設定される正の実数である。スケーリング装置１３０は、サンプリング装置１２０に接続される。
【0050】
比較器１４０は、スケーリング装置１３０から供給される電圧Ｋ×Ｖｉｎと、負荷装置１１０ａが負荷α×Ｌ（ｎ）を有する場合の電圧Ｖｉｎ'とを比較する。比較器１４０は、電圧Ｋ×Ｖｉｎと、電圧Ｖｉｎ'との比較結果に応じて、異なる論理レベルの信号Ｖｃｏｍｐを出力する。ここで、係数αは、図２を参照して後述する通り、制御装置１５０により設定されるα≠１を満たす正の実数である。
【0051】
比較器１４０は、少なくとも２つの入力端を有する。比較器１４０の入力端のうちの一端は、スケーリング装置１３０に接続され、比較器１４０の入力端のうちの他端は、負荷装置１１０ａと並列に、電源１０ａに接続される。
【0052】
制御装置１５０は、信号Ｖｃｏｍｐの論理レベルに応じて、負荷装置１１０ａの負荷量を変更し、電源１０ａから負荷装置１１０ａに出力される電力を増加させるように負荷装置１１０ａの負荷量を制御する。または、制御装置１５０は、電源１０ａから負荷装置１１０ａに出力される電力が最大に近づくように負荷装置１１０ａの負荷量を制御してもよい。制御装置１５０は、比較器１４０に接続される。また、制御装置１５０は、設定部１５２を含む。
【0053】
設定部１５２は、負荷装置１１０ａが負荷量Ｌ（ｎ）を有する場合に、係数αの値と、信号Ｖｃｏｍｐの論理レベルとに基づいて、新たな負荷量Ｌ（ｎ＋１）を設定する。例えば、設定部１５２は、（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０である場合、負荷装置１１０ａの負荷量を負荷量Ｌ（ｎ）より大きい負荷量Ｌ（ｎ＋１）に設定する。一方、設定部１５２は、（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＜０である場合、負荷装置１１０ａの負荷量を負荷量Ｌ（ｎ）より小さい負荷量Ｌ（ｎ＋１）に設定してよい。
【0054】
ここで、負荷量L（ｎ）から次の負荷量Ｌ（ｎ＋１）への変化の割合は、ＭＰＰＴの追従性を高めるために十分小さくすることが望ましい。Ｌ（ｎ）からα×Ｌ（ｎ）への変化の割合は、比較器１４０の動作を容易にするために、負荷量L（ｎ）から次の負荷量Ｌ（ｎ＋１）への変化の割合よりも大きくしてもよい。
【0055】
制御装置１５０は、ｎの値をインクリメントして、ｎの値が予め定められた数に達するまで負荷装置１１０ａの負荷量Ｌ（ｎ）を変更する処理を繰り返す。これにより、負荷Ｌ（ｎ）に印加される電圧Ｖｏと、負荷を流れる電流とが変動し、電圧Ｖｏが印加されるノードから取り出される電力が最大値へと近づく。以下では、図１Ａのシステム１００が負荷装置１１０ａの負荷量を設定する処理について、図２のフローチャートを参照して詳述する。
【0056】
ここで、電源１０ａから負荷装置１１０ａに印加される電圧Ｖｏは「入力電圧」に相当する。また、負荷装置１１０ａの負荷量Ｌ（ｎ）は、「第１負荷量」に相当し、負荷量α×Ｌ（ｎ）は、「第２負荷量」に相当する。さらに、負荷装置１１０ａの負荷量Ｌ（ｎ＋１）は、「新たな第１負荷量」に相当する。
【0057】
さらに、負荷装置１１０ａが負荷量Ｌ（ｎ）である場合に、負荷装置１１０ａに印加される電圧Ｖｏの示す値Ｖｉｎは「第１入力電圧値」に相当する。また、負荷装置１１０ａが負荷量α×Ｌ（ｎ）である場合に、負荷装置１１０ａに印加される電圧Ｖｏの示す値Ｖｉｎ'は「第２入力電圧値」に相当する。ここで、係数αは「第１係数」の一例であり、係数Ｋは「第２係数」の一例である。
【0058】
図２は、システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。システム１００の動作により、最大電力点を実現するように、電源１０ａから出力される電力の供給を受ける負荷装置１１０ａの負荷量を制御する制御方法が実装される。フローチャートのＳＴＡＲＴからＥＮＤまでを１シーケンスとして、シーケンスは一回のみ実施されてよく、複数回連続して実施されてもよい。図中のシーケンスで表される制御方法は、Ｓ１００Ａ～Ｓ１１８Ａのステップを含む。
【0059】
まず、制御装置１５０は、負荷装置１１０ａの負荷量Ｌ（ｎ）について、ｎ＝０の場合の負荷Ｌ（０）を設定する（Ｓ１００Ａ）。次に、制御装置１５０は、負荷装置１１０ａの負荷量を負荷量Ｌ（ｎ）に設定する（Ｓ１０２Ａ）。ここで、ｎは０以上の整数である。シーケンスの実行回数が１回目である場合、制御装置１５０は、負荷装置１１０ａの負荷量をＬ（０）に設定してよい。２回目以降のシーケンスにおいては、制御装置１５０は、負荷Ｌ（ｎ）として前回のシーケンスの最終値を用いる。
【0060】
次いで、サンプリング装置１２０は、負荷装置１１０ａが負荷量Ｌ（ｎ）を有する場合の電圧Ｖｏをサンプリングし、その電圧Ｖｏを電圧Ｖｉｎとしてスケーリング装置１３０へと供給する。さらに、スケーリング装置１３０は、電圧Ｖｉｎに係数Ｋ倍のスケーリングを行った電圧Ｋ×Ｖｉｎを比較器１４０の入力端の一端に供給する（Ｓ１０４Ａ）。
【0061】
さらに、制御装置１５０は、負荷装置１１０ａの負荷量を負荷α×Ｌ（ｎ）に設定する（Ｓ１０６Ａ）。負荷装置１１０ａの負荷量がα×Ｌ（ｎ）の場合の電圧Ｖｏを電圧Ｖｉｎ'とする。この場合に、負荷装置１１０ａの負荷量がＬ（ｎ）ではなくなるので、サンプリング装置１２０は、サンプリング動作を停止してよい。
【0062】
次いで、比較器１４０は、電圧Ｋ×Ｖｉｎおよび電圧Ｖｉｎ'を比較して、電圧Ｋ×Ｖｉｎおよび電圧Ｖｉｎ'の大小に応じて、異なる論理レベルの信号Ｖｃｏｍｐを出力する（Ｓ１０８Ａ）。例えば、比較器１４０は、（Ｋ×Ｖｉｎ－Ｖｉｎ'）＞０である場合に、"Ｈ"レベルの信号Ｖｃｏｍｐを出力する。一方、比較器１４０は、（Ｋ×Ｖｉｎ－Ｖｉｎ'）＜０である場合に、"Ｌ"レベルの信号Ｖｃｏｍｐを出力する。ここで、比較器１４０の出力する信号Ｖｃｏｍｐの論理レベルは例示であり、本実施形態の逆の論理レベルであってもよい。
【0063】
Ｓ１０４ＡおよびＳ１０６Ａが行われた後に、Ｓ１０８Ａが行われればよく、Ｓ１０４ＡおよびＳ１０６Ａを行う順番は上述の順番に限定されない。したがって、Ｓ１０６Ａを行った後に、Ｓ１０２ＡおよびＳ１０４Ａを行い、その後にＳ１０８Ａを行ってもよい。
【0064】
次に、設定部１５２は、不等式（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０が満たされるか否かを判定する（Ｓ１１０Ａ）。具体的には、設定部１５２は、αの値と、信号Ｖｃｏｍｐの論理レベルとに基づいた判定を行う。
【0065】
例えばα＞１の場合、設定部１５２は、"Ｈ"レベルの信号Ｖｃｏｍｐに応じて、不等式（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０が満たされていると判定する。一方、"Ｌ"レベルの信号Ｖｃｏｍｐに応じて、不等式（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０が満たされていないと判定する。
【0066】
あるいは、０＜α＜１の場合には、設定部１５２は、"Ｌ"レベルの信号Ｖｃｏｍｐに応じて、不等式（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０が満たされていると判定する。一方、"設定部１５２は、"Ｈ"レベルの信号Ｖｃｏｍｐに応じて、不等式（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０が満たされていないと判定する。
【0067】
不等式（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０が満たされていると判定された場合、設定部１５２は、負荷装置１１０ａの負荷量をＬ（ｎ）より大きい（即ち、Ｌ（ｎ＋１）＞Ｌ（ｎ）を満たす）負荷量Ｌ（ｎ＋１）に設定する（Ｓ１１２Ａ）。この後、処理はＳ１１６Ａに送られる。
【0068】
したがって、α＞１（即ち、α×Ｌ（ｎ）＞Ｌ（ｎ））、且つ電圧値Ｖｉｎ'が電圧値Ｋ×Ｖｉｎがより大きい場合に、負荷装置１１０ａの負荷量をＬ（ｎ）より大きい負荷量Ｌ（ｎ＋１）に設定する。一方、０＜α＜１（即ち、α×Ｌ（ｎ）＜Ｌ（ｎ））、且つ電圧値Ｖｉｎ'が電圧値Ｋ×Ｖｉｎより小さい場合に、負荷装置１１０ａの負荷量をＬ（ｎ）より大きい負荷量Ｌ（ｎ＋１）に設定する。
【0069】
不等式（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０が満たされていないと判定された場合、設定部１５２は、負荷装置１１０ａの負荷量をＬ（ｎ）より小さい（即ち、Ｌ（ｎ＋１）＜Ｌ（ｎ）を満たす）負荷量Ｌ（ｎ＋１）に設定する（Ｓ１１４Ａ）。この後、処理はＳ１１６Ａに送られる。
【0070】
したがって、α＞１（即ち、α×Ｌ（ｎ）＞Ｌ（ｎ））、且つ電圧値Ｖｉｎ'が電圧値 Ｋ×Ｖｉｎより小さい場合に、負荷装置１１０ａの負荷量をＬ（ｎ）より小さい負荷量Ｌ（ｎ＋１）に設定する。一方、０＜α＜１（即ち、α×Ｌ（ｎ）＜Ｌ（ｎ））、且つ電圧値Ｖｉｎ'が電圧値Ｋ×Ｖｉｎがより大きい場合に、負荷装置１１０ａの負荷量をＬ（ｎ）より小さい負荷量Ｌ（ｎ＋１）に設定する。
【0071】
設定部１５２は、ｎの値をｎ＝ｎ＋１にインクリメントする（Ｓ１１６Ａ）。次いで、設定部１５２は、ｎと予め定められた閾値とを比較し、ｎの値が予め定められた閾値（規定回数）以上になった否かを判定する（Ｓ１１８Ａ）。
【0072】
ｎが規定回数に到達した場合には、設定部１５２は、負荷量Ｌ（ｎ）の処理を終了する（Ｓ１１８Ａ）。ｎが規定回数に到達していない場合には、設定部１５２は、処理をＳ１０２Ａに返し、システム１００は、Ｓ１０２ＡからＳ１１８Ａの処理を再び行う。
【0073】
以上の通り、Ｓ１０２Ａ～Ｓ１１８Ａの処理は、ｎが規定回数に到達するまで繰り返される。ｎが規定回数に達するまでのＳＴＡＲＴからＥＮＤまでの処理を一つのシーケンスとした場合、このシーケンスを通じて負荷装置１１０ａの負荷量Ｌ（ｎ）が増減し、最大電力量を実現するＬ（ｎ）へと近づいていく。この近づいていく値が、最大電力点のＬ（ｎ）であることについては、負荷装置１１０ａの負荷が可変抵抗である例、可変電流源である例、および可変電力負荷である例について図３～図１０を参照して後述する。
【0074】
ここで、規定回数が大きい場合には、設定部１５２は、１回のシーケンスで最大電力点となる負荷量Ｌ（ｎ）を設定できる。一方で、規定回数が小さい場合には、システム１００がこのシーケンスを予め定められた回数繰り返すことにより、負荷量Ｌ（ｎ）が最大電力点となる負荷量に追従するように変化する。シーケンス間の時間間隔と、規定回数とにより追従速度は変化するので、時間間隔および規定回数は、環境および条件の変化に合わせて設定されてよい。
【0075】
設定部１５２は、このシーケンスを予め定められた回数繰り返した場合、負荷装置１１０ａの負荷量設定処理を行うための予め定められた条件が満たされたものとして、負荷量設定処理を終了する。なお、設定部１５２がシーケンスを停止する予め定められた条件としては、回数以外の（例えば、繰り返す時間を定める等の）別の条件を用いてもよい。
【0076】
図中で、「第２係数」の一例として、係数Ｋを用いたが、「第３係数」の一例として、係数１／Ｋを用いてもよい。第２係数または第３係数は、第１係数に応じた値でよい。さらに、サンプリングする電圧Ｖｏとして、負荷装置１１０ａの負荷量をα×Ｌ（ｎ）とした場合の電圧Ｖｉｎをサンプリングしてもよい（Ｓ１０４Ａの変形例）。この場合、以降のステップとして、設定部１５２は、負荷装置１１０ａの負荷量をＬ（ｎ）に設定し（Ｓ１０６Ａの変形例）、比較器１４０は、電圧（１／Ｋ）×Ｖｉｎ'および電圧Ｖｉｎを比較する（Ｓ１０８Ａの変形例）。
【0077】
次いで、設定部１５２は、不等式（１／Ｋ×Ｖｉｎ'－Ｖｉｎ）×（α－１）＞０が満たされるか否かを判定し（Ｓ１１０Ａの変形例）、（１／Ｋ×Ｖｉｎ'－Ｖｉｎ）×（α－１）＞０である場合、負荷装置１１０ａの負荷量をＬ（ｎ）より大きいＬ（ｎ＋１）に設定し（Ｓ１１２Ａの変形例）、（１／Ｋ×Ｖｉｎ'－Ｖｉｎ）×（α－１）＞０でない場合、負荷装置１１０ａの負荷量をＬ（ｎ）より小さいＬ（ｎ＋１）に設定する（Ｓ１１４Ａの変形例）。Ｓ１０４Ａ～Ｓ１１４Ａに関して、このような変形例を用いた場合にも、同様の制御方法が実現される。
【0078】
なお、図１Ｂは図１Ａにおけるサンプリング装置１２０および比較器１４０の間にあるスケーリング装置を第１のスケーリング装置１７０とし、電圧Ｖｏおよびサンプリング装置１８０と、比較器１４０の間に新たに第２のスケーリング装置１９０を配置した実施形態である。
【0079】
【0080】
スケーリング装置１７０は、サンプリング装置１２０がサンプリングした電圧ＶｎをＡ×Ｖｉｎにスケーリングする。一方で、スケーリング装置１９０は、サンプリング装置１８０がサンプリングした電圧Ｖｉｎ'をＢ×Ｖｉｎ'にスケーリングする。
【0081】
ここで、Ａ，Ｂのそれぞれは、予め定められた係数であってよい。Ａ／Ｂ＝ＫとなるＡが第２係数の一例であり、Ｂが第３係数の一例である。例えば、第３係数Ｂ＝１の場合には、第２係数Ａ＝Ｋとなる。他の例として、第２係数Ａ＝１の場合は、第３係数Ｂ＝１／Ｋとなる。
【0082】
比較器１４０は、第１のスケーリング装置１７０の出力Ａ×Ｖｉｎと、第２のスケーリング装置１９０の出力Ｂ×Ｖｉｎ'とを比較する。第２係数Ａおよび第３係数ＢをＡ／Ｂ＝Ｋを満たす条件の下で変動させた場合にも、同様の制御方法を実現することができる。
【0083】
ここで、「第１入力電圧値」の一例であるＶｉｎに、「第２係数」の一例であるＡを乗じたＡ×Ｖｉｎは、「第１値」の一例である。また、「第２入力電圧値」の一例であるＶｉｎ'に、「第３係数」の一例であるＢを乗じたＢ×Ｖｉｎ'は、「第２値」の一例である。さらに、Ｋ＝Ａ／Ｂとなる比Ａ／Ｂは、「判定値」の一例である。
【0084】
なお、サンプリング装置１８０を用いず、Ｖｉｎ'を直接スケーリング装置１９０に入力しても同様の動作となることは明らかであろう。したがって、図１Ｂのシステム１００においては、サンプリング装置１８０を省略して構成することもできる。
【0085】
次に、負荷装置１１０ａの可変負荷の具体例と、それらの負荷に対し、図２の制御方法で最大電力点が実現されることとに関して、より詳細に説明する。図３は、電源１０ａおよび負荷装置１１０ｂの構成の一例を示す回路図である。
【0086】
負荷装置１１０ｂは、可変負荷として可変抵抗１１２ｂを含む負荷装置１１０ａの一例である。図３以降の図面において、別の図において符号を付して参照された構成要素と、同じ符号を付して参照される構成要素とは、同じ構成を有する。
【0087】
図３においては、電源１０ａおよび負荷装置１１０ｂを除く他の部分に関しては省略されている。ただし、電源１０ａおよび負荷装置１１０ｂは、図１Ａに記載のシステム１００に含まれるものと同様の他の構成に接続されてよい。これは、図７、図９、図１１等においても同様である。
【0088】
可変抵抗１１２ｂは、抵抗値Ｒｉを有し、可変抵抗１１２ｂの一端は、電源１０ａに接続され、可変抵抗１１２ｂの他端は接地される。可変抵抗１１２ｂは、一例として、図４の負荷装置１１０ｃ、または図５の負荷装置１１０ｄである。あるいは、可変抵抗１１２ｂは、ＭＯＳのオン抵抗で構成されてもよい。
【0089】
図４は、負荷装置１１０ｃの構成の一例を示す回路図である。負荷装置１１０ｃは、抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３，Ｒｃ４と、スイッチＳＷｃ１，ＳＷｃ２，ＳＷｃ３とを含む。
【0090】
抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３，Ｒｃ４は、電圧Ｖｏが印加されるノードと、接地されるノードとの間に直列に接続される。さらに、スイッチＳＷｃ１は、Ｒｃ１およびＲｃ２との間に接続され、スイッチＳＷｃ２は、Ｒｃ２およびＲｃ３の間に接続され、スイッチＳＷｃ３は、Ｒｃ３およびＲｃ４の間に接続される。
【0091】
負荷装置１１０ｃは、スイッチＳＷｃ１～ＳＷｃ３を排他的にオンすることにより、負荷装置１１０ｃの有する合成抵抗を段階的に変化させることができる。スイッチＳＷｃ１～ＳＷｃ３全てをオフすれば、負荷装置１１０ｃの有する抵抗は、抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３，Ｒｃ４全体の合成抵抗となる。また、負荷装置１１０ｃは、スイッチＳＷｃ１～ＳＷｃ３のうち、複数をオンにした場合の合成抵抗を用いてもよい。
【0092】
図５は、負荷装置１１０ｄの構成の一例を示す回路図である。負荷装置１１０ｄは、負荷装置１１０ｃは、抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２，Ｒｄ３，Ｒｄ４と、スイッチＳＷｄ１，ＳＷｄ２，ＳＷｄ３，ＳＷｄ４とを含む。
【0093】
抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２，Ｒｄ３，Ｒｄ４は、電圧Ｖｏが印加されるノードと、接地されるノードとの間に並列に接続される。スイッチＳＷｄ１は、Ｒｄ１と接地されるノードとの間に接続される。同様に、スイッチＳＷｄ２は、Ｒｄ２と接地されるノードとの間に接続され、スイッチＳＷｄ３は、Ｒｄ３と接地されるノードとの間に接続され、スイッチＳＷｄ４は、Ｒｄ４と接地されるノードとの間に接続される。
【0094】
抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２，Ｒｄ３，Ｒｄ４のそれぞれが異なる抵抗を有する場合には、スイッチＳＷｄ１，ＳＷｄ２，ＳＷｄ３，ＳＷｄ４を排他的に切り替えることにより、負荷装置１１０ｄの有する抵抗を段階的に変化させることができる。また、抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２，Ｒｄ３，Ｒｄ４が同一または異なる抵抗を有する場合、スイッチＳＷｄ１，ＳＷｄ２，ＳＷｄ３，ＳＷｄ４を選択的に切り替えることにより、負荷装置１１０ｄの有する合成抵抗を段階的に変化させることができる。
【0095】
図示される負荷装置１１０ｃ，１１０ｄは、それぞれ４つの抵抗を含むが、負荷装置１１０ｃ，１１０ｄの含む抵抗の数は、例示であり、４つに限定されるものではなく任意の数の抵抗が含まれてよい。その場合、負荷装置１１０ｃは、（抵抗の数）－１個のスイッチＳＷｃを含み、負荷装置１１０ｄは、（抵抗の数）と同数のスイッチＳＷｄを含む。負荷装置１１０ｂは、負荷装置１１０ｃに含まれるような直列に接続された１または複数の抵抗と、負荷装置１１０ｄに含まれるような並列に接続された１または複数の抵抗との組み合わせによって実現されてもよい。
【0096】
ここで、再び図３を参照して、最大電力点を実現する場合の可変抵抗Ｒｉの値について説明する。可変抵抗Ｒｉ＝Ｒｋのときに加わる電圧Ｖｏ（Ｒｋ）は次式で示され、
一方、負荷をα倍、即ち抵抗Ｒｉ＝Ｒｋ／αのときは、
となる。式（２）の各辺を式（１）の各辺で除することにより、
が得られる。
【数1】
【数2】
【数3】
【0097】
本実施形態の回路は、Ｒｉ＝Ｒｓの場合に、最大電力点を実現できる。この場合、
が満たされる。Ｒｋ＞Ｒｓ（過負荷）の場合、αと１との大小により不等号の向きが異なり、
となる。一方、Ｒｋ＜Ｒｓ（軽負荷）の場合、
となる。
【数4】
【数5a】
【数5b】
【数6a】
【数6b】
【0098】
係数αに応じた係数Ｋを用いる場合、Ｋ＝２／（α＋１）となる係数Ｋを用いると、［Ｖｏ（Ｒｉ＝Ｒｋ／α）－Ｖｏ（Ｒｉ＝Ｒｋ）］×（α－１）＞０、即ち（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０の場合には、最大電力点よりも軽負荷となる。一方で、Ｖｏ（Ｒｉ＝Ｒｋ／α）－Ｖｏ（Ｒｉ＝Ｒｋ）］×（α－１）＜０、即ち（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＜０の場合には、最大電力点よりも過負荷となる。
【0099】
負荷装置１１０ａとして、可変抵抗１１２ｂを用いることは、図２のフローチャートにおいて、Ｌ（ｎ）＝１／Ｒｋとした場合に相当する。この場合に、αとＫを適切に設定することにより、Ｒｋを最大電力点を得るＲｓに近づけることができる。
【0100】
図６は、負荷装置１１０ｂの抵抗Ｒｋ（Ω）を変化した場合の電圧比Ｖｏ（Ｒｉ＝Ｒｋ／α）／Ｖｏ（Ｒｉ＝Ｒｋ）および電力比Ｐｉ／Ｐｏｐｔの変化を示すグラフである。電力比Ｐｉ／Ｐｏｐｔは、負荷装置１１０ｂが消費する電力の最大電力点電力との比である。図中では、例示として、Ｖｓ＝１０Ｖ，Ｒｓ＝１０Ω，α＝２に設定されている。
【0101】
図中、Ｒｋ＝１０Ωでは、電圧比がＫ＝２／３＝０．６６７となる場合に、最大電力点が実現されている。したがって、図２のフローチャートにおいて、αおよびＫを適切に設定すれば、システム１００は、フローチャートに従って最大電力点を得る抵抗ＲｓにＲｋを近づけられる。
【0102】
図７は、電源１０ａおよび負荷装置１１０ｅの構成の一例を示す回路図である。負荷装置１１０ｅは、可変負荷として可変電流源１１４ｅを含む負荷装置１１０ｅの一例である。
【0103】
可変電流源１１４ｅは、電流値Ｉｉの電流を供給する。可変電流源１１４ｅの一端は、電源１０ａに接続され、可変電流源１１４ｅの他端は接地される。可変電流源１１４ｅは、一例として、ＭＯＳトランジスタ、バイポーラトランジスタ、抵抗等で構成される電流出力ＤＡＣである。
【0104】
電流Ｉｉ＝Ｉｋの場合に、負荷装置１１０ｅに印加される電圧Ｖｏ（Ｉｋ）は、
を満たす。負荷をα倍、即ちＩｉ＝α×Ｉｋの場合には、
となる。したがって、式（８）の両辺を式（７）の両辺で除することにより、
を得る。
【数7】
【数8】
【数9】
【0105】
本実施形態の回路は、Ｉｋ＝Ｖｓ／（２×Ｒｓ）の場合に、最大電力点を実現できる。この場合、
が満たされる。Ｉｋ＞Ｖｓ／（２×Ｒｓ）（過負荷）の場合、αと１との大小により不等号の向きが異なり、
となる。一方、Ｉｋ＜Ｖｓ／（２×Ｒｓ）（軽負荷）の場合、
となる。
【数10】
【数11a】
【数11b】
【数12a】
【数12b】
【0106】
係数αに応じた係数Ｋを用いる場合、Ｋ＝２－αとなる係数Ｋを用いると、［Ｖｏ（Ｉｉ＝α・Ｉｋ）－Ｖｏ（Ｉｉ＝Ｉｋ）］×（α－１）＞０、即ち（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＞０の場合には、最大電力点よりも軽負荷となる。一方で、Ｖｏ（Ｉｉ＝α・Ｉｋ）－Ｖｏ（Ｉｉ＝Ｉｋ）］×（α－１）＜０、即ち（Ｖｉｎ'－Ｋ×Ｖｉｎ）×（α－１）＜０の場合には、最大電力点よりも過負荷となる。
【0107】
図８は、負荷装置１１０ｅの電流Ｉｋ（Ａ）を変化した場合の電圧比Ｖｏ（α×Ｉｋ）／Ｖｏ（Ｉｋ）および電力比Ｐｉ／Ｐｏｐｔの変化を示すグラフである。図中では、例示として、Ｖｓ＝１０Ｖ，Ｒｓ＝１０Ω，α＝１．２に設定されている。
【0108】
図中、Ｉｋ＝０．５Ａでは、電圧比がＫ＝２－１．２＝０．８となる場合に、最大電力点が実現されている。したがって、図２のフローチャートにおいて、Ｌ（ｎ）＝Ｉｋとして、αおよびＫを適切に設定すれば、システム１００は、フローチャートに従って最大電力点を得る抵抗ＲｓにＲｋを近づけられる。
【0109】
図９は、電源１０ａおよび負荷装置１１０ｆの構成の一例を示す回路図である。負荷装置１１０ｆは、可変負荷として可変電力負荷１１６ｆを含む負荷装置１１０ｆの一例である。
【0110】
可変電力負荷１１６ｆは、電力値Ｐｉの電力を消費する。可変電力負荷１１６ｆの一端は、電源１０ａに接続され、可変電力負荷１１６ｆの他端は接地される。可変電力負荷１１６ｆから、例えばリチウムイオンバッテリ（ＬＩＢ）等の蓄電装置にＣＣ充電（定電流充電）を行う場合、蓄電装置の電圧変化は非常に緩やかとなる。したがって、ある時間内のＣＣ充電は定電圧または定電力とみなされ、ＣＣ充電は、一定電力で蓄電装置を充電するのと等価となる。また、ＣＣ充電を実現するＤＣＤＣコンバータは高効率であり、ＣＣ充電を行うＤＣＤＣコンバータを負荷とみなせば、充電電流により電力を可変にできる可変電力負荷とみなせる。
【0111】
電力Ｐｉ＝Ｐｋの場合に、負荷装置１１０ｆに印加される電圧Ｖｏ（Ｐｋ）は、
を満たす。負荷をα倍、即ちＰｉ＝α×Ｐｋの場合には、
となる。したがって、式（１４）の両辺を式（１３）の両辺で除することにより、
を得る。
【数13】
【数14】
【数15】
【0112】
本実施形態の回路は、Ｐｋ＝（Ｖｓ＾２）／（２×Ｒｓ）の場合に、最大電力点を実現できる。この場合、
が満たされる。Ｐｋ＜（Ｖｓ＾２）／（２×Ｒｓ）（軽負荷）の場合に、
となる。電源はＰｋ＞（Ｖｓ＾２）／（２×Ｒｓ）となる電力を供給できないので、過負荷となる動作点は存在しない。また、Ｐｋ＝（Ｖｓ＾２）／（２×Ｒｓ）の最大電力点は、不安定動作点である。したがって、Ｋは１＋√（１－α）以下であることが望ましい。すなわち、Ｋは１＋√（１－α）に設定されてよく、１＋√（１－α）より小さい安定動作点を与える値に設定されてもよい。
【数16】
【数17】
【0113】
図１０は、負荷装置１１０ｆの電力Ｐｋ（Ｗ）を変化した場合の電圧比Ｖｏ（α×Ｐｋ）／Ｖｏ（Ｐｋ）および電力比Ｐｉ／Ｐｏｐｔの変化を示すグラフである。図中では、例示として、Ｖｓ＝１０Ｖ，Ｒｓ＝１０Ω，α＝０．６に設定されている。
【0114】
図中、最大電力Ｐｋ＝２．５Ｗでは、電圧比が１．６３となる場合に、最大電力点が実現されている。しかしこれは不安定点であり、それより若干小さいＫ＝１．４程度が望ましい。図２のフローチャートにおいて、Ｌ（ｎ）＝Ｐｋとして、αおよびＫを適切に設定すれば、システム１００は、フローチャートに従って最大電力点を得る抵抗ＲｓにＲｋを近づけられる。
【0115】
図１１は、電源１０ｂとして太陽電池を用いた場合の電源１０ｂおよび負荷装置１１０ｂの構成の一例を示す回路図である。電源１０ｂが太陽電池（ｓｏｌｌａｒ ｃｅｌｌ）である場合、電源１０ｂは、受光によって生じる定電流源１６ｂと、定電流源１６ｂに並列に接続されたダイオード１８ｂとを含む。
【0116】
図中、負荷装置１１０ｂの有する可変抵抗は、可変抵抗１１８ｂとして示した。可変抵抗１１８ｂは、図２の可変抵抗１１２ｂとは、異なる抵抗値を有してよいが、電源１０ｂから出力される電流に応じて、可変抵抗１１２ｂと同じ抵抗値を有するように設定されてもよい。したがって、可変抵抗１１８ｂの抵抗値の変動域は、可変抵抗１１２ｂの抵抗値の変動域と重複してよい。
【0117】
電源１０ｂ内部の内部抵抗は、負荷に依存するので、図１１の回路における消費電力等の満たす式は、図１０までに示した計算式とは異なる振る舞いとなる。このような電源１０ｂを用いた場合であっても、既に説明した実施形態と同様の最大電力推定が有効であることについて説明する。
【0118】
電源１０ｂから出力される電流は、
を満たす。ここで、Ｉ０は、受光によって生じる定電流源１６ｂからの電流値であり、Ｉｓは、ダイオード１８ｂの逆方向飽和電流の電流値である。ｋはダイオード固有の定数であり、Ｖは太陽電池の出力電圧値であり、Ｔは絶対温度である。
【数18】
【0119】
図１２は、電源１０ｂに任意の負荷を接続した場合の、出力電圧Ｖｏに対する出力電流Ｉおよび負荷で消費される電力Ｐｏの一例を示すグラフである。図１Ａから図１０で示した電圧源１２ａおよび抵抗１４ａを含む電源１０ａでは、開放電圧の５０％の動作電圧となる負荷において最大電力が得られる。一方、太陽電池では、図１２に示される通り、開放電圧の約８０％の動作電圧となる負荷において最大電力が得られる。
【0120】
図１３は、電源１０ｂに負荷装置１１０ｂを接続した場合の電圧比Ｖｏ（Ｒｋ／α）／Ｖｏ（Ｒｋ）および電力比Ｐｉ／Ｐｏｐｔの変化を示すグラフである。図中では、例示として、α＝１．４１４に設定されている。
【0121】
図中、電圧比Ｖｏ（Ｒｉ＝Ｒｋ／α）／Ｖｏ（Ｒｉ＝Ｒｋ）が０．７８となる場合に、最大電力点が実現されている。以上の通り、α＝１．４１４およびＫ＝０．７８とすることで、これまでと同様に最大電力点が実現できる。
【0122】
以上、負荷装置１１０における負荷として抵抗負荷、電流負荷、または電力負荷を用いた場合に、本発明の方法により最大動作電力点を実現できることをフローチャートおよび数式を用いて説明した。負荷が軽負荷であるか、または過負荷であるかの判定の方法は図２に基づかなくても、式（５ａ）、（５ｂ）、（６ａ）、（６ｂ）、（１１ａ）、（１１ｂ）、（１２ａ）、（１２ｂ）、（１６，１７）から導かれるように、任意の負荷量Ｌ（ｎ）を接続した場合の電圧Ｖｉｎを分子とし、α倍の負荷量α・Ｌ（ｎ）を接続したときの電圧Ｖｉｎ'を分母とする電圧比と、係数Ｋとの間で行われる判定処理によってもよい。この場合に用いられるシステム１００の構成について、図１４を参照して説明し、その動作を図１５のフローチャートを参照して説明する。
【0123】
ここで、図１４は図１Ａにおけるサンプリング装置１２０、スケーリング装置１３０および比較器１４０の代わりに、Ａ／Ｄコンバータ１９２、第１のメモリ１９４、第２のメモリ１９６、および判定部１９８を備えるシステム１００の実施形態である。その他の構成として、図１４のシステム１００は、図１Ａの構成と同様に、負荷装置１１０ａおよび制御装置１５０を含み、電源１０ａに接続される。Ａ／Ｄコンバータ１９２、第１のメモリ１９４、第２のメモリ１９６、および判定部１９８の機能については、図１５を参照して詳細に説明される。
【0124】
図１５は、図１４におけるシステム１００の動作を示すフローチャートである。システム１００の動作により、最大電力点を実現するように、電源１０から出力される電力の供給を受ける負荷装置１１０の負荷量を制御する制御方法が実装される。フローチャートのＳＴＡＲＴからＥＮＤまでを１シーケンスとして、シーケンスは一回のみ実施されてよく、複数回連続して実施されてもよい。図中のシーケンスで表される制御方法は、Ｓ１００Ｂ～Ｓ１１８Ｂのステップを含む。
【0125】
まず、制御装置１５０は、負荷装置１１０の負荷量Ｌ（ｎ）について、ｎ＝０の場合の負荷Ｌ（０）を設定する（Ｓ１００Ｂ）。次に、制御装置１５０は、負荷装置１１０の負荷量を負荷量Ｌ（ｎ）に設定する（Ｓ１０２Ｂ）。ここで、ｎは０以上の整数である。シーケンスの実行回数が１回目である場合、制御装置１５０は、負荷装置１１０の負荷量をＬ（０）に設定してよい。２回目以降のシーケンスにおいては、制御装置１５０は、負荷Ｌ（ｎ）として前回のシーケンスの最終値を用いる。
【0126】
次いで、Ａ／Ｄコンバータ１９２は、負荷装置１１０が負荷量Ｌ（ｎ）を有する場合の測定対象の電圧Ｖｏをデジタル値Ｖｉｎに変換する。第１のメモリ１９４は、デジタル値Ｖｉｎを測定値として格納する（Ｓ１０４Ｂ）。
【0127】
さらに、制御装置１５０は、負荷装置１１０の負荷量を負荷α×Ｌ（ｎ）に設定する（Ｓ１０６Ｂ）。Ａ／Ｄコンバータ１９２は負荷装置１１０の負荷量がα×Ｌ（ｎ）の場合の測定対象の電圧Ｖｏをデジタル値Ｖｉｎ'に変換する。第２のメモリ１９６は、デジタル値Ｖｉｎ'を測定値として格納する（Ｓ１０８Ｂ）。
【0128】
次いで、判定部１９８は、不等式Ｖｉｎ'／Ｖｉｎ・（α－１）＞（α－１）・Ｋが満たされるか否かを判定し、判定結果をＶｃｏｍｐとして設定部１５２に出力する（Ｓ１１０Ｂ）。
【0129】
判定部１９８により、不等式Ｖｉｎ'／Ｖｉｎ・（α－１）＞（α－１）・Ｋが満たされていると判定された場合、設定部１５２は、負荷装置１１０の負荷量をＬ（ｎ）より大きい（即ち、Ｌ（ｎ＋１）＞Ｌ（ｎ）を満たす）負荷量Ｌ（ｎ＋１）に設定する（Ｓ１１２Ｂ）。この後、処理はＳ１１６Ａに送られる。
【0130】
判定部１９８により、不等式Ｖｉｎ'／Ｖｉｎ・（α－１）＞（α－１）・Ｋが満たされていないと判定された場合、設定部１５２は、負荷装置１１０の負荷量をＬ（ｎ）より小さい（即ち、Ｌ（ｎ＋１）＜Ｌ（ｎ）を満たす）負荷量Ｌ（ｎ＋１）に設定する（Ｓ１１４Ｂ）。この後、処理はＳ１１６Ｂに送られる。
【0131】
設定部１５２は、ｎの値をｎ＝ｎ＋１にインクリメントする（Ｓ１１６Ｂ）。次いで、設定部１５２は、ｎと予め定められた閾値とを比較し、ｎの値が予め定められた閾値（規定回数）以上になった否かを判定する（Ｓ１１８Ｂ）。
【0132】
ｎが規定回数に到達した場合には、設定部１５２は、負荷量Ｌ（ｎ）の処理を終了する（Ｓ１１８Ｂ）。ｎが規定回数に到達していない場合には、設定部１５２は、処理をＳ１０２Ｂに返し、システム１００は、Ｓ１０２ＢからＳ１１８Ｂの処理を再び行う。
【0133】
以上の通り、Ｓ１０２Ｂ～Ｓ１１８Ｂの処理は、ｎが規定回数に到達するまで繰り返される。ｎが規定回数に達するまでのＳＴＡＲＴからＥＮＤまでの処理を一つのシーケンスとした場合、このシーケンスを通じて負荷装置１１０の負荷量Ｌ（ｎ）が増減し、最大電力量を実現するＬ（ｎ）へと近づいていく。この近づいていく値が、最大電力点のＬ（ｎ）である。
【0134】
【0135】
図１６Ａは、負荷装置としてＤＣＤＣコンバータ２００ａを用いたシステム３００の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態のシステム３００は、図１Ａのシステム１００において、負荷装置１１０ａをＤＣＤＣコンバータ２００ａに置き換えたシステムに相当する。したがって、システム３００は、サンプリング装置１２０、スケーリング装置１３０、比較器１４０、および制御装置１５０を備え、負荷装置１１０ａに代えてＤＣＤＣコンバータ２００ａを備える。また、ＤＣＤＣコンバータ２００ａの出力には、蓄電装置３５０が接続されている。
【0136】
蓄電装置３５０は、一例として、ＬＩＢを含む。ＤＣＤＣコンバータ２００ａが蓄電装置３５０にＣＣ充電を行う場合、既に図９を参照して説明した通り、ある時間内のＣＣ充電は定電圧または定電力とみなされる。ＤＣＤＣコンバータ２００ａは、ある時間内に一定電力で蓄電装置を充電する、可変電力負荷とみなすことができる。
【0137】
ＤＣＤＣコンバータ２００ａは、蓄電装置３５０に目標レベルの電流値を有する電流を流入させる、直流電圧を供給する降圧型のＤＣＤＣコンバータである。ＤＣＤＣコンバータ２００ａの入力端子（不図示）は、電源１０ａに接続され、ＤＣＤＣコンバータ２００ａの出力端子（不図示）は、蓄電装置３５０に接続される。さらに、ＤＣＤＣコンバータ２００ａは、ＤＣＤＣコンバータ２００ａの動作を制御するための目標電流値が入力される端子を備え、この端子は、設定部１５２に接続される。
【0138】
ＤＣＤＣコンバータ２００ａは、スイッチ２０２、ダイオード２０４、インダクタ２０６、スイッチ制御部２１０を含む。本実施形態においては、ＤＣＤＣコンバータ２００ａとして、降圧型のＤＣＤＣコンバータを用いているが、代替的な実施形態において、ＤＣＤＣコンバータとして、後述の昇圧型のＤＣＤＣコンバータ２００ｂを用いてもよい。ＤＣＤＣコンバータ２００ａおよびＤＣＤＣコンバータ２００ｂは、「電圧変換装置」に相当する。
【0139】
スイッチ２０２は、インダクタ２０６に流れる直流電流を制御する。本実施形態では、スイッチ２０２は、後続の回路への入力を制御する。具体的には、スイッチ２０２は、電源１０ａからインダクタ２０６に入力される直流電流をオンまたはオフする。スイッチ２０２の一端は、ＤＣＤＣコンバータ２００ａの端子のうちの１つを介して、電源１０ａに接続される。
【0140】
スイッチ２０２、ダイオード２０４およびインダクタ２０６は、降圧チョッパ回路を構成する。ダイオード２０４のカソードおよびインダクタ２０６は、スイッチ２０２の他端に接続される。ダイオード２０４のアノードは、接地される。
【0141】
インダクタ２０６には、電源１０ａにより供給される直流電流が流れる。本実施形態の降圧型のＤＣＤＣコンバータ２００ａの場合、インダクタ２０６には、スイッチ２０２を介して直流電流が入力される。インダクタ２０６は、スイッチ制御部２１０を介してＤＣＤＣコンバータ２００ａの出力端子に接続される。
【0142】
降圧チョッパ回路の具体的動作として、スイッチ２０２がオンである場合には、インダクタ２０６にエネルギーが蓄積される。一方、スイッチ２０２がオフである場合に、インダクタ２０６からエネルギーが放出される。放出されたエネルギーは、ダイオード２０４を介して接地（ＧＮＤ）からインダクタ２０６を通して蓄電装置３５０へと流れて、蓄電装置３５０を充電する。蓄電装置３５０へと流入する電流量は、スイッチ２０２のオン時間と、スイッチ２０２のオンオフにより形成されるパルスのパルス周波数とに依存する。スイッチ２０２のオン時間が長く、かつパルス周波数が高い場合に、バッテリに流入する電流が増加する。
【0143】
スイッチ制御部２１０は、インダクタ２０６から流入する電流と、設定部１５２からの入力とに基づいて、スイッチ２０２のオンオフのタイミングを制御する。スイッチ制御部２１０は、Ｄ／Ａコンバータ２１２、検出装置２１４、加算器２１５、積分器２１６、およびパルス発生器２１８を含む。
【0144】
Ｄ／Ａコンバータ２１２は、設定部１５２からの電流の目標値に関する信号をＤ／Ａ変換して、加算器２１５へと入力する。図１Ａ～図１０を参照して説明した通り、設定部１５２は、負荷の軽重に応じて、ＤＣＤＣコンバータ２００ａの負荷量を設定する信号を出力する。ＤＣＤＣコンバータ２００ａの負荷量の調整は、ＤＣＤＣコンバータ２００ａから出力される電力の調整に対応する。したがって、スイッチ制御部２１０は、設定部１５２の信号をＤＣＤＣコンバータ２００ａのインダクタ２０６を流れる電流値の目標値に関する信号として利用できる。
【0145】
検出装置２１４は、インダクタ２０６を流れる電流を検出し、検出結果に基づく信号を出力する。次いで、加算器２１５は、インダクタ２０６を流れる電流と、インダクタ２０６を流れる電流値の目標値との差分をとり、差分に基づく信号を積分器２１６へと出力する。次いで、積分器２１６は、加算器２１５の計算した差分に対し、時間積分を計算して、積分結果に応じた信号をパルス発生器２１８へと出力する。
【0146】
パルス発生器２１８は、積分器２１６の積分結果に応じて、スイッチ２０２のオンオフを制御するパルスを発生させる。パルス発生器２１８の発生させるパルスのパルス幅がスイッチ２０２のスイッチングオン時間の幅に相当する。これにより、スイッチ２０２から出力されるパルスのパルス幅と、パルス周波数とが制御される。
【0147】
以上の通り、スイッチ制御部２１０は、スイッチ２０２から出力されてインダクタ２０６を流れる電流量に基づいて、スイッチ２０２から出力される電流を制御する。したがって、この制御は、フィードバックループを形成する。フィードバックループが検出装置２１４の検出した電流値と、電流の目標値とが等しくなるように動作する。したがって、ＤＣＤＣコンバータ２００ａは、Ｄ／Ａコンバータ２１２が出力する目標値に応じた電流値により蓄電装置３５０を充電できる。
【0148】
充電中の蓄電装置３５０は、充電電流により電圧が上昇していく。しかし、充電時間が短い場合には電圧変化が小さくなり、ほぼ定電圧による充電とみなすことができる。したがって、このフィードバックループによる充電は、電流の目標値に応じた電力値での充電となる。さらに、高効率のＤＣＤＣコンバータにおいては、入力電力および出力電力がほぼ等しくなるので、ＤＣＤＣコンバータ２００ａが高効率ＤＣＤＣコンバータである場合には、ＤＣＤＣコンバータ２００ａは、可変電力負荷とみなすことができる。
【0149】
【0150】
図１６Ｂは、負荷装置としてＤＣＤＣコンバータ２００ｂを用いたシステム３００の構成の別例を示すブロック図である。図１６Ｂでは、システム３００は、降圧型のＤＣＤＣコンバータ２００ａを用いる図１６Ａの例と異なり、昇圧型のＤＣＤＣコンバータ２００ｂを用いている。
【0151】
ＤＣＤＣコンバータ２００ｂにおいては、スイッチ２０２、ダイオード２０４、およびインダクタ２０６の接続関係がＤＣＤＣコンバータ２００ａと相違する。これにより、ＤＣＤＣコンバータ２００ｂのスイッチ２０２、ダイオード２０４、およびインダクタ２０６は、昇圧型のチョッパ回路を構成している。
【0152】
昇圧型のチョッパ回路は、降圧型のチョッパ回路と接続関係が相違するので、スイッチ２０２をオンまたはオフとしたそれぞれの場合に、電源１０ａまたは接地と、インダクタ２０６を介して回路出力との間に構成される回路の構成は相違する。一方で、スイッチ２０２が、インダクタ２０６に流れる直流電流を制御する点においては、降圧型のＤＣＤＣコンバータ２００ａも、昇圧型のＤＣＤＣコンバータ２００ｂと同様である。
【0153】
ＤＣＤＣコンバータ２００ｂのインダクタ２０６の一端は、電源１０Ａに接続される。一方、インダクタ２０６の他端には、ダイオード２０４のカソードとスイッチ２０２の一端とが接続される。また、スイッチ２０２の他端は接地され、ダイオード２０４のアノードは、スイッチ制御部２１０に接続される。
【0154】
昇圧型のＤＣＤＣコンバータ２００ｂを用いた場合でも、降圧型のＤＣＤＣコンバータ２００ａと同様に、蓄電装置３５０をほぼ定電圧によって充電できる。高効率のＤＣＤＣコンバータ２００ｂを用いた場合には、ＤＣＤＣコンバータ２００ｂを可変電力負荷とみなすことができる。
【0155】
したがって、システム３００は、ＤＣＤＣコンバータ２００ｂを用いた場合であっても、図９および図１０で説明した実施形態と同様に、最大電力点を実現する負荷制御を実行できる。以上の通り、システム３００は、最大電力点に近い電力で蓄電装置３５０を充電できる。
【0156】
図１７は、システム４００の構成の一例を示すブロック図である。システム４００は、システム１００に対応する構成として、スイッチ１６０、負荷装置１１０ａ、サンプリング装置１２０、スケーリング装置１３０、比較器１４０、および制御装置１５０を備える。さらに、システム４００は、スイッチ２２０、サンプリング装置２２２、比較器２２４、およびＤＣＤＣコンバータ２５０を備える。
【0157】
システム４００の負荷装置１１０ａは、ダミー負荷として機能する。負荷装置１１０ａは、スイッチ２２０を介して電源１０ａに接続され、スイッチ２２０がオンの場合に電源１０ａから供給されるエネルギーを消費する。システム４００の負荷装置１１０ａの負荷は、システム１００と同様、可変抵抗であっても、可変電流源であっても、可変電力負荷であってもよい。
【0158】
スイッチ１６０は、電源１０ａから負荷装置１１０ａへの直流電流の入力をオンまたはオフする。まず、スイッチ１６０をオンし、スイッチ２２０をオフした場合に、サンプリング装置１２０、スケーリング装置１３０、比較器１４０、および制御装置１５０が、図１Ａおよび図２のシステム１００と同様に負荷装置１１０ａの可変負荷を調整する。
【0159】
設定部１５２は、比較器１４０が出力する信号Ｖｃｏｍｐ１に基づいて、負荷装置１１０ａの可変負荷を設定する。これにより、設定部１５２は、ｎが規定回数以上となるまで、負荷装置１１０ａの可変負荷について、最大電力点推定を行う。なお、比較器１４０の出力する信号Ｖｃｏｍｐ１は、システム１００の信号Ｖｃｏｍｐに対応するが、後述の信号Ｖｃｏｍｐ２と区別するために、システム４００では信号Ｖｃｏｍｐ１として参照される。
【0160】
次に、サンプリング装置２２２は、可変負荷が最大電力点を与える場合の電圧Ｖｏを電圧ＶＭＰＰとしてサンプリングする。その後、スイッチ１６０がオフし、スイッチ２２０がオンすると、システム４００は、ＤＣＤＣコンバータ２５０の動作を制御する。
【0161】
比較器２２４は、電圧ＶＭＰＰと、ＤＣＤＣコンバータ２５０を負荷として電源１０ａから印加される電圧Ｖｏとを比較する。このように、比較器２２４は、電圧ＶＭＰＰの値を基準電圧値として、基準電圧値を電圧Ｖｏと比較して、比較結果に応じて異なる論理レベルを有する信号Ｖｃｏｍｐ２を出力する。
【0162】
ＤＣＤＣコンバータ２５０は、ＤＣＤＣコンバータ２００ａまたはＤＣＤＣコンバータ２００ｂと同様の構成を含んでよい。また、ＤＣＤＣコンバータ２５０内のスイッチ制御部（不図示）は、信号Ｖｃｏｍｐ２に基づいて、電圧Ｖｏの値が電圧ＶＭＰＰの値以上の場合、ＤＣＤＣコンバータ２５０の入力に接続されたスイッチ（不図示）のオンまたはオフの制御を実行する。一方、スイッチ制御部は、電圧Ｖｏが電圧ＶＭＰＰより小さい場合、スイッチのオンオフの制御を実行しない。
【0163】
スイッチ１６０は、「第１スイッチ」に相当する。また、スイッチ２２０は、「第２スイッチ」に相当する。
【0164】
図１８Ａは、システム４００の動作シーケンスの前半の一例を示すフローチャートである。図中示される動作シーケンスは、Ｓ２００～Ｓ２２６のステップを含む。図１８Ａの一部は、図２と共通するので、以下では主に図２との相違点に着目して説明する。
【0165】
まず、システム４００は、ダミー負荷である負荷装置１１０ａの負荷を設定すべくスイッチ１６０をオンする（Ｓ２００）。一方、システム４００は、ＤＣＤＣコンバータ２５０側はオフしておく。このために、システム４００は、スイッチ２２０をオフする（Ｓ２０２）。Ｓ２００およびＳ２０２は、同時に行われてよく、順番を逆にして行われてもよい。
【0166】
この後に行われるＳ２０４からＳ２２２までは、負荷装置１１０ａの負荷がダミー負荷となることを除き、図２のＳ１００ＡからＳ１１８Ａまでと同様であるので説明を省略する。Ｓ２０４からＳ２２２までが規定回数行われることにより、規定回数を十分大きく取っていれば、最大電力点が実現される。ここで、Ｓ２０４からＳ２２２までのシーケンスを一回行っただけで、最大電力点に達しない場合には、Ｓ２０４からＳ２２２までのシーケンスは複数回繰り返されてもよい。
【0167】
次いで、設定部１５２は、負荷装置１１０ａの負荷量を最大電力点が実現される場合の負荷量Ｌ（ｎ）に設定する（Ｓ２２４）。この場合に、サンプリング装置２２２は、可変負荷が最大電力点を与える場合の電圧Ｖｏを電圧ＶＭＰＰとしてサンプリングする。以降の制御は図１８Ｂへと引き継がれる。
【0168】
図１８Ｂは、システム４００の動作シーケンスの後半の一例を示すフローチャートである。Ｓ２２４から引き継がれたシステム４００が行う制御が示される。図中示される動作シーケンスは、Ｓ２２８～Ｓ２４４のステップを含む。
【0169】
まず、システム４００は、ＤＣＤＣコンバータ２５０側をオンすべく、スイッチ２２０をオンする（Ｓ２２８）。一方、システム４００は、ダミー負荷である負荷装置１１０ａ側を切断すべくスイッチ２２０をオフする（Ｓ２３０）。
【0170】
次に、システム４００は、タイマー（不図示）をオンする（Ｓ２３０）。タイマーは、以下のＳ２３４～Ｓ２４２のステップを行う期間を計時する。タイマーは、システム４００の内部に設けられてよく、システム４００の外部に設けられてもよい。
【0171】
次いで、比較器２２４は、電圧ＶＭＰＰと、ＤＣＤＣコンバータ２５０を負荷とした場合の電圧Ｖｏとを比較する（Ｓ２３４）。比較器２２４は、Ｖｏ＞ＶＭＰＰが成立するか否かに応じて異なる論理レベルの信号Ｖｃｏｍｐ２を出力する（Ｓ２３６）。
【0172】
ＤＣＤＣコンバータ２５０内のスイッチ制御部は、信号Ｖｃｏｍｐ２の論理レベルに基づいて、Ｖｏ＞ＶＭＰＰが成立する場合に、ＤＣＤＣコンバータ２５０のスイッチのオンまたはオフの制御を実行する。このように、システム４００は、ＤＣＤＣコンバータ２５０を起動する（Ｓ２３８）。次いで、システム４００は、制御をＳ２４２に引き渡す。
【0173】
一方、Ｖｏ≦ＶＭＰＰである場合、スイッチ制御部は、スイッチのオンオフの制御を実行しない。これにより、システム４００は、ＤＣＤＣコンバータ２５０を停止する（Ｓ２４０）。次いで、システム４００は、制御をＳ２４２に引き渡す。
【0174】
次いで、タイマーは、経過時間を計時し（Ｓ２４２）、タイマーの計時時間が規定時間に達したかが判定され（Ｓ２４４）、規定時間に達した場合には処理が終了し、規定時間に達していない場合には、処理がＳ２３４に返される。Ｓ２３４～Ｓ２４２では、電圧Ｖｏが最大電力点を実現する入力電圧値ＶＭＰＰと等しくなるように、ＤＣＤＣコンバータ２５０の起動または停止が繰り返される。つまり、タイマーの計時時間が規定時間に達するまで、Ｓ２３６の条件が満たされるか否かに基づいて、スイッチ制御部は、Ｓ２３６～Ｓ２４２までの条件処理を繰り返す。これにより、システム４００は、電源１０ａから最大電力点でＤＣＤＣコンバータ２５０から電力を取り出せる。
【0175】
Ｓ２３０，Ｓ２４２，Ｓ２４４のタイマーに関連する処理により、ＤＣＤＣコンバータ２５０は、タイマーの規定時間だけ最大電力点で動作する。タイマーの規定時間は、サンプリング装置２２２の電圧保持特性と、電源の開放電圧と、出力抵抗の時間的変化の速度等と、を勘案して決定されてよい。
【0176】
ここで、図１８Ａおよび図１８Ｂに示されるステップＳ２００～Ｓ２４４の全体を通したステップを一回のシーケンスとすることができる。Ｓ２０４からＳ２２２までにおける、ｎの規定回数を増やすと、１回のシーケンスで到達する最大電力点の精度が高まる。一方で、ｎの規定回数の増大は最大電力点推定に使用する時間の増大を招く。
【0177】
したがって、最大電力点の推定精度と、推定効率とがトレードオフの関係になる。シーケンスを連続して繰り返す場合には、一回のシーケンスで最大電力点に到達しなくても、複数回のシーケンスで最大電力点に到達できるので、一回のシーケンスで最大電力点に到達しなくてもよくなる。システム４００のユーザは、所望に応じて、規定回数とシーケンス繰り返し回数とを設定することにより、推定精度および推定効率のバランスの最適化を図ることができる。
【0178】
本実施形態では、サンプリング装置１２０およびスケーリング装置１３０と、比較器１４０とを同時に動作させ、サンプリング装置２２２および比較器２２４を同時に動作させる場合が説明された。ただし、サンプリング装置１２０の行うサンプリング、サンプリング装置２２２の行うサンプリング、比較器１４０の比較、比較器２２４の比較のそれぞれは、同時に行われる必要はない。即ち、これらの組み合わせのうちのいずれかが時分割で行われてもよい。
【0179】
図１９は、サンプリング装置１２０およびスケーリング装置１３０の構成の一例を示す回路図である。サンプリング装置１２０は、スイッチ１２２およびコンデンサ１２４を含む。スケーリング装置１３０は、スイッチ１３２、スイッチ１３４、およびコンデンサ１３６を含む。
【0180】
スイッチ１２２は、負荷装置１１０ａが負荷量Ｌ（ｎ）となった場合にオンする。スイッチ１２２の一端は、電源１０ａ，１０ｂに接続されており、電源１０ａ，１０ｂからは、電圧Ｖｏが供給される。したがって、電源１０ａ，１０ｂからの電圧Ｖｏは、スイッチ１２２を介して、スケーリング装置１３０の出力となる電圧Ｖｓａｍｐに接続される。
【0181】
コンデンサ１２４は、スイッチ１２２から供給される電荷を蓄積されるコンデンサである。コンデンサ１２４の電極のうち一方は、スイッチ１２２の他端に接続され、コンデンサ１２４の電極のうち他方は接地される。
【0182】
スケーリング装置１３０には、コンデンサ１２４に蓄積された電荷に基づく電圧が入力され、スイッチ１３２以降の回路の動作によりスケーリングされた電圧が出力される。したがって、スイッチ１３２の一端は、スケーリング装置１３０の入力および出力の間のノードに接続される。
【0183】
コンデンサ１３６は、スイッチ１３２がオンであり、スイッチ１３４がオフである場合に、電荷を蓄積し、これにより、スケーリング装置１３０から出力される電圧をスケーリングするためのコンデンサである。スイッチ１３４と、コンデンサ１３６の電極のうち一方とは、スイッチ１３２の他端に接続される。コンデンサ１３６の電極のうち他方は、接地される。
【0184】
以下では、図２０を参照して、図１９のサンプリング装置１２０およびスケーリング装置１３０の動作について説明する。図２０は、サンプリング装置１２０およびスケーリング装置１３０の動作の一例を示すタイミング図である。
【0185】
時刻ｔ０において、スイッチ１２２，１３２，１３４はオフである。図中、スイッチ１２２，１３２，１３４のそれぞれをオンにする場合、"Ｈ"レベルに対応する電圧が印加され、スイッチ１２２，１３２，１３４のそれぞれをオフにする場合、"Ｌ"レベルに対応する電圧が印加されることが示されている。
【0186】
時刻ｔ１において、負荷装置の負荷がＬ（ｎ）に設定され、電圧Ｖｏが電圧値Ｖｉｎを示す。これに応じて、スイッチ１２２がオンし、コンデンサ１２４に電圧Ｖｉｎが充電される。また、スイッチ１３４がオンし、コンデンサ１３６の電圧が放電されて、０Ｖ（接地電圧）となる。
【0187】
次いで、時刻ｔ２において、スイッチ１２２がオフし、スイッチ１３４がオフする。これにより、コンデンサ１２４には、時刻ｔ２での入力電圧である電圧値Ｖｉｎがサンプリングされ、コンデンサ１３６には０Ｖがサンプリングされる。
【0188】
時刻ｔ３において、スイッチ１３２がオンする。これにより、コンデンサ１２４にサンプリングされていた電圧Ｖｉｎは、コンデンサ１２４，１３６に再分配され、スケーリング装置１３０は、（２／３）×Ｖｉｎを電圧Ｖｓａｍｐとして出力する。これにより、Ｋ＝２／３の場合のサンプリングおよびスケーリングが実行される。サンプリングおよびスケーリングの処理を終えた後、時刻ｔ４において、スイッチ１３２がオフされる。
【0189】
コンデンサ１２４および１３６の容量比を選ぶことにより、Ｋ＜１を満たす異なるＫの値に対するサンプリングおよびスケーリングを実現できる。サンプリング装置１２０およびスケーリング装置１３０が、コンデンサおよびスイッチの組み合わせ（不図示）、またはスイッチおよびオペアンプの組み合わせ（不図示）を含むことにより、Ｋ＞１の構成とすることもできる。
【0190】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0191】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0192】
１０ 電源
１２ 電圧源
１４ 抵抗
１６ 定電流源
１８，２０４ ダイオード
１００，３００，４００ システム
１１０ 負荷装置
１１２，１１８ 可変抵抗
１１４ 可変電流源
１１６ 可変電力負荷
１１８ 可変抵抗
１２０，１８０，２２２ サンプリング装置
１２４，１３６ コンデンサ
１３０，１７０，１９０ スケーリング装置
１２２，１３２，１３４，１６０，２０２，２２０ スイッチ
１４０，２２４ 比較器
１５０ 制御装置
１５２ 設定部
１９２ Ａ／Ｄコンバータ
１９４ 第１のメモリ
１９６ 第２のメモリ
１９８ 判定部
２００，２５０ ＤＣＤＣコンバータ
２０４ ダイオード
２０６ インダクタ
２１０ スイッチ制御部
２１２ Ｄ／Ａコンバータ
２１４ 検出装置
２１５ 加算器
２１６ 積分器
２１８ パルス発生器
２５０ ＤＣＤＣコンバータ
３５０ 蓄電装置
１２ 電圧源
１４ 抵抗
１６ 定電流源
１８，２０４ ダイオード
１００，３００，４００ システム
１１０ 負荷装置
１１２，１１８ 可変抵抗
１１４ 可変電流源
１１６ 可変電力負荷
１１８ 可変抵抗
１２０，１８０，２２２ サンプリング装置
１２４，１３６ コンデンサ
１３０，１７０，１９０ スケーリング装置
１２２，１３２，１３４，１６０，２０２，２２０ スイッチ
１４０，２２４ 比較器
１５０ 制御装置
１５２ 設定部
１９２ Ａ／Ｄコンバータ
１９４ 第１のメモリ
１９６ 第２のメモリ
１９８ 判定部
２００，２５０ ＤＣＤＣコンバータ
２０４ ダイオード
２０６ インダクタ
２１０ スイッチ制御部
２１２ Ｄ／Ａコンバータ
２１４ 検出装置
２１５ 加算器
２１６ 積分器
２１８ パルス発生器
２５０ ＤＣＤＣコンバータ
３５０ 蓄電装置
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18A】
【図18B】
【図19】
【図20】