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特開2024-76912シミュレーション装置、シミュレーション方法、及びプログラム
(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】P2024076912
(43)【公開日】2024-06-06
(54)【発明の名称】シミュレーション装置、シミュレーション方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20240530BHJP
G06F 1/28 20060101ALI20240530BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 A
G06F1/28
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022188748
(22)【出願日】2022-11-25
(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】八木 智史
(72)【発明者】
【氏名】小林 誠
【テーマコード（参考）】
5B011
5G503
【Ｆターム（参考）】
5B011DA06
5B011DA11
5B011DA13
5B011DB05
5B011DC07
5B011GG03
5B011GG06
5B011HH06
5B011HH07
5B011KK01
5G503AA06
5G503BA01
5G503BB01
5G503GD06
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電子デバイスが正常に動作するために蓄電デバイスに要求される容量、加えて蓄電デバイスに蓄えられたエネルギーの経時的な変化を容易に判断するシミュレーション装置、方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】シミュレーション装置１００は、一連動作に含まれる動作毎に、電子デバイスで消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける動作情報受付部と、電子デバイスが、一連動作を開始するときの蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電開始電圧値及び一連動作を停止するときの蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電停止電圧値を受け付ける電圧値受付部と、消費電流値、動作時間、給電開始電圧値及び給電停止電圧値に基づいて、電子デバイスが一連動作を実行するために最低限必要な蓄電デバイスの容量を示す下限容量を導出する容量導出部と、蓄電デバイスの下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部に下限容量情報を表示させる生成部と、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】シミュレーション装置１００は、一連動作に含まれる動作毎に、電子デバイスで消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける動作情報受付部と、電子デバイスが、一連動作を開始するときの蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電開始電圧値及び一連動作を停止するときの蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電停止電圧値を受け付ける電圧値受付部と、消費電流値、動作時間、給電開始電圧値及び給電停止電圧値に基づいて、電子デバイスが一連動作を実行するために最低限必要な蓄電デバイスの容量を示す下限容量を導出する容量導出部と、蓄電デバイスの下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部に下限容量情報を表示させる生成部と、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発電デバイスからの直流電圧を直流電圧変換器で昇圧または降圧して蓄電デバイスに充電し、前記蓄電デバイスからの電力で予め定められた一連動作を実行する電子デバイスを駆動させるシステムにおける前記蓄電デバイスの選定を補助するシミュレーション装置であって、
前記一連動作に含まれる動作ごとに、前記電子デバイスで消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける動作情報受付部と、
前記電子デバイスが前記一連動作を開始するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電開始電圧値と、前記電子デバイスが前記一連動作を停止するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電停止電圧値とを受け付ける電圧値受付部と、
前記消費電流値、前記動作時間、前記給電開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記電子デバイスが前記一連動作を実行するために最低限必要な前記蓄電デバイスの容量を示す下限容量を導出する容量導出部と、
前記蓄電デバイスの前記下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部に前記下限容量情報を表示させる生成部と
を備えるシミュレーション装置。
前記一連動作に含まれる動作ごとに、前記電子デバイスで消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける動作情報受付部と、
前記電子デバイスが前記一連動作を開始するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電開始電圧値と、前記電子デバイスが前記一連動作を停止するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電停止電圧値とを受け付ける電圧値受付部と、
前記消費電流値、前記動作時間、前記給電開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記電子デバイスが前記一連動作を実行するために最低限必要な前記蓄電デバイスの容量を示す下限容量を導出する容量導出部と、
前記蓄電デバイスの前記下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部に前記下限容量情報を表示させる生成部と
を備えるシミュレーション装置。
【請求項2】
前記電子デバイスが有する少なくとも１つのデカップリングコンデンサの容量を受け付ける容量受付部をさらに備え、
前記容量導出部は、前記少なくとも１つのデカップリングコンデンサの前記容量にさらに基づいて、前記下限容量を導出する、請求項１に記載のシミュレーション装置。
前記容量導出部は、前記少なくとも１つのデカップリングコンデンサの前記容量にさらに基づいて、前記下限容量を導出する、請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項3】
前記容量導出部は、デカップリングコンデンサの容量とデカップリングコンデンサに入力される突入電流値との関係を示す情報に従って、前記少なくとも１つのデカップリングコンデンサの前記容量に対応する突入電流値を導出し、前記突入電流値にさらに基づいて、前記下限容量を導出する、請求項２に記載のシミュレーション装置。
【請求項4】
前記電子デバイスが有する少なくとも１つの昇降圧コンバータの出力電圧値と、前記少なくとも１つの昇降圧コンバータの効率とを受け付けるコンバータ情報受付部をさらに備え、
前記容量導出部は、前記少なくとも１つの昇降圧コンバータの前記出力電圧値及び前記効率にさらに基づいて、前記下限容量を導出する、請求項３に記載のシミュレーション装置。
前記容量導出部は、前記少なくとも１つの昇降圧コンバータの前記出力電圧値及び前記効率にさらに基づいて、前記下限容量を導出する、請求項３に記載のシミュレーション装置。
【請求項5】
前記容量導出部は、前記電子デバイスの消費電流値をＩＥ、前記少なくとも１つの昇降圧コンバータの出力電圧値をＶＯ、前記少なくとも１つの昇降圧コンバータの効率をη、前記一連動作の動作時間をＴ、前記給電開始電圧値をＶＨ、前記給電停止電圧値をＶＬ、前記蓄電デバイスの前記下限容量をＣＬとした場合、
ＣＬ＝２×（ＩＥ×ＶＯ×Ｔ／η）／（ＶＨ ２－ＶＬ ２）
で前記下限容量を導出する、請求項４に記載のシミュレーション装置。
ＣＬ＝２×（ＩＥ×ＶＯ×Ｔ／η）／（ＶＨ ２－ＶＬ ２）
で前記下限容量を導出する、請求項４に記載のシミュレーション装置。
【請求項6】
前記生成部は、前記消費電流値、前記動作時間、前記給電開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記蓄電デバイスに蓄積されたエネルギーのうち前記電子デバイスが消費する前記一連動作に含まれる前記動作ごとの割合を示す割合情報を生成し、前記割合情報を前記表示部に表示させる、請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項7】
前記生成部は、前記消費電流値、前記動作時間、前記給電開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記電子デバイスが前記一連動作を実行する場合の前記蓄電デバイスに蓄えられるエネルギー、前記蓄電デバイスの電圧、または出力電流の時間変化を示す時間変化情報を生成し、表示部に前記時間変化情報を表示させる、請求項１から６の何れか１つに記載のシミュレーション装置。
【請求項8】
前記蓄電デバイスの前記下限容量と比較するための比較容量を受け付ける比較容量受付部をさらに備え、
前記生成部は、前記下限容量及び前記比較容量のそれぞれについて、前記電子デバイスが一連動作を実行する場合の前記蓄電デバイスに蓄えられるエネルギー、前記蓄電デバイスの電圧、または出力電流の時間変化を示す時間変化情報を生成し、前記表示部に前記時間変化情報を表示させる、請求項５に記載のシミュレーション装置。
前記生成部は、前記下限容量及び前記比較容量のそれぞれについて、前記電子デバイスが一連動作を実行する場合の前記蓄電デバイスに蓄えられるエネルギー、前記蓄電デバイスの電圧、または出力電流の時間変化を示す時間変化情報を生成し、前記表示部に前記時間変化情報を表示させる、請求項５に記載のシミュレーション装置。
【請求項9】
発電デバイスからの直流電圧を直流電圧変換器で昇圧または降圧して蓄電デバイスに充電し、前記蓄電デバイスからの電力で予め定められた一連動作を実行する電子デバイスを駆動させるシステムにおける前記蓄電デバイスの選定を補助するシミュレーション方法であって、
前記一連動作に含まれる動作ごとに、前記電子デバイスで消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける段階と、
前記電子デバイスが前記一連動作を開始するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電開始電圧値と、前記電子デバイスが前記一連動作を停止するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電停止電圧値とを受け付ける段階と、
前記消費電流値、前記動作時間、前記給電開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記電子デバイスが前記一連動作を実行するために最低限必要な前記蓄電デバイスの容量を示す下限容量を導出する段階と、
前記蓄電デバイスの前記下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部に前記下限容量情報を表示させる段階と
を備えるシミュレーション方法。
前記一連動作に含まれる動作ごとに、前記電子デバイスで消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける段階と、
前記電子デバイスが前記一連動作を開始するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電開始電圧値と、前記電子デバイスが前記一連動作を停止するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電停止電圧値とを受け付ける段階と、
前記消費電流値、前記動作時間、前記給電開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記電子デバイスが前記一連動作を実行するために最低限必要な前記蓄電デバイスの容量を示す下限容量を導出する段階と、
前記蓄電デバイスの前記下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部に前記下限容量情報を表示させる段階と
を備えるシミュレーション方法。
【請求項10】
発電デバイスからの直流電圧を直流電圧変換器で昇圧または降圧して蓄電デバイスに充電し、前記蓄電デバイスからの電力で予め定められた一連動作を実行する電子デバイスを駆動させるシステムにおける前記蓄電デバイスの選定を補助するシミュレーション装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記一連動作に含まれる動作ごとに、前記電子デバイスで消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける動作情報受付部と、
前記電子デバイスが前記一連動作を開始するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電開始電圧値と、前記電子デバイスが前記一連動作を停止するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電停止電圧値とを受け付ける電圧値受付部と、
前記消費電流値、前記動作時間、前記給電開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記電子デバイスが前記一連動作を実行するために最低限必要な前記蓄電デバイスの容量を示す下限容量を導出する容量導出部と、
前記蓄電デバイスの前記下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部に前記下限容量情報を表示させる生成部と
して前記コンピュータを機能させるためのプログラム。
前記一連動作に含まれる動作ごとに、前記電子デバイスで消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける動作情報受付部と、
前記電子デバイスが前記一連動作を開始するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電開始電圧値と、前記電子デバイスが前記一連動作を停止するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電停止電圧値とを受け付ける電圧値受付部と、
前記消費電流値、前記動作時間、前記給電開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記電子デバイスが前記一連動作を実行するために最低限必要な前記蓄電デバイスの容量を示す下限容量を導出する容量導出部と、
前記蓄電デバイスの前記下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部に前記下限容量情報を表示させる生成部と
して前記コンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シミュレーション装置、シミュレーション方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
太陽光または熱などの環境エネルギーで発電する発電デバイスから入力される僅かな電力を直流電圧変換器で昇圧または降圧して蓄電デバイスに充電した後、蓄電デバイスからの電力で電子デバイスを駆動することで、環境エネルギーを有効に利用するシステムが存在する。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１９－１２２１５１号公報
［特許文献２］ 特開２０１９－１２２１５２号公報
［特許文献３］ 特開２０１９－１２２１５３号公報
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１９－１２２１５１号公報
［特許文献２］ 特開２０１９－１２２１５２号公報
［特許文献３］ 特開２０１９－１２２１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記のようなシステムを導入するにあたり、電子デバイスが正常に動作するために蓄電デバイスに要求される容量、加えて蓄電デバイスに蓄えられたエネルギーの経時的な変化を容易に判断できることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の一態様に係るシミュレーション装置は、発電デバイスからの直流電圧を直流電圧変換器で昇圧または降圧して蓄電デバイスに充電し、前記蓄電デバイスからの電力で予め定められた一連動作を実行する電子デバイスを駆動させるシステムにおける前記蓄電デバイスの選定を補助するシミュレーション装置である。前記シミュレーション装置は、前記一連動作に含まれる動作ごとに、前記電子デバイスで消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける動作情報受付部を備えてよい。前記シミュレーション装置は、前記電子デバイスが前記一連動作を開始するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す開始電圧値と、前記電子デバイスが前記一連動作を停止するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電停止電圧値とを受け付ける電圧値受付部を備えてよい。前記シミュレーション装置は、前記消費電流値、前記動作時間、前記開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記電子デバイスが前記一連動作を実行するために最低限必要な前記蓄電デバイスの容量を示す下限容量を導出する容量導出部を備えてよい。前記シミュレーション装置は、前記蓄電デバイスの前記下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部に前記下限容量情報を表示させる生成部を備えてよい。
【0005】
前記シミュレーション装置は、前記電子デバイスが有する少なくとも１つのデカップリングコンデンサの容量を受け付ける容量受付部をさらに備えてよい。前記容量導出部は、前記少なくとも１つのデカップリングコンデンサの前記容量にさらに基づいて、前記下限容量を導出してよい。
【0006】
いずれかの前記シミュレーション装置において、前記容量導出部は、デカップリングコンデンサの容量とデカップリングコンデンサに入力される突入電流値との関係を示す情報に従って、前記少なくとも１つのデカップリングコンデンサの前記容量に対応する突入電流値を導出し、前記突入電流値にさらに基づいて、前記下限容量を導出してよい。
【0007】
いずれかの前記シミュレーション装置は、前記電子デバイスが有する少なくとも１つの昇降圧コンバータの出力電圧値と、前記少なくとも１つの昇降圧コンバータの効率とを受け付けるコンバータ情報受付部をさらに備えてよい。前記容量導出部は、前記少なくとも１つの昇降圧コンバータの前記出力電圧値及び前記効率にさらに基づいて、前記下限容量を導出してよい。
【0008】
いずれかの前記シミュレーション装置において、前記容量導出部は、前記電子デバイスの消費電流値をＩＥ、前記少なくとも１つの昇降圧コンバータの出力電圧値をＶＯ、前記少なくとも１つの昇降圧コンバータの効率をη、前記一連動作の動作時間をＴ、前記給電開始電圧値をＶＨ、前記給電停止電圧値をＶＬ、前記蓄電デバイスの前記下限容量をＣＬとした場合、ＣＬ＝２×（ＩＥ×ＶＯ×Ｔ／η）／（ＶＨ
２－ＶＬ
２）で前記下限容量を導出してよい。
【0009】
いずれかの前記シミュレーション装置において、前記生成部は、前記消費電流値、前記動作時間、前記開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記蓄電デバイスに蓄積されたエネルギーのうち前記電子デバイスが消費する前記一連動作に含まれる前記動作ごとの割合を示す割合情報を生成し、前記割合情報を前記表示部に表示させてよい。
【0010】
いずれかの前記シミュレーション装置において、前記生成部は、前記消費電流値、前記動作時間、前記開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記電子デバイスが前記一連動作を実行する場合の前記蓄電デバイスに蓄えられるエネルギー、前記蓄電デバイスの電圧、または出力電流の時間変化を示す時間変化情報を生成し、表示部に前記時間変化情報を表示させてよい。蓄電デバイスは入出力端子が共通のため、入力電圧または出力電圧を区別せずに電圧とする。
【0011】
いずれかの前記シミュレーション装置は、前記蓄電デバイスの前記下限容量と比較するための比較容量を受け付ける比較容量受付部をさらに備えてよい。前記生成部は、前記下限容量及び前記比較容量のそれぞれについて、前記電子デバイスが一連動作を実行する場合の前記蓄電デバイスに蓄えられるエネルギー、前記蓄電デバイスの電圧、または出力電流の時間変化を示す時間変化情報を生成し、前記表示部に前記時間変化情報を表示させてよい。
【0012】
本発明の一態様に係るシミュレーション方法は、発電デバイスからの直流電圧を直流電圧変換器で昇圧または降圧して蓄電デバイスに充電し、前記蓄電デバイスからの電力で予め定められた一連動作を実行する電子デバイスを駆動させるシステムにおける前記蓄電デバイスの選定を補助するシミュレーション方法でよい。前記シミュレーション方法は、前記一連動作に含まれる動作ごとに、前記電子デバイスで消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける段階を備えてよい。前記シミュレーション方法は、前記電子デバイスが前記一連動作を開始するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す開始電圧値と、前記電子デバイスが前記一連動作を停止するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電停止電圧値とを受け付ける段階を備えてよい。前記シミュレーション方法は、前記消費電流値、前記動作時間、前記開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記電子デバイスが前記一連動作を実行するために最低限必要な前記蓄電デバイスの容量を示す下限容量を導出する段階を備えてよい。前記シミュレーション方法は、前記蓄電デバイスの前記下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部に前記下限容量情報を表示させる段階を備えてよい。
【0013】
本発明の一態様に係るプログラムは、発電デバイスからの直流電圧を直流電圧変換器で昇圧または降圧して蓄電デバイスに充電し、前記蓄電デバイスからの電力で予め定められた一連動作を実行する電子デバイスを駆動させるシステムにおける前記蓄電デバイスの選定を補助するシミュレーション装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムでよい。前記プログラムは、前記一連動作に含まれる動作ごとに、前記電子デバイスで消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける動作情報受付部として前記コンピュータを機能させてよい。前記プログラムは、前記電子デバイスが前記一連動作を開始するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す開始電圧値と、前記電子デバイスが前記一連動作を停止するときの前記蓄電デバイスの電圧の大きさを示す給電停止電圧値とを受け付ける電圧値受付部として前記コンピュータを機能させてよい。前記プログラムは、前記消費電流値、前記動作時間、前記開始電圧値、及び前記給電停止電圧値に基づいて、前記電子デバイスが前記一連動作を実行するために最低限必要な前記蓄電デバイスの容量を示す下限容量を導出する容量導出部として前記コンピュータを機能させてよい。前記プログラムは、前記蓄電デバイスの前記下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部に前記下限容量情報を表示させる生成部として前記コンピュータを機能させてよい。
【0014】
なお、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また、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】発電デバイスの電力で電子デバイスを駆動させるシステムの一例を示す構成図である。
【図2】電子デバイスの機能ブロックの一例を示す図である。
【図3】本実施形態に係るシミュレーション装置の機能ブロックの一例を示す図である。
【図4】直流電圧変換器から出力される出力電力の時間変化の様子及び直流電圧変換器からの出力電力で蓄電デバイスが充電される場合の蓄電デバイスの電圧の時間変化の様子を示す図である。
【図5】シミュレーション装置が蓄電デバイスの下限容量をシミュレーションする手順の一例を示すフローチャートである。
【図6】蓄電デバイスへの充電電力値の入力画面の一例を示す図である。
【図7】電子デバイスの動作電圧範囲の入力画面の一例を示す図である。
【図8】デカップリングコンデンサの総容量の入力画面の一例を示す図である。
【図9A】電子デバイスの消費電流及び動作時間、並びに昇降圧コンバータの出力電圧及び効率の入力画面の一例を示す図である。
【図9B】電子デバイスの消費電流及び動作時間、並びに昇降圧コンバータの出力電圧及び効率の入力画面の一例を示す図である。
【図10】蓄電デバイスの電圧の時間変化の様子を示す図である。
【図11】蓄電デバイスの充放電の電力及びエネルギーの時間変化の様子を示す図である。
【図12】電子デバイスの一連動作中における蓄電デバイスの電力の時間変化の様子を示す図である。
【図13】蓄電デバイスの電圧の時間変化の様子を示す図である。
【図14】電子デバイスが一連動作を実行する場合の蓄電デバイスに蓄えられるエネルギーの時間変化を示すグラフの一例を示す図である。
【図15】昇降圧コンバータを内蔵しない電子デバイスの機能ブロックの一例を示す図である。
【図16】蓄電デバイスの電圧の時間変化の様子を示す図である。
【図17】蓄電デバイスの充放電の電力及びエネルギーの時間変化の様子を示す図である。
【図18】シミュレーション装置が蓄電デバイスの下限容量をシミュレーションする手順の一例を示すフローチャートである。
【図19】電子デバイスの消費電流及び動作時間の入力画面の一例を示す図である。
【図20】電子デバイスが一連動作を実行するときの蓄電デバイスの放電電流(すなわちシステムの消費電流と同義)の時間変化の様子を示す図である。
【図21】蓄電デバイスに蓄積されたエネルギーのうち電子デバイスが消費する一連動作に含まれる動作ごとの割合を示す割合情報の一例を示す図である。
【図22】下限容量及び比較容量のそれぞれについて生成された時間変化情報のグラフの一例を示す図である。
【図23】シミュレーション装置が蓄電デバイスの下限容量及び比較容量をシミュレーションする手順の一例を示すフローチャートである。
【図24】ハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。
【0017】
図１は、発電デバイス１０の電力で電子デバイス４０を駆動させるシステムの一例を示す構成図である。システムは、発電デバイス１０、直流電圧変換器２０、蓄電デバイス３０、及び電子デバイス４０を備える。システムは、エネルギーハーベスティングを利用するシステムである。
【0018】
発電デバイス１０は、太陽光発電素子、熱発電素子などの環境エネルギーを利用して発電するデバイスである。直流電圧変換器２０は、ＤＣＤＣコンバータであり、発電デバイス１０からの直流電圧を昇圧または降圧して、蓄電デバイス３０を充電する。直流電圧変換器２０は、蓄電デバイス３０からの電力を電子デバイス４０に出力するか否かを切り替えるスイッチを有する。直流電圧変換器２０は、蓄電デバイス３０の充電容量が予め定められた充電容量に達するとスイッチを切り替えて、蓄電デバイス３０からの電力で電子デバイス４０を駆動させる。システムは、蓄電デバイス３０の充電と、蓄電デバイス３０の放電とを繰り返す。このシステムによれば、発電デバイス１０で発電された僅かな電力を一旦蓄電デバイス３０に充電した後、蓄電デバイス３０から電子デバイス４０に電力を供給する。これにより、発電デバイス１０での発電量より大きな消費電力の電子デバイス４０を駆動させることができる。よって、環境エネルギーをより有効に活用することができる。
【0019】
図２は、電子デバイス４０の機能ブロックの一例を示す。電子デバイス４０は、デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂ、昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂ、ＭＣＵ４３、センサ４４Ａ及び４４Ｂ、並びに送信機４５を備える。図２に示す電子デバイス４０が備える回路は、一例であり、電子デバイス４０が備える回路は、電子デバイス４０が実行する動作によって適宜変更されてよい。
【0020】
デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂは、蓄電デバイス３０と昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂとを電気的に接続する電源ラインに乗るノイズを除去する。昇降圧コンバータ４２Ａは、蓄電デバイス３０からの電力を昇圧または降圧して、ＭＣＵ４３、センサ４４Ａ及び４４Ｂに電力を供給する。昇降圧コンバータ４２Ｂは、蓄電デバイス３０の電力を昇圧または降圧して、送信機４５に電力を供給する。
【0021】
電子デバイス４０は、センサ４４Ａ及び４４Ｂで検出された検出結果を示す信号を送信機４５を介して外部に定期的に送信する。すなわち、電子デバイス４０は、蓄電デバイス３０からの電力で昇降圧コンバータ４２Ａ及びＢ、ＭＣＵ４３、センサ４４Ａ及び４４Ｂ、並びに送信機４５を駆動して、予め定められた一連動作を繰り返し実行する。電子デバイス４０は、予め定められた一連動作を周期的に実行してもよい。
【0022】
このようなシステムを設計するにあたり、電子デバイス４０が一連動作を実行するのに最低限必要な蓄電デバイス３０の容量を容易に判断できず、適切な蓄電デバイス３０を選択することが難しく、環境エネルギーの有効活用が最適に行えない可能性がある。
【0023】
そこで、本実施形態では、適切な蓄電デバイス３０の選択を容易にできるシミュレーションを実現できるシミュレーション装置を提供する。
【0024】
図３は、本実施形態に係るシミュレーション装置１００の機能ブロックの一例を示す。シミュレーション装置１００は、充電電力受付部１０２、電圧値受付部１０４、容量受付部１０６、動作情報受付部１０８、コンバータ情報受付部１１０、容量導出部１１２、生成部１１４、比較容量受付部１１６、記憶部１２０、及び表示部１３０を備える。
【0025】
シミュレーション装置１００は、発電デバイス１０からの直流電圧を直流電圧変換器２０で昇圧または降圧して蓄電デバイス３０に充電し、蓄電デバイス３０からの電力で予め定められた一連動作を実行する電子デバイス４０を駆動させるシステムにおける蓄電デバイス３０の選定を補助する。
【0026】
図４は、直流電圧変換器２０から出力される出力電力の時間変化の様子及び直流電圧変換器２０からの出力電力で蓄電デバイス３０が充電される場合の蓄電デバイス３０の電圧の時間変化の様子を示す図である。直流電圧変換器２０は、一定の出力電力で蓄電デバイス３０を充電する。蓄電デバイス３０の電圧が電源電圧上限値ＶＤＥＴＨに達すると、蓄電デバイス３０から電子デバイス４０に電力が供給され、電子デバイス４０が一連動作の実行を開始する（ｔ１）。すなわち、電源電圧上限値ＶＤＥＴＨは、電子デバイス４０が一連動作を開始するときの蓄電デバイス３０の電圧の大きさを示す給電開始電圧値に相当する。一方、蓄電デバイス３０の電圧が電源電圧下限値ＶＤＥＴＬに達すると、蓄電デバイス３０から電子デバイス４０への電力の供給を一旦停止する（ｔ３）。すなわち、電源電圧下限値ＶＤＥＴＬは、電子デバイス４０が一連動作を停止するときの蓄電デバイス３０の電圧の大きさを示す給電停止電圧値に相当する。
【0027】
再度、蓄電デバイス３０の電圧が電源電圧上限値ＶＤＥＴＨに達すると、蓄電デバイス３０から電子デバイス４０に電力が再び供給され、電子デバイス４０が一連動作の実行を再開する。そして、蓄電デバイス３０の電圧が電源電圧下限値ＶＤＥＴＬに達すると、蓄電デバイス３０から電子デバイス４０への電力の供給を再び一旦停止する（ｔ４）。
【0028】
蓄電デバイス３０の電圧が電源電圧上限値ＶＤＥＴＨから電源電圧下限値ＶＤＥＴＬに達するまでの間に、電子デバイス４０が一連動作を完了させるためには、蓄電デバイス３０の容量として最低限必要な下限容量がある。この下限容量は、電子デバイス４０が一連動作の間に消費する消費電力、及び一連動作を実行するのに要する動作時間の長さに依存する。しかし、電子デバイス４０の種類、一連動作の種類によって、消費電力及び動作時間は異なり、蓄電デバイス３０の容量の下限容量を容易に判断することは難しい。
【0029】
そこで、シミュレーション装置１００は、電子デバイス４０の一連動作における消費電力及び動作時間に基づいて下限容量を導出する。
【0030】
シミュレーション装置１００は、蓄電デバイス３０の下限容量を導出するための各種パラメータの入力をユーザから受け付けるために、充電電力受付部１０２、電圧値受付部１０４、容量受付部１０６、動作情報受付部１０８、及びコンバータ情報受付部１１０を備える。
【0031】
充電電力受付部１０２は、蓄電デバイス３０を充電すべく直流電圧変換器２０から蓄電デバイス３０に出力される充電電力値を受け付ける。電圧値受付部１０４は、電子デバイス４０の動作可能電圧範囲を示す電源電圧上限値ＶＤＥＴＨ及び電源電圧下限値ＶＤＥＴＬを受け付ける。容量受付部１０６は、電子デバイス４０に入力される突入電流値を導出するために用いるデカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの容量を受け付ける。
【0032】
動作情報受付部１０８は、一連動作に含まれる動作ごとに、電子デバイス４０で消費する消費電流値と動作時間とを受け付ける。動作情報受付部１０８は、一連動作に含まれる動作を担う回路ごとに、電子デバイス４０で消費する消費電流値と動作時間とを受け付けてよい。コンバータ情報受付部１１０は、昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂの出力電圧、及び効率を受け付ける。
【0033】
容量導出部１１２は、電子デバイス４０が一連動作を実行するために最低限必要な蓄電デバイス３０の容量を示す下限容量を導出する。容量導出部１１２は、電子デバイス４０の一連動作の消費電流値及び動作時間、給電開始電圧値（ＶＤＥＴＨ）、並びに給電停止電圧値（ＶＤＥＴＬ）に基づいて、蓄電デバイス３０の下限容量を導出する。
【0034】
容量導出部１１２は、デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの容量にさらに基づいて、下限容量を導出してよい。容量導出部１１２は、デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの容量とデカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの容量に入力される突入電流値との関係を示す情報に従って、デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの容量に対応する突入電流値を導出し、突入電流値にさらに基づいて、蓄電デバイス３０の下限容量を導出してよい。
【0035】
記憶部１２０は、容量導出部１１２が蓄電デバイス３０の下限容量を導出するために必要な各種情報を記憶する。記憶部１２０は、電子デバイス４０に入力される突入電流値を導出するために必要な値として、直流電圧変換器２０が備える蓄電デバイス３０の電力を電子デバイス４０に供給するか否かを切り替えるスイッチの抵抗値を記憶する。
【0036】
容量導出部１１２は、昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂの出力電圧値と、昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂの効率とにさらに基づいて、下限容量を導出してよい。
【0037】
生成部１１４は、蓄電デバイス３０の下限容量を示す下限容量情報を生成し、表示部１３０に下限容量情報を表示させる。
【0038】
生成部１１４は、消費電流値、動作時間、給電開始電圧値、及び給電停止電圧値に基づいて、電子デバイス４０が一連動作を実行する場合の蓄電デバイス３０に蓄えられるエネルギー、蓄電デバイス３０の電圧、または出力電流の時間変化を示す時間変化情報を生成し、表示部１３０に時間変化情報を表示させてよい。なお、蓄電デバイス３０は入出力端子が共通のため、入力電圧または出力電圧を区別せずに電圧とする。
【0039】
比較容量受付部１１６は、蓄電デバイス３０の下限容量と比較するための比較容量を受け付ける。生成部１１４は、下限容量及び比較容量のそれぞれについて、電子デバイス４０が一連動作を実行する場合の蓄電デバイス３０に蓄えられるエネルギー、蓄電デバイス３０の電圧、または出力電流の時間変化を示す時間変化情報を生成し、表示部１３０に時間変化情報を表示させてよい。
【0040】
図５は、シミュレーション装置１００が蓄電デバイス３０の下限容量をシミュレーションする手順の一例を示すフローチャートである。
【0041】
シミュレーション装置１００は、ユーザから入力情報１として、蓄電デバイス３０の充電電力、電子デバイス４０の電源電圧上限値及び電源電圧下限値の入力を受け付ける（Ｓ１００）。より具体的には、充電電力受付部１０２が、図６に示すような入力画面を介して、直流電圧変換器２０から蓄電デバイス３０に出力される充電電力値の入力を受け付ける。さらに、電圧値受付部１０４が、図７に示すような入力画面を介して、電子デバイス４０の電源電圧上限値ＶＤＥＴＨ及び電源電圧下限値ＶＤＥＴＬの入力を受け付ける。
【0042】
シミュレーション装置１００は、ユーザから入力情報２として、電子デバイス４０のデカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの容量、電子デバイス４０の消費電流値及び動作時間、並びに昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂの出力電圧及び効率の入力を受け付ける（Ｓ１０２）。
【0043】
より具体的には、容量受付部１０６は、図８に示すような入力画面を介して、デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの総容量の入力を受け付ける。動作情報受付部１０８は、図９Ａ及び図９Ｂに示すような入力画面を介して、電子デバイス４０の消費電流値及び動作時間の入力を受け付ける。動作情報受付部１０８は、電子デバイス４０が一連動作に含まれる各動作についての消費電流値及び動作時間の入力を受け付ける。動作情報受付部１０８は、昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂのそれぞれについて関係する動作の消費電流値及び動作時間の入力を受け付ける。コンバータ情報受付部１１０は、図９Ａ及び図９Ｂに示すような入力画面を介して、昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂの出力電圧及び効率の入力を受け付ける。
【0044】
生成部１１４は、入力情報３として、シミュレーション結果として表示部１３０に表示させるグラフの表示形式（エネルギー、電圧、または電流）の入力を受け付ける（Ｓ１０４）。生成部１１４が、蓄電デバイス３０の電気的な出力特性の時間変化を示す情報を生成する場合に、蓄電デバイス３０の出力の時間変化として、エネルギー、電圧、または電流のいずれかの時間変化を示す情報を表示部１３０に表示させるかをユーザに選択させるべく、入力情報３をユーザから受け付ける。
【0045】
容量導出部１１２は、入力情報１及び入力情報２に基づいて、突入電流値を導出する（Ｓ１０６）。蓄電デバイス３０の電圧がＶＤＥＴＨに達すると直流電圧変換器２０のスイッチが導通状態となり、電子デバイス４０への給電が開始され、デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの電圧が０ＶからＶＤＥＴＨに達するまで瞬時的に大電流が流れる。
【0046】
直流電圧変換器２０のスイッチは、蓄電デバイス３０から電子デバイス４０への電力を供給するか否かを切り替えるスイッチである。ここで、突入電流は、蓄電デバイス３０から電子デバイス４０への給電が開始された直後に、電源を安定化させるためのデカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂに瞬間的に流れる比較的な大きな電流のことをいう。
【0047】
微小時間ΔＴにデカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂに流れる突入電流値ＩＲは、ＶＤＥＴＨをＶＨ、ΔＴ秒後のデカップリングコンデンサの電圧をＶＤ、直流電圧変換器２０のスイッチの抵抗値をＲＳとした場合、次式（１）で定義できる。
ＩＲ＝（ＶＨ－ＶＤ）／ＲＳ・・・（１）
ＩＲ＝（ＶＨ－ＶＤ）／ＲＳ・・・（１）
【0048】
さらに、ΔＴ秒後のデカップリングコンデンサの電圧ＶＤは、デカップリングコンデンサの容量をＣＤとした場合、次式（２）で定義できる。
ＶＤ＝ＩＲ×ΔＴ／ＣＤ・・・（２）
ＶＤ＝ＩＲ×ΔＴ／ＣＤ・・・（２）
【0049】
そこで、容量導出部１１２は、式（１）及び式（２）を満たすＩＲを導出することで、突入電流値ＩＲを導出する。
【0050】
図１０は、蓄電デバイス３０の電圧の時間変化を示す。ここで、蓄電デバイス３０とデカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂとの間の内部抵抗をＲＣＩＮ、デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂを流れる電流をＩＸとする（ｘ＝０，１，２...）。この時、容量導出部１１２は、電流ＩＸを次式に従って導出してよい。
電流ＩＸ並びに蓄電デバイス３０の電圧は時間経過とともに減少し、デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの電圧は増加していく。その後、蓄電デバイス３０の電圧とデカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの電圧が一致すると、デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂに流れる電流は、０μＡとなる。
【数1】
【0051】
続いて、容量導出部１１２は、電子デバイス４０の一連動作における消費エネルギーＥＴを次式（３）で導出する。
ＥＴ＝ＩＥ×ＶＯ×Ｔ／η・・・（３）
ここで、電子デバイス４０の消費電流値をＩＥ、昇降圧コンバータの出力電圧をＶＯ、動作時間をＴ、昇降圧コンバータの効率をηとする。
ＥＴ＝ＩＥ×ＶＯ×Ｔ／η・・・（３）
ここで、電子デバイス４０の消費電流値をＩＥ、昇降圧コンバータの出力電圧をＶＯ、動作時間をＴ、昇降圧コンバータの効率をηとする。
【0052】
電子デバイス４０が複数の昇降圧コンバータを備える場合、容量導出部１１２は、それぞれの昇降圧コンバータについて、消費エネルギーを導出し、それぞれの昇降圧コンバータの消費エネルギーを合計することで、電子デバイス４０の一連動作における消費エネルギーを導出する。
【0053】
昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂの効率は、蓄電デバイス３０の電圧に依存するが、本実施形態では、効率は変化しないとみなす。
【0054】
さらに、容量導出部１１２は、入力情報１及び入力情報２に基づいて蓄電デバイス３０の下限容量を導出する（Ｓ１０８）。
【0055】
容量導出部１１２は、蓄電デバイス３０の下限容量ＣＬを次式（４）で導出する。
ＣＬ＝２×ＥＴ／（ＶＨ ２－ＶＬ ２）・・・（４）
ＣＬ＝２×ＥＴ／（ＶＨ ２－ＶＬ ２）・・・（４）
【0056】
生成部１１４は、蓄電デバイス３０の充電エネルギーと放電エネルギーとの差分を導出することで、電子デバイス４０が一連動作を実行している間における蓄電デバイス３０に蓄えられるエネルギーの時間変化を導出する（Ｓ１１０）。
【0057】
生成部１１４は、図１１に示すように、蓄電デバイス３０の充電電力と、電子デバイス４０の消費電力（蓄電デバイス３０の放電電力）と、微小時間ΔＴとから、微小時間ΔＴ後の蓄電デバイス３０の充電エネルギーと放電エネルギーとの差ΔＥｎｅｒｇｙを導出する。生成部１１４は、電子デバイス４０の一連動作の間の差ΔＥｎｅｒｇｙの導出を繰り返すことで、電子デバイス４０の一連動作の間における蓄電デバイス３０のエネルギーの時間変化を導出してよい。
【0058】
生成部１１４は、図１２に示すように、電子デバイス４０の一連動作に含まれる動作ごとの放電電力の時間変化を示すグラフ（Ａ）を生成したり、電子デバイス４０の一連動作中における蓄電デバイス３０の充電電力の時間変化を示すグラフ（Ｂ）を生成したりしてよい。
【0059】
生成部１１４は、入力情報１及び入力情報２に基づいて、蓄電デバイス３０の放電時間を導出する（Ｓ１１２）。生成部１１４は、電子デバイス４０の一連動作の各動作の時間を合計することで蓄電デバイス３０の放電時間を導出してよい。
【0060】
図１３は、蓄電デバイス３０の電圧の時間変化の様子を示す図である。生成部１１４は、直流電圧変換器２０からの充電電力ＷＯと蓄電デバイス３０の容量Ｃとから、次式（５）により、蓄電デバイス３０の電圧が０ＶからＶＤＥＴＨまで昇圧または降圧されるまでの充電時間ＴＣ１を導出してよい。
ＴＣ１＝１／２×Ｃ×ＶＨ ２／ＷＯ・・・（５）
ＴＣ１＝１／２×Ｃ×ＶＨ ２／ＷＯ・・・（５）
【0061】
また、電子デバイス４０の一連動作が完了した時点での、蓄電デバイス３０の電圧は、ＶＤＥＴＬであるので、生成部１１４は、次式（６）より、蓄電デバイス３０の電圧がＶＤＥＴＬＶからＶＤＥＴＨまで昇圧または降圧されるまでの充電時間ＴＣ２を導出してよい。
ＴＣ２＝１／２×Ｃ×（ＶＨ ２－ＶＬ ２）／ＷＯ・・・（６）
ＴＣ２＝１／２×Ｃ×（ＶＨ ２－ＶＬ ２）／ＷＯ・・・（６）
【0062】
以上のそれぞれの導出結果に基づいて、生成部１１４は、電子デバイス４０が一連動作を実行する場合の蓄電デバイス３０に蓄えられるエネルギー、蓄電デバイス３０の電圧、または出力電流の時間変化を示す時間変化情報及び下限容量情報を生成し、表示部１３０に時間変化情報及び下限容量情報を表示させる（Ｓ１１４）。
【0063】
生成部１１４は、例えば、図１４に示すような電子デバイス４０が一連動作を実行する場合の蓄電デバイス３０に蓄えられるエネルギーの時間変化を示すグラフを生成して、表示部１３０に表示させてよい。生成部１１４は、グラフに、蓄電デバイス３０の下限容量（基準）を合わせて示すグラフを生成してよい。
【0064】
生成部１１４は、次式（７）により、蓄電デバイス３０の電圧ＶＣを導出できる。
ＶＣ＝√（２×ＥＴ×Ｃ）・・・（７）
ＶＣ＝√（２×ＥＴ×Ｃ）・・・（７）
【0065】
よって、生成部１１４は、以上のそれぞれの導出結果に基づいて、電子デバイス４０が一連動作を実行する場合の蓄電デバイス３０の電圧の時間変化を示す時間変化情報を生成し、表示部１３０に時間変化情報を表示させてもよい。
【0066】
また、生成部１１４は、次式（８）により、蓄電デバイス３０の出力電流ＩＣを導出できる。
ＩＣ＝（ＷＯ－ＷＤ）／ＶＣ・・・（８）
ここで、電子デバイス４０の充電電力をＷＯ、電子デバイス４０の放電電力をＷＤ、蓄電デバイスの電圧をＶＣとする。
ＩＣ＝（ＷＯ－ＷＤ）／ＶＣ・・・（８）
ここで、電子デバイス４０の充電電力をＷＯ、電子デバイス４０の放電電力をＷＤ、蓄電デバイスの電圧をＶＣとする。
【0067】
よって、生成部１１４は、以上のそれぞれの導出結果に基づいて、電子デバイス４０が一連動作を実行する場合の蓄電デバイス３０の出力電流の時間変化を示す時間変化情報を生成し、表示部１３０に時間変化情報を表示させてもよい。
【0068】
なお、容量導出部１１２が上記で導出する蓄電デバイス３０の下限容量は、蓄電デバイス３０のＤＣバイアス特性及び漏れ電流を無視した理想的な容量であり、蓄電デバイス３０の実効容量は、この下限容量より低い値になる可能性がある。
【0069】
そこで、容量導出部１１２は、容量比［％］、及びＤＣバイアス特性［％］をユーザから受け付けて、下限容量ＣＬ×（容量比［％］／１００）／（ＤＣバイアス特性［％］／１００）を演算することで、下限容量の実効値を導出してもよい。
【0070】
また、生成部１１４は、直流電圧変換器２０の自己消費電流値及び漏れ電流値をユーザから受け付けて、直流電圧変換器２０の充電電流値から自己消費電流値及び漏れ電流値を減算することで、直流電圧変換器２０の充電電流値の実効値を導出してもよい。
【0071】
図１５は、昇降圧コンバータを内蔵しない電子デバイス４０の機能ブロックの一例を示す。
【0072】
ＭＣＵ４３、センサ４４Ａ及び４４Ｂ、並びに送信機４５のそれぞれの電源ラインにデカップリングコンデンサ４１Ａ、４１Ｂ、４２Ｃ、及び４２Ｄのそれぞれが接続されている。
【0073】
ＭＣＵ４３、センサ４４Ａ及び４４Ｂ、並びに送信機４５には、蓄電デバイス３０からの電圧が印加される。図１６に示すように、蓄電デバイス３０の電圧は、一定ではなく、変化する。したがって、昇降圧コンバータを内蔵しない電子デバイス４０の場合には、電子デバイス４０の消費電力を電流と電圧との積では導出することは難しい。
【0074】
そこで、電子デバイス４０への給電開始直後において電子デバイス４０に印加される電圧は、ＶＤＥＴＨで既知であることに着目する。そして、生成部１１４は、図１７に示すように、電子デバイス４０への給電開始直後の電流と電圧ＶＤＥＴＨとの積を微小時間ΔＴで時間積分して、蓄電デバイス３０の消費エネルギーを導出し、蓄電デバイス３０の消費エネルギーと蓄電デバイス３０の充電エネルギーとの差分を、微小時間ΔＴにおける蓄電デバイス３０のエネルギーの変化量ΔＥｎｅｒｇｙとして導出する。さらに、生成部１１４は、蓄電デバイス３０の電圧の変化量ΔＶを次式（９）により導出する。
ΔＶ＝√（２×ΔＥｎｅｒｇｙ／Ｃ）・・・（９）
ΔＶ＝√（２×ΔＥｎｅｒｇｙ／Ｃ）・・・（９）
【0075】
生成部１１４は、電子デバイス４０の一連動作が完了するまで上記の手順を繰り返すことで、電子デバイス４０の一連動作中における蓄電デバイス３０に蓄えられるエネルギーの時間変化を導出できる。
【0076】
図１８は、シミュレーション装置１００が蓄電デバイス３０の下限容量をシミュレーションする手順の一例を示すフローチャートである。図１８は、電子デバイス４０が昇降圧コンバータを内蔵していない場合の手順を示す。
【0077】
シミュレーション装置１００は、ユーザから入力情報１として、蓄電デバイス３０の充電電力、電子デバイス４０の電源電圧上限値及び電源電圧下限値の入力を受け付ける（Ｓ２００）。より具体的には、充電電力受付部１０２が、図６に示すような入力画面を介して、直流電圧変換器２０から蓄電デバイス３０に出力される充電電力値の入力を受け付ける。さらに、電圧値受付部１０４が、図７に示すような入力画面を介して、電子デバイス４０の電源電圧上限値ＶＤＥＴＨ及び電源電圧下限値ＶＤＥＴＬの入力を受け付ける。
【0078】
シミュレーション装置１００は、ユーザから入力情報２として、電子デバイス４０のデカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの容量、並びに電子デバイス４０の消費電流及び動作時間の入力を受け付ける（Ｓ２０２）。
【0079】
より具体的には、容量受付部１０６は、図８に示すような入力画面を介して、デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの総容量の入力を受け付ける。動作情報受付部１０８は、図１９に示すような入力画面を介して、電子デバイス４０の消費電流及び動作時間の入力を受け付ける。動作情報受付部１０８は、電子デバイス４０が一連動作に含まれる各動作についての消費電流値及び動作時間の入力を受け付ける。
【0080】
生成部１１４は、入力情報３として、シミュレーション結果として表示部１３０に表示させるグラフの表示形式（エネルギー、電圧、または電流）の入力を受け付ける（Ｓ２０４）。生成部１１４が、蓄電デバイス３０の電気的な電圧特性の時間変化を示す情報を生成する場合に、蓄電デバイス３０の時間変化として、エネルギー、電圧、または電流のいずれかの時間変化を示す情報を表示部１３０に表示させるかをユーザに選択させるべく、入力情報３をユーザから受け付ける。
【0081】
容量導出部１１２は、入力情報１及び入力情報２に基づいて、突入電流値を導出する（Ｓ２０６）。容量導出部１１２は、式（１）及び式（２）に従って、突入電流値を導出してよい。容量導出部１１２は、入力情報１及び入力情報２に基づいて、蓄電デバイス３０の下限容量を導出する（Ｓ２０８）。容量導出部１１２は、電子デバイス４０の一連動作の各動作の消費電流値と動作時間との積を合計して、電子デバイス４０の一連動作に必要な電荷量Ｑを導出する。すなわち、容量導出部１１２は、図２０に示すような枠内の面積Ａ３を導出することで、電荷量Ｑを導出する。そして、容量導出部１１２は、次式（１０）から、下限容量ＣＬを導出する。
ＣＬ＝Ｑ（ＶＨ－ＶＬ）・・・（１０）
ＣＬ＝Ｑ（ＶＨ－ＶＬ）・・・（１０）
【0082】
生成部１１４は、入力情報１及び入力情報２に基づいて蓄電デバイス３０のエネルギー変化量ΔＥｎｅｒｇｙを導出する（Ｓ２１０）。さらに、生成部１１４は、入力情報１及び入力情報２に基づいて、蓄電デバイス３０の放電時間を導出する。
【0083】
以上のそれぞれの導出結果に基づいて、生成部１１４は、電子デバイス４０が一連動作を実行する場合の蓄電デバイス３０に蓄えられるエネルギー、蓄電デバイス３０の電圧、または出力電流の時間変化を示す時間変化情報及び下限容量情報を生成し、表示部１３０に時間変化情報及び下限容量情報を表示させる（Ｓ２１４）。
【0084】
生成部１１４は、さらに、図２１に示すように、電子デバイス４０の一連動作の消費電流値及び動作時間、給電開始電圧値（ＶＤＥＴＨ）、並びに給電停止電圧値（ＶＤＥＴＬ）に基づいて、蓄電デバイス３０に蓄積されたエネルギーのうち電子デバイス４０が消費する一連動作に含まれる動作ごとの割合を示す割合情報を生成し、割合情報を表示部１３０に表示させてもよい。これにより、電子デバイス４０が備えるそれぞれの電子部品によるそれぞれの動作によるエネルギーの消費割合を容易に把握できる。
【0085】
以上、シミュレーション装置１００が、電子デバイス４０が一連動作を完了させるために蓄電デバイス３０が最低限必要な下限容量を提示する例について説明した。
【0086】
蓄電デバイス３０の容量を変えた場合の蓄電デバイス３０のエネルギー、電圧、または出力電流の時間変化を把握することができれば、蓄電デバイス３０の容量の選択がさらに容易になる。
【0087】
そこで、比較容量受付部１１６は、蓄電デバイス３０の下限容量と比較するための比較容量を受け付ける。生成部１１４は、下限容量及び比較容量のそれぞれについて、電子デバイス４０が一連動作を実行する場合の蓄電デバイス３０に蓄えられるー、蓄電デバイス３０の電圧、または出力電流の時間変化を示す時間変化情報を生成し、表示部１３０に時間変化情報を表示させてよい。生成部１１４は、時間変化情報に加えて、下限容量及び比較容量を示す情報を表示部１３０に表示させてよい。
【0088】
図２２は、下限容量及び比較容量のそれぞれについて生成された時間変化情報のグラフの一例を示す。蓄電デバイス３０の容量が増加すれば、蓄電デバイス３０の充電時間は増加するが、蓄電デバイス３０の電圧がＶＤＥＴＨからＶＤＥＴＬに達するまでに電子デバイス４０が実行できる一連動作の回数を増やすことができる。例えば、電子デバイス４０が通信を行う場合には、通信試行回数を１回から３回に増加させることができ、通信の成功率を３倍に向上させることができる。したがって、電子デバイス４０の一連動作を連続して実行した回数に応じて比較容量を調整することで、蓄電デバイス３０の容量を適切に選択できる。
【0089】
図２３は、シミュレーション装置１００が蓄電デバイス３０の下限容量及び比較容量をシミュレーションする手順の一例を示すフローチャートである。
【0090】
シミュレーション装置１００は、ユーザから入力情報１として、蓄電デバイス３０の充電電力、電子デバイス４０の電源電圧上限値及び電源電圧下限値の入力を受け付ける（Ｓ３００）。より具体的には、充電電力受付部１０２が、図６に示すような入力画面を介して、直流電圧変換器２０から蓄電デバイス３０に出力される充電電力値の入力を受け付ける。さらに、電圧値受付部１０４が、図７に示すような入力画面を介して、電子デバイス４０の電源電圧上限値ＶＤＥＴＨ及び電源電圧下限値ＶＤＥＴＬの入力を受け付ける。
【0091】
シミュレーション装置１００は、ユーザから入力情報２として、電子デバイス４０のデカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの容量、電子デバイス４０の消費電流及び動作時間、並びに昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂの出力電圧及び効率の入力を受け付ける（Ｓ３０２）。
【0092】
より具体的には、容量受付部１０６は、図８に示すような入力画面を介して、デカップリングコンデンサ４１Ａ及び４１Ｂの総容量の入力を受け付ける。動作情報受付部１０８は、図９Ａ及び図９Ｂに示すような入力画面を介して、電子デバイス４０の消費電流及び動作時間の入力を受け付ける。動作情報受付部１０８は、電子デバイス４０が一連動作に含まれる各動作についての消費電流値及び動作時間の入力を受け付ける。動作情報受付部１０８は、昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂのそれぞれについて関係する動作の消費電流値及び動作時間の入力を受け付ける。コンバータ情報受付部１１０は、図９Ａ及び図９Ｂに示すような入力画面を介して、昇降圧コンバータ４２Ａ及び４２Ｂの出力電圧及び効率の入力を受け付ける。
【0093】
比較容量受付部１１６は、入力情報３として、蓄電デバイス３０の比較対象の容量の入力を受け付ける（Ｓ３０４）。容量導出部１１２が蓄電デバイス３０の下限容量を先に導出して、表示部１３０に表示させた後、比較容量受付部１１６は、蓄電デバイス３０の比較対象の容量の入力を受け付けてもよい。
【0094】
生成部１１４は、入力情報４として、シミュレーション結果として表示部１３０に表示させるグラフの表示形式（エネルギー、電圧、または電流）の入力を受け付ける（Ｓ３０６）。
【0095】
容量導出部１１２は、入力情報１及び入力情報２に基づいて、下限容量及び比較容量のそれぞれについて突入電流値を導出する（Ｓ３０８）。容量導出部１１２は、式（３）に従って、下限容量及び比較容量のそれぞれについて突入電流値を導出してよい。
【0096】
続いて、容量導出部１１２は、入力情報１、入力情報２、及び入力情報３に基づいて、下限容量及び比較容量のそれぞれについて、電子デバイス４０の一連動作における消費エネルギーＥＴを式（４）に従って導出する（Ｓ３１０）。
【0097】
生成部１１４は、下限容量及び比較容量のそれぞれについて、蓄電デバイス３０の充電エネルギーと放電エネルギーとの差分を導出することで、電子デバイス４０が一連動作を実行している間における蓄電デバイス３０に蓄えられるエネルギーの時間変化を導出する（Ｓ３１２）。
【0098】
さらに生成部１１４は、下限容量及び比較容量のそれぞれについて、入力情報１及び入力情報２に基づいて、蓄電デバイス３０の放電時間を導出する（Ｓ３１４）。
【0099】
以上のそれぞれの導出結果に基づいて、生成部１１４は、下限容量及び比較容量のそれぞれについて、電子デバイス４０が一連動作を実行する場合の蓄電デバイス３０に蓄えられるエネルギー、蓄電デバイス３０の電圧、または出力電流の時間変化を示す時間変化情報及び下限容量及び比較容量情報を生成し、表示部１３０に時間変化情報及び下限容量及び比較容量情報を表示させる（Ｓ３１６）。また、比較容量情報から比較容量における各デバイスの推奨動作時間を導出し、図２０のように表示部１３０に表示させても良い。
【0100】
以上、本実施形態に係るシミュレーション装置１００によれば、電子デバイス４０が一連動作を実行するのに最低限必要な蓄電デバイス３０の容量を容易に判断でき、適切な蓄電デバイス３０を選択しやすくなり、環境エネルギーの有効活用が最適に行うことができる。
【0101】
図２４は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化してよいコンピュータ１２００の一例を示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーションまたは当該装置の１または複数の「部」として機能させることができる。または、当該プログラムは、コンピュータ１２００に当該オペレーションまたは当該１または複数の「部」を実行させることができる。当該プログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつかまたは全てに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。
【0102】
本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、及びＲＡＭ１２１４を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、入力／出力ユニットを含み、それらは入力／出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０を含む。ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。
【0103】
通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブが、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納してよい。ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／またはコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。プログラムが、ＣＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリまたはＩＣカードのようなコンピュータ可読記録媒体またはネットワークを介して提供される。プログラムは、コンピュータ可読記録媒体の例でもあるＲＡＭ１２１４、またはＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーションまたは処理を実現することによって構成されてよい。
【0104】
例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、またはＵＳＢメモリのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。
【0105】
また、ＣＰＵ１２１２は、ＵＳＢメモリ等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。
【0106】
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
【0107】
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上またはコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。
【0108】
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
【0109】
コンピュータ可読命令は、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードの何れかを含んでよい。ソースコードまたはオブジェクトコードは、従来の手続型プログラミング言語を含む。従来の手続型プログラミング言語は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語でよい。コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供されてよい。プロセッサまたはプログラマブル回路は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
【0110】
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。
【0111】
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】
【0112】
１０ 発電デバイス
２０ 直流電圧変換器
３０ 蓄電デバイス
４０ 電子デバイス
４１Ａ，４１Ｂ デカップリングコンデンサ
４２Ａ，４２Ｂ 昇降圧コンバータ
４４Ａ，４４Ｂ センサ
４５ 送信機
１００ シミュレーション装置
１０２ 充電電力受付部
１０４ 電圧値受付部
１０６ 容量受付部
１０８ 動作情報受付部
１１０ コンバータ情報受付部
１１２ 容量導出部
１１４ 生成部
１１６ 比較容量受付部
１２０ 記憶部
１３０ 表示部
１２００ コンピュータ
１２１０ ホストコントローラ
１２１２ ＣＰＵ
１２１４ ＲＡＭ
１２２０ 入力／出力コントローラ
１２２２ 通信インタフェース
１２３０ ＲＯＭ
２０ 直流電圧変換器
３０ 蓄電デバイス
４０ 電子デバイス
４１Ａ，４１Ｂ デカップリングコンデンサ
４２Ａ，４２Ｂ 昇降圧コンバータ
４４Ａ，４４Ｂ センサ
４５ 送信機
１００ シミュレーション装置
１０２ 充電電力受付部
１０４ 電圧値受付部
１０６ 容量受付部
１０８ 動作情報受付部
１１０ コンバータ情報受付部
１１２ 容量導出部
１１４ 生成部
１１６ 比較容量受付部
１２０ 記憶部
１３０ 表示部
１２００ コンピュータ
１２１０ ホストコントローラ
１２１２ ＣＰＵ
１２１４ ＲＡＭ
１２２０ 入力／出力コントローラ
１２２２ 通信インタフェース
１２３０ ＲＯＭ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】