CN117955313A - 控制装置、控制方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制装置、控制方法以及系统。提供控制负载装置的负载量的控制装置，负载装置接受从直流电源输出的功率的供给。控制装置具备设定部，设定部执行负载量设定处理直到满足预先决定的条件为止，在负载量设定处理中，将以第一输入电压值为分母且以第二输入电压值为分子的电压比同与预先决定的第一系数相应的判定值进行比较，第一输入电压值表示在将负载装置设定为第一负载量的情况下施加的输入电压的大小，第二输入电压值基于在将负载装置设定为对第一负载量乘以第一系数而得到的第二负载量的情况下施加于负载装置的输入电压的大小，基于比较结果将负载装置的负载量设定为比第一负载量大或小的新的第一负载量。

Description

控制装置、控制方法以及系统

技术领域

本发明涉及一种控制装置、控制方法以及系统。

背景技术

在专利文献1中公开了一种使用电源管理IC的能量收集系统(energy harvestingsystem)，在专利文献2、3中公开了一种使用DCDC转换器的能量收集终端或能量收集系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第11157032号公报

专利文献2：日本专利第6152919号公报

专利文献3：日本专利第5921447号公报

发明内容

发明要解决的问题

提供一种能够不使与直流电源连接的负载为无负载地将基于施加于负载的电压的功率有效地进行最大化的控制装置、控制方法以及系统。

用于解决问题的方案

提供一种用于控制负载装置的负载量的控制装置，所述负载装置接受从所述直流电源输出的功率的供给。所述控制装置具备设定部，所述设定部执行负载量设定处理直到满足预先决定的条件为止，在所述负载量设定处理中，将以第一输入电压值为分母且以第二输入电压值为分子的电压比同与预先决定的第一系数相应的判定值进行比较，其中，所述第一输入电压值表示在将所述负载装置的负载量设定为第一负载量的情况下施加于所述负载装置的输入电压的大小，所述第二输入电压值表示在将所述负载装置的负载量设定为对所述第一负载量乘以所述第一系数而得到的第二负载量的情况下施加于所述负载装置的输入电压的大小，基于比较结果来将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大或小的新的第一负载量。

在所述控制装置中，可以为，所述设定部在重复进行了预先决定的次数的所述负载量设定处理的情况下，判断为满足所述预先决定的条件，并结束所述负载量设定处理。

在任一项的所述控制装置中，可以为，所述设定部在所述第二负载量大于所述第一负载量且所述电压比大于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量。可以为，所述设定部在所述第二负载量大于所述第一负载量且所述电压比小于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量。

在任一项的所述控制装置中，可以为，所述设定部在所述第二负载量小于所述第一负载量且所述电压比小于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量。可以为，所述设定部在所述第二负载量小于所述第一负载量且所述电压比大于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量。

在任一项的所述控制装置中，可以为，所述设定部将对所述第一输入电压值乘以预先决定的第二系数而得到的第一值与对所述第二输入电压值乘以预先决定的第三系数而得到的第二值进行比较，所述判定值是所述第二系数与所述第三系数之比。

在任一项的所述控制装置中，可以为，所述第一值是对所述第一输入电压值乘以与所述第一系数相应的第二系数而得到的值。可以为，所述第二值是所述第二输入电压值。

在任一项的所述控制装置中，可以为，在将所述第一系数设为α、将所述第二系数设为K、将所述第一输入电压值设为V_in、将所述第二输入电压值设为V_in’的情况下，所述设定部在(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量。可以为，所述设定部在不为(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量。

在任一项的所述控制装置中，可以为，所述第一值是所述第一输入电压值。可以为，所述第二值是对所述第二输入电压值乘以与所述第一系数相应的第二系数而得到的值。

在任一项的所述控制装置中，可以为，在将所述第一系数设为α、将所述第三系数设为1/K、将所述第一输入电压值设为V_in、将所述第二输入电压值设为V_in’的情况下，所述设定部在(1/K×V_in’-V_in)×(α-1)＞0的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量。可以为，所述设定部在不为(1/K×V_in’-V_in)×(α-1)＞0的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量。

在任一项的所述控制装置中，可以为，所述负载装置能够通过变更表示向所述负载装置输入的电流的大小的输入电流值来变更负载量。可以为，K为2-α。

在任一项的所述控制装置中，可以为，所述负载装置能够通过变更表示所述负载装置中消耗功率的电阻的大小的电阻值来变更负载量。可以为，K为2/(α+1)。

在任一项的所述控制装置中，可以为，所述负载装置能够变更消耗的功率值。可以为，K为以下。

在任一项的所述控制装置中，可以为，所述直流电源是太阳能电池。

在任一项的所述控制装置中，可以为，所述负载装置是将来自所述直流电源的直流电压进行升压或降压后向蓄电装置供给的电压变换装置。

在任一项的所述控制装置中，可以为，所述电压变换装置包括：电感器，来自所述直流电源的直流电流流过所述电感器；开关，其为了控制流向所述电感器的直流电流而进行接通或断开；以及开关控制部，其控制所述开关的接通和断开，使得从所述直流电源输入与由所述设定部设定的负载量对应的目标输入电流值的电流。

在本发明的第二方式中，提供一种系统，具备：任一项的所述控制装置；以及电压变换装置，其具有电感器、开关以及开关控制部，该电压变换装置将来自所述直流电源的直流电压进行升压或降压后向蓄电装置供给，来自所述直流电源的直流电流被输入到所述电感器，所述开关为了控制流向所述电感器的直流电流而进行接通或断开，所述开关控制部控制所述开关的接通和断开，使得从所述直流电源输入与由所述设定部设定的负载量对应的目标输入电流值的电流。另外，所述开关控制部在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值为表示所述设定部执行所述负载量设定处理直到满足所述预先决定的条件之后施加于所述负载装置的输入电压的大小的输入电压值即基准电压值以上的情况下，执行对所述开关的接通或断开的控制，在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值小于所述基准电压值的情况下，不执行对所述开关的接通和断开的控制。

可以为，所述系统还具备：第一开关，其用于对从所述直流电源向所述负载装置进行的直流电流的输入进行接通或断开；以及第二开关，其用于对从所述直流电源向所述电压变换装置进行的直流电流的输入进行接通或断开。可以为，在所述系统中，在将所述第一开关接通且将所述第二开关断开的状态下，所述设定部执行所述负载量设定处理直到满足所述预先决定的条件为止。可以为，在所述系统中，所述开关控制部在将所述第一开关接通且将所述第二开关断开的状态下获取到所述基准电压值之后，在将所述第一开关断开且将所述第二开关接通的状态下在预先决定的期间重复进行以下的条件处理：在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值为所述基准电压值以上的情况下，执行对所述开关的接通或断开的控制，在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值小于所述基准电压值的情况下，不执行对所述开关的接通和断开的控制。

在本发明的第三方式中，提供一种用于控制负载装置的负载量的控制方法，所述负载装置接受从所述直流电源输出的功率的供给。所述控制方法具备设定阶段，在所述设定阶段中，执行负载量设定处理直到满足预先决定的条件为止，所述负载量设定处理包括以下阶段：将所述负载装置的负载量设定为第一负载量；获取表示在将所述负载装置的负载量设定为第一负载量的情况下施加于所述负载装置的输入电压的大小的第一输入电压值；将所述负载装置的负载量设定为对所述第一负载量乘以预先决定的第一系数而得到的第二负载量；获取表示在将所述负载装置的负载量设定为所述第二负载量的情况下施加于所述负载装置的输入电压的大小的第二输入电压值；将以所述第一输入电压值为分母且以所述第二输入电压值为分子的电压比同与所述第一系数相应的判定值进行比较；以及基于比较结果来将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大或小的新的第一负载量。

在所述控制方法中，可以为，所述设定阶段包括以下阶段：在将第一开关接通且将第二开关断开的状态下，执行所述负载量设定处理直到满足所述预先决定的条件为止，所述第一开关用于对从所述直流电源向所述负载装置进行的直流电流的输入进行接通或断开，所述第二开关用于对从所述直流电源向电压变换装置进行的直流电流的输入进行接通或断开，所述电压变换装置将来自所述直流电源的直流电压进行升压或降压后向蓄电装置供给。可以为，所述控制方法还具备以下阶段：在执行所述负载量设定处理直到满足所述预先决定的条件之后，获取表示在将所述第一开关接通且将所述第二开关断开的状态下施加于所述负载装置的输入电压的大小的输入电压值来作为基准电压值；以及在获取到所述基准电压值之后，在将所述第一开关断开且将所述第二开关接通的状态下在预先决定的期间重复进行以下的条件处理：在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值为所述基准电压值以上的情况下，执行对所述电压变换装置所具有的开关的接通或断开的控制，在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值小于所述基准电压值的情况下，不执行对所述电压变换装置所具有的开关的接通和断开的控制。

在任一项的所述控制方法中，可以为，所述设定阶段包括以下阶段：在所述第二负载量大于所述第一负载量且所述电压比大于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量；以及在所述第二负载量大于所述第一负载量且所述电压比小于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量。

在任一项的所述控制方法中，可以为，所述设定阶段包括以下阶段：在所述第二负载量小于所述第一负载量且所述电压比小于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量；以及在所述第二负载量小于所述第一负载量且所述电压比大于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量。

上述的发明内容并非列举了本发明的所有特征。另外，这些特征组的子组合也能够成为发明。

附图说明

图1A是示出系统100的结构的一例的框图。

图1B是示出系统100的结构的另一例的框图。

图2是示出系统100的动作的一例的流程图。

图3是示出电源10a和负载装置110b的结构的一例的电路图。

图4是示出负载装置110c的结构的一例的电路图。

图5是示出负载装置110d的结构的一例的电路图。

图6是示出使负载装置110b的电阻R_k(Ω)变化的情况下的电压比V_o(R_k/α)/V_o(R_k)和功率比P_i/P_opt的变化的曲线图。

图7是示出电源10a和负载装置110e的结构的一例的电路图。

图8是示出使负载装置110e的电流I_k(A)变化的情况下的电压比V_o(α×I_k)/V_o(I_k)和功率比P_i/P_opt的变化的曲线图。

图9是示出电源10a和负载装置110f的结构的一例的电路图。

图10是示出使负载装置110f的功率P_k(W)变化的情况下的电压比V_o(α×P_k)/V_o(P_k)和功率比P_i/P_opt的变化的曲线图。

图11是示出使用太阳能电池作为电源10b的情况下的电源10b和负载装置110b的结构的一例的电路图。

图12是示出对电源10b连接了任意的负载的情况下的、与输出电压V_o对应的输出电流I和由负载消耗的功率P_o的一例的曲线图。

图13是示出对电源10b连接了负载装置110b的情况下的电压比V_o(R_k/α)/V_o(R_k)和功率比P_i/P_opt的变化的曲线图。

图14是示出系统100的结构的又一例的框图。

图15是示出图14所涉及的系统100的动作的一例的流程图。

图16A是示出系统300的结构的一例的框图。

图16B是示出系统300的结构的另一例的框图。

图17是示出系统400的结构的一例的框图。

图18A是示出系统400的动作序列的前半部分的一例的流程图。

图18B是示出系统400的动作序列的后半部分的一例的流程图。

图19是示出采样装置120和缩放装置130的结构的一例的电路图。

图20是示出采样装置120和缩放装置130的动作的一例的时序图。

具体实施方式

下面，通过发明的实施方式来说明本发明，但是下面的实施方式并非用于限定权利要求书所涉及的发明。另外，在实施方式中所说明的特征的所有组合未必是发明的解决方案所必须的。

已知如下一种装置：从各种电源提取电力，以期望的输出电压或输出电流来驱动负载，并对以电容器和锂离子电池(LIB)为代表的蓄电池进行充电。在这样的装置中，有包括升压或降压的DCDC转换器和电源管理IC(PMIC：Power Management IntegratedCircuit)。

在使用于这种用途的电源中，有太阳能发电、振动发电或电磁波馈电等电源的输出电阻不小的电源。在超过从输出电阻大的电源能够获得最大功率的负载量(下面称为“最大功率点”。)地提取电流时，存在输出电压急剧降低而无法高效地提取电力的情况。

因此，作为高效地提取电力的功能，已知有具备最大功率追踪控制(MPPT：MaximumPower Point Tracking(最大功率点追踪))的DCDC转换器和PMIC。作为实现MPPT的方式之一，有爬山法(Hill Climbing Method)。在爬山法中，如下进行控制：测定从电源流入的电流和功率，如果通过电流控制使电流增加，从而输出功率增加，则进一步使电流增加，相反，如果虽然使电流增加但是输出功率却降低，则使电流减少。爬山法是由此而使得始终达到最大功率点(MPP)的控制。

爬山法由于直接观测功率，因此能够高精度地实现MPPT，但是功率的测定和MPP的计算需要复杂的电路，消耗的功率大。因而，爬山法被应用于输出功率比较大的太阳光发电的功率调节器等。

另一方面，作为输出功率小的小型太阳能发电、热能发电、振动发电、电磁波馈电那样的能量收集领域中的实现MPPT的方式之一，有测定无负载状态的开路电压(V_s)的方式。在该方式中，以使电源的输出电压成为所测定出的开路电压的50％或80％的方式控制转换器的输出。市场上出售有利用了该方式的很多的IC。

但是，这样的IC有时会产生下面的问题。第一，当振动发电和电磁波馈电等的一部分在发电期间成为无负载状态时，存在电压上升导致元件破坏的危险。

第二，在对微波进行整流来生成直流功率的情况下，使用由晶体管或二极管等半导体元件构成的整流器。这些半导体元件具有内阻，因此当电流流过元件时，半导体元件消耗与电流的平方成比例的功率。为了降低这样的消耗功率，在这样的领域中，将高频电路的阻抗设计得高，并且将天线和整合电路设计为以高输出电压且低输出电流进行动作。但是，由于不能够对半导体元件施加其耐压以上的电压，因此在测定开路电压的MPPT方式中，只能使半导体元件以耐压的50％以下进行动作，从而无法使用效率最高的范围。

因此，在专利文献1中，代替将转换器设为无效来测定开路电压，而提出了使用被构成为作为能量源的虚拟负载而发挥功能的阻抗的能量收集系统。在该能量收集系统中，连接阻抗来测定用于实现MPP的最佳输入电压值，切断阻抗之后，将转换器设为有效，并以使所测定出的最佳输入电压值与输入电压相等的方式控制转换器。

但是，用于实现MPP的最佳阻抗(或电源阻抗)根据电波强度、气温等放置电源的环境而大幅变化。在上述的能量收集系统中，连接的阻抗无法追踪电源阻抗的变化。因而，上述的能量收集系统无法始终提供实现MPP的最佳输入电压值。

下面，对不测定开路电压而实现最大功率点估计并实现对于由外部环境变化引起的阻抗的变化也能够进行追踪的最大功率追踪控制的系统进行说明。另外，所说明的系统也能够作为使从电源向负载装置输出的功率增加来达成最大功率点以外的目标功率值的系统来使用。并且，所说明的系统具有简易的结构，能够应用于能量收集。另外，还说明了同样的控制方法也能够应用于DCDC转换器。

在本说明书中，“连接”是指进行电连接，包括直接进行连接以及经由电路元件间接进行连接。另外，在本说明书中，在信号的逻辑电平为高电平的情况下，设为“H”电平进行参照，在信号的逻辑电平为低电平的情况下，设为“L”电平进行参照。

图1A是示出系统100的结构的一例的框图。系统100是控制系统100内的后述的负载装置110a的负载来调整基于从电源10a施加于负载装置110a的电压V_o的功率的系统。

电源10a向系统100供给直流电压。电源10a包括电压源12a和电阻14a。

电压源12a是供给直流电压V_s的电压源。例如，电压源12a是电池。作为另一例，也可以是通过天线接收电磁波并通过整流电路进行AC-DC转换的硅整流二极管天线(rectenna)，硅整流二极管天线的直流输出电压V_s根据接收的电磁波的强度而变化。

电阻14a是电源10a所具有的内阻。电阻14a具有电阻值R_s。在电阻14a的电阻值R_s为零的情况下，从电源10a供给电压V_s，电压V_s在该意义下被称为开路电压。作为一例，在电压源12a是电池的情况下，电阻14a是电池的内阻。作为另一例，在电压源12a为硅整流二极管天线的情况下，电阻14a是硅整流二极管天线的输出电阻。

对系统100的内部结构进行说明。系统100包括负载装置110a、采样装置120、缩放装置130、比较器140以及控制装置150。

负载装置110a为负载量与控制装置150的控制相应地变动的可变负载。负载装置110a与电源10a连接，消耗由电源10a供给的能量(功率)。

在此，负载装置110a的“负载量”是指使负载装置消耗的功率的大小变化的电气指标。例如，负载量是表示向负载装置110a输入的电流的大小的输入电流值、表示负载装置110a中消耗功率的电阻的大小的电阻值、表示施加于负载装置110a的电压的大小的输入电压值、或者表示由负载装置110a消耗的功率的大小的功率值。负载量大表示由负载装置110a消耗的功率大，负载量小表示由负载装置110a消耗的功率小。

负载装置110a只要能够使负载装置所消耗的功率变动即可，负载装置110a既可以是可变电阻、也可以是可变电流源、还可以是可变功率负载。负载装置110a的具体的结构例参照图3～图5、图7以及图9等在后面记述。

在本说明书中，有时将负载装置110a的负载量大于表示最大功率量的负载量的情况称为“过载”。相反地，有时将负载装置110a的负载量小于表示最大功率量的负载量的情况称为“轻载”。

采样装置120对将负载装置110a的负载量设定为规定值的情况下的电压V_o进行采样。具体地说，采样装置120对负载装置110a的负载量具有后述的值L(n)的情况下的电压V_o进行采样，并将该电压V_o作为电压V_in向缩放装置130供给。采样装置120相对于电源10a而言与负载装置110a并联连接。

缩放装置130输出电压K×V_in，该电压K×V_in是将从负载装置110a供给的电压V_in进行预先决定的系数K倍的缩放而得到的。系数K是预先设定的正的实数。缩放装置130与采样装置120连接。

比较器140将从缩放装置130供给的电压K×V_in与负载装置110a具有负载α×L(n)的情况下的电压V_in’进行比较。比较器140根据电压K×V_in与电压V_in’之间的比较结果来输出不同的逻辑电平的信号Vcomp。在此，系数α如参照图2在后面记述的那样是由控制装置150设定的满足α≠1的正的实数。

比较器140具有至少两个输入端。比较器140的输入端中的一端与缩放装置130连接，比较器140的输入端中的另一端以与负载装置110a并联的方式连接于电源10a。

控制装置150根据信号Vcomp的逻辑电平来变更负载装置110a的负载量，并以使从电源10a向负载装置110a输出的功率增加的方式控制负载装置110a的负载量。或者，控制装置150也可以是以使从电源10a向负载装置110a输出的功率接近最大的方式控制负载装置110a的负载量。控制装置150与比较器140连接。另外，控制装置150包括设定部152。

设定部152在负载装置110a具有负载量L(n)的情况下，基于系数α的值和信号Vcomp的逻辑电平来设定新的负载量L(n+1)。例如，设定部152在(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0的情况下，将负载装置110a的负载量设定为比负载量L(n)大的负载量L(n+1)。另一方面，设定部152可以在(V_in’-K×V_in)×(α-1)＜0的情况下，将负载装置110a的负载量设定为比负载量L(n)小的负载量L(n+1)。

在此，为了提高MPPT的追踪性，期望使从负载量L(n)向下一负载量L(n+1)的变化的比例足够小。为了使比较器140的动作容易，也可以使从L(n)向α×L(n)的变化的比例大于从负载量L(n)向下一负载量L(n+1)的变化的比例。

控制装置150使n的值递增，来重复进行变更负载装置110a的负载量L(n)的处理，直到n的值达到预先决定的数为止。由此，施加为负载L(n)的电压V_o和流过负载的电流进行变动，从被施加电压V_o的节点提取的功率接近最大值。下面，参照图2的流程图来详细记述图1A的系统100设定负载装置110a的负载量的处理。

在此，从电源10a施加于负载装置110a的电压V_o相当于“输入电压”。另外，负载装置110a的负载量L(n)相当于“第一负载量”，负载量α×L(n)相当于“第二负载量”。并且，负载装置110a的负载量L(n+1)相当于“新的第一负载量”。

并且，在负载装置110a为负载量L(n)的情况下，施加于负载装置110a的电压V_o所示的值V_in相当于“第一输入电压值”。另外，在负载装置110a为负载量α×L(n)的情况下，施加于负载装置110a的电压V_o所示的值V_in’相当于“第二输入电压值”。在此，系数α是“第一系数”的一例，系数K是“第二系数”的一例。

图2是示出系统100的动作的一例的流程图。通过系统100的动作来实现对接受从电源10a输出的功率的供给的负载装置110a的负载量进行控制以实现最大功率点的控制方法。将从流程图的开始起至结束为止设为一个序列，序列可以仅实施一次，也可以连续多次实施。通过图中的序列表示的控制方法包括步骤S100A～S118A。

首先，控制装置150针对负载装置110a的负载量L(n)设定n＝0的情况下的负载L(0)(S100A)。接着，控制装置150将负载装置110a的负载量设定为负载量L(n)(S102A)。在此，n为0以上的整数。在序列的执行次数为第一次的情况下，控制装置150可以将负载装置110a的负载量设定为L(0)。在第二次以后的序列中，控制装置150使用上一次的序列的最终值来作为负载L(n)。

接着，采样装置120对负载装置110a具有负载量L(n)的情况下的电压V_o进行采样，并将该电压V_o作为电压V_in向缩放装置130供给。并且，缩放装置130向比较器140的输入端中的一端供给将电压V_in进行系数K倍的缩放而得到的电压K×V_in(S104A)。

并且，控制装置150将负载装置110a的负载量设定为负载α×L(n)(S106A)。将负载装置110a的负载量为α×L(n)的情况下的电压V_o设为电压V_in’。在该情况下，负载装置110a的负载量不再是L(n)，因此采样装置120可以停止采样动作。

接着，比较器140将电压K×V_in与电压V_in’进行比较，根据电压K×V_in和电压V_in’的大小来输出不同的逻辑电平的信号Vcomp(S108A)。例如，比较器140在(K×V_in-V_in’)＞0的情况下输出“H”电平的信号Vcomp。另一方面，比较器140在(K×V_in-V_in’)＜0的情况下输出“L”电平的信号Vcomp。在此，比较器140输出的信号Vcomp的逻辑电平是例示，也可以是与本实施方式相反的逻辑电平。

只要在进行了S104A和S106A之后进行S108A即可，进行S104A和S106A的顺序不限定于上述的顺序。因而，也可以在进行了S106A之后进行S102A和S104A，之后进行S108A。

接着，设定部152判定是否满足不等式(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0(S110A)。具体地说，设定部152基于α的值和信号Vcomp的逻辑电平进行判定。

例如，在α＞1的情况下，设定部152根据“H”电平的信号Vcomp而判定为满足不等式(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0。另一方面，根据“L”电平的信号Vcomp而判定为不满足不等式(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0。

或者，在0＜α＜1的情况下，设定部152根据“L”电平的信号Vcomp而判定为满足不等式(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0。另一方面，设定部152根据“H”电平的信号Vcomp而判定为不满足不等式(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0。

在判定为满足不等式(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0的情况下，设定部152将负载装置110a的负载量设定为比L(n)大(即，满足L(n+1)＞L(n))的负载量L(n+1)(S112A)。之后，处理进入S116A。

因而，在α＞1(即α×L(n)＞L(n))、且电压值V_in’大于电压值K×V_in的情况下，将负载装置110a的负载量设定为比L(n)大的负载量L(n+1)。另一方面，在0＜α＜1(即α×L(n)＜L(n))、且电压值V_in’小于电压值K×V_in的情况下，将负载装置110a的负载量设定为比L(n)大的负载量L(n+1)。

在判定为不满足不等式(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0的情况下，设定部152将负载装置110a的负载量设定为比L(n)小(即，满足L(n+1)＜L(n))的负载量L(n+1)(S114A)。之后，处理进入S116A。

因而，在α＞1(即α×L(n)＞L(n))、且电压值V_in’小于电压值K×V_in的情况下，将负载装置110a的负载量设定为比L(n)小的负载量L(n+1)。另一方面，在0＜α＜1(即α×L(n)＜L(n))、且电压值V_in’大于电压值K×V_in的情况下，将负载装置110a的负载量设定为比L(n)小的负载量L(n+1)。

设定部152将n的值递增为n＝n+1(S116A)。接着，设定部152将n与预先决定的阈值进行比较，判定n的值是否变为预先决定的阈值(规定次数)以上(S118A)。

在n达到了规定次数的情况下，设定部152结束负载量L(n)的处理(S118A)。在n没有达到规定次数的情况下，设定部152使处理返回到S102A，系统100再次进行S102A至S118A的处理。

如上所述，重复进行S102A～S118A的处理直到n达到规定次数为止。在将n达到规定次数为止的从开始到结束的处理设为一个序列的情况下，通过该序列来增加或减少负载装置110a的负载量L(n)，逐渐向实现最大功率量的L(n)接近。关于该逐渐接近的值是最大功率点的L(n)，参照图3～图10在后面记述负载装置110a的负载为可变电阻的例子、负载装置110a的负载为可变电流源的例子、以及负载装置110a的负载为可变功率负载的例子。

在此，在规定次数大的情况下，设定部152能够通过一次的序列来设定成为最大功率点的负载量L(n)。另一方面，在规定次数小的情况下，通过系统100重复进行预先决定的次数的该序列，来使负载量L(n)变化以追踪成为最大功率点的负载量。追踪速度根据序列间的时间间隔和规定次数而变化，因此可以与环境及条件的变化相匹配地设定时间间隔和规定次数。

设定部152在重复进行了预先决定的次数的该序列的情况下，视为满足用于进行负载装置110a的负载量设定处理的预先决定的条件，从而结束负载量设定处理。此外，作为设定部152使序列停止的预先决定的条件，也可以使用除次数以外的(例如决定重复的时间等的)其它条件。

在图中，作为“第二系数”的一例使用了系数K，但是作为“第三系数”的一例，也可以使用系数1/K。第二系数或第三系数可以是与第一系数相应的值。并且，作为进行采样的电压V_o，也可以对将负载装置110a的负载量设为α×L(n)的情况下的电压V_in进行采样(S104A的变形例)。在该情况下，作为之后的步骤，设定部152将负载装置110a的负载量设定为L(n)(S106A的变形例)，比较器140将电压(1/K)×V_in’与电压V_in进行比较(S108A的变形例)。

接着，设定部152判定是否满足不等式(1/K×V_in’-V_in)×(α-1)＞0(S110A的变形例)，在为(1/K×V_in’-V_in)×(α-1)＞0的情况下，将负载装置110a的负载量设定为比L(n)大的L(n+1)(S112A的变形例)，在不为(1/K×V_in’-V_in)×(α-1)＞0的情况下，将负载装置110a的负载量设定为比L(n)小的L(n+1)(S114A的变形例)。关于S104A～S114A，在使用这样的变形例的情况下也实现同样的控制方法。

此外，图1B是将在图1A中的采样装置120与比较器140之间的缩放装置设为第一缩放装置170、且在电压V_o及采样装置180与比较器140之间新配置第二缩放装置190的实施方式。

在图1B所涉及的系统100的说明中，省略对于与图1A共通的结构的说明。下面，着眼于图1A所涉及的实施方式与图1B所涉及的实施方式的结构的差异来进行说明。

缩放装置170将采样装置120所采样到的电压V_in缩放为A×V_in。另一方面，缩放装置190将采样装置180所采样到的电压V_in’缩放为B×V_in’。

在此，A、B分别可以是预先决定的系数。A/B＝K的A为第二系数的一例，B为第三系数的一例。例如，在第三系数B＝1的情况下，成为第二系数A＝K。作为其它例，在第二系数A＝1的情况下，成为第三系数B＝1/K。

比较器140将第一缩放装置170的输出A×V_in与第二缩放装置190的输出B×V_in’进行比较。在使第二系数A和第三系数B在满足A/B＝K的条件下进行了变动的情况下，也能够实现同样的控制方法。

在此，对作为“第一输入电压值”的一例的V_in乘以作为“第二系数”的一例的A而得到的A×V_in是“第一值”的一例。另外，对作为“第二输入电压值”的一例的V_in’乘以作为“第三系数”的一例的B而得到的B×V_in’是“第二值”的一例。并且，K＝A/B的比A/B是“判定值”的一例。

此外，显然不使用采样装置180而直接向缩放装置190输入V_in’也会是同样的动作。因而，在图1B的系统100中，也能够省略采样装置180而构成。

接着，关于负载装置110a的可变负载的具体例、以及通过图2的控制方法对这些负载实现最大功率点的情况进行更详细的说明。图3是示出电源10a和负载装置110b的结构的一例的电路图。

负载装置110b是包括可变电阻112b作为可变负载的负载装置110a的一例。在图3之后的附图中，在不同的图中标注附图标记所参照的构成要素与标注相同的附图标记要参照的构成要素具有相同的结构。

在图3中，省略了除电源10a和负载装置110b以外的其它部分。其中，电源10a和负载装置110b可以同与图1A所记载的系统100中包括的结构同样的其它结构连接。这在图7、图9、图11等中也是同样的。

可变电阻112b具有电阻值R_i，可变电阻112b的一端与电源10a连接，可变电阻112b的另一端接地。作为一例，可变电阻112b是图4的负载装置110c或图5的负载装置110d。或者，可变电阻112b也可以由MOS的导通电阻构成。

图4是示出负载装置110c的结构的一例的电路图。负载装置110c包括电阻Rc1、Rc2、Rc3、Rc4和开关SWc1、SWc2、SWc3。

电阻Rc1、Rc2、Rc3、Rc4在被施加电压V_o的节点与接地的节点之间进行串联连接。并且，开关SWc1连接在Rc1与Rc2之间，开关SWc2连接在Rc2与Rc3之间，开关SWc3连接在Rc3与Rc4之间。

负载装置110c能够通过将开关SWc1～SWc3互斥地进行接通，来使负载装置110c所具有的合成电阻逐步地变化。如果将开关SWc1～SWc3全部断开，则负载装置110c所具有的电阻为电阻Rc1、Rc2、Rc3、Rc4整体的合成电阻。另外，负载装置110c也可以使用将开关SWc1～SWc3中的多个开关接通的情况下的合成电阻。

图5是示出负载装置110d的结构的一例的电路图。负载装置110d包括电阻Rd1、Rd2、Rd3、Rd4和开关SWd1、SWd2、SWd3、SWd4。

电阻Rd1、Rd2、Rd3、Rd4在被施加电压V_o的节点与接地的节点之间进行并联连接。开关SWd1连接在Rd1与接地的节点之间。同样地，开关SWd2连接在Rd2与接地的节点之间，开关SWd3连接在Rd3与接地的节点之间，开关SWd4连接在Rd4与接地的节点之间。

在电阻Rd1、Rd2、Rd3、Rd4分别具有不同的电阻的情况下，能够通过将开关SWd1、SWd2、SWd3、SWd4互斥地进行切换，来使负载装置110d所具有的电阻逐步地变化。另外，在电阻Rd1、Rd2、Rd3、Rd4具有相同或不同的电阻的情况下，能够通过将开关SWd1、SWd2、SWd3、SWd4选择性地进行切换，来使负载装置110d所具有的合成电阻逐步地变化。

图示的负载装置110c、110d各自包括四个电阻，但是负载装置110c、110d所包括的电阻的数量是例示，并不限定于四个，可以包括任意数量的电阻。在该情况下，负载装置110c包括(电阻的数量)-1个开关SWc，负载装置110d包括与(电阻的数量)相同数量的开关SWd。负载装置110b也可以通过如负载装置110c中包括的被串联连接的一个或多个电阻与如负载装置110d中包括的被并联连接的一个或多个电阻的组合来实现。

在此，再次参照图3来对实现最大功率点的情况下的可变电阻R_i的值进行说明。在可变电阻R_i＝R_k时施加的电压V_o(R_k)通过下式来表示，

[数1]

另一方面，在使负载为α倍、即电阻R_i＝R_k/α时，成为下式。

[数2]

通过将式(2)的各边除以式(1)的各边，能够得到下式。

[数3]

本实施方式的电路能够在R_i＝R_s的情况下实现最大功率点。在该情况下，满足下式。

[数4]

在R_k＞R_s(过载)的情况下，不等号的方向根据α与1的大小而不同，成为下式。

[数5a]

[数5b]

另一方面，在R_k＜R_s(轻载)的情况下，成为下式。

[数6a]

[数6b]

在使用与系数α相应的系数K的情况下，当使用K＝2/(α+1)的系数K时，在[V_o(R_i＝R_k/α)-K×V_o(R_i＝R_k)]×(α-1)＞0、即(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0的情况下，相较于最大功率点而言为轻载。另一方面，在[V_o(R_i＝R_k/α)-K×V_o(R_i＝R_k)]×(α-1)＜0、即(V_in’-K×V_in)×(α-1)＜0的情况下，相较于最大功率点而言为过载。

使用可变电阻112b作为负载装置110a的情况与在图2的流程图中设为L(n)＝1/R_k的情况相当。在该情况下，能够通过适当地设定α和K，来使R_k接近于获得最大功率点的R_s。

图6是示出使负载装置110b的电阻R_k(Ω)变化的情况下的电压比V_o(R_i＝R_k/α)/V_o(R_i＝R_k)和功率比P_i/P_opt的变化的曲线图。功率比P_i/P_opt是负载装置110b消耗的功率与最大功率点功率的比。在图中，作为例示，设定为V_s＝10V、R_s＝10Ω、α＝2。

在图中，在R_k＝10Ω时，在电压比为K＝2/3＝0.667的情况下实现了最大功率点。因而，在图2的流程图中，如果适当地设定α和K，则系统100能够按照流程图来使Rk接近于获得最大功率点的电阻R_s。

图7是示出电源10a和负载装置110e的结构的一例的电路图。负载装置110e是包括可变电流源114e作为可变负载的负载装置110e的一例。

可变电流源114e供给电流值I_i的电流。可变电流源114e的一端与电源10a连接，可变电流源114e的另一端接地。作为一例，可变电流源114e是由MOS晶体管、双极性晶体管、电阻等构成的电流输出DAC。

在电流I_i＝I_k的情况下，施加于负载装置110e的电压V_o(I_k)满足下式。

[数7]

V_o(I_i＝I_k)＝V_s-R_s·I_k……(7)

在使负载为α倍、即I_i＝α×I_k的情况下，成为下式。

[数8]

V_o(I_i＝α·I_k)＝V_s-α·R_s·I_k……(8)

因而，通过将式(8)的两边除以式(7)的两边，得到下式。

[数9]

本实施方式的电路能够在I_k＝V_s/(2×R_s)的情况下实现最大功率点。在该情况下，满足下式。

[数10]

在I_k＞V_s/(2×R_s)(过载)的情况下，不等号的方向根据α与1的大小而不同，成为下式。

[数11a]

[数11b]

另一方面，在I_k＜V_s/(2×R_s)(轻载)的情况下，成为下式。

[数12a]

[数12b]

在使用与系数α相应的系数K的情况下，当使用K＝2-α的系数K时，在[V_o(I_i＝α·I_k)-K×V_o(I_i＝I_k)]×(α-1)＞0、即(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0的情况下，相较于最大功率点而言为轻载。另一方面，在[V_o(I_i＝α·I_k)-K×V_o(I_i＝I_k)]×(α-1)＜0、即(V_in’-K×V_in)×(α-1)＜0的情况下，相较于最大功率点而言为过载。

图8是示出使负载装置110e的电流I_k(A)变化的情况下的电压比V_o(α×I_k)/V_o(I_k)和功率比P_i/P_opt的变化的曲线图。在图中，作为例示，设定为V_s＝10V、R_s＝10Ω、α＝1.2。

在图中，在I_k＝0.5A时，在电压比为K＝2-1.2＝0.8的情况下实现了最大功率点。因而，在图2的流程图中，如果设为L(n)＝I_k且适当地设定α和K，则系统100能够按照流程图来使R_k接近于获得最大功率点的电阻R_s。

图9是示出电源10a和负载装置110f的结构的一例的电路图。负载装置110f是包括可变功率负载116f作为可变负载的负载装置110f的一例。

可变功率负载116f消耗功率值Pi的功率。可变功率负载116f的一端与电源10a连接，可变功率负载116f的另一端接地。在从可变功率负载116f向例如锂离子电池(LIB)等蓄电装置进行CC充电(恒流充电)的情况下，蓄电装置的电压变化非常缓和。因而，某一时间内的CC充电能够视为恒定电压或恒定功率，CC充电与以固定功率对蓄电装置进行充电是等效的。另外，实现CC充电的DCDC转换器为高效率，如果将进行CC充电的DCDC转换器视为负载，则能够视为能够通过充电电流来改变功率的可变功率负载。

在功率P_i＝P_k的情况下，施加于负载装置110f的电压V_o(P_k)满足下式。

[数13]

在使负载为α倍、即P_i＝α×P_k的情况下，成为下式。

[数14]

因而，通过将式(14)的两边除以式(13)的两边，得到下式。

[数15]

本实施方式的电路能够在P_k＝(V_s ²)/(2×R_s)的情况下实现最大功率点。在该情况下，满足下式。

[数16]

在P_k＜(V_s ²)/(2×R_s)(轻载)的情况下，成为下式。

[数17]

电源无法供给P_k＞(V_s ²)/(2×R_s)的功率，因此不存在成为过载的动作点。另外，P_k＝(V_s ²)/(2×R_s)的最大功率点是不稳定动作点。因而，期望K为以下。即，K可以被设定为/>也可以被设定为比/>小的提供稳定动作点的值。

图10是示出使负载装置110f的功率P_k(W)变化的情况下的电压比V_o(α×P_k)/V_o(P_k)和功率比P_i/P_opt的变化的曲线图。在图中，作为例示，设定为V_s＝10V、R_s＝10Ω、α＝0.6。

在图中，在最大功率P_k＝2.5W时，在电压比为1.63的情况下实现了最大功率点。但是，这是不稳定点，期望较之略小的K＝1.4左右。在图2的流程图中，如果设为L(n)＝P_k且适当地设定α和K，则系统100能够按照流程图来使Rk接近于获得最大功率点的电阻R_s。

图11是示出使用太阳能电池作为电源10b的情况下的电源10b和负载装置110b的结构的一例的电路图。在电源10b是太阳能电池(solar cell)的情况下，电源10b包括通过光接收而产生的恒定电流源16b以及与恒定电流源16b并联连接的二极管18b。

在图中，负载装置110b所具有的可变电阻表示为可变电阻118b。可变电阻118b可以具有与图2的可变电阻112b不同的电阻值，也可以根据从电源10b输出的电流而设定为具有与可变电阻112b相同的电阻值。因而，可变电阻118b的电阻值的变动区域可以与可变电阻112b的电阻值的变动区域重叠。

电源10b内部的内阻依赖于负载，因此图11的电路中的消耗功率等所满足的式子为与至图10为止所示出的计算式不同的行为。针对下面的情况进行说明：即使在使用了这样的电源10b的情况下，与已经说明的实施方式同样的最大功率估计也是有效的。

从电源10b输出的电流满足下式。

[数18]

I＝I₀-I_s{exp(kV/T)-1}……(18)

在此，I₀为来自通过光接收而产生的恒定电流源16b的电流值，I_s为二极管18b的反向饱和电流的电流值。k为二极管特有的常数，V为太阳能电池的输出电压值，T为绝对温度。

图12是示出对电源10b连接了任意的负载的情况下的、与输出电压V_o对应的输出电流I和由负载消耗的功率P_o的一例的曲线图。在图1A至图10所示的包括电压源12a和电阻14a的电源10a中，在成为开路电压的50％的动作电压的负载时能够得到最大功率。另一方面，在太阳能电池中，如图12所示的那样，在成为开路电压的约80％的动作电压的负载时能够得到最大功率。

图13是示出对电源10b连接了负载装置110b的情况下的电压比V_o(R_k/α)/V_o(R_k)和功率比P_i/P_opt的变化的曲线图。在图中，作为例示，设定为α＝1.414。

在图中，在电压比V_o(R_i＝R_k/α)/V_o(R_i＝R_k)为0.78的情况下实现了最大功率点。如上面那样，能够通过设为α＝1.414和K＝0.78，来与目前为止同样地实现最大功率点。

上面使用流程图和数式说明了在使用电阻负载、电流负载或功率负载作为负载装置110中的负载的情况下能够通过本发明的方法来实现最大动作功率点。负载是轻载还是过载的判定的方法即使不根据图2，也也可以通过在如从式(5a)、(5b)、(6a)、(6b)、(11a)、(11b)、(12a)、(12b)、(16)、(17)导出的那样以连接了任意的负载量L(n)的情况下的电压V_in为分子且以连接了α倍的负载量α·L(n)时的电压V_in’为分母的电压比与系数K之间进行的判定处理来进行。参照图14来对在该情况下使用的系统100的结构进行说明，参照图15的流程图来对其动作进行说明。

在此，图14是代替图1A中的采样装置120、缩放装置130以及比较器140而具备A/D转换器192、第一存储器194、第二存储器196以及判定部198的系统100的实施方式。作为其它结构，图14的系统100与图1A的结构同样地包括负载装置110a和控制装置150，且与电源10a连接。参照图15来对A/D转换器192、第一存储器194、第二存储器196以及判定部198的功能进行详细的说明。

图15是示出图14中的系统100的动作的流程图。通过系统100的动作来实现对接受从电源10输出的功率的供给的负载装置110的负载量进行控制以实现最大功率点的控制方法。将流程图中的从开始到结束为止设为一个序列，序列可以只实施一次，也可以连续多次实施。通过图中的序列表示的控制方法包括S100B～S118B这些步骤。

首先，控制装置150针对负载装置110的负载量L(n)设定n＝0的情况下的负载L(0)(S100B)。接着，控制装置150将负载装置110的负载量设定为负载量L(n)(S102B)。在此，n为0以上的整数。在序列的执行次数为第一次的情况下，控制装置150可以将负载装置110的负载量设定为L(0)。在第二次以后的序列中，控制装置150使用上一次的序列的最终值来作为负载L(n)。

接着，A/D转换器192将负载装置110具有负载量L(n)的情况下的测定对象的电压V_o转换为数字值V_in。第一存储器194将数字值V_in保存为测定值(S104B)。

并且，控制装置150将负载装置110的负载量设定为负载α×L(n)(S106B)。A/D转换器192将负载装置110的负载量为α×L(n)的情况下的测定对象的电压V_o转换为数字值V_in’。第二存储器196将数字值V_in’保存为测定值(S108B)。

接着，判定部198判定是否满足不等式V_in’/V_in·(α-1)＞(α-1)·K，并将判定结果作为Vcomp向设定部152输出(S110B)。

在由判定部198判定为满足不等式V_in’/V_in·(α-1)＞(α-1)·K的情况下，设定部152将负载装置110的负载量设定为比L(n)大(即，满足L(n+1)＞L(n))的负载量L(n+1)(S112B)。之后，处理进入S116A。

在由判定部198判定为不满足不等式V_in’/V_in·(α-1)＞(α-1)·K的情况下，设定部152将负载装置110的负载量设定为比L(n)小(即，满足L(n+1)＜L(n))的负载量L(n+1)(S114B)。之后，处理进入S116B。

设定部152将n的值递增为n＝n+1(S116B)。接着，设定部152将n与预先决定的阈值进行比较，判定n的值是否变为预先决定的阈值(规定次数)以上(S118B)。

在n达到规定次数的情况下，设定部152结束负载量L(n)的处理(S118B)。在n没有达到规定次数的情况下，设定部152使处理返回到S102B，系统100再次进行S102B至S118B的处理。

如上面那样，重复进行S102B～S118B的处理直到n达到规定次数为止。在将直到n达到规定次数为止的从开始到结束的处理设为一个序列的情况下，通过该序列来增加或减少负载装置110的负载量L(n)，逐渐向实现最大功率量的L(n)接近。该逐渐接近的值为最大功率点的L(n)。

此外，图14和图15中的第一存储器194、第二存储器196以及判定部198也可以使用逻辑门电路或微处理器来构成。

图16A是示出使用DCDC转换器200a作为负载装置的系统300的结构的一例的框图。本实施方式的系统300相当于在图1A的系统100中将负载装置110a替换为DCDC转换器200a而得到的系统。因而，系统300具备采样装置120、缩放装置130、比较器140以及控制装置150，并且具备DCDC转换器200a来代替负载装置110a。另外，针对DCDC转换器200a的输出连接有蓄电装置350。

作为一例，蓄电装置350包括LIB。在DCDC转换器200a向蓄电装置350进行CC充电的情况下，如已经参照图9所说明的那样，某一时间内的CC充电能够视为恒定电压或恒定功率。DCDC转换器200a能够视为在某一时间内以恒定功率对蓄电装置进行充电的可变功率负载。

DCDC转换器200a是使具有目标电平的电流值的电流流入到蓄电装置350的供给直流电压的降压型的DCDC转换器。DCDC转换器200a的输入端子(未图示)与电源10a连接，DCDC转换器200a的输出端子(未图示)与蓄电装置350连接。并且，DCDC转换器200a具备被输入用于控制DCDC转换器200a的动作的目标电流值的端子，该端子与设定部152连接。

DCDC转换器200a包括开关202、二极管204、电感器206、开关控制部210。在本实施方式中，使用降压型的DCDC转换器来作为DCDC转换器200a，但是在替代实施方式中，也可以使用后述的升压型的DCDC转换器200b来作为DCDC转换器。DCDC转换器200a和DCDC转换器200b相当于“电压转换装置”。

开关202控制流向电感器206的直流电流。在本实施方式中，开关202控制向后续的电路的输入。具体地说，开关202将从电源10a向电感器206输入的直流电流进行接通或断开。开关202的一端经由DCDC转换器200a的端子中的一个端子而与电源10a连接。

开关202、二极管204以及电感器206构成降压斩波电路。二极管204的阴极及电感器206与开关202的另一端连接。二极管204的阳极接地。

在电感器206中流过由电源10a供给的直流电流。在为本实施方式的降压型的DCDC转换器200a的情况下，经由开关202来向电感器206输入直流电流。电感器206经由开关控制部210来与DCDC转换器200a的输出端子连接。

作为降压斩波电路的具体的动作，在开关202接通的情况下，在电感器206中蓄积能量。另一方面，在开关202断开的情况下，从电感器206释放能量。所释放的能量经由二极管204从接地(GND)通过电感器206而流向蓄电装置350，来对蓄电装置350进行充电。向蓄电装置350流入的电流量依赖于开关202的接通时间以及通过开关202的接通和断开而形成的脉冲的脉冲频率。在开关202的接通时间长且脉冲频率高的情况下，向电池流入的电流增加。

开关控制部210基于从电感器206流入的电流和来自设定部152的输入，来控制开关202的接通和断开的定时。开关控制部210包括D/A转换器212、检测装置214、加法器215、积分器216以及脉冲发生器218。

D/A转换器212对来自设定部152的与电流的目标值有关的信号进行D/A转换后向加法器215输入。如参照图1A～图10所说明的那样，设定部152根据负载的轻重来输出用于设定DCDC转换器200a的负载量的信号。DCDC转换器200a的负载量的调整与从DCDC转换器200a输出的功率的调整对应。因而，开关控制部210能够将设定部152的信号作为与流过DCDC转换器200a的电感器206的电流值的目标值有关的信号来利用。

检测装置214检测流过电感器206的电流，并输出基于检测结果的信号。接着，加法器215取得流过电感器206的电流与流过电感器206的电流值的目标值的差，并基于差的信号向积分器216输出。接着，积分器216针对加法器215计算出的差计算时间积分，并将与积分结果相应的信号向脉冲发生器218输出。

脉冲发生器218根据积分器216的积分结果来产生用于控制开关202的接通和断开的脉冲。脉冲发生器218所产生的脉冲的脉冲宽度与开关202的开关接通时间的宽度相当。由此来控制从开关202输出的脉冲的脉冲宽度和脉冲频率。

如上面那样，开关控制部210基于从开关202输出并流过电感器206的电流量，来控制从开关202输出的电流。因而，该控制形成反馈循环。反馈循环以使检测装置214所检测出的电流值与电流的目标值相等的方式进行动作。因而，DCDC转换器200a能够以与D/A转换器212输出的目标值相应的电流值来对蓄电装置350进行充电。

充电期间的蓄电装置350的电压根据充电电流而逐渐上升。但是，在充电时间短的情况下，电压变化变小，能够视为基于大致恒定电压的充电。因而，基于该反馈循环的充电为利用与电流的目标值相应的功率值的充电。并且，在高效率的DCDC转换器中，输入功率与输出功率大致相等，因此在DCDC转换器200a为高效率DCDC转换器的情况下，DCDC转换器200a能够视为可变功率负载。

因而，系统300与通过图9和图10所说明的实施方式同样地能够执行用于实现最大功率点的负载控制。如上面那样，系统300能够以接近于最大功率点的功率来对蓄电装置350进行充电。

图16B是示出使用DCDC转换器200b作为负载装置的系统300的结构的另一例的框图。在图16B中，不同于使用降压型的DCDC转换器200a的图16A的例子，系统300使用升压型的DCDC转换器200b。

在DCDC转换器200b中，开关202、二极管204以及电感器206的连接关系与DCDC转换器200a不同。由此，DCDC转换器200b的开关202、二极管204以及电感器206构成升压型的斩波电路。

升压型的斩波电路的连接关系与降压型的斩波电路的连接关系不同，因此在使开关202为接通或断开的各个情况下，在电源10a或接地与经由电感器206的电路输出之间构成的电路的结构不同。另一方面，在开关202对流向电感器206的直流电流进行控制这一点上，降压型的DCDC转换器200a也与升压型的DCDC转换器200b同样。

DCDC转换器200b的电感器206的一端与电源10a连接。另一方面，在电感器206的另一端连接二极管204的阳极和开关202的一端。另外，开关202的另一端接地，二极管204的阴极与开关控制部210连接。

即使在使用升压型的DCDC转换器200b的情况下，也与降压型的DCDC转换器200a同样地能够以大致恒定电压来对蓄电装置350进行充电。在使用高效率的DCDC转换器200b的情况下，能够将DCDC转换器200b视为可变功率负载。

因而，系统300即使在使用DCDC转换器200b的情况下，也能够与通过图9和图10所说明的实施方式同样地执行用于实现最大功率点的负载控制。如上面那样，系统300能够以接近于最大功率点的功率来对蓄电装置350进行充电。

图17是示出系统400的结构的一例的框图。作为与系统100对应的结构，系统400具备开关160、负载装置110a、采样装置120、缩放装置130、比较器140以及控制装置150。并且，系统400具备开关220、采样装置222、比较器224以及DCDC转换器250。

系统400的负载装置110a作为虚拟负载而发挥功能。负载装置110a经由开关160来与电源10a连接，在开关160接通的情况下消耗从电源10a供给的能量。系统400的负载装置110a的负载与系统100同样地既可以是可变电阻，也可以是可变电流源，还可以是可变功率负载。

开关160对从电源10a向负载装置110a进行的直流电流的输入进行接通或断开。首先，在将开关160接通且将开关220断开的情况下，采样装置120、缩放装置130、比较器140以及控制装置150与图1A和图2的系统100同样地调整负载装置110a的可变负载。

设定部152基于比较器140输出的信号Vcomp1来设定负载装置110a的可变负载。由此，设定部152针对负载装置110a的可变负载进行最大功率点估计，直到n成为规定次数以上为止。此外，比较器140输出的信号Vcomp1与系统100的信号Vcomp对应，为了与后述的信号Vcomp2进行区分，在系统400中设为信号Vcomp1来进行参照。

接着，采样装置222对可变负载提供最大功率点的情况下的电压V_o进行采样来作为电压V_MPP。之后，当开关160断开且开关220接通时，系统400控制DCDC转换器250的动作。

比较器224将电压V_MPP与以DCDC转换器250作为负载而从电源10a施加的电压V_o进行比较。像这样，比较器224将电压V_MPP的值作为基准电压值，将基准电压值与电压V_o进行比较，并根据比较结果输出具有不同的逻辑电平的信号Vcomp2。

DCDC转换器250可以包括与DCDC转换器200a或DCDC转换器200b同样的结构。另外，DCDC转换器250内的开关控制部(未图示)基于信号Vcomp2，在电压V_o的值为电压V_MPP的值以上的情况下，执行对与DCDC转换器250的输入连接的开关(未图示)的接通或断开的控制。另一方面，开关控制部在电压V_o小于电压V_MPP的情况下，不执行对开关的接通和断开的控制。

开关160相当于“第一开关”。另外，开关220相当于“第二开关”。

图18A是示出系统400的动作序列的前半部分的一例的流程图。图中所示的动作序列包括步骤S200～S226。图18A的一部分与图2是相同的，因此下面主要着眼于与图2的不同点来进行说明。

首先，系统400为了设定作为虚拟负载的负载装置110a的负载而将开关160接通(S200)。另一方面，系统400的DCDC转换器250侧事先断开。因此，系统400将开关220断开(S202)。S200和S202可以同时进行，也可以颠倒顺序来进行。

之后进行的S204至S222除了负载装置110a的负载变为虚拟负载以外，与图2的S100A至S118A是同样的，因此省略说明。通过将S204至S222进行规定次数，由此如果将规定次数取得的足够大，则能够实现最大功率点。在此，在仅进行一次的S204至S222的序列而没有达到最大功率点的情况下，也可以重复多次进行S204至S222的序列。

接着，设定部152将负载装置110a的负载量设定为实现最大功率点的情况下的负载量L(n)(S224)。在该情况下，采样装置222对可变负载提供最大功率点的情况下的电压V_o进行采样来作为电压V_MPP。之后的控制转移至图18B。

图18B是示出系统400的动作序列的后半部分的一例的流程图。示出系统400进行的从S224转移过来的控制。图中所示的动作序列包括步骤S228～S244。

首先，系统400为了将DCDC转换器250侧接通而将开关220接通(S228)。另一方面，系统400为了将作为虚拟负载的负载装置110a侧切断而将开关160断开(S230)。

接着，系统400开启计时器(未图示)(S230)。计时器对进行下面的步骤S234～S242的期间进行计时。计时器可以设置在系统400的内部，也可以设置在系统400的外部。

接着，比较器224将电压V_MPP与以DCDC转换器250作为负载的情况下的电压V_o进行比较(S234)。比较器224根据V_o＞V_MPP是否成立来输出不同的逻辑电平的信号Vcomp2(S236)。

DCDC转换器250内的开关控制部基于信号Vcomp2的逻辑电平，在V_o＞V_MPP成立的情况下，执行对DCDC转换器250的开关的接通或断开的控制。像这样，系统400启动DCDC转换器250(S238)。接着，系统400将控制转移至S242。

另一方面，在为V_o≤V_MPP的情况下，开关控制部不执行对开关的接通和断开的控制。由此，系统400使DCDC转换器250停止(S240)。接着，系统400将控制转移至S242。

接着，计时器对经过时间进行计时(S242)，判定计时器的计时时间是否达到规定时间(S244)，在达到规定时间的情况下结束处理，在没有达到规定时间的情况下，使处理返回到S234。在S234～S242中，重复进行DCDC转换器250的启动或停止，以使电压V_o成为与实现最大功率点的输入电压值V_MPP相等。也就是说，开关控制部基于是否满足S236的条件，来重复进行S236～S242的条件处理，直到计时器的计时时间达到规定时间为止。由此，系统400使DCDC转换器250以最大功率点从电源10a提取电力。

通过S230、S242、S244的与计时器相关联的处理，由此DCDC转换器250仅在计时器的规定时间以最大功率点进行动作。计时器的规定时间可以考虑采样装置222的电压保持特性、电源的开路电压的时间变化以及输出电阻的时间变化的速度等来决定。

在此，能够将图18A和图18B所示的步骤S200～S244的整体的步骤设为一次的序列。当增加S204至S222为止的n的规定次数时，通过一次的序列达到的最大功率点的精度提高。另一方面，n的规定次数的增大会招致最大功率点估计所使用的时间的增大。

因而，最大功率点的估计精度与估计效率具有折衷的关系。在连续地重复进行序列的情况下，即使通过一次的序列没有达到最大功率点，也能够通过多次的序列达到最大功率点，因此通过一次的序列没有达到最大功率点也无妨。系统400的用户通过按照期望来设定规定次数和序列重复次数，能够实现估计精度和估计效率之间的平衡的优化。

在本实施方式中，说明了使采样装置120及缩放装置130与比较器140同时动作、使采样装置222与比较器224同时动作的情况。但是，采样装置120进行的采样、采样装置222进行的采样、比较器140的比较、比较器224的比较不需要同时进行。即，也可以分时地进行它们的组合中的任意组合。

图19是示出采样装置120和缩放装置130的结构的一例的电路图。采样装置120包括开关122和电容器124。缩放装置130包括开关132、开关134以及电容器136。

开关122在负载装置110a为负载量L(n)的情况下接通。开关122的一端与电源10a、10b连接，从电源10a、10b被供给电压V_o。因而，来自电源10a、10b的电压V_o经由开关122来与作为缩放装置130的输出的电压Vsamp连接。

电容器124是能够蓄积从开关122供给的电荷的电容器。电容器124的电极中的一方与开关122的另一端连接，电容器124的电极中的另一方接地。

基于电容器124所蓄积的电荷的电压被输入到缩放装置130，输出通过开关132之后的电路的动作而进行了缩放的电压。因而，开关132的一端连接于缩放装置130的输入与输出之间的节点。

电容器136是用于在开关132接通且开关134断开的情况下蓄积电荷并由此对要从缩放装置130输出的电压进行缩放的电容器。电容器136的电极中的一方及开关134与开关132的另一端连接。电容器136的电极中的另一方接地。

下面，参照图20来对图19的采样装置120和缩放装置130的动作进行说明。图20是示出采样装置120和缩放装置130的动作的一例的时序图。

在时刻t0，开关122、132、134断开。图中示出了在使开关122、132、134分别接通的情况下施加与“H”电平对应的电压、在使开关122、132、134分别断开的情况下施加与“L”电平对应的电压。

在时刻t1，负载装置的负载被设定为L(n)，电压V_o表示电压值V_in。与之相应地，开关122接通，以电压V_in向电容器124充电。另外，开关134接通，电容器136的电压被放电而变为0V(接地电压)。

接着，在时刻t2，开关122断开，开关134断开。由此，在电容器124中采样到作为在时刻t2的输入电压的电压值V_in，在电容器136中采样到0V。

在时刻t3，开关132接通。由此，在电容器124中采样到的电压V_in向电容器124、136重新分配，缩放装置130输出(2/3)×V_in来作为电压Vsamp。由此，执行K＝2/3的情况下的采样和缩放。在结束采样和缩放的处理之后，在时刻t4将开关132断开。

通过选择电容器124和136的容量比，能够实现针对满足K＜1的不同的K的值的采样和缩放。也能够通过采样装置120和缩放装置130包括电容器和开关的组合(未图示)、或者开关和运算放大器的组合(未图示)来形成K＞1的结构。

上面使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围不限定于上述实施方式所记载的范围。能够对上述实施方式施加各种变更或改良，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。根据权利要求书的记载，清楚的是，施加这样的变更或改良而得到的方式也能够包含于本发明的技术范围内。

应注意的是，权利要求书、说明书以及附图中示出的装置、系统、程序以及方法中的动作、过程、步骤以及阶段等各处理的执行顺序只要没有特别明确是“在······之前”、“先于”等、并且没有在后面的处理中使用前面的处理的输出，就能够以任意的顺序来实现。关于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程，为了方便而使用“首先”、“接着”等进行了说明，即便如此也并不意味着必须按该顺序来实施。

附图标记说明

10：电源；12：电压源；14：电阻；16：恒定电流源；18、204：二极管；100、300、400：系统；110：负载装置；112、118：可变电阻；114：可变电流源；116：可变功率负载；118：可变电阻；120、180、222：采样装置；124、136：电容器；130、170、190：缩放装置；122、132、134、160、202、220：开关；140、224：比较器；150：控制装置；152：设定部；192：A/D转换器；194：第一存储器；196：第二存储器；198：判定部；200、250：DCDC转换器；204：二极管；206：电感器；210：开关控制部；212：D/A转换器；214：检测装置；215：加法器；216：积分器；218：脉冲发生器；250：DCDC转换器；350：蓄电装置。

Claims (20)

1.一种控制装置，用于控制负载装置的负载量，所述负载装置接受从直流电源输出的功率的供给，所述控制装置的特征在于，

具备设定部，所述设定部执行负载量设定处理直到满足预先决定的条件为止，在所述负载量设定处理中，将以第一输入电压值为分母且以第二输入电压值为分子的电压比同与预先决定的第一系数相应的判定值进行比较，其中，所述第一输入电压值表示在将所述负载装置的负载量设定为第一负载量的情况下施加于所述负载装置的输入电压的大小，所述第二输入电压值表示在将所述负载装置的负载量设定为对所述第一负载量乘以所述第一系数而得到的第二负载量的情况下施加于所述负载装置的输入电压的大小，基于比较结果来将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大或小的新的第一负载量。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述设定部在重复进行了预先决定的次数的所述负载量设定处理的情况下，判断为满足所述预先决定的条件，并结束所述负载量设定处理。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述设定部在所述第二负载量大于所述第一负载量且所述电压比大于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量，

所述设定部在所述第二负载量大于所述第一负载量且所述电压比小于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述设定部在所述第二负载量小于所述第一负载量且所述电压比小于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量，

所述设定部在所述第二负载量小于所述第一负载量且所述电压比大于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量。

5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述设定部将对所述第一输入电压值乘以预先决定的第二系数而得到的第一值与对所述第二输入电压值乘以预先决定的第三系数而得到的第二值进行比较，所述判定值是所述第二系数与所述第三系数之比。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，

所述第一值是对所述第一输入电压值乘以与所述第一系数相应的第二系数而得到的值，所述第二值是所述第二输入电压值。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，

在将所述第一系数设为α、将所述第二系数设为K、将所述第一输入电压值设为V_in、将所述第二输入电压值设为V_in’的情况下，

所述设定部在(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量，

所述设定部在不为(V_in’-K×V_in)×(α-1)＞0的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量。

8.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，

所述第一值是所述第一输入电压值，所述第二值是对所述第二输入电压值乘以与所述第一系数相应的第三系数而得到的值。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，

在将所述第一系数设为α、将所述第三系数设为1/K、将所述第一输入电压值设为V_in、将所述第二输入电压值设为V_in’的情况下，

所述设定部在(1/K×V_in’-V_in)×(α-1)＞0的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量，

所述设定部在不为(1/K×V_in’-V_in)×(α-1)＞0的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量。

10.根据权利要求7或9所述的控制装置，其特征在于，

所述负载装置能够通过变更表示向所述负载装置输入的电流的大小的输入电流值来变更负载量，

K为2-α。

11.根据权利要求7或9所述的控制装置，其特征在于，

所述负载装置能够通过变更表示所述负载装置中消耗功率的电阻的大小的电阻值来变更负载量，

K为2/(α+1)。

12.根据权利要求7或9所述的控制装置，其特征在于，

所述负载装置能够变更消耗的功率值，

K为以下。

13.根据权利要求1至9中的任一项所述的控制装置，其特征在于，

所述直流电源是太阳能电池。

14.根据权利要求1至9中的任一项所述的控制装置，其特征在于，

所述负载装置是将来自所述直流电源的直流电压进行升压或降压后向蓄电装置供给的电压变换装置。

15.根据权利要求14所述的控制装置，其特征在于，

所述电压变换装置包括：电感器，来自所述直流电源的直流电流流过所述电感器；开关，其为了控制流向所述电感器的直流电流而进行接通或断开；以及开关控制部，其控制所述开关的接通和断开，使得从所述直流电源输入与由所述设定部设定的负载量对应的目标输入电流值的电流。

16.一种系统，其特征在于，具备：

根据权利要求1至9中的任一项所述的控制装置；以及

电压变换装置，其具有电感器、开关以及开关控制部，该电压变换装置将来自所述直流电源的直流电压进行升压或降压后向蓄电装置供给，来自所述直流电源的直流电流流过所述电感器，所述开关为了控制流向所述电感器的直流电流而进行接通或断开，所述开关控制部控制所述开关的接通和断开，使得从所述直流电源输入与由所述设定部设定的负载量对应的目标输入电流值的电流，

其中，所述开关控制部在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值为表示所述设定部执行所述负载量设定处理直到满足所述预先决定的条件之后施加于所述负载装置的输入电压的大小的输入电压值即基准电压值以上的情况下，执行对所述开关的接通或断开的控制，在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值小于所述基准电压值的情况下，不执行对所述开关的接通和断开的控制。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，还具备：

第一开关，其用于对从所述直流电源向所述负载装置进行的直流电流的输入进行接通或断开；以及

第二开关，其用于对从所述直流电源向所述电压变换装置进行的直流电流的输入进行接通或断开，

在将所述第一开关接通且将所述第二开关断开的状态下，所述设定部执行所述负载量设定处理直到满足所述预先决定的条件为止，

所述开关控制部在将所述第一开关接通且将所述第二开关断开的状态下获取到所述基准电压值之后，在将所述第一开关断开且将所述第二开关接通的状态下在预先决定的期间重复进行以下的条件处理：在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值为所述基准电压值以上的情况下，执行对所述开关的接通或断开的控制，在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值小于所述基准电压值的情况下，不执行对所述开关的接通和断开的控制。

18.一种控制方法，用于控制负载装置的负载量，所述负载装置接受从直流电源输出的功率的供给，所述控制方法的特征在于，

具备设定阶段，在所述设定阶段中，执行负载量设定处理直到满足预先决定的条件为止，所述负载量设定处理包括以下阶段：将所述负载装置的负载量设定为第一负载量；获取表示在将所述负载装置的负载量设定为第一负载量的情况下施加于所述负载装置的输入电压的大小的第一输入电压值；将所述负载装置的负载量设定为对所述第一负载量乘以预先决定的第一系数而得到的第二负载量；获取表示在将所述负载装置的负载量设定为所述第二负载量的情况下施加于所述负载装置的输入电压的大小的第二输入电压值；将以所述第一输入电压值为分母且以所述第二输入电压值为分子的电压比同与所述第一系数相应的判定值进行比较；以及基于比较结果来将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大或小的新的第一负载量。

19.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，

所述设定阶段包括以下阶段：在将第一开关接通且将第二开关断开的状态下，执行所述负载量设定处理直到满足所述预先决定的条件为止，所述第一开关用于对从所述直流电源向所述负载装置进行的直流电流的输入进行接通或断开，所述第二开关用于对从所述直流电源向电压变换装置进行的直流电流的输入进行接通或断开，所述电压变换装置将来自所述直流电源的直流电压进行升压或降压后向蓄电装置供给，

所述控制方法还具备以下阶段：

在执行所述负载量设定处理直到满足所述预先决定的条件之后，获取表示在将所述第一开关接通且将所述第二开关断开的状态下施加于所述负载装置的输入电压的大小的输入电压值来作为基准电压值；以及

在获取到所述基准电压值之后，在将所述第一开关断开且将所述第二开关接通的状态下在预先决定的期间重复进行以下的条件处理：在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值为所述基准电压值以上的情况下，执行对所述电压变换装置所具有的开关的接通或断开的控制，在表示从所述直流电源施加于所述电压变换装置的输入电压的大小的输入电压值小于所述基准电压值的情况下，不执行对所述电压变换装置所具有的开关的接通和断开的控制。

20.根据权利要求18或19所述的控制方法，其特征在于，

所述设定阶段包括以下阶段：

在所述第二负载量大于所述第一负载量且所述电压比大于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量；以及

在所述第二负载量大于所述第一负载量且所述电压比小于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量，

或者，

所述设定阶段包括以下阶段：

在所述第二负载量小于所述第一负载量且所述电压比小于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量大的所述新的第一负载量；以及

在所述第二负载量小于所述第一负载量且所述电压比大于所述判定值的情况下，将所述负载装置的负载量设定为比所述第一负载量小的所述新的第一负载量。