JP2011519260A

JP2011519260A - インピーダンスを動的に制御して電力供給を最大にする方法及び装置

Info

Publication number: JP2011519260A
Application number: JP2011506379A
Authority: JP
Inventors: マイケルジェイシュミッツ; ジョエルエイジョージェンソン
Original assignee: パケットディジタル
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2011-06-30
Also published as: US20090267588A1; WO2009131941A1; KR20110006687A; TW201001861A

Abstract

【課題】エネルギ源から負荷へのエネルギの移送を最大にするためにインピーダンスを動的に制御するための装置及び方法を提供する。
【解決手段】負荷、エネルギ源、及びエネルギ源と負荷の間に結合した配電ネットワーク（ＰＤＮ）を備えたシステムにおいて、システムのシステム条件及び環境変化がモニタされる。可変インピーダンス回路を使用して、ＰＤＮのインピーダンスは、エネルギ源から負荷へのエネルギの移送が増加するように動的に制御することができる。
【選択図】図１

Description

関連出願への参照
本出願は、２００８年４月２３日出願の米国特許仮出願第６１／０４７，３２９号に基づく利益を請求する。

本発明は、一般的に、パワーマネージメントに関し、特に、エネルギ源から負荷へのエネルギの移送を最大にするためにエネルギ源及び負荷のインピーダンスの変化を追跡することに関する。

今日では、携帯型又は移動型電子デバイス（例えば、ラップトップコンピュータ、セルラー電話、携帯情報端末、携帯型メディアプレーヤ、その他）の使用は、ますます一般的になっている。ほとんどの携帯型電子デバイスは、バッテリのようなエネルギの供給のためのローカルエネルギ源に頼っている。バッテリの制限されたエネルギ貯蔵容量のために、携帯型電子デバイスにおける負荷を管理することによって携帯型電子デバイスにおけるエネルギ使用を最適化又は最小にする多くの技術が開発されている。

図１は、１つの従来の配電システムを示している。図１を参照すると、１つ又はそれよりも多くのエネルギ源１０１、１つ又はそれよりも多くの電子負荷１０８（又は単純に負荷と呼ばれる）、及びエネルギ源１０１と負荷１０８の間の配電ネットワーク（ＰＤＮ）がある。ＰＤＮは、何らかの相互接続、配線、及び／又は伝送線１０２、１０３、及び１０７を通じて互いに結合されたフィルタ及びエネルギストレージ１０４、電圧調整モジュール１０５、及び濾過電圧供給のエネルギストレージ１０６を含む。配電システムは、ＰＤＮを通じてエネルギ源から負荷にエネルギを供給する。ＰＤＮは、典型的には、負荷の需要に基づいて設計される。

米国特許仮出願第６１／０４７，３２９号

負荷の電力需要及びクロック速度が増しているので、高品質ＰＤＮの設計がますます重要になっている。

本発明を添付図面の図に限定ではなく例示的に示す。

従来の配電システムを示す図である。配電システムの一実施形態を示す図である。可変インピーダンス回路の第１の実施形態を示す図である。可変インピーダンス回路の第２の実施形態を示す図である。可変インピーダンス回路の第３の実施形態を示す図である。配電システムの代替実施形態を示す図である。動的インピーダンス回路の一部の実施形態を示す図である。動的インピーダンス回路の一部の実施形態を示す図である。動的インピーダンス回路の一部の実施形態を示す図である。エネルギ供給を最大にする処理の一実施形態を示す図である。コンピュータシステムの例示的な形態の機械を表す模式図である。

以下の説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、特定の構成要素、デバイス、方法などの実施例のような多数の特定の詳細を示す。しかし、これらの特定の詳細は、本発明の実施形態を実施するために用いる必要はないことは、当業者には明らかであろう。他の場合、公知の内容又は方法は、本発明の実施形態を不要に曖昧にしないために詳しくは説明しない。要素を繋ぐ本明細書に説明する「線」又は「複数の線」は、単一の線又は複数の線とすることができることに注意すべきである。線及び／又は他の結合要素は、これらが運ぶ信号の性質によって識別することができ（例えば、「クロック線」は、「クロック信号」を運ぶことを意味することができる）、入力及び出力ポートは、これらが受信又は送信する信号の性質によって識別することができること（例えば、「クロック入力」は、「クロック信号」を受信することを意味することができる）も、当業者によって理解されるであろう。

インピーダンスを動的に制御するための装置及び方法の様々な実施形態を以下に説明する。一実施形態では、負荷及びエネルギ源の少なくとも一方の１つ又はそれよりも多くの条件がモニタされる。モニタリングの結果に基づいて、１つ又はそれよりも多くのエネルギ源から引き出されるエネルギの最適モードが判断される。次に、エネルギ源から負荷へのエネルギの移送を最大にすることができるように、配電ネットワークのインピーダンスが調節される。一部の実施形態では、エネルギ源のインピーダンスを負荷に適合させるために、インピーダンスが連続的に調節される。代替的に、インピーダンスは、１つ又はそれよりも多くの所定の時間に調節される。

図２は、配電システムの一実施形態を示している。配電システムは、携帯型デバイス（例えば、ラップトップコンピュータ、ＰＤＡ、セルラー電話、メディアプレーヤ、その他）を含むことができる電子デバイス又は機械内に実施することができる。図２を参照すると、配電システムは、１つ又はそれよりも多くのエネルギ源１０１、１つ又はそれよりも多くの電子負荷１０８（又は単純に負荷と呼ばれる）、及びエネルギ源１０１と負荷１０８の間の配電ネットワーク（ＰＤＮ）２００を含む。ＰＤＮ２００は、何らかの相互接続、配線、及び／又は伝送線２０２、１０２、１０３、及び１０７を通じて互いに結合された可変インピーダンス回路２０１、フィルタ及びエネルギストレージ１０４、電圧調整モジュール１０５、及び濾過電圧供給のエネルギストレージ１０６を含む。

一部の実施形態では、エネルギ源１０１は、システムの主エネルギ源である。例えば、エネルギ源１０１は、システムが携帯型デバイス内にある場合はバッテリを含むことができる。他の実施形態では、エネルギ源１０１は、燃料電池、太陽電池、交流（ＡＣ）電源、又は他のエネルギ源などを含むことができる。エネルギ源１０１のインピーダンスは、時間の経過と共に変化する。従って、エネルギ源１０１から負荷１０８へのエネルギの移送を最大にするために、可変インピーダンス回路２０１は、時間、使用量、及び／又は環境変化と共に変化するエネルギ源インピーダンスに配電ネットワーク及び負荷のインピーダンスを適合させるために動的に制御される。一部の実施形態では、可変インピーダンス回路２０１は、自律モードで制御される。自律モードで制御される可変インピーダンス回路２０１の一部の実施形態の詳細は、図３及び４に関して以下に説明する。代替的に、可変インピーダンス回路２０１は、指令モードで制御される。指令モードにおける可変インピーダンス回路２０１の一実施形態の詳細は、図５Ａに関して以下に説明する。可変インピーダンス回路２０１は、相互接続２０２を通じてフィルタ及びエネルギストレージ１０４及び電圧調整モジュール１０５に更に結合される。相互接続２０２は、伝送線、配線などを含むことができる。

フィルタ及びエネルギストレージ１０４は、電圧抑制回路、コンデンサ、及びローカルストレージ要素を含むことができる。更に、フィルタ及びエネルギストレージ１０４は、危険な過電圧又は不足電圧条件を防ぐための回路を含む。電圧調整モジュール１０５は、安全性、調整、及び信頼できるシステム作動のための設備及び回路により、未処理エネルギを濾過かつ調整された供給に変換する。電圧調整モジュール１０５は、相互接続１０７を通じてエネルギストレージ１０６及び負荷１０８に更に結合される。相互接続１０７は、伝送線、配線などを含むことができる。

一部の実施形態では、エネルギストレージ１０６は、電圧調整モジュール１０５からの濾過された電圧供給を貯蔵する。負荷１０８は、用途の需要及びユーザの要求に対してエネルギを使用又は消費する。

図３は、可変インピーダンス回路２０１の第１の実施形態を示している。図３を参照すると、可変インピーダンス回路２０１は、タイマ３０２に結合した動的インピーダンス回路３０１を含む。従って、可変インピーダンス回路２０１は、時間ベースの可変インピーダンス回路と呼ぶことができる。一部の実施形態では、時間の経過に伴うエネルギ源１０１のインピーダンス変動の一般的傾向を判断するために、予備調査を実行することができる。このような調査に基づいて、動的インピーダンス回路３０１のインピーダンスは、エネルギ源１０１のインピーダンスにより良く適合させるために所定の時間に増大又は低減するように設定することができる。例えば、動的インピーダンス回路３０１は、動的インピーダンス回路３０１のインピーダンスを増すために所定の時間に１つ又はそれよりも多くの回路構成要素（例えば、調節可能又は可変誘導子）に切り換えるように設定することができる。タイマ３０２は、時間を追跡するために使用される。一部の実施形態では、タイマ３０２は、１つ又はそれよりも多くのカウンタを含むことができる。

図４は、可変インピーダンス回路２０１の第２の実施形態を示している。図４を参照すると、可変インピーダンス回路２０１は、エネルギ移送モニタリング回路（例えば、クーロン計数回路、エネルギ源電圧測定回路、エネルギ源インピーダンス測定回路、その他）４０１に結合した動的インピーダンス回路３０１を含む。一部の実施形態では、エネルギ移送モニタリング回路４０１は、エネルギ源１０１のエネルギ出力をモニタするのに使用される。測定に基づいて、可変インピーダンス回路２０１のインピーダンスは、エネルギ源１０１から負荷１０８へのエネルギの移送を増加させるように調節される。

図５Ａは、可変インピーダンス回路２０１の第３の実施形態を示している。図５Ａを参照すると、可変インピーダンス回路２０１は、バスインタフェースユニット５０１に結合した動的インピーダンス回路３０１を含む。一部の実施形態では、バスインタフェースユニット５０１は、ホスト５０３から指令を受信するためにホスト５０３に更に結合されている。一部の実施形態では、ホスト５０３は、１つ又はそれよりも多くのシステム条件（例えば、電圧、電流、周波数、その他）及び環境変化（例えば、温度変化、湿度変化、その他）をモニタするためのセンサ５０４を含み、モニタリングの結果に基づいて、バスインタフェースユニット５０１に適切な指令を送信する。バスインタフェースユニット５０１は、指令を動的インピーダンス回路３０１に転送することができ、又は指令に応答して制御信号を動的インピーダンス回路３０１に送信する。一部の実施形態では、バスインタフェースユニット５０１は、１つ又はそれよりも多くのシステム条件（例えば、電圧、電流、周波数、その他）及び環境変化（例えば、温度変化、湿度変化、その他）をモニタするための１つ又はそれよりも多くのセンサ５０２を含み、それによってバスインタフェースユニット５０１は、同じくその独自のモニタリングの結果に基づいて指令又は制御信号を動的インピーダンス回路３０１に送信することができる。バスインタフェースユニット５０１からの制御信号又は指令に応答して、動的インピーダンス回路３０１は、エネルギ源１０１と負荷１０８のインピーダンスをより良く適合させるためにそのインピーダンスを相応に調節する。

代替的に、ホスト５０３は、測定されたパラメータに基づいて適切な動的インピーダンス値を判断するためのアルゴリズムを実行する処理デバイスを含むことができる。ホスト５０３は、判断された適切な動的インピーダンス値を動的インピーダンス回路３０１に伝達し、動的インピーダンス回路３０１にインピーダンスを調節させることができる。

図５Ｂは、配電システムの代替実施形態を示している。配電システムは、エネルギ源１０１、電子負荷１０８、及びエネルギ源１０１と電子負荷１０８の間に結合した配電ネットワーク（ＰＤＮ）５００を含む。電子負荷１０８は、処理デバイス５１２を含むホスト５１０に更に結合されている。ＰＤＮ５００は、何らかの相互接続、配線、及び／又は伝送線２０２、１０２、１０３、及び１０７を通じて互いに結合されたフィルタ及びエネルギストレージ１０４、電圧調整モジュール１０５、及びエネルギストレージ１０６を含む。

一部の実施形態では、エネルギ源１０１は、システムの主エネルギ源である。例えば、エネルギ源１０１は、システムが携帯型デバイス内にある場合は、バッテリを含むことができる。他の実施形態では、エネルギ源１０１は、燃料電池、太陽電池、交流（ＡＣ）電源、又は他のエネルギ源などを含むことができる。エネルギ源１０１のインピーダンスは、時間の経過と共に変化する。従って、エネルギ源１０１から電子負荷１０８へのエネルギの移送を最大にするために、ホスト５１０における処理デバイス５１２は、負荷制御又はプロセッサ周波数及び電圧調節の方法を通じて、エネルギ源１０１のインピーダンスに実質的に適合させるために電子負荷１０８のインピーダンスを変えることができるソフトウエアルーチンを実行することができる。

図６Ａ−６Ｃは、上述の可変インピーダンス回路の一部の実施形態において使用可能な動的インピーダンス回路の一部の実施形態を示している。図６Ａを参照すると、動的インピーダンス回路６００Ａは、エネルギ源６１０と負荷６２０の間に結合されたいくつかのコンデンサ６２１Ａ、６２３Ａ、及び６２５Ａを含む。コンデンサ６２１Ａ、６２３Ａ、及び６２５Ａの各々は、スイッチ６２１Ｂ、６２３Ｂ、及び６２５Ｂの個別の１つに更に結合されている。従って、動的インピーダンス回路６００Ａは、スイッチ式コンデンサネットワークと呼ぶことができる。コンデンサ６２１Ａ、６２３Ａ、及び６２５Ａのキャパシタンスは、異なる実施形態において同じとすることができ、又は同じでなくてもよいことに注意されたい。更に、他の実施形態においてより多いか又は少ないコンデンサ及びスイッチが存在することができる。

一部の実施形態では、スイッチ６２１Ｂ、６２３Ｂ、及び６２５Ｂは、図３のタイマ３０２、図４のエネルギ移送モニタリング回路４０１、及び図５Ａのバスインタフェースユニット５０１のような他のデバイスからの制御信号に応答して開閉させることができる。選択された数のスイッチ６２１Ｂ、６２３Ｂ、及び６２５Ｂを開閉することにより、これらのデバイスは、それぞれのコンデンサ６２１Ａ、６２３Ａ、及び６２５Ａを選択するか又は選択を取り消して動的インピーダンス回路６００Ａのインピーダンスを変えることができる。上記に詳しく説明したように、インピーダンスは、エネルギ源６１０から負荷６３０へのエネルギ移送を増加させるために、モニタされた１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化に応答して調節される。

図６Ｂは、動的インピーダンス回路の代替実施形態を示している。動的インピーダンス回路６００Ｂは、エネルギ源６１０と負荷６３０の間に直列に結合したいくつかの誘導子６４１Ａ、６４３Ａ、及び６４５Ａを含む。更に、誘導子６４１Ａ、６４３Ａ、及び６４５Ａの各々は、スイッチ６４１Ｂ、６４３Ｂ、及び６４５Ｂの個別の１つに更に並列に結合されている。従って、動的インピーダンス回路６００Ｂも、スイッチ式誘導子ネットワークと呼ぶことができる。スイッチ６４１Ｂ、６４３Ｂ、及び６４５Ｂの各々は、それぞれの誘導子６４１Ａ、６４３Ａ、及び６４５Ａを選択するか又は選択を取り消すためにオン又はオフにすることができる。誘導子６４１Ａ、６４３Ａ、及び６４５Ａのインダクタンスは、異なる実施形態において同じとすることができ、又は同じでなくてもよいことに注意されたい。更に、他の実施形態において、より多いか又は少ない誘導子及びスイッチが存在することができる。

一部の実施形態では、スイッチ６４１Ｂ、６４３Ｂ、及び６４５Ｂは、図３のタイマ３０２、図４のエネルギ移送モニタリング回路４０１、及び図５Ａのバスインタフェースユニット５０１のような他のデバイスからの制御信号に応答して開閉することができる。選択された数のスイッチ６４１Ｂ、６４３Ｂ、及び６４５Ｂを開閉することにより、これらのデバイスは、それぞれの誘導子６４１Ａ、６４３Ａ、及び６４５Ａの選択を取り消すか又は選択して動的インピーダンス回路６００Ｂのインピーダンスを変えることができる。上記に詳しく説明したように、インピーダンスは、エネルギ源６１０から負荷６３０へのエネルギ移送を増加させるために、モニタされた１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化に応答して調節される。

図６Ｃは、動的インピーダンス回路の代替実施形態を示している。動的インピーダンス回路６００Ｃは、エネルギ源６１０と負荷６３０の間に直列に結合したいくつかの調節可能インピーダンスモジュール６５０及び６６０を含む。調節可能インピーダンスモジュール６５０は、本発明の概念を例証するために詳しく示されている。１つ又はそれよりも多くの調節可能インピーダンスモジュール６６０は、調節可能インピーダンスモジュール６６０の各々のインピーダンスが調節可能インピーダンスモジュール６５０と同じか又は同じでなくてよいとしても、調節可能インピーダンスモジュール６５０と構造上実質的に同じものであることを認めるべきである。

一部の実施形態では、調節可能インピーダンスモジュール６５０は、調節可能誘導子６５４及び調節可能コンデンサ６５２を含む。調節可能誘導子６５４の一端は、エネルギ源６１０及び調節可能コンデンサ６５２に結合されており、調節可能誘導子６５４の他端は、次の調節可能インピーダンスモジュールに結合されている。調節可能コンデンサ６５２は、接地と調節可能誘導子６５４の一端との間に結合されている。調節可能誘導子６５４のインダクタンスと調節可能コンデンサ６５２のキャパシタンスは、図３のタイマ３０２、図４のエネルギ移送モニタリング回路４０１、及び図５Ａのバスインタフェースユニット５０１のような他のデバイスからの制御信号に応答して調節することができる。インダクタンス及びキャパシタンスを調節することにより、調節可能インピーダンスモジュール６５０のインピーダンスを変えることができる。同様に、他の調節可能インピーダンスモジュール６６０のインピーダンスを類似の方法で変えることができる。この結果、動的インピーダンス回路６００Ｃの全体的なインピーダンスは、エネルギ源６１０から負荷６３０へのエネルギ移送を増加させるために他のデバイスからの制御信号に応答して調節することができる。

図７は、エネルギの移送を最大にするための処理の一実施形態を示している。この処理は、ソフトウエア、ハードウエア、又はこれら両方の組合せを含む処理論理によって実行することができる。一部の実施形態では、処理論理は、図５Ｂのホスト５１０における処理デバイス５１２のような処理デバイスによって実行可能なコンピュータ可読媒体に実施される論理処理モジュールを含む。本明細書で使用される論理処理モジュールは、１つ又はそれよりも多くの処理モジュールを含むことができることに注意されたい。一部の実施形態では、処理論理は、図２に関して上述した可変インピーダンス回路２０１のようなハードウエア回路を含む。例えば、以下に説明する作動の一部又は全ては、上述の図２−５Ｂに示す様々な構成要素によって実行することができる。

図７を参照すると、処理論理は、配電ネットワークにおける１つ又はそれよりも多くの負荷のエネルギ需要をモニタする（処理ブロック７１０）。負荷のエネルギ需要に基づいて、処理論理は、１つ又はそれよりも多くのエネルギ源からのエネルギ移送の最適モードを判断する（処理ブロック７２０）。次に、処理論理は、エネルギ源と負荷のインピーダンスを適合させるために配電ネットワークのインピーダンスを調節する（処理ブロック７３０）。従って、より多くのエネルギをエネルギ源から負荷に移送させることができる。

図８は、本明細書で説明する方法のいずれか１つ又はそれよりも多くを機械に実施させるための１組の命令を内部で実行することができるコンピュータシステム８００の例示的な形態の機械の一実施形態を表す概略図である。代替実施形態では、機械は、ＬＡＮ、イントラネット、エクストラネット、及び／又は「インターネット」において他の機械に接続することができる（例えば、ネットワーキングすることができる）。機械は、クライアント−サーバネットワーク環境におけるサーバ又はクライアント機械、又はピアツーピア（又は分散）ネットワーク環境におけるピア機械の役割で作動させることができる。機械は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、「携帯情報端末（ＰＤＡ）」、セルラー電話、ウェブ家電、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ又はブリッジ、又はその機械によって行われるアクションを指定する１組の命令（連続的又はそれ以外）を実行することができるあらゆる機械とすることができる。更に、１つの機械だけが示されているが、「機械」という語は、本明細書に説明する方法のいずれか１つ又はそれよりも多くを実行するための１組の命令（又は複数の組）を個々に又は一緒に実行する機械のあらゆる集合も含むと解釈するものとする。

例示的なコンピュータシステム８００は、バス８３０を通じて互いに通信する処理デバイス８０２、メインメモリ８０４（例えば、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、又は「ＲａｍｂｕｓＤＲＡＭ」（ＲＤＲＡＭ）、その他のような動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ））、静的メモリ８０６（例えば、フラッシュメモリ、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、その他）、及びデータストレージデバイス８１８を含む。

処理デバイス８０２は、マイクロプロセッサ又は中央演算処理ユニットなどのような１つ又はそれよりも多くの汎用処理デバイスを表している。特に、処理デバイスは、複数命令セットコンピュータ（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、又は他の命令セットを実施するプロセッサ、又は命令セットの組合せを実施するプロセッサとすることができる。処理デバイス８０２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどのような１つ又はそれよりも多くの汎用処理デバイスとすることができる。処理デバイス８０２は、図５Ｂに関して上述した処理デバイス５１２のように、本明細書に説明する作動及び段階を実施するための処理論理８２６を実行するように構成されている。一部の実施形態では、処理デバイス８０２は、負荷とエネルギ源を有するシステムの１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化をモニタし、かつエネルギ源から負荷に移送されるエネルギを増加させるために負荷とエネルギ源の間に結合したＰＤＮのインピーダンスを動的に制御する処理論理８２６を実行するように構成されている。

コンピュータシステム８００は、ネットワークインタフェースデバイス８０８を更に含むことができる。コンピュータシステム８００は、ビデオディスプレイユニット８１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はブラウン管（ＣＲＴ））、英数字入力デバイス８１２（例えば、キーボード）、カーソル制御デバイス８１４（例えば、マウス）、及び信号生成デバイス８１６（例えば、スピーカ）を含むことができる。

データストレージデバイス８１８は、本明細書に説明する方法又は機能のいずれか１つ又はそれよりも多くを達成する１つ又はそれよりも多くの組の命令（例えば、ソフトウエア８２２）が記憶されたコンピュータアクセス可能記憶媒体８３０（コンピュータ可読記憶媒体としても公知）を含むことができる。ソフトウエア８２２は、コンピュータシステム８００による実行中のメインメモリ８０４内及び／又は処理デバイス８０２内に完全に又は少なくとも部分的に存在することができ、メインメモリ８０４及び処理デバイス８０２は、コンピュータアクセス可能記憶媒体も構成する。ソフトウエア８２２は、ネットワークインタフェースデバイス８０８を通じてネットワーク８２０上で更に送信又は受信することができる。

コンピュータ可読記憶媒体８３０は、例示的な実施形態では単一の媒体として示されているが、「コンピュータ可読記憶媒体」という語は、１つ又はそれよりも多くの命令を記憶する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中化又は分散データベース、及び／又は関連のキャッシュ及びサーバ）を含むものと捉えるべきである。「コンピュータ可読記憶媒体」という語は、機械によって実行される１組の命令を記憶、符号化、又は担持することができ、かつ本発明の方法のいずれか１つ又はそれよりも多くを機械に実行させるあらゆる媒体を含むものと解釈するものとする。「コンピュータ可読記憶媒体」という語は、従って、以下に限定されるものではないが、半導体メモリ、光及び磁気媒体などを含むように解釈するものとする。

すなわち、エネルギ源からの利用可能なエネルギを最大にするためにインピーダンスを動的に制御する方法及び装置を説明した。本発明の態様は、少なくとも部分的にソフトウエアで達成することができることは、以下の説明から明らかであろう。すなわち、メモリに収容された命令のシーケンスを実行する処理デバイスに応じたコンピュータシステム又は他のデータ処理システムで本発明の技術を実行することができる。様々な実施形態では、本発明を実施するために、ソフトウエア命令と共にハードワイヤード回路を使用することができる。従って、本発明の技術は、ハードウエア回路及びソフトウエアのあらゆる特定の組合せにも、又はデータ処理システムによって実行される命令に対するあらゆる特定のソースにも制限されない。更に、この説明全体を通して、説明を単純にするために、様々な機能及び作動は、ソフトウエアコードによって実行されるか又はそれによって生じるように説明することができる。しかし、このような表現によって意味されるものは、機能が、処理デバイス又はコントローラによるコードの実行から生じることであることを当業者は認識するであろう。

機械可読媒体（コンピュータ可読媒体とも呼ばれる）は、データ処理システムによって実行された時に本発明のシステムに本発明の様々な方法を実行させるソフトウエア及びデータを記憶するために使用することができる。この実行可能ソフトウエア及びデータは、例えば、読取専用メモリ（ＲＯＭ）及びプログラマブルメモリ又はソフトウエアプログラム及び／又はデータを記憶することができるあらゆる他のデバイスを含む様々な場所に記憶することができる。

従って、コンピュータ可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ、ネットワークデバイス、携帯情報端末、製造ツール、１組の１つ又はそれよりも多くの処理デバイスを備えたあらゆるデバイス、その他）によってアクセス可能な形式で情報を提供（すなわち、記憶及び／又は送信）するあらゆる機構を含む。例えば、コンピュータ可読媒体は、記録可能／記録不可媒体（例えば、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、その他）、その他を含む。

上述の詳細説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビット上の作動のアルゴリズム及び記号表示の点から示されている。これらのアルゴリズム記述及び表示は、当業者にその作業の内容を最も効率的に伝えるためにデータ処理技術において当業者によって使用される手段である。このアルゴリズムは、一般的に、望ましい結果に誘導する作動の自己矛盾のないシーケンスであると考えられる。作動は、物理的な量の物理的な操作を必要とするものである。通常、必ずではないが、これらの量は、記憶され、転送され、結合され、比較され、かつそうでなければ操作される電気又は磁気信号の形式を取る。ビット、値、要素、記号、文字、語、又は数字などとしてこれらの信号を示すことは、主に共通の使用の理由で時には便利であることが証明されている。

しかし、これらの及び類似の語の全ては、適切な物理的量に関連付けられるべきものであり、かつ単にこれらの量に与えられる便利なラベルであることに注意すべきである。以下の説明から明らかなように、特に断らない限り、説明全体を通して「処理する」又は「演算する」又は「計算する」又は「判断する」又は［表示する］又は「制御する」又は「モニタする」などのような語を用いる解説は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理的（電子）量として表されるデータをコンピュータシステムメモリ又はレジスタ又は他のこのような情報記憶、伝送、又は表示デバイス内の物理的量として単に表される他のデータに操作及び変換するコンピュータシステム又は類似の電子コンピュータデバイスの作動及び処理を指すものである。

本発明は、本明細書の作動を実行するための装置にも関する。この装置は、望ましい目的のために特別に構成することができ、又はそれは、コンピュータに記憶されているコンピュータプログラムによって選択的に起動又は再構成される汎用コンピュータを含むことができる。このようなコンピュータプログラムは、以下に限定されるものではないが、各々がコンピュータシステムバスに結合されたフロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、及び光磁気ディスク、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気又は光カード、又は電子命令を記憶するのに適するあらゆるタイプの媒体のようなコンピュータ可読記憶媒体に記憶することができる。

本明細書に示すアルゴリズム及びディスプレイは、本質的にいずれの特定のコンピュータ又は他の装置にも関連付けられない。様々な汎用システムを本明細書の教示に従うプログラムと共に使用することができ、又は望ましい作動を実行するためにより特殊化された装置を構成することが便利であると証明することができる。様々なこれらのシステムのための望ましい構造は、以下の説明から明らかであろう。更に、本発明は、いずれの特定のプログラミング言語にも関連して説明していない。本明細書に説明する本発明の教示を実施するために様々なプログラミング言語を使用することができることが認められるであろう。

本明細書全体を通して「一実施形態」又は「実施形態」の参照は、実施形態に関して説明した特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味することを認めるべきである。従って、本明細書の様々な部分における「実施形態」又は「一実施形態」又は「代替実施形態」の２つ又はそれよりも多くの参照は、必ずしも全てが同じ実施形態を指すものではないことが強調され、かつそれを認めるべきである。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、本発明の１つ又はそれよりも多くの実施形態で適切な場合に結合することができる。更に、本発明をいくつかの実施形態に関して説明したが、当業者は、本発明が、説明した実施形態に限定されないことを認識するであろう。本発明の実施形態は、特許請求の範囲内で修正及び変更を行うことができる。本明細書及び図面は、従って、本発明に対する制限ではなく例証と見なすものとする。

１０１エネルギ源
１０４フィルタ及びエネルギストレージ
１０５電圧調整モジュール
１０６濾過電圧供給のエネルギストレージ
１０８電子負荷

Claims

負荷、エネルギ源、及び該負荷と該エネルギ源の間に結合された配電ネットワーク（ＰＤＮ）を含むシステムの１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化をモニタする段階と、
前記エネルギ源から前記負荷に移送されるエネルギを増加させるために、前記モニタリングの結果に基づいて前記ＰＤＮのインピーダンスを処理論理によって動的に制御する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
前記ＰＤＮのインピーダンスを動的に制御する段階は、
前記ＰＤＮ及び前記負荷のインピーダンスを前記エネルギ源のインピーダンスに適合させるために、該ＰＤＮの該インピーダンスを調節する段階、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記調節する段階は、定期的に実行されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記１つ又はそれよりも多くのシステム条件は、前記ＰＤＮの前記インピーダンス、前記エネルギ源のインピーダンス、該エネルギ源と前記負荷の間の電荷の流れ、及び該負荷の電力需要のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記環境変化は、温度変化及び湿度変化のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記処理論理は、前記ＰＤＮの可変インピーダンス回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記処理論理は、前記ＰＤＮの外部のホスト内の該ＰＤＮの前記インピーダンスの適切な値を判断するように作動可能な処理デバイスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記処理論理は、前記ＰＤＮの前記インピーダンスの適切な値を判断するためにコンピュータ可読媒体上に具現化された論理処理モジュールを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
エネルギ源と負荷の間に結合された配電ネットワーク（ＰＤＮ）、
を含み、
前記ＰＤＮは、
１組の１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化に応答して回路のインピーダンスを動的に調節し、前記エネルギ源から前記負荷に移送されるエネルギを増加させる可変インピーダンス回路、
を含む、
ことを特徴とする装置。
前記ＰＤＮは、
前記エネルギ源からの電圧供給を調整する電圧調整モジュールと、
過電圧及び不足電圧条件を防ぐフィルタ及びエネルギストレージデバイスと、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
前記可変インピーダンス回路は、自律モードで作動し、該可変インピーダンス回路は、
動的インピーダンス回路と、
所定の時間間隔を追跡し、かつ該所定の時間間隔で前記動的インピーダンス回路のインピーダンスを該動的インピーダンス回路に変えさせる信号を該動的インピーダンス回路に送信するタイマと、
を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
前記可変インピーダンス回路は、自律モードで作動し、該可変インピーダンス回路は、
動的インピーダンス回路と、
前記エネルギ源のエネルギ出力をモニタし、前記動的インピーダンス回路のインピーダンスが、該エネルギ源の該エネルギ出力に基づいて調節されて該エネルギ源から前記負荷への前記エネルギの移送を増加させるエネルギ移送モニタリング回路と、
を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
前記可変インピーダンス回路は、指令モードで作動し、該可変インピーダンス回路は、
動的インピーダンス回路と、
前記ホストから指令を受信し、かつ受信した該指令に応答して前記動的インピーダンス回路のインピーダンスを調節するために、該可変インピーダンス回路の外部のホストに結合されたバスインタフェースユニットと、
を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
前記バスインタフェースユニットは、前記１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化をモニタする１つ又はそれよりも多くのセンサを含み、該バスインタフェースユニットは、該１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び該環境変化に応答して前記動的インピーダンス回路の前記インピーダンスを調節することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
前記ホストは、１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化をモニタする１つ又はそれよりも多くのセンサを含み、かつ該１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化に応答して前記バスインタフェースユニットに前記指令を送信することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
前記ホストは、モニタされた前記１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化に基づいて動的インピーダンス値を判断する処理デバイスを含み、
前記ホストは、前記判断された動的インピーダンス値を前記動的インピーダンス回路に送信する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
前記可変インピーダンス回路は、
互いに並列に結合された複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサの個別の１つと接地との間に各々が結合された複数のスイッチと、
を含むスイッチ式コンデンサネットワーク、
を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
前記可変インピーダンス回路は、
互いに直列に結合された複数の誘導子と、
前記複数の誘導子の個別の１つに各々が並列に結合された複数のスイッチと、
を含むスイッチ式誘導子ネットワーク、
を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
前記可変インピーダンス回路は、
調節可能誘導子と、
前記調節可能誘導子と接地の間に結合された調節可能コンデンサと、
を各々が含む１組の１つ又はそれよりも多くの調節可能インピーダンスモジュール、
を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
前記負荷と、
前記エネルギ源と、
を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
処理デバイスによって実行された時に該処理デバイスをして、
負荷及びエネルギ源を含むシステムの１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化をモニタする段階と、
前記エネルギ源から前記負荷に移送されるエネルギを増加させるために、前記モニタリングの結果に基づいて該負荷のインピーダンスを動的に制御する段階と、
を含む作動を実施させる命令を提供するコンピュータ可読媒体。
前記負荷のインピーダンスを動的に制御する段階は、
前記エネルギ源のインピーダンスに実質的に適合させるように前記負荷の前記インピーダンスを調節する段階、
を含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
前記調節する段階は、定期的に実行されることを特徴とする請求項２２に記載のコンピュータ可読媒体。
前記１つ又はそれよりも多くのシステム条件は、前記エネルギ源のインピーダンス、該エネルギ源と前記負荷の間の電荷の流れ、及び該負荷の電力需要のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
前記環境変化は、温度変化及び湿度変化のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項２４に記載のコンピュータ可読媒体。
負荷、エネルギ源、及び該負荷と該エネルギ源の間に結合された配電ネットワーク（ＰＤＮ）を含むシステムの１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化をモニタするための手段と、
前記１つ又はそれよりも多くのシステム条件及び環境変化に応答して前記ＰＤＮのインピーダンスを動的に変化させるために、前記エネルギ源から前記負荷に移送されるエネルギを増加させるための手段と、
を含むことを特徴とする装置。