JP5499654B2 - 蓄電制御装置および蓄電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電制御装置および蓄電制御方法に関し、特に発電素子を利用して蓄電素子を蓄電するための蓄電制御装置、および、その処理方法に関する。

環境保護対策として、二酸化炭素や汚染物質を排出しないクリーンなエネルギーの開発が求められている。とりわけ、近年、太陽光発電や風力発電の普及が拡大している。特に、太陽光発電装置は、住宅の屋根等に配置可能な太陽電池（ソーラーパネル）の低価格化や高発電効率化が進み、一般家庭にも徐々に普及しつつある。また、小型化も進み、太陽電池を搭載した携帯電話などの販売も始まっている。

太陽電池は、乾電池等の定電圧源と性質が異なり、端子間の電圧に依存した電流源としての性質を備える。そのため、太陽電池から最大出力を得るには、太陽電池と接続する負荷の電圧を、太陽電池の最大動作点電圧と一致させる必要がある。また、太陽電池の電流電圧特性において、電力が最大となる最大動作点（ＭＰＰ：Maximum Power Point）は、ただ一点存在する。しかし、太陽電池の電流電圧特性は照度や温度などの環境に依存して変化するため、最大動作点電圧を得る制御は太陽電池接続機器の動作時に行う必要がある。このような、機器動作時に最大動作点を得るための制御は、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御と呼ばれる。

ＭＰＰＴ制御を実行する手法は多く提案されているが、直流経路における手法を大別すると、複数の太陽電池の直列または並列の接続を切り替える手法（例えば、特許文献１参照。）、および、スイッチング型ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して最大動作点を得る手法（例えば、特許文献２参照。）の二種類の手法がある。

特開２００１−２１８３６５号公報（図１） 特開平７−３３６９１０号公報（図１）

ＭＰＰＴ制御を実行するために、複数の太陽電池の直列または並列の接続を切り替える手法によれば、最大動作点に近づくように制御することができる。しかしながら、この手法では、太陽電池同士を並列に接続するために、各太陽電池の最大動作点電圧が同じものを用いる必要があるという制約がある。また、太陽電池の数によって取りうる直列または並列の接続形態が変わり、例えば太陽電池が２枚の場合は全直列と全並列の２点、太陽電池が６枚の場合は４点の最大動作点から選択することになる。各点間の電圧の差が均等でないため、端子間電圧を最大動作点に合わせることが出来ない電圧の区間が多く存在してしまうという問題があった。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して最大動作点を得る手法によれば、蓄電池への充電電流が最大となるようにスイッチへの制御信号を制御することができる。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータにおける電力損失や、電流測定回路等の制御回路での電力損失が発生するという問題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、太陽電池等の発電素子の最大動作点を維持するよう制御するとともに、電力損失を回避することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、起電力を生成する複数の発電素子と、上記複数の発電素子を複数のグループに分けて当該グループ毎に経路を形成するように経路切替を行う経路切替部と、上記複数のグループのうち一部のグループの出力を蓄電素子に供給する短絡経路と、上記複数のグループのうち上記一部のグループ以外の出力の電圧レベルを変換する電圧変換部と、上記電圧変換部の出力を上記蓄電素子に供給する変圧経路とを具備する蓄電制御装置である。これにより、複数の発電素子の接続経路を、電圧変換部を介する変圧経路と、電圧変換部を介さない短絡経路とに分けて、同一の蓄電素子に供給することにより、発電素子の最大動作点を維持するよう制御させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記経路切替部における経路切替を制御する経路切替制御部と、上記電圧変換部における電圧変換の変圧率を制御する電圧変換制御部とをさらに具備し、上記経路切替制御部および上記電圧変換制御部は、上記変圧経路における上記発電素子から最大電力が得られるように上記蓄電素子と接続される側の電圧を制御するようにしてもよい。これにより、発電素子の最大動作点を維持するよう制御するとともに、電力損失を回避させるという作用をもたらす。また、この場合において、上記電圧変換を経ることなく上記変圧経路における上記電圧変換部の入力電圧と上記短絡経路における上記蓄電素子と接続される側の電圧の差異が所定の範囲内に収まる場合には上記電圧変換部を迂回するための切替を行う迂回切替部をさらに具備してもよい。これにより、電圧変換部における電力損失を回避させるという作用をもたらす。

また、本発明の第２の側面は、起電力を生成する複数の発電素子と、上記複数の発電素子を複数のグループに分けて当該グループ毎に経路を形成するように経路切替を行う経路切替部と、上記複数のグループのうち一部のグループの出力を第１の蓄電素子に供給する短絡経路と、上記複数のグループのうち上記一部のグループ以外の出力の電圧レベルを変換する電圧変換部と、上記電圧変換部の出力を上記第１の蓄電素子とは異なる第２の蓄電素子に供給する変圧経路とを具備する蓄電制御装置である。これにより、複数の発電素子の接続経路を、電圧変換部を介する変圧経路と、電圧変換部を介さない短絡経路とに分けて、別個の蓄電素子に供給することにより、発電素子の最大動作点を維持するよう制御させるという作用をもたらす。

また、本発明の第３の側面は、起電力を生成する複数の発電素子と、上記複数の発電素子を複数のグループに分けて当該グループ毎に経路を形成するように経路切替を行う経路切替部と、上記複数のグループについて電圧レベルの変換を要するグループと要しないグループとに振り分けて接続切替を行う接続切替部と、上記複数のグループのうち電圧レベルの変換を要しないグループの出力を蓄電素子に供給する短絡経路と、上記複数のグループのうち電圧レベルの変換を要するグループの出力の電圧レベルを変換する電圧変換部と、上記電圧変換部の出力を上記蓄電素子に供給する変圧経路とを具備する蓄電制御装置である。これにより、複数の発電素子の接続経路を、電圧変換部を介する変圧経路と、電圧変換部を介さない短絡経路とに分けて、同一の蓄電素子に供給する際に、任意の経路の組合せを実現させるという作用をもたらす。すなわち、上記経路切替部および上記接続切替部は、上記複数の発電素子の全てを上記短絡経路上に直列に接続するように切替を行ってもよく、また、上記複数の発電素子の全てを上記変圧経路上に直列に接続するように切替を行ってもよい。また、上記経路切替部および上記接続切替部は、一つの上記電圧変換部に全ての上記変圧経路と接続するように切替を行ってもよい。

また、本発明の第４の側面は、起電力を生成する複数の発電素子と、上記複数の発電素子を複数のグループに分けて当該グループ毎に経路を形成するように経路切替を行う経路切替部と、上記複数のグループのうち一部のグループの出力を蓄電素子に供給する短絡経路と、上記複数のグループのうち上記一部のグループ以外の出力の電圧レベルを変換する電圧変換部と、上記電圧変換部の出力を上記蓄電素子に供給する変圧経路とを備える蓄電制御装置において、上記複数の発電素子の最大動作点電圧を取得する最大動作点電圧取得手順と、上記複数の発電素子のうち上記最大動作点電圧の合計が上記蓄電素子の適正充電電圧の範囲内に収まるような集合を上記一部のグループとして決定するグループ決定手順と、上記一部のグループに属する発電素子を上記短絡経路に接続し、それ以外の発電素子を上記電圧変換部に接続する接続手順とを具備する蓄電制御方法である。これにより、複数の発電素子の接続経路を、電圧変換部を介する変圧経路と、電圧変換部を介さない短絡経路とに分けて、蓄電素子の適正充電電圧の範囲内で充電することにより、発電素子の最大動作点を維持するよう制御させるという作用をもたらす。

また、本発明の第５の側面は、起電力を生成する複数の発電素子と、上記複数の発電素子を複数のグループに分けて当該グループ毎に経路を形成するように経路切替を行う経路切替部と、上記複数のグループのうち一部のグループの出力を蓄電素子に供給する短絡経路と、上記複数のグループのうち上記一部のグループ以外の出力の電圧レベルを変換する電圧変換部と、上記電圧変換部の出力を上記蓄電素子に供給する変圧経路とを備える蓄電制御装置において、上記複数の発電素子の直列接続による電圧が上記蓄電素子の動作電圧に達した場合には上記蓄電素子への蓄電を開始する蓄電開始手順と、照度の高い環境下では上記複数の発電素子の並列度が高くなるように上記経路切替を行う並列切替手順と、照度の低い環境下では上記複数の発電素子の直列数が多くなるように上記経路切替を行う直列切替手順と、上記複数の発電素子の直列接続による電圧が上記蓄電素子の動作電圧に達しない場合には上記蓄電素子への蓄電を停止する蓄電停止手順とを具備する蓄電制御方法である。これにより、複数の発電素子の接続経路を、電圧変換部を介する変圧経路と、電圧変換部を介さない短絡経路とに分けて、照度に応じて経路を切り替えることにより、発電素子の最大動作点を維持するよう制御させるという作用をもたらす。

本発明によれば、太陽電池等の発電素子の最大動作点を維持するよう制御するとともに、電力損失を回避することができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施の形態による蓄電制御装置の基本構成例を示す図である。 本発明の実施の形態による蓄電制御装置と蓄電素子との間の接続例を示す図である。 本発明の実施の形態による蓄電制御装置と蓄電素子とを接続した回路例を示す図である。 一般的の太陽電池の等価回路を示す図である。 一般的の太陽電池の電流電圧特性を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における蓄電制御装置の処理手順例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における経路切替制御（ステップＳ９１０）の処理手順例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における集合ＰＤａ決定の詳細処理手順例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における電圧変換制御（ステップＳ９２０）の処理手順例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における発電切替要素２２０の第１の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における発電切替要素２２０の第２の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における発電切替要素２２０の第３の構成例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態における電圧変換制御（ステップＳ９２０）の処理手順例を示す図である。 本発明の第４の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。 本発明の第４の実施の形態における蓄電制御装置の状態遷移例を示す図である。 本発明の第５の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。 本発明の第５の実施の形態における発電切替要素２４０の構成例を示す図である。 本発明の第５の実施の形態における経路切替制御の処理手順例を示す図である。 本発明の第６の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。 本発明の第６の実施の形態における集合ＰＤａ決定の処理手順例を示す図である。 本発明の第７の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。 本発明の第７の実施の形態における経路切替制御の処理手順例を示す図である。 本発明の実施の形態による蓄電制御装置と蓄電素子との間の他の接続例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．動作原理
２．第１の実施の形態（経路切替制御と電圧変換制御の例）
３．第２の実施の形態（２入力２出力の発電切替要素を用いた例）
４．第３の実施の形態（電圧変換制御を簡易化した例）
５．第４の実施の形態（発電素子の出力電圧に応じた状態遷移に基づく制御の例）
６．第５の実施の形態（４入力４出力の発電切替要素を用いた例）
７．第６の実施の形態（複数の短絡経路を用いた例）
８．第７の実施の形態（複数の変圧経路を用いた例）
９．変形例

＜１．動作原理＞
図１は、本発明の実施の形態による蓄電制御装置の基本構成例を示す図である。この構成例では、複数の発電素子１１１と、経路切替部１１２と、短絡経路１１９と、電圧変換部１３０と、変圧経路１３９とを備えている。

発電素子１１１は、起電力を出力する素子であり、例えば、太陽光から起電力を発生する太陽電池や風から起電力を発生する風力発電装置などにより実現される。経路切替部１１２は、複数の発電素子１１１の任意のものを接続する経路を切り替えるスイッチである。この経路切替部１１２における接続を変更することにより、発電素子１１１のそれぞれが接続される経路を切り替えることができる。

電圧変換部１３０は、発電素子１１１の出力の電圧レベルを変換するＤＣ−ＤＣコンバータである。この電圧変換部１３０と発電素子１１１との接続は、経路切替部１１２により行われる。

変圧経路１３９は、端子Ｃと端子Ｄの間の経路である。この変圧経路１３９上には電圧変換部１３０が接続され、発電素子１１１の出力の電圧レベルが変換されて、端子Ｄに供給される。短絡経路１１９は、端子Ａと端子Ｂの間の経路である。この短絡経路１１９には電圧変換部１３０は接続されず、発電素子１１１の出力がそのまま端子Ｂに供給される。なお、短絡経路１１９の出力側に抵抗やダイオード等の電圧変換部１３０以外の素子を挿入するようにしてもよい。これは、発電素子１１１の出力電圧が低くなり、蓄電素子から発電素子側に電流が逆流する可能性がある場合に特に有用である。

図２は、本発明の実施の形態による蓄電制御装置と蓄電素子との間の接続例を示す図である。この例では、短絡経路１１９と変圧経路１３９とを並列接続して、同一の蓄電素子１９０に接続している。すなわち、端子ＢおよびＤは蓄電素子１９０の正側に接続され、端子ＡおよびＣは蓄電素子１９０の負側に接続されている。これにより、短絡経路１１９上の発電素子１１１の出力は蓄電素子１９０にそのまま供給され、変圧経路１３９上の発電素子１１１の出力は電圧変換部１３０によって電圧レベルが変換された上で蓄電素子１９０に供給される。

図３は、本発明の実施の形態による蓄電制御装置と蓄電素子とを接続した回路例を示す図である。この回路図は、図２の接続例において、経路切替部１１２の経路切替によって高照度の発電素子１１１ａのグループと、低照度乃至中照度の発電素子１１１ｂのグループとに分けて、前者を短絡経路１１９に、後者を変圧経路１３９に接続したものである。このように、経路切替部１１２によって複数の発電素子１１１の任意のものを短絡経路１１９または変圧経路１３９の何れかに接続するよう経路を切り替えることができる。

図４は、一般的な太陽電池の等価回路を示す図である。この等価回路は、電流源１１と、ダイオード１２と、抵抗１３とを並列接続し、さらに抵抗１４を直列接続した構成になっている。電流源１１は光電流Ｉ_phを供給するものである。ダイオード１２は理想ダイオードである。抵抗１３はシャント抵抗Ｒ_shである。抵抗１４は直列抵抗Ｒ_sである。太陽電池の端子間の電圧Ｖを上昇させると、電流源１１からの電流Ｉ_phがダイオード１２に流れるため、端子側に流れる電流Ｉは電圧Ｖの上昇とともに減少する。

図５は、一般的な太陽電池の電流電圧特性を示す図である。太陽電池の端子間の電圧値が決まると、出力電流値が一意に定まる。電流値が０の場合の端子間の電圧を開放電圧（Ｖoc）と呼び、端子間の電圧値が０の場合の出力電流値を短絡電流（Ｉsc）と呼ぶ。上述のように、太陽電池の電流電圧特性のカーブにおいて、電力（＝電圧×電流）が最大となる最大動作点はただ一点存在する。この最大動作点における電流を最大動作点電流（Ｉpm）と呼び、最大動作点における電圧を最大動作点電圧（Ｖpm）と呼ぶ。

上述した太陽電池の特性のため、太陽電池から最大出力を得るには、太陽電池と接続する負荷の電圧を、太陽電池の最大動作点電圧と一致させる必要がある。太陽電池の電流電圧特性は照度や温度などの環境に依存して変化するため、最大動作点電圧を得る制御を太陽電池接続機器の動作時に行う必要がある。そこで、本発明の実施の形態では、各発電素子１１１の最大動作点電圧を取得して、短絡経路１１９または変圧経路１３９の何れかに接続するよう経路を切り替えるとともに、出力電力に応じて電圧変換部１３０により電圧レベルを変換する。

本発明の実施の形態では、指定された出力電圧が最大動作点電圧となるように、まず短絡経路１１９に発電素子１１１を接続し、残りの発電素子１１１を変圧経路１３９に接続するよう制御する。これにより、例えば、充電電圧が変化する蓄電素子１９０と接続した場合など、指定された出力電圧の変化に対して常に高効率の出力を得ることができる。

また、本発明の実施の形態では、変圧経路１３９上の発電素子１１１に関しても、電圧変換部１３０のスイッチの切替え間隔を制御することによって、太陽電池のような端子間電圧に出力が依存する発電素子１１１についても高効率の出力を得ることができる。

また、本発明の実施の形態では、太陽電池の出力経路を短絡経路１１９と変圧経路１３９とに分散し、もしくは、電圧変換部１３０を介さずに全ての発電素子１１１を短絡経路１１９に接続することができる。この構成により、電圧変換部１３０による電力損失を少なく抑えることができる。

また、本発明の実施の形態では、出力電圧や出力電流が異なる発電素子１１１を異なる経路に接続するよう制御することができる。これにより、全ての経路上の発電素子１１１について最大出力を得ることができる。例えば、一部が陰になった太陽電池や、面角度の異なる位置に配置された太陽電池を複数接続し、高効率の出力を得ることができる。

また、本発明の実施の形態では、発電素子１１１が例えば太陽電池である場合、照度が高い場合（出力が大きい場合）と照度が低い場合（出力が小さい場合）とで、太陽電池の経路と電圧変換部１３０の配置を切り替えることができる。これにより、照度の大きさに関わらず常に高効率の電力を得ることができる。

＜２．第１の実施の形態＞
［蓄電制御装置の構成例］
図６は、本発明の第１の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。この蓄電制御装置は、発電切替部１１０と、経路切替制御部１２０と、Ｎ個の電圧変換部１３０−１乃至Ｎと、Ｎ個の電圧変換制御部１４０−１乃至Ｎとを備えており、蓄電素子１９０に対する蓄電を制御する。

発電切替部１１０は、Ｋ個の発電素子１１１−１乃至Ｋと、経路切替部１１２とを備え、発電素子１１１−１乃至Ｋの接続経路を切り替えて、発電素子１１１−１乃至Ｋからの起電力を出力するものである。発電素子１１１−１乃至Ｋは、起電力を出力する素子であり、上述のように発電素子１１１と総称することがある。経路切替部１１２は、上述のように、Ｋ個の発電素子１１１−１乃至Ｋのうち任意のものを接続する経路を切り替えるスイッチである。

経路切替制御部１２０は、経路切替部１１２による経路の切替を制御するものである。この経路切替制御部１２０による経路切替の制御の具体的内容については図面を参照して後述する。

電圧変換部１３０−１乃至Ｎは、発電素子１１１−１乃至Ｋの一部の出力について電圧レベルを変換するＤＣ−ＤＣコンバータであり、上述のように電圧変換部１３０と総称することがある。電圧変換制御部１４０−１乃至Ｎは、それぞれ電圧変換部１３０−１乃至Ｎに１対１に対応して、対応する電圧変換部１３０における電圧変換の変圧率を制御するものである。この電圧変換制御部１４０−１乃至Ｎについても、電圧変換制御部１４０と総称することがある。

蓄電素子１９０は、供給された電力を蓄電する素子であり、例えば、電気二重層コンデンサやリチウムイオン型二次電池などのように充電電圧が変化するものであってもよい。

この例では、経路切替部１１２の出力として、Ｍ個の短絡経路１１９−１乃至Ｍと、Ｎ個の変圧経路１３９−１乃至Ｎの計（Ｍ＋Ｎ）個の経路を想定している。変圧経路１３９−１乃至Ｎ上には電圧変換部１３０−１乃至Ｎが接続されており、発電素子１１１の出力の電圧レベルが変換されて、蓄電素子１９０に供給される。短絡経路１１９−１乃至Ｍには電圧変換部１３０は接続されず、発電素子１１１の出力がそのまま蓄電素子１９０に供給される。その際、経路切替制御部１２０および電圧変換制御部１４０は、変圧経路１３９−１乃至Ｎにおける電圧および短絡経路１１９−１乃至Ｍにおける電圧が等しくなるように制御を行う。なお、上述のように、短絡経路１１９−１乃至Ｍを短絡経路１１９と総称し、変圧経路１３９−１乃至Ｎを変圧経路１３９と総称することがある。経路切替制御部１２０および電圧変換制御部１４０は、例えば上述の特許文献２に記載された方法や、電圧規制法、山登り法といった方法によって、変圧経路１３９における発電素子１１１から最大電力が得られるように、発電素子１１１と接続される側の電圧を制御する。

［蓄電制御装置の動作例］
図７は、本発明の第１の実施の形態における蓄電制御装置の処理手順例を示す図である。ここでは、カウンタ出力ｃｏｕｎｔを想定し、このカウンタ出力ｃｏｕｎｔは最初に「０」に初期化されるものとする（ステップＳ９０１）。そして、このカウンタ出力ｃｏｕｎｔが１ずつ加算されるに従って（ステップＳ９０４）、一定時間間隔で経路切替制御および電圧変換制御が実行される。すなわち、カウンタ出力ｃｏｕｎｔの値が所定の値Ｔ１の倍数のときに（ステップＳ９０２）、経路切替制御（ステップＳ９１０）が実行され、所定の値Ｔ２の倍数のときに（ステップＳ９０３）、電圧変換制御（ステップＳ９２０）が実行される。

図８は、本発明の第１の実施の形態における経路切替制御（ステップＳ９１０）の処理手順例を示す図である。

まず、各発電素子１１１の最大動作点電圧が取得される（ステップＳ９１１）。この最大動作点電圧を取得する手法として、発電素子の開放電圧に一定値を乗ずることで最大動作点電圧に近い電圧を得る電圧規制法という方法が知られている。この電圧規制法を用いる場合、発電素子１１１−１乃至Ｋの開放電圧を全て測定する必要がある。ただし、発電素子１１１−１乃至Ｋの出力が全て等しい場合、つまり各発電素子の特性、セル数、環境などが全て等しい場合、いずれか一つの発電素子の開放電圧を測定すれば、その開放電圧に一定値を乗算することにより求めることができる。なお、ステップＳ９１１は、特許請求の範囲に記載の最大動作点電圧取得手順の一例である。

次に、発電素子１１１−１乃至Ｋの中から、最大動作点電圧の合計値が蓄電素子１９０の適正充電電圧に最も近くなるような、発電素子１１１の集合ＰＤａを決定する（ステップＳ９１２）。この集合ＰＤａは、例えば発電素子１１１の識別番号のリストなどにより実現することができる。そして、このようにして決定された集合ＰＤａに属する発電素子１１１を短絡経路１１９側に接続する（ステップＳ９１３）。また、発電素子１１１−１乃至Ｋの中から、集合ＰＤａに属する発電素子１１１を除いた集合ＰＤｂを決定し、この集合ＰＤｂに属する発電素子１１１を変圧経路１３９側に接続する（ステップＳ９１４）。なお、ステップＳ９１２は、特許請求の範囲に記載のグループ決定手順の一例である。また、ステップＳ９１３およびＳ９１４は、特許請求の範囲に記載の接続手順の一例である。

図９は、本発明の第１の実施の形態における集合ＰＤａ決定の詳細処理手順例を示す図である。この処理は、上述の図８におけるステップＳ９１１およびＳ９１２に相当するものである。ここでは、一例として、Ｋ＝４、すなわち発電素子１１１が４つである場合について説明する。

ループＬ９９４では、発電素子１１１−１乃至４のそれぞれについて以下の処理が行われる。まず、発電素子１１１−１の最大動作点電圧Ｖpm1が取得される（ステップＳ９６１）。そして、発電素子１１１−１が集合ＰＤａの要素として追加される（ステップＳ９６２）。この時点で、集合ＰＤａに属する発電素子１１１の最大動作点電圧の合計値が所定の基準値以上であれば、処理が終了し、集合ＰＤａが決定する（ステップＳ９６１）。一方、集合ＰＤａに属する発電素子１１１の最大動作点電圧の合計値が所定の基準値未満であれば、次の発電素子１１１−２の最大動作点電圧Ｖpm2が取得され（ステップＳ９６１）、ループ９９４内の処理が繰り返される。なお、ステップＳ９６１は、特許請求の範囲に記載の最大動作点電圧取得手順の一例である。また、ステップＳ９６２は、特許請求の範囲に記載のグループ決定手順の一例である。

これにより、例えば、各発電素子１１１の最大動作点電圧が１Ｖ、蓄電素子１９０の充電電圧が３Ｖの場合、短絡経路１１９上に３つの発電素子１１１が、変圧経路１３９上に１つの発電素子１１１がそれぞれ接続されることになる。

図１０は、本発明の第１の実施の形態における電圧変換制御（ステップＳ９２０）の処理手順例を示す図である。ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側に負荷の少ない蓄電素子が接続されている場合、ＤＣ−ＤＣコンバータのデューティ比や周波数を制御することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ入力側の発電素子の出力電圧を制御する方法が知られている。ここでは、デューティ比によるコンバータ制御の例を示している。

電圧変換制御部１４０では、定期的にデューティ比制御を実行し、蓄電素子１９０に供給される出力電力Ｐ（ｔ）が測定される（ステップＳ９２１）。直前のデューティ比操作の結果、出力電力が上昇した場合（ステップＳ９２２：Ｙｅｓ）、同じデューティ比操作を再度実行する。すなわち、直前の制御時のデューティ比が増加であった場合には（ステップＳ９２３：Ｙｅｓ）、デューティ比を増加させて、入力側を降圧させる（ステップＳ９２６）。一方、直前の制御時のデューティ比が低下であった場合には（ステップＳ９２３：Ｎｏ）、デューティ比を低下させて、入力側を昇圧させる（ステップＳ９２５）。

一方、直前のデューティ比操作の結果、出力電力が減少した場合（ステップＳ９２２：Ｎｏ）、異なるデューティ比操作を再度実行する。すなわち、直前の制御時のデューティ比が増加であった場合には（ステップＳ９２４：Ｙｅｓ）、デューティ比を低下させて、入力側を昇圧させる（ステップＳ９２６）。一方、直前の制御時のデューティ比が低下であった場合には（ステップＳ９２４：Ｎｏ）、デューティ比を増加させて、入力側を昇圧させる（ステップＳ９２５）。

最後に、次回の処理のために、今回の出力電力Ｐ（ｔ）を直前の出力電力Ｐ（ｔ−１）として保持しておく（ステップＳ９２７）。

このように、本発明の第１の実施の形態によれば、指定された出力電圧が最大動作点電圧となるように短絡経路１１９に発電素子１１１を接続するとともに、残りの発電素子１１１の出力レベルを電圧変換部１３０により変圧することができる。すなわち、蓄電素子１９０の適正充電電圧の範囲内に収まるように発電素子１１１を接続することができる。

＜３．第２の実施の形態＞
［蓄電制御装置の構成例］
図１１は、本発明の第２の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。この蓄電制御装置は、発電切替部１１０と、経路切替制御部１２０と、電圧変換部１３０と、電圧変換制御部１４０と、電圧電流測定部１５０と、迂回切替部１６０と、蓄電切替部１８０とを備えており、蓄電素子１９０に対する蓄電を制御する。この構成例では、短絡経路１１９および変圧経路１３９は、それぞれ１つずつであることを想定している。また、経路切替制御部１２０、電圧変換部１３０、および、電圧変換制御部１４０については、上述の第１の実施の形態と同様の機能を有するため、ここでは説明を省略する。

この例では、発電切替部１１０は、４つの発電切替要素２２０−１乃至４を備えている。発電切替要素２２０−１乃至４の各々は、発電素子１１１と経路切替部１１２とを含んでいる。発電切替要素２２０−１乃至４の構成例については図面を参照して後述する。なお、これら発電切替要素２２０−１乃至４を発電切替要素２２０と総称することがある。

迂回切替部１６０は、電圧変換部１３０を迂回するか否かを、経路切替制御部１２０の制御によって切り替えるスイッチである。経路切替制御部１２０は、電圧変換を経ることなく変圧経路１３９における電圧変換部１３０の入力電圧と短絡経路１１９における蓄電素子１９０と接続される側の電圧との差異が所定の範囲内に収まる場合には、電圧変換部１３０を迂回するよう制御する。これにより、電圧変換部１３０による電圧変換を停止させる。なお、ここにいう所定の範囲内とは、電圧変換部１３０における最大動作点からの隔たりに応じた電力損失が電圧変換部を迂回しない場合の電圧変換部１３０による電力損失以下になるような電圧の差異の範囲内を意味する。例えば、蓄電素子１９０と接続される側の電圧の上下１乃至２割の範囲を想定することができる。また、例えば、各発電素子１１１の出力が全て等しく、短絡経路１１９上の発電素子の数と変圧経路１３９上の発電素子の数が等しい場合には、変圧経路１３９における電圧と短絡経路１１９における電圧とが等しいものとして、電圧変換部１３０を迂回してもよい。これにより、電圧変換部１３０における電力損失を回避することができる。

電圧電流測定部１５０は、短絡経路１１９および変圧経路１３９から出力される電圧または電流を測定するものである。

蓄電切替部１８０は、短絡経路１１９および変圧経路１３９からの出力を蓄電素子１９０に供給するか否かを、経路切替制御部１２０の制御によって切り替えるスイッチである。経路切替制御部１２０は、発電素子の開放電圧を電圧電流測定部１５０により測定する際、蓄電切替部１８０をオフにして回路を開放する。

図１２は、本発明の第２の実施の形態における発電切替要素２２０の第１の構成例を示す図である。この発電切替要素２２０の第１の構成例は、１つの発電素子１１１と、４つの経路切替部１１２−１乃至４とを備えている。

経路切替部１１２−１および２は、発電素子１１１の負側の端子を、発電切替要素２２０の２つの負側経路の何れに接続するかを切り替えるスイッチである。経路切替部１１２−３および４は、発電素子１１１の正側の端子を、発電切替要素２２０の２つの正側経路の何れに接続するかを切り替えるスイッチである。これにより、発電切替要素２２０の２つの負側経路と２つ正側経路との任意の組合せに対して発電素子１１１を接続することができる。これら経路切替部１１２−１乃至４の切替制御は、経路切替制御部１２０によって実行される。

図１３は、本発明の第２の実施の形態における発電切替要素２２０の第２の構成例を示す図である。この発電切替要素２２０の第２の構成例は、２つの発電素子１１１−１および２と、４つの経路切替部１１２−５乃至８とを備えている。この発電切替要素２２０の第２の構成例は、第１の構成例と同様に２つの負側経路と２つ正側経路とを備えているが、内部に２つの発電素子１１１−１および２を備える点が異なっている。すなわち、第１の構成例と比較して、発電素子１１１に対する経路切替部１１２の割合を削減することができる。

この第２の構成例では、発電素子１１１−１および２を直列接続したものを、発電切替要素２２０の２つの負側経路と２つ正側経路との任意の組合せに対して接続することができる。また、発電素子１１１−１および２を並列接続して負側経路と正側経路の各組に接続することもできる。第１の構成例と同様に、これら経路切替部１１２−５乃至８の切替制御は、経路切替制御部１２０によって実行される。

図１４は、本発明の第２の実施の形態における発電切替要素２２０の第３の構成例を示す図である。この発電切替要素２２０の第３の構成例は、４つの発電素子１１１−３および６と、５つの経路切替部１１２−９乃至１３とを備えている。この発電切替要素２２０の第３の構成例は、第１の構成例と同様に２つの負側経路と２つ正側経路とを備えているが、内部に４つの発電素子１１１−３乃至６を備える点が異なっている。すなわち、第２の構成例と比較して、発電素子１１１に対する経路切替部１１２の割合をさらに削減することができる。ただし、以下のように、経路の設定の自由度は低くなる。

この第３の構成例では、第１経路（短絡経路１１９側）には、少なくとも発電素子１１１−３乃至６のうち１つを接続でき、発電素子１１１−３乃至６の組合せを直列接続することもできる。また、第２経路（変圧経路１３９側）には、少なくとも発電素子１１１−４乃至６のうち１つを接続でき、発電素子１１１−４乃至６の組合せを直列接続することもできる。

このように、本発明の第２の実施の形態によれば、発電素子１１１を発電切替要素２２０に分けて、それぞれの経路切替を柔軟に行うことができる。また、変圧経路１３９においても電圧変換部１３０を迂回することができ、電圧変換部１３０における電力損失を回避することができる。

＜４．第３の実施の形態＞
［蓄電制御装置の構成例］
図１５は、本発明の第３の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。この構成例は、迂回切替部１６０の出力が信号線１６９を介して電圧電流測定部１５０に入力されている以外は、第２の実施の形態と同様の構成を備えている。この第３の実施の形態の構成例によれば、信号線１６９を設けたことにより、電圧変換部１３０の入力側の電圧を電圧電流測定部１５０によって測定することができるため、経路切替制御と同期して電圧変換制御を行うことができる。すなわち、経路切替制御時に発電素子１１１の最大動作点電圧が得られるため、その情報を利用して電圧変換制御を以下のように簡素化することができる。

［蓄電制御装置の動作例］
図１６は、本発明の第３の実施の形態における電圧変換制御（ステップＳ９２０）の処理手順例を示す図である。

まず、電圧変換部１３０の入力側の電圧Ｖcを測定する（ステップＳ９３１）。そして、電圧Ｖcが「発電素子の最大動作点電圧Ｖpm」と「変圧経路１３９上の発電素子１１１の数Ｎc」との積より大きいか否かを比較する（ステップＳ９３２）。Ｖcが（Ｖpm×Ｎc）以下である場合（ステップＳ９３２：Ｙｅｓ）、電圧変換部１３０のデューティ比を上げることによって発電素子１１１の出力電圧を下げるよう制御する（ステップＳ９３３）。一方、Ｖcが（Ｖpm×Ｎc）より大きい場合（ステップＳ９３２：Ｎｏ）、電圧変換部１３０のデューティ比を下げることによって発電素子１１１の出力電圧を上げるよう制御する（ステップＳ９３４）。

このように、本発明の第３の実施の形態によれば、電圧変換部１３０の入力側の電圧を電圧電流測定部１５０によって測定することにより、経路切替制御時に発電素子１１１の最大動作点電圧を得ることができ、電圧変換制御を簡素化することができる。

＜５．第４の実施の形態＞
［蓄電制御装置の構成例］
図１７は、本発明の第４の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。この第４の実施の形態における構成例は、第２の実施の形態の構成例と比較して、短絡経路を２つにして、迂回切替部１６０に代えて接続切替部１７０を設けた点が異なっている。それ以外の点については第２の実施の形態の構成例と同様であるため、ここでの説明を省略する。

接続切替部１７０は、発電切替部１１０からの２つの経路のそれぞれを、短絡経路１１９−１または電圧変換部１３０の一方と、短絡経路１１９−２または電圧変換部１３０の一方とに切り替えるスイッチである。すなわち、この接続切替部１７０は、発電素子の複数のグループについて電圧レベルの変換を要するグループと要しないグループとに振り分けて接続切替を行う。これにより、経路切替制御部１２０において、以下のように状態遷移に応じて、各経路に接続される発電素子１１１の数を制御することができる。なお、全てのグループが何れか一方のグループとなることも許容される。また、変圧経路１３９が複数存在したとしても、その全てが１つの電圧変換部１３０に接続されることも許容される。

例えば発電素子１１１が太陽電池である場合、照度の高い環境下では最大動作点電圧は大きくなり、照度の低い環境下では最大動作点電圧は小さくなる特性を持つものが多い。このため、照度の高い環境下では発電素子１１１の並列度を高くして大電流を蓄電素子１９０に供給し、照度の低い環境下では発電素子１１１の直列数を多くして蓄電素子１９０の充電電圧を確保する。さらに低照度となった場合、発電素子１１１を全て直列に接続し、最終段に電圧変換部１３０を接続する。全発電素子１１１の電圧が電圧変換部１３０の動作電圧に達しない場合、回路を停止状態にする。発電素子の電圧が一定値以上に達した場合、回路を動作状態にする。

［蓄電制御装置の状態遷移例］
図１８は、本発明の第４の実施の形態における蓄電制御装置の状態遷移例を示す図である。ここでは、状態９１乃至９６の６つの状態を想定している。まず、蓄電制御装置の回路が起動された初期状態が状態９１である。この状態９１に遷移してから一定時間が経過すると、状態９２に遷移する。

状態９２においては、全ての発電素子１１１が変圧経路１３９に接続される。この状態９２において発電素子１１１の出力電圧が減少すると、状態９３に遷移して蓄電制御装置の回路は停止する。状態９３において発電素子１１１の出力電圧が増加すると、状態９１に遷移して再び蓄電制御装置の回路が起動される。

状態９２において発電素子１１１の出力電圧が増加すると、状態９４に遷移する。この状態９４においては、全ての発電素子１１１が短絡経路１１９に接続される。そして、この状態９４において、発電素子１１１の出力電圧が増加すると状態９５に遷移し、発電素子１１１の出力電圧が減少すると状態９２に遷移する。

状態９５においては、３つの発電素子１１１が短絡経路１１９に接続され、１つの発電素子１１１が変圧経路１３９に接続される。そして、この状態９５において、発電素子１１１の出力電圧が増加すると状態９６に遷移し、発電素子１１１の出力電圧が減少すると状態９４に遷移する。

状態９６においては、２つの発電素子１１１が短絡経路１１９に接続され、２つの発電素子１１１が変圧経路１３９に接続される。そして、この状態９６において、発電素子１１１の出力電圧が減少すると状態９５に遷移する。

この第４の実施の形態では、各発電素子１１１に対して定期的に上述の電圧規制法を適用することにより、最大動作点電圧を測定して、状態遷移に従った制御を行う。これにより、発電素子１１１の出力電圧が大きく変動するような環境下においても適切な制御を行うことができる。

＜６．第５の実施の形態＞
［蓄電制御装置の構成例］
図１９は、本発明の第５の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。この第５の実施の形態における蓄電制御装置は、第２の実施の形態と比べて、発電切替部１１０の経路が４つずつに増加しており、また、３つの短絡経路１１９−１乃至３を備えている点が異なる。それ以外の点は第２の実施の形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

この第５の実施の形態における発電切替部１１０は、それぞれ４つの負側経路と４つ正側経路を有する４つの発電切替要素２４０−１乃至４を備えている。発電切替要素２４０−１乃至４の構成例については図面を参照して後述する。なお、これら発電切替要素２４０−１乃至４を発電切替要素２４０と総称することがある。

この第５の実施の形態では、経路数が４であるため、発電素子１１１を最大４並列で接続することが可能になる。発電素子１１１の最大動作点電圧が１Ｖの場合、電圧変換部１３０を介さずに１Ｖ（４並列）、２Ｖ（２並列）、４Ｖ（４直）のいずれかに最大動作点電圧を設定することができる。他の実施の形態のように経路数が２の場合、電圧変換部１３０を介さないでとりうる最大動作点電圧は２Ｖ（２並列）または４Ｖ（４直）の何れかのみとなる。このため、短絡経路１１９の数を多くすると、短絡経路１１９の数が少ない場合と比較して、電圧変換部１３０による電力損失を少なく抑えることができることがわかる。

図２０は、本発明の第５の実施の形態における発電切替要素２４０の構成例を示す図である。この発電切替要素２４０の構成例は、１つの発電素子１１１と、８つの経路切替部１１２−１４乃至２１とを備えている。

経路切替部１１２−１４乃至１７は、発電素子１１１の負側端子を４つの負側経路のそれぞれに接続するか否かを切り替えるスイッチである。経路切替部１１２−１８乃至２１は、発電素子１１１の正側端子を４つの正側経路のそれぞれに接続するか否かを切り替えるスイッチである。これにより、発電切替要素２４０の４つの負側経路と４つ正側経路との任意の組合せに対して発電素子１１１を接続することができる。これら経路切替部１１２−１４乃至２１の切替制御は、経路切替制御部１２０によって実行される。

［蓄電制御装置の動作例］
図２１は、本発明の第５の実施の形態における経路切替制御の処理手順例を示す図である。

まず、各発電素子１１１の最大動作点電圧が取得される（ステップＳ９５１）。そして、３つの短絡経路１１９−１乃至３のそれぞれについて、変数ｉ（＝１，２，３）をインデックスとして以下のステップＳ９５２乃至Ｓ９５４の処理が繰り返される（ループＬ９９３）。なお、ステップＳ９５１は、特許請求の範囲に記載の最大動作点電圧取得手順の一例である。

すなわち、何れの経路にも接続されていない発電素子１１１の中から、最大動作点電圧の合計が充電電圧に最も近くなるような発電素子１１１の集合ＰＤｉが決定される（ステップＳ９５２）。そして、集合ＰＤｉに属する発電素子１１１を短絡経路１１９−ｉに接続する（ステップＳ９５３）。この時点で、全ての発電素子１１１が何れかの短絡経路１１９に接続された状態となれば（ステップＳ９５４）、一例の処理は終了する。なお、ステップＳ９５２は、特許請求の範囲に記載のグループ決定手順の一例である。

一方、短絡経路１１９−１乃至３に関する処理の後に何れの短絡経路１１９にも接続されない発電素子１１１が存在する場合、そのような発電素子１１１の集合ＰＤｂを変圧経路１３９側に接続する（ステップＳ９５５）。

このように、本発明の第５の実施の形態によれば、短絡経路１１９の数を増やすことによって、短絡経路１１９の数が少ない場合と比較して、電圧変換部１３０による電力損失を少なく抑えることができる。

＜７．第６の実施の形態＞
［蓄電制御装置の構成例］
図２２は、本発明の第６の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。太陽電池などの電流源としての性質を有する発電素子において、出力が小さい発電素子と出力が大きい発電素子とを直列に繋いでしまうと、出力が小さい発電素子以上の電流を得ることができない。そこで、この第６の実施の形態では、出力が大きい発電素子と出力が小さい発電素子とを可能な限り異なる経路に接続するために、短絡経路１１９を複数にしている。

この第６の実施の形態では、発電切替部１１０における全ての発電素子１１１の出力電圧を測定する必要があるため、電圧電流測定部１５５を設けている。これ以外の構成は、上述の第４の実施の形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。

［蓄電制御装置の動作例］
図２３は、本発明の第６の実施の形態における集合ＰＤａ決定の処理手順例を示す図である。経路切替制御の全体の処理手順は、図８により説明した第１の実施の形態と同様であり、この集合ＰＤａ決定の処理は、図８におけるステップＳ９１１およびＳ９１２に相当するものである。ただし、短絡経路１１９に接続する発電素子１１１の集合は出力電流が大きいものの中から選び、変圧経路１３９に接続する発電素子１１１の集合は出力電流の小さいものの中から選ぶようにする。これにより出力が小さい発電素子１１１による全体の電力損失を低減する。ここでは、一例として、Ｋ＝４、すなわち発電素子１１１が４つである場合について説明する。

最初に、ループＬ９９１では、発電素子１１１−１乃至４のそれぞれについて以下の処理が行われる。ここでは、最大動作点電圧と最大動作点電流が比例するものとし、最大動作点電圧が所定の基準値Ｖ１より大きい発電素子を優先して集合ＰＤａに追加する。まず、発電素子１１１−１の最大動作点電圧Ｖpm1が取得される（ステップＳ９４１）。この最大動作点電圧Ｖpm1が所定の基準値Ｖ１未満であれば（ステップＳ９４２）、次の発電素子１１１−２に関する処理に移行する。最大動作点電圧Ｖpm1が基準値Ｖ１以上であれば（ステップＳ９４２）、発電素子１１１−１が集合ＰＤａの要素として追加される（ステップＳ９４３）。この時点で、集合ＰＤａに属する発電素子１１１の最大動作点電圧の合計値が所定の基準値Ｖ２以上であれば、処理が終了し、集合ＰＤａが決定する（ステップＳ９４４）。一方、集合ＰＤａに属する発電素子１１１の最大動作点電圧の合計値が所定の基準値Ｖ２未満であれば、次の発電素子１１１−２の最大動作点電圧Ｖpm2が取得され（ステップＳ９４１）、ループ９９１内の処理が繰り返される。なお、ステップＳ９４１は、特許請求の範囲に記載の最大動作点電圧取得手順の一例である。また、ステップＳ９４３は、特許請求の範囲に記載のグループ決定手順の一例である。

次に、ループＬ９９２では、発電素子１１１−１乃至４のそれぞれについて以下の処理が行われる。ここでは、集合ＰＤａの最大動作点電圧の合計が所定の基準値Ｖ２に達しない場合、最大動作点電圧が所定の基準値Ｖ１より小さい発電素子を集合ＰＤａに追加する。まず、発電素子１１１−１の最大動作点電圧Ｖpm1が取得される（ステップＳ９４５）。この最大動作点電圧Ｖpm1が所定の基準値Ｖ１以上であれば（ステップＳ９４６）、次の発電素子１１１−２に関する処理に移行する。最大動作点電圧Ｖpm1が基準値Ｖ１未満であれば（ステップＳ９４６）、発電素子１１１−１が集合ＰＤａの要素として追加される（ステップＳ９４７）。この時点で、集合ＰＤａに属する発電素子１１１の最大動作点電圧の合計値が所定の基準値Ｖ２以上であれば、処理が終了し、集合ＰＤａが決定する（ステップＳ９４８）。一方、集合ＰＤａに属する発電素子１１１の最大動作点電圧の合計値が所定の基準値Ｖ２未満であれば、次の発電素子１１１−２の最大動作点電圧Ｖpm2が取得され（ステップＳ９４５）、ループ９９２内の処理が繰り返される。なお、ステップＳ９４５は、特許請求の範囲に記載の最大動作点電圧取得手順の一例である。また、ステップＳ９４７は、特許請求の範囲に記載のグループ決定手順の一例である。

このように、本発明の第６の実施の形態によれば、発電素子１１１の出力電圧を個別に測定して、複数の短絡経路１１９を使い分けることにより、出力が小さい発電素子１１１による全体の電力損失を低減することができる。陰などの影響によって一部の発電素子１１１の出力が弱くなっている場合に、特に有効である。

＜８．第７の実施の形態＞
［蓄電制御装置の構成例］
図２４は、本発明の第７の実施の形態における蓄電制御装置の構成例を示す図である。

上述の第６の実施の形態では、一つの変圧経路１３９上に照度が異なる太陽電池が混在して接続される可能性がある。例えば、蓄電素子１９０の充電電圧が４Ｖ、３つの発電素子１１１−１乃至３の各々の出力電圧が２Ｖ（高出力電流）、１つの発電素子１１１−４の出力電圧が１Ｖ（低出力電流）であった場合を想定する。この場合、出力電圧が２Ｖの発電素子１１１−３と出力電圧が１Ｖの発電素子１１１−４とを変圧経路１３９上に混在させなければならないため、電圧変換部１３０に入力される電流は低くなる。そこで、この第７の実施の形態では、第６の実施の形態とは逆に、変圧経路１３９を複数にしている。これにより、出力電流の異なる発電素子１１１を異なる変圧経路１３９上に接続することができ、何れの経路からも高効率で出力電力を得ることが可能となる。例えば、上述の発電素子１１１−３を変圧経路１３９−１に接続し、発電素子１１１−４を変圧経路１３９−４に接続する。

これに伴い、電圧変換部１３０、電圧変換制御部１４０および電圧電流測定部１５０も複数設けられ、迂回切替部１６１内のスイッチも複数に分かれている。また、発電切替部１１０における４つの発電切替要素２３０−１乃至４も、それぞれ３つの負側経路と３つ正側経路を有している。なお、これら発電切替要素２３０−１乃至４を発電切替要素２３０と総称することがある。これ以外の構成は、上述の第６の実施の形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。

［蓄電制御装置の動作例］
図２５は、本発明の第７の実施の形態における経路切替制御の処理手順例を示す図である。

まず、短絡経路に接続すべき発電素子１１１を要素とする集合ＰＤａが決定される（ステップＳ９７１）。この集合ＰＤａは、図２３により説明した第６の実施の形態の処理手順と同様の手順により決定することができる。そして、このようにして決定された集合ＰＤａに属する発電素子１１１を短絡経路１１９側に接続する（ステップＳ９７２）。

次に、全ての発電素子１１１から集合ＰＤａを除いた集合ＰＤｂを、最大で変圧経路１３９の数であるｎ個のサブ集合ＰＤｂ１乃至ＰＤｂｎに分割する（ステップＳ９７３）。その際、集合ＰＤｂに属する発電素子１１１の最大動作点電圧、最大動作点電流、開放電圧、短絡電流等をｎ−１個の基準値と比較し、サブ集合に分割する。または、Ｋ−平均法（K-means）などの分類手法を用いてもよい。そして、分割された各サブ集合ＰＤｂ１乃至ＰＤｂｎのそれぞれに属する発電素子１１１を、対応するｎ個の変圧経路１３９のそれぞれに接続する（ステップＳ９７４）。

このように、本発明の第７の実施の形態によれば、発電素子１１１の出力電圧を個別に測定して、複数の変圧経路１３９を使い分けることにより、何れの経路からも効率良く出力電力を得ることができる。陰などの影響によって一部の発電素子１１１の出力が弱くなっている場合に、特に有効である。

＜９．変形例＞
上述の実施の形態では、短絡経路１１９および変圧経路１３９から同一の蓄電素子１９０に対して出力を供給するように構成しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図２６のように短絡経路１１９と変圧経路１３９に別個の蓄電素子１９１または１９２を接続するようにしてもよい。これにより、それぞれの蓄電素子１９１および１９２の適正充電電圧の範囲内に収まるように調整することができる。なお、蓄電素子１９１は特許請求の範囲に記載の第１の蓄電素子の一例であり、蓄電素子１９２は特許請求の範囲に記載の第２の蓄電素子の一例である。

なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、本発明の実施の形態において明示したように、本発明の実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本発明の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

また、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標））等を用いることができる。

１１ 電流源
１２ ダイオード
１３、１４ 抵抗
１１０ 発電切替部
１１１ 発電素子
１１２ 経路切替部
１１９ 短絡経路
１２０ 経路切替制御部
１３０ 電圧変換部
１３９ 変圧経路
１４０ 電圧変換制御部
１５０、１５５ 電圧電流測定部
１６０、１６１ 迂回切替部
１７０ 接続切替部
１８０ 蓄電切替部
１９０、１９１、１９２ 蓄電素子
２２０、２３０、２４０ 発電切替要素

Claims (11)

1. 起電力を生成する複数の発電素子と、
   前記複数の発電素子を複数のグループに分けて当該グループ毎に経路を形成するように経路切替を行う経路切替部と、
   前記複数のグループのうち一部のグループの出力を蓄電素子に供給する短絡経路と、
   前記複数のグループのうち前記一部のグループ以外の出力の電圧レベルを変換する電圧変換部と、
   前記電圧変換部の出力を前記蓄電素子に供給する変圧経路と、
   前記複数の発電素子のうちその最大動作点電圧の合計が前記蓄電素子の適正充電電圧の範囲内に収まるような集合を前記一部のグループとして、前記一部のグループに属する発電素子を前記短絡経路に接続し、それ以外の発電素子を前記変圧経路に接続するように前記経路切替部における経路切替を制御する経路切替制御部と
   を具備する蓄電制御装置。
2. 前記電圧変換部における電圧変換の変圧率を制御する電圧変換制御部をさらに具備し、
   前記経路切替制御部および前記電圧変換制御部は、前記変圧経路における前記発電素子から最大電力が得られるように前記蓄電素子と接続される側の電圧を制御する
   請求項１記載の蓄電制御装置。
3. 前記電圧変換を経ることなく前記変圧経路における前記電圧変換部の入力電圧と前記短絡経路における前記蓄電素子と接続される側の電圧との差異が所定の範囲内に収まる場合には前記電圧変換部を迂回するための切替を行う迂回切替部をさらに具備する請求項１記載の蓄電制御装置。
4. 起電力を生成する複数の発電素子と、
   前記複数の発電素子を複数のグループに分けて当該グループ毎に経路を形成するように経路切替を行う経路切替部と、
   前記複数のグループのうち一部のグループの出力を第１の蓄電素子に供給する短絡経路と、
   前記複数のグループのうち前記一部のグループ以外の出力の電圧レベルを変換する電圧変換部と、
   前記電圧変換部の出力を前記第１の蓄電素子とは異なる第２の蓄電素子に供給する変圧経路と、
   前記複数の発電素子のうちその最大動作点電圧の合計が前記蓄電素子の適正充電電圧の範囲内に収まるような集合を前記一部のグループとして、前記一部のグループに属する発電素子を前記短絡経路に接続し、それ以外の発電素子を前記変圧経路に接続するように前記経路切替部における経路切替を制御する経路切替制御部と
   を具備する蓄電制御装置。
5. 起電力を生成する複数の発電素子と、
   前記複数の発電素子を複数のグループに分けて当該グループ毎に経路を形成するように経路切替を行う経路切替部と、
   前記複数のグループについて電圧レベルの変換を要するグループと要しないグループとに振り分けて接続切替を行う接続切替部と、
   前記複数のグループのうち電圧レベルの変換を要しないグループの出力を蓄電素子に供給する短絡経路と、
   前記複数のグループのうち電圧レベルの変換を要するグループの出力の電圧レベルを変換する電圧変換部と、
   前記電圧変換部の出力を前記蓄電素子に供給する変圧経路と、
   前記複数の発電素子のうちその最大動作点電圧の合計が前記蓄電素子の適正充電電圧の範囲内に収まるような集合を前記電圧レベルの変換を要しないグループとして、前記電圧レベルの変換を要しないグループに属する発電素子を前記短絡経路に接続し、それ以外の発電素子を前記変圧経路に接続するように前記経路切替および前記接続切替を制御する経路切替制御部と
   を具備する蓄電制御装置。
6. 前記経路切替部および前記接続切替部は、一つの前記電圧変換部に全ての前記変圧経路と接続するように切替を行う請求項５記載の蓄電制御装置。
7. 前記経路切替部および前記接続切替部は、前記複数の発電素子の全てを前記短絡経路上に直列に接続するように切替を行う請求項５記載の蓄電制御装置。
8. 前記経路切替部および前記接続切替部は、前記複数の発電素子の全てを前記変圧経路上に直列に接続するように切替を行う請求項５記載の蓄電制御装置。
9. 起電力を生成する複数の発電素子と、前記複数の発電素子を複数のグループに分けて当該グループ毎に経路を形成するように経路切替を行う経路切替部と、前記複数のグループのうち一部のグループの出力を蓄電素子に供給する短絡経路と、前記複数のグループのうち前記一部のグループ以外の出力の電圧レベルを変換する電圧変換部と、前記電圧変換部の出力を前記蓄電素子に供給する変圧経路とを備える蓄電制御装置において、
   前記複数の発電素子の最大動作点電圧を取得する最大動作点電圧取得手順と、
   前記複数の発電素子のうち前記最大動作点電圧の合計が前記蓄電素子の適正充電電圧の範囲内に収まるような集合を前記一部のグループとして決定するグループ決定手順と、
   前記一部のグループに属する発電素子を前記短絡経路に接続し、それ以外の発電素子を前記電圧変換部に接続する接続手順と
   を具備する蓄電制御方法。
10. 起電力を生成する複数の発電素子と、前記複数の発電素子を複数のグループに分けて当該グループ毎に経路を形成するように経路切替を行う経路切替部と、前記複数のグループのうち一部のグループの出力を蓄電素子に供給する短絡経路と、前記複数のグループのうち前記一部のグループ以外の出力の電圧レベルを変換する電圧変換部と、前記電圧変換部の出力を前記蓄電素子に供給する変圧経路とを備える蓄電制御装置において、
    前記複数の発電素子の最大動作点電圧を取得する最大動作点電圧取得手順と、
    前記複数の発電素子のうち前記最大動作点電圧の合計が前記蓄電素子の適正充電電圧の範囲内に収まるような集合を前記一部のグループとして決定するグループ決定手順と、
    前記一部のグループに属する発電素子を前記短絡経路に接続し、それ以外の発電素子を前記電圧変換部に接続する接続手順と、
    照度の高い環境下では前記複数の発電素子の並列度が高くなるように前記経路切替を行う並列切替手順と、
    照度の低い環境下では前記複数の発電素子の直列数が多くなるように前記経路切替を行う直列切替手順と
    を具備する蓄電制御方法。
11. 前記複数の発電素子の直列接続による電圧が前記蓄電素子の動作電圧に達した場合には前記蓄電素子への蓄電を開始する蓄電開始手順と、
    前記複数の発電素子の直列接続による電圧が前記蓄電素子の動作電圧に達しない場合には前記蓄電素子への蓄電を停止する蓄電停止手順と
    をさらに具備する請求項１０記載の蓄電制御方法。

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