WO2024038772A1 - 電源装置 - Google Patents

Abstract

電源装置は、二次電池と、二次電池に対して直列に接続された発電素子と、発電素子の出力に接続された入力端子と、二次電池の出力に接続された出力端子と負荷装置に接続された出力端子とを有するコンバータと、を備える。コンバータは、負荷装置の要求電力及び／又は発電素子の発生電圧に基づいて、出力端子及び出力端子の少なくとも一方に電力を与える。

Description

電源装置

　本発明は、電源装置に関する。

　将来の社会システムに利用される技術のひとつとしてモノのインターネット（ＩｏＴ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）がある。ＩｏＴ技術では、室内及び室外を問わず温度、圧力、振動、化学物質及び交通量などの情報を自立的にセンサで収集する。収集した情報は、インターネットを介してクラウドに転送される。転送されたデータは、ビッグデータとして解析される。解析の目的はさまざまである。例えば、解析の目的として、センサに異常が発生しているか否かの判断が例示できる。センサに異常が発生していると判断された場合には、センサの動作を止めるといった対応がなされる。例えば、解析の目的として、センサを所定の条件で動作させることも例示できる。解析の目的として、外部環境の変化に応じて、適切なセンサの動作条件をフィードバックすることもある。ＩｏＴ技術は、モノ同士が基本的にはヒトを介さずに情報の収集、情報の伝達及び情報のフィードバックを行う。

　ＩｏＴ用集積回路システムは、環境変数を測定し、測定によって得た情報をインターネットに送る重要な装置である。ＩｏＴ用集積回路システムは、Ｅｄｇｅ端末とも称される。Ｅｄｇｅ端末が用いられる環境によっては、Ｅｄｇｅ端末は、十分な電力の供給を受けることが難しい場合がある。Ｅｄｇｅ端末は、そもそも電力の供給を受けることができない場合もある。Ｅｄｇｅ端末がバッテリなどの電源を備えている場合であっても、バッテリなどの電源の交換作業には制限が課される場合もある。

　制限された電力供給の条件のもとで、Ｅｄｇｅ端末を動作させ続けるための技術として、エネルギ・ハーベスティング技術が挙げられる。エネルギ・ハーベスティング技術は、発電素子が環境エネルギを収穫することによって、電力を得る。例えば、発電素子は、太陽光、熱、振動または電波を電力に変換する。

　発電素子が発生する電力は極めて小さい。従って、発電素子が発生する電力は、そのままではＥｄｇｅ端末のような負荷装置が要求する電力を満たすことができない。そこで、発電素子が発生する電力を利用して、負荷装置が要求する電力を出力する電源技術が検討されている。

　非特許文献１、２は、環境エネルギである温度差を利用して発電する素子を利用した電源技術を開示する。非特許文献１、２は、素子から効率よく電力を取り出すための電源回路と電源回路の動作条件とを提案する。

Imet al., IEEE JSSC, vol.47, no.12, pp.3055, Dec.2012. Caoet al., IEEE JSSC, vol.54, no.12, pp.3362, Dec.2019.

　発電素子から効率よく電力を取り出すための条件は、発電素子が受ける環境エネルギの状態に左右される。その一方で、発電素子が受ける環境エネルギの状態は、人間が制御できない。従って、発電素子が受ける環境エネルギの状態は、さまざまに変化する。発電素子を含む電源装置は、環境エネルギの変化又は負荷装置が要求する電力の変化といった外部要因の変化に応じて、適切な動作を選択する必要があった。

　本発明は、外部要因の変化に応じて適切な動作を選択できる電源装置を与える。

　本発明の一形態は、負荷装置に電力を与える電源装置である。電源装置は、二次電池と、二次電池に対して直列に接続された発電素子と、発電素子に接続された第１端子と、負荷装置に接続された第２端子と、二次電池に接続された第３端子と、を有するコンバータと、を備える。コンバータは、負荷装置の要求電力及び／又は発電素子の発生電圧に基づいて、第２端子及び第３端子の少なくとも一方に電力を発生させる。

　電源装置は、負荷装置が要求する電力及び第２電圧に基づく計測電圧の少なくとも一方を利用して制御信号を発生する。第２電圧は、外部環境の変化に応じて増減する。従って、負荷装置が要求する電力及び第２電圧に基づく計測電圧の少なくとも一方を利用した制御によれば、外部要因の変化に応じて、電源装置を動作させることができる。

　上記の電源装置のコンバータは、負荷装置の要求電力が第１閾値電流より大きいときに、蓄積駆動動作を実行してよい。蓄積駆動動作であるときのコンバータは、コンバータが有するエネルギ蓄積素子に第１端子から受けた電力を蓄積すると共に、エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを電力として第２端子へ発生させることによって負荷装置に電力を与えてよい。このようなコンバータの動作によれば、エネルギ蓄積素子にエネルギを蓄積する動作と、負荷装置に電力を与える動作と、並行して実行することができる。

　上記の電源装置のコンバータは、負荷装置の要求電力が第２閾値電流より小さいときに、充電動作を実行してよい。充電動作であるときのコンバータは、コンバータが有するエネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを電力として第３端子へ発生させることによって二次電池に電力を与えてよい。このようなコンバータの動作によれば、二次電池に電力を与える動作を実行することができる。

　上記の電源装置のコンバータは、負荷駆動動作と、充電動作と、を選択的に実行してよい。負荷駆動動作であるときのコンバータは、コンバータが有するエネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを電力として第２端子へ発生させることによって負荷装置に電力を与えてよい。充電動作であるときのコンバータは、エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを電力として第３端子へ発生させることによって二次電池に電力を与えてよい。このようなコンバータの動作によれば、エネルギ蓄積素子にエネルギを蓄積する動作と、負荷装置に電力を与える動作と、二次電池に電力を与える動作と、を選択的に実行することができる。

　上記の電源装置のコンバータは、蓄積駆動動作と充電動作とを選択的に実行してよい。蓄積駆動動作であるときのコンバータは、コンバータが有するエネルギ蓄積素子に第１端子から受けた電力を蓄積すると共に、エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを電力として第２端子へ発生させることによって負荷装置に電力を与えてよい。充電動作であるときのコンバータは、エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを電力として第３端子へ発生させることによって二次電池に電力を与えてよい。このようなコンバータの動作によれば、エネルギ蓄積素子にエネルギを蓄積すると共に負荷装置に電力を与える動作と、二次電池に電力を与える動作と、を選択的に実行することができる。

　上記の電源装置のコンバータは、直接供給動作を実行してもよい。直接供給動作であるときのコンバータは、第２端子を第３端子に接続することによって、二次電池の電力を負荷装置に与えてよい。このようなコンバータの動作によれば、二次電池の電力を、発電素子及びエネルギ蓄積素子を介することなく負荷装置に与えることができる。

　上記の電源装置のコンバータは、二次電池の出力とコンバータの入力とを接続可能な短絡回路をさらに備えてよい。短絡回路は、発電素子を介して二次電池をコンバータに接続する態様と、発電素子を介することなく二次電池をコンバータに直接に接続する態様と、を相互に切り替えてよい。このようなコンバータの動作によれば、二次電池の電力を、発電素子を介することなく負荷装置が要求する電圧を負荷装置に与えることができる。

　コンバータが第２端子を介して負荷装置に電力を与える期間は、コンバータが第３端子を介して二次電池に電力を与える期間と重複しなくてもよい。

　コンバータが第２端子を介して負荷装置に電力を与える期間は、コンバータが第３端子を介して二次電池に電力を与える期間と一致しなくてもよい。

　コンバータが第２端子を介して負荷装置に電力を与える期間の一部は、コンバータが３端子を介して二次電池に電力を与える期間の一部と重複しなくてもよい。

　上記の電源装置のコンバータは、発電素子の発生電圧及び二次電池が発生する電圧に基づいて決まる電力取出条件を満たすようにコンバータを駆動させる動作と、発電素子の発生電圧を利用して、電力取出条件を得る動作と、を繰り返してもよい。このようなコンバータの動作によれば、外部要因の変化した場合であっても、発電素子から電力を好適に取り出すことができる。

　本発明の別の形態も、負荷装置に電力を与える電源装置である。別の形態の電源装置は、二次電池と、二次電池に対して直列に接続された発電素子と、発電素子に接続された第１端子と、負荷装置に接続された第２端子と、二次電池に接続された第３端子と、を有するコンバータと、を備える。コンバータは、発電素子の発生電圧及び二次電池が発生する電圧に基づいて決まる電力取出条件を満たすようにコンバータを駆動させる動作と、発電素子の発生電圧を利用して、電力取出条件を得る動作と、を繰り返す。このようなコンバータの動作によれば、外部要因の変化した場合であっても、発電素子から電力を好適に取り出すことができる。

　本発明によれば、外部要因の変化に応じて適切な動作を選択できる電源装置が提供される。

図１は、第１実施形態の電源装置の機能ブロック図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、図１に示す電源装置の動作原理を説明する図である。 図３は、図１に示す電源装置の回路図である。 図４は、図１に示す電源装置が備えるコントローラの機能ブロック図である。 図５は、第１実施形態のコントローラの動作を示すフロー図である。 図６（ａ）は、制御信号のための波形を示す図である。図６（ｂ）は、制御信号を生成する回路構成を例示する図である。 図７は、制御信号を説明するための表である。 図８（ａ）は、助走動作であるときの回路を示す図である。図８（ｂ）は、負荷駆動動作であるときの回路を示す図である。図８（ｃ）は、待機動作であるときの回路を示す図である。 図９は、通常動作であるときの電力の内訳を説明するための図である。 図１０（ａ）は、蓄積駆動作であるときの回路を示す図である。図１０（ｂ）は、充電動作であるときの回路を示す図である。図１０（ｃ）は、待機動作であるときの回路を示す図である。 図１１（ａ）は、高負荷動作であるときの回路を示す図である。図１１（ｂ）は、無負荷動作であるときの回路を示す図である。 図１２（ａ）は、低電圧動作であるときの回路を示す図である。図１２（ｂ）は、低電圧動作であるときの変形例の回路を示す図である。 図１３（ａ）は、発電素子から取り出す電力を説明するための第１例示である。図１３（ｂ）は、発電素子から取り出す電力を説明するための第２例示である。図１３（ｃ）は、発電素子から取り出す電力を説明するための第３例示である。 図１４（ａ）は、ＭＰＰＴ動作を説明するための電圧の時間履歴である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の一部を拡大して示す電圧の時間履歴である。 図１５は、第２実施形態の電源装置の機能ブロック図である。 図１６（ａ）は、第２電圧判定部が出力する制御信号の例示である。図１６（ｂ）は、電力取出動作のための制御信号の例示である。図１６（ｃ）は、リフレッシュ動作のための制御信号の例示である。 図１７は、第２実施形態のコントローラの動作を示すフロー図である。 図１８（ａ）は、基準電圧発生部の回路の例示である。図１８（ｂ）は、コントローラが基準電圧発生部に与える制御信号の例示である。図１８（ｃ）は、基準電圧発生部の動作を説明するための表である。 図１９は、第２電圧判定部の回路の例示である。 図２０（ａ）は第１実施形態の電源装置における負荷装置への出力と二次電池への出力との関係を示す図である。図２０（ｂ）は第２実施形態の電源装置における負荷装置への出力と二次電池への出力との関係を示す図である。図２０（ｃ）は第３実施形態の電源装置における負荷装置への出力と二次電池への出力との関係を示す図である。 図２１は、第２実施形態の電源装置の電源装置の回路図である。 図２２は、第２実施形態の電源装置における制御信号を説明するための表である。 図２３（ａ）は、第２実施形態の電源装置が行う通常動作であるときの回路を示す図である。図２３（ｂ）は、第２実施形態の電源装置が行う高負荷動作であるときの回路を示す図である。 図２４（ａ）は、第２実施形態の電源装置が行う無負荷動作であるときの回路を示す図である。図２４（ｂ）は、第２実施形態の電源装置が行う高電圧動作であるときの回路を示す図である。 図２５（ａ）は、第２実施形態の電源装置が行う低電圧動作であるときの回路を示す図である。図２５（ｂ）は、第２実施形態の電源装置が行う変形例の低電圧動作であるときの回路を示す図である。 図２６は、第３実施形態の電源装置の電源装置の回路図である。 図２７は、第３実施形態の電源装置における制御信号を説明するための表である。 図２８（ａ）は、第３実施形態の電源装置が行う通常動作における重複出力動作であるときの回路を示す図である。図２８（ｂ）は、第３実施形態の電源装置が行う通常動作における負荷出力動作であるときの回路を示す図である。 図２９（ａ）は、第３実施形態の電源装置が行う高負荷動作であるときの回路を示す図である。図２９（ｂ）は、第３実施形態の電源装置が行う無負荷動作であるときの回路を示す図である。 図３０（ａ）は、第３実施形態の電源装置が行う高電圧動作における重複出力動作であるときの回路を示す図である。図３０（ｂ）は、第３実施形態の電源装置が行う高電圧動作における充電動作であるときの回路を示す図である。 図３１（ａ）は、第３実施形態の電源装置が行う低電圧動作であるときの回路を示す図である。図３１（ｂ）は、第３実施形態の電源装置が行う変形例の低電圧動作のであるときの回路を示す図である。 図３２は、第１変形例の電源装置の構成を示す図である。 図３３は、第２変形例の電源装置の構成を示す図である。 図３４は、第３変形例の電源装置の構成を示す図である。 図３５は、電源装置に接続可能な追加回路の例示である。

　以下、添付図面を参照して、実施形態の電源装置を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
　図１は、第１実施形態の電源装置１の機能ブロック図である。図１に示すように、電源装置１は、負荷装置９に対して電力（Ｐ_ＯＵＴ）を与える。

　負荷装置９は、ＩｏＴを構成する装置であってよい。負荷装置９は、複数の電気素子を含む。負荷装置９は、電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）を消費する。電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）は、電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）と、電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）との積によって定義できる。

　ＩｏＴを構成する装置として、例えば、周囲環境の計測を行うセンサが挙げられる。センサは、温度、湿度及び照度など所望の計測パラメータに関する計測値を得る。負荷装置９は、数ワット程度の電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）を要求する。例えば、負荷装置９が要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）は、３Ｖ程度である。電源装置１は、負荷装置９が要求するタイミングで、負荷装置９に所定の電力（Ｐ_ＯＵＴ）を供給する。負荷装置９は、継続的に電源装置１に電力（Ｐ_ＯＵＴ）を要求するものでなくてもよい。例えば、負荷装置９は、あらかじめ定められた時間間隔で周囲の温度を計測する。そして、負荷装置９は、無線ＩＣなどを通じて計測した温度を送信する。このような動作では、負荷装置９は、温度計測及び通信が行われるタイミングで、電源装置１から電力（Ｐ_ＯＵＴ）の供給を受ける。

　電源装置１は、主要な構成要素として、発電素子２と、二次電池３と、コンバータ４と、コントローラ７と、を有する。電源装置１は、必要に応じて上記の構成要素に加えて付加的な要素を含んでもよい。

　発電素子２は、外部エネルギを受けて、当該外部エネルギを電気エネルギに変換する。発電素子２は、外部エネルギを受けて電気エネルギを発生可能な種々の素子を用いてよい。

　発電素子２は、電圧（Ｖ_ＥＨ）及び電流（Ｉ_ＥＨ）を出力する。発電素子２の電圧（Ｖ_ＥＨ）は、直流電圧であってもよい。発電素子２の電圧（Ｖ_ＥＨ）は、交流電圧であってもよい。例えば、発電素子２が振動エネルギを電気エネルギに変換するものであるとき、発電素子２は、入力された振動の周波数に応じた周波数を有する交流電圧を出力する。

　直流電圧の発電素子としては、太陽光エネルギを利用した太陽電池及び温度差による電荷の偏りを利用した熱電変換素子などが挙げられる。交流電圧の発電素子としては、振動による双極子モーメントの乱れを利用した圧電素子、電磁誘導電圧を利用した振動素子、焦電効果を利用した焦電素子及び電波の受信によって発電するＲＦ素子などが挙げられる。

　熱電変換素子は、もっともありふれたエネルギである熱エネルギを使用するという点で、今後、応用の範囲が広がっていく期待がある。熱電変換素子に用いられる材料として、無機半導体材料及び有機導電性高分子などが挙げられる。カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を使った素子は、柔軟性（フレキシビリティ）を有し、軽量である。カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を使った素子は、薄膜を使った素子である。従って、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を使った素子は、同一の環境でも他の材料よりも温度差をより大きく取れる構造を作ることができる。その結果、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を使った素子は、多様な環境に設置することができる。従って、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を使った素子は、応用範囲を広げることができる。

　カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）としては、単層カーボンナノチューブ（単層ＣＮＴ）、及び、多層カーボンナノチューブ（多層ＣＮＴ）を用いることができる。一例として、単層ＣＮＴを用いることが好ましい。ＣＮＴは、単層ＣＮＴまたは多層ＣＮＴをそれぞれ単独で用いてもよい。ＣＮＴは、単層ＣＮＴ及び多層ＣＮＴを混合して用いてもよい。混合して用いる場合、単層ＣＮＴの含有割合は、５０質量％以上であることが好ましい。混合して用いる場合、単層ＣＮＴの含有割合は、７０質量％以上であることがより好ましい。混合して用いる場合、単層ＣＮＴの含有割合は、９０質量％以上であることがさらに好ましい。単層ＣＮＴの平均直径は、０．７～１５ｎｍであってもよい。単層ＣＮＴは、ラマンスペクトルにおけるＤバンドピーク強度に対するＧバンドピーク強度の比（Ｇ／Ｄ比）が１以上２０以下であることが好ましい。単層ＣＮＴは、合成ときにおける繊維状炭素ナノ構造体の平均長さが１００μｍ以上であることが好ましい。単層ＣＮＴのＢＥＴ比表面積は、６００ｍ_２／ｇ以上であることが好ましい。単層ＣＮＴのＢＥＴ比表面積は、８００ｍ_２／ｇ以上であることがさらに好ましい。単層ＣＮＴのＢＥＴ比表面積は、２５００ｍ_２／ｇ以下であることが好ましい。単層ＣＮＴのＢＥＴ比表面積は、１２００ｍ_２／ｇ以下であることがさらに好ましい。

　単層ＣＮＴは、例えば、スーパーグロース法において、基材表面への触媒層の形成をウェットプロセスにより製造してよい。この製法によれば、効率的に単層ＣＮＴを製造することができる。なお、スーパーグロース法（国際公開第２００６／０１１６５５号参照）とは、カーボンナノチューブ製造用の触媒層を表面に有する基材上に、原料化合物及びキャリアガスを供給して、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）によりＣＮＴを合成する際に、系内に微量の酸化剤（触媒賦活物質）を存在させるものである。スーパーグロース法によれば、触媒層の触媒活性を飛躍的に向上させることが可能である。以下の説明では、スーパーグロース法により得られるカーボンナノチューブを「ＳＧＣＮＴ」と称することがある。ＳＧＣＮＴ（Super Growth Carbon nanotube）は、他のＣＮＴに比べて、純度が高く、ドーピングの効果が高いため発電能力（ゼーベック係数）が大きいという特徴がある。ＳＧＣＮＴは、熱電変換素子としての適性が高い。ＳＧＣＮＴは、低コスト、材料純度が高い及びドーピングがしやすいという特徴がある。

　二次電池３は、充電動作及び放電動作を行う。二次電池３は、例えば、３Ｖまたは５Ｖといった直流の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）を出力する。二次電池３が出力する電圧（Ｖ_ＢＡＴ）は、負荷装置９が要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）に対応してよい。例えば、負荷装置９が直流である３Ｖの電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）を要求する場合には、二次電池３が出力する電圧（Ｖ_ＢＡＴ）は、少なくとも３Ｖ以上であってもよい。

　コンバータ４は、電力（Ｐ_ＩＮ）を受ける。コンバータ４が受ける電力（Ｐ_ＩＮ）は、電圧（Ｖ_ＩＮ）と、電流（Ｉ_ＩＮ）と、により定義できる。電圧（Ｖ_ＩＮ）は、発電素子２の電圧（Ｖ_ＥＨ）と二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）との和である。二次電池３、発電素子２及びコンバータ４は直列に接続される。従って、二次電池３が出力する電流は（Ｉ_ＩＮ）である。発電素子２が出力する電流も（Ｉ_ＩＮ）である。

　コンバータ４は、受けた電力（Ｐ_ＩＮ）を負荷装置９が要求する電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）の態様に変換する。負荷装置９が要求する電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）の態様とは、例えば、負荷装置９が要求する電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）によって定義してもよい。例えば、コンバータ４は、例えば、電圧（Ｖ_ＩＮ）を下げることによって電流（Ｉ_ＩＮ）を、負荷装置９が要求する電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）と同じであるかそれよりも大きい電流（Ｉ_ＯＵＴ）まで増加させる。コンバータ４は、降圧型の電力変換器であってもよい。コンバータ４の具体的な回路構成は、後述する。

　コンバータ４は、負荷装置９または二次電池３の一方に選択的に電流を与える。コンバータ４は、第１動作、第２動作及び第３動作を相互に切り替え可能である。第１動作であるときにコンバータ４は、負荷装置９に電流（Ｉ_ＯＵＴ）を与えるが、二次電池３に電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）を与えない。第２動作であるときにコンバータ４は、負荷装置９に電流（Ｉ_ＯＵＴ）を与えないが、二次電池３にフィードバック電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）を与える。第３動作であるときにコンバータ４は、負荷装置９に電流（Ｉ_ＯＵＴ）の一部を与えるとともに、二次電池３に残りの部分をフィードバック電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）として与える。

　コントローラ７は、コンバータ４のための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８を出力する。コンバータ４は、複数のスイッチ素子を備えている。制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８は、スイッチ素子をオンまたはオフとするためのものである。

　次に、図２を参照しながら電源装置１の動作原理について説明する。

　図２（ａ）は、コンバータ４に入力される電力（Ｐ_ＩＮ）を示す。電力（Ｐ_ＩＮ）は、二次電池３に起因する電力（Ｐ_ＢＡＴ）と、発電素子２に起因する電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）と、の和である。

　二次電池３に起因する電力（Ｐ_ＢＡＴ）は、電流（Ｉ_ＩＮ）と二次電池３の出力電圧（Ｖ_ＢＡＴ）との積である。図２（ａ）では、電力（Ｐ_ＢＡＴ）を矩形の領域の面積として示す。矩形の領域の横辺は、電流（Ｉ_ＩＮ）を示す。矩形の領域の縦辺は、電圧（Ｖ_ＢＡＴ）を示す。

　発電素子２に起因する電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）は、電流（Ｉ_ＩＮ）と発電素子２の出力電圧との積である。発電素子２が出力する電圧（Ｖ_ＥＨ）は、発電体２２が出力する電圧（Ｖ_Ｅ）から出力抵抗２１に起因する電圧降下（Ｒ_Ｅ×Ｉ_ＩＮ）を減じたもの（Ｖ_Ｅ－Ｒ_Ｅ×Ｉ_ＩＮ）である。図２（ａ）では、電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）を矩形の領域の面積として示す。矩形の領域の横辺は、電流（Ｉ_ＩＮ）を示す。矩形の領域の縦辺は、電圧（Ｖ_Ｅ－Ｒ_Ｅ×Ｉ_ＩＮ）を示す。

　図２（ｂ）は、コンバータ４が出力する電力（Ｐ_ＯＵＴ）を示す。電力（Ｐ_ＯＵＴ）は、二次電池３に戻す電力（Ｐ_ＢＡＣＫ）と、負荷装置９に提供される電力（Ｐ_ＯＵＴ）と、により定義できる。負荷装置９に提供される電力（Ｐ_Ｒ）は、コンバータ４が出力する電力（Ｐ_ＯＵＴ）から二次電池３に戻す電力（Ｐ_ＢＡＣＫ）を除いた残りの電力であると定義する。負荷装置９に提供される電力（Ｐ_ＯＵＴ）は、電流（Ｉ_ＯＵＴ）と電圧（Ｖ_ＯＵＴ）との積である。

　仮に、コンバータ４の電力取出効率（η）が１００％であるとする。この場合には、電力（Ｐ_ＩＮ）の大きさと電力（Ｐ_ＯＵＴ）の大きさとは互いに同じである。コンバータ４が出力する電力（Ｐ_ＯＵＴ）から二次電池３に起因する電力（Ｐ_ＢＡＴ）と同じ大きさの電力（Ｐ_ＢＡＣＫ）を二次電池３に戻すことによって、実質的に二次電池３の電力消費をゼロとすることができる。

　コンバータ４が出力する電力（Ｐ_ＯＵＴ）から二次電池３に起因する電力（Ｐ_ＢＡＴ）を除いた残余の電力は、負荷装置９に与えられる。残余の電力が負荷装置９が要求する電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）と等しいとき、負荷装置９を動作させることができる。余りの電力が負荷装置９が要求する電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）よりも大きいとき、余りの電力と電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）との差分を二次電池３にさらに戻すことができる。その結果、二次電池３が蓄える電力を増やすことができる。二次電池３を充電することができる。

＜具体的な回路構成＞
　図３は、図１に示す電源装置１の具体的な回路の一例である。電源装置１が備える構成要素と、それらの接続構成について説明する。次に、電源装置１の動作について説明する。

＜発電素子＞
　発電素子２は、出力抵抗２１と、発電体２２と、を含む。発電体２２は、外部エネルギを受けて直流の電力を発生する。発電体２２の負極は、二次電池３に接続されている。発電体２２の正極は、出力抵抗２１を介して、コンバータ４に接続されている。発電体２２には、電圧計２３が設けられていてもよい。電圧計２３は、発電体２２が発生する電圧（Ｖ_Ｅ）を信号φ２３としてコントローラ７に与える。

＜コンバータ＞
　コンバータ４は、第１スイッチ素子４１と、第２スイッチ素子４２と、第１ダイオード４４と、第２ダイオード４５と、インダクタ４６（エネルギ蓄積素子）と、を有する。

　コンバータ４は、入力端子４ａと、出力端子４ｂ、４ｃ、４ｄと、を有する。

　第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６に接続する動作と、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６から切り離す動作と、を相互に切り替える。第１スイッチ素子４１のドレインは、コンバータ４の入力端子４ａに接続されている。第１スイッチ素子４１のソースは、第２スイッチ素子４２に接続されている。第１スイッチ素子４１のゲートは、制御信号φ４１を受ける。

　第１スイッチ素子４１は、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。第１スイッチ素子４１は、制御信号φ４１（Ｌ）を受けたとき、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６に接続する。第１スイッチ素子４１は、制御信号φ４１（Ｈ）を受けたとき、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６から切り離す。

　第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤに接続する動作と、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤから切り離す動作と、を相互に切り替える。第２スイッチ素子４２のドレインは、第１スイッチ素子４１のソースに接続されている。第２スイッチ素子４２のソースは、出力端子４ｃを介して基準電圧ＧＮＤに接続されている。第２スイッチ素子４２のゲートは、制御信号φ４２を受ける。

　第２スイッチ素子４２は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。第２スイッチ素子４２は、制御信号φ４２（Ｈ）を受けたとき、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤに接続する。第２スイッチ素子４２は、制御信号φ４２（Ｌ）を受けたとき、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤから切り離す。

　インダクタ４６は、ノードＪ２に接続されている。ノードＪ２は、第１スイッチ素子４１を第２スイッチ素子４２に接続する配線に設けられた点である。インダクタ４６は、スイッチ素子４７を介してコンバータ４の出力端子４ｂにも接続されている。

　本実施形態では、エネルギ蓄積素子としてインダクタ４６を例示する。しかし、エネルギ蓄積素子はインダクタ４６に限定されない。エネルギ蓄積素子は、例えば、複数のキャパシタとそれぞれのキャパシタの接続構成を切り替えるスイッチとを含むスイッチトキャパシタ回路を採用してもよい。

　第１ダイオード４４は、第１スイッチ素子４１に対して並列に接続されている。具体的には、第１ダイオード４４の入力は、第１スイッチ素子４１のソースに接続されている。第１ダイオード４４の出力は、第１スイッチ素子４１のドレインに接続されている。

　第２ダイオード４５は、第２スイッチ素子４２に対して並列に接続されている。具体的には、第２ダイオード４５の入力は、第２スイッチ素子４２のソースに接続されている。第２ダイオード４５の出力は、出力端子４ｃを介して基準電圧ＧＮＤに接続されている。第２ダイオード４５の出力は、第１ダイオード４４の入力に接続されている。第２ダイオード４５は、第１ダイオード４４に対して直列に接続されている。

　第１スイッチ素子４１及び第２スイッチ素子４２と、インダクタ４６と、の間でリンギングが発生する可能性がある。リンギングによれば、電圧の上昇と電圧の低下とが繰り返される。繰り返される電圧の上昇と電圧の低下は、第１スイッチ素子４１及び第２スイッチ素子４２にダメージを与える可能性がある。第１ダイオード４４及び第２ダイオード４５は、リンギングに起因して繰り返し発生する電圧の上昇と電圧の低下から、第１スイッチ素子４１及び第２スイッチ素子４２を保護する。

　第１ダイオード４４及び第２ダイオード４５は、コンバータ４にとって付加的な構成要素である。従って、コンバータ４は、第１ダイオード４４及び第２ダイオード４５を省略することもできる。

　コンバータ４は、さらに、出力側のスイッチ素子４７と、フィードバック側のスイッチ素子４８と、を有する。スイッチ素子４７、４８は、例えば、絶縁ゲート電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。

　出力側のスイッチ素子４７は、インダクタ４６から出力された電力を負荷装置９に与える動作と、インダクタ４６から出力された電力を負荷装置９に与えない動作と、を相互に切り替える。出力側のスイッチ素子４７は、インダクタ４６とコンバータ４の出力端子４ｂとの間に設けられている。出力側のスイッチ素子４７のドレインは、インダクタ４６に接続されている。出力側のスイッチ素子４７のソースは、コンバータ４の出力端子４ｂに接続されている。出力側のスイッチ素子４７のゲートは、制御信号φ４７を受ける。

　出力側のスイッチ素子４７は、ｎチャネル型のＭＯＦＥＴである。出力側のスイッチ素子４７は、制御信号φ４７（Ｈ）を受けたとき、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｂに接続する。出力側のスイッチ素子４７は、制御信号φ４７（Ｌ）を受けたとき、インダクタ４６からコンバータ４の出力端子４ｂを切り離す。

　フィードバック側のスイッチ素子４８は、インダクタ４６から出力された電力を二次電池３に与える動作と、インダクタ４６から出力された電力を二次電池３に与えない動作と、を相互に切り替える。フィードバック側のスイッチ素子４８は、インダクタ４６と二次電池３の正極との間に設けられている。フィードバック側のスイッチ素子４８のドレインは、インダクタ４６に接続されている。フィードバック側のスイッチ素子４８のソースは、二次電池３の正極に接続されている。フィードバック側のスイッチ素子４８のゲートは、制御信号φ４８を受ける。

　フィードバック側のスイッチ素子４８は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。フィードバック側のスイッチ素子４８は、制御信号φ４８（Ｈ）を受けたとき、インダクタ４６を二次電池３の正極に接続する。出力側のスイッチ素子４７は、制御信号φ４８（Ｌ）を受けたとき、インダクタ４６を二次電池３の正極から切り離す。

＜付加的な電気素子＞
　電源装置１は、付加的ないくつかの電気素子を備えてもよい。

　キャパシタ５１はコンバータ４の入力端子４ａと基準電圧ＧＮＤとの間に配置されている。キャパシタ５１は、発電素子２とコンバータ４との間のインピーダンスを調整する。キャパシタ５１は、発電素子２からコンバータ４への電力の伝送の効率を改善する。キャパシタ５１は、付加的な要素である。従って、キャパシタ５１は、省略することもできる。

　電源装置１は、さらに、抵抗素子６１、６２と、キャパシタ６３と、を備える。抵抗素子６１、６２は、コンバータ４の出力端子４ｂと、基準電圧ＧＮＤとの間に配置されている。抵抗素子６１、６２は、電源装置１を負荷装置９に接続する経路に設けられた接続点に接続されている。抵抗素子６１、６２は、コンバータ４の構成要素として捉えることも可能である。

　キャパシタ６３は、いわゆるバイパスコンデンサとしての機能を奏する。キャパシタ６３は、電源装置１の電圧（Ｖ_ＯＵＴ）が低下した場合に、不足する電流を供給する。その結果、負荷装置９が受ける電圧の低下が抑制される。キャパシタ６３は、抵抗素子６１、６２と同様に、コンバータ４の出力端子４ｂと、基準電圧ＧＮＤとの間に配置されている。

　抵抗素子６１、６２及びキャパシタ６３は、付加的な要素である。従って、別の図面においては図示を省略することがある。

＜電源装置の動作＞
　電源装置１は、複数の動作を実行する。電源装置１は、負荷装置９が消費する電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）を用いて、動作を選択する。電源装置１は、発電素子２が発生する電圧（Ｖ_Ｅ）を用いて、動作を選択する。動作の選択は、コントローラ７が実行する。コントローラ７は、負荷装置９が消費する電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）と発電素子２が発生する電圧（Ｖ_Ｅ）とを受ける。要求される動作が限定されている場合には、コントローラ７は、負荷装置９が消費する電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）だけを受けることによって、動作を選択することができる。コントローラ７は、発電素子２が発生する電圧（Ｖ_Ｅ）だけを受けることによっても、動作を選択することができる。

＜コントローラ＞
　図４に示すコントローラ７は、負荷電流判定部７１と、電圧判定部７２と、制御信号出力部７３と、を有する。これらは、機能的構成要素である。コントローラ７は、物理的にはコンピュータであり、コンピュータがプログラムを実行することによって機能的な構成要素が実現される。コントローラ７は、電流計９３から信号φ９３（Ｉ_ＬＯＡＤ）を受ける。コントローラ７は、電圧計２３から信号φ２３（Ｖ_Ｅ）（計測電圧）を受ける。コントローラ７は、信号φ９３、φ２３を利用して、制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８を生成する。コントローラ７は、生成した制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８をコンバータ４に与える。

　負荷電流判定部７１は、電流計９３から信号φ９３（Ｉ_ＬＯＡＤ）を受ける。負荷電流判定部７１は、高負荷状態と、中負荷状態と、無負荷状態と、を定義する。高負荷状態と中負荷状態とは、上閾値電流（Ｉ_ＳＨ）（第１閾値電流）によって区別される。中負荷状態と無負荷状態とは、下閾値電流（Ｉ_ＳＬ）（第２閾値電流）によって区別される。負荷電流判定部７１は、信号φ９３（Ｉ_ＬＯＡＤ）が示す電流値が、上閾値電流（Ｉ_ＳＨ）よりも大きいとき、高負荷状態であると判定する。負荷電流判定部７１は、信号φ９３（Ｉ_ＬＯＡＤ）が示す電流値が上閾値電流（Ｉ_ＳＨ）より小さく且つ下閾値電流（Ｉ_ＳＬ）よりも大きいとき、中負荷状態であると判定する。負荷電流判定部７１は、信号φ９３（Ｉ_ＬＯＡＤ）が示す電流値が下閾値電流（Ｉ_ＳＬ）よりも小さいとき、無負荷状態であると判定する。

　コントローラ７は、負荷電流判定部７１が中負荷状態であると判定した場合、発電素子２の電圧（Ｖ_Ｅ）を利用して、さらに３つの状態に区分する。

　電圧判定部７２は、電圧計２３から信号φ２３（Ｖ_Ｅ）を受ける。電圧判定部７２は、高電圧状態と、中電圧状態と、低電圧状態と、を定義する。高電圧状態と中電圧状態とは、上閾値電圧（Ｖ_ＳＨ）（第１閾値電圧）によって区別される。中電圧状態と低電圧状態とは、下閾値電圧（Ｖ_ＳＬ）（第２閾値電圧）にによって区別される。電圧判定部７２は、信号φ２３（Ｖ_Ｅ）が示す電圧値が、上閾値電圧（Ｖ_ＳＨ）よりも大きいとき、高電圧状態であると判定する。電圧判定部７２は、信号φ２３（Ｖ_Ｅ）が示す電圧値が上閾値電圧（Ｖ_ＳＨ）より小さく且つ下閾値電圧（Ｖ_ＳＬ）よりも大きいとき、中電圧状態であると判定する。電圧判定部７２は、信号φ２３（Ｖ_Ｅ）が示す電圧値が下閾値電圧（Ｖ_ＳＬ）よりも小さいとき、低電圧状態であると判定する。

　要するに、コントローラ７は、負荷電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）と、発電素子２の電圧（Ｖ_Ｅ）と、を利用して、電源装置１の状態が、高負荷状態、無負荷状態、中負荷状態に含まれる高電圧状態、中負荷状態に含まれる中電圧状態、中負荷状態に含まれる低電圧状態、の５つの状態のいずれに該当するかを判定する。

　コントローラ７は、５つの状態のそれぞれに対応する動作を選択する。コントローラ７は、高負荷状態であると判定したとき、高負荷動作Ｍ２を選択する。コントローラ７は、無負荷状態であると判定したとき、無負荷動作Ｍ３を選択する。コントローラ７は、高電圧状態であると判定したとき、高電圧動作Ｍ４を選択する。コントローラ７は、中電圧状態であると判定したとき、通常動作Ｍ１を選択する。コントローラ７は、低電圧状態であると判定したとき、低電圧動作Ｍ５を選択する。

＜コントローラ７の動作フロー＞
　図５は、コントローラ７が実行する動作フローを示す。まず、コントローラ７の負荷電流判定部７１は、負荷電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）を示す信号φ９３（Ｉ_ＬＯＡＤ）を受ける（ステップＳ１１）。

　次に、負荷電流判定部７１は、電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）が上閾値電流（Ｉ_ＳＨ）（第１閾値）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１２）。負荷電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）が上閾値電流（Ｉ_ＳＨ）よりも大きい場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）には、負荷電流判定部７１はその結果を信号φ７１（Ｈ）として制御信号出力部７３に出力する。信号φ７１（Ｈ）を受けた制御信号出力部７３は、高負荷動作Ｍ２のための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８をコンバータ４に出力する（ステップＳ１３）。制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８の詳細は、後述する。

　負荷電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）が上閾値電流（Ｉ_ＳＨ）よりも小さい場合（ステップＳ１２：ＮＯ）には、負荷電流判定部７１は、負荷電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）が下閾値電流（Ｉ_ＳＬ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１４）。負荷電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）が下閾値電流（Ｉ_ＳＬ）よりも小さい場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）には、負荷電流判定部７１はその結果を信号φ７１（Ｌ）として制御信号出力部７３に出力する。信号φ７１（Ｌ）を受けた制御信号出力部７３は、無負荷動作Ｍ３のための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８をコンバータ４に出力する（ステップＳ１５）。

　電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）が下閾値電流（Ｉ_ＳＬ）（第２閾値）よりも大きい場合（ステップＳ１４：ＮＯ）には、コントローラ７は、信号φ２３（Ｖ_Ｅ）を受ける（ステップＳ１６）。

　次に、コントローラ７は、計測した電圧（Ｖ_Ｅ）が上閾値電圧（Ｖ_ＳＨ）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１７）。この動作は、電圧判定部７２が実行する。計測した電圧（Ｖ_Ｅ）が上閾値電圧（Ｖ_ＳＨ）よりも大きい場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）には、電圧判定部７２はその結果を信号φ７２（Ｈ）として制御信号出力部７３に出力する。信号φ７２（Ｈ）を受けた制御信号出力部７３は、高電圧動作Ｍ４のための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８をコンバータ４に出力する（ステップＳ１８）。

　計測した電圧（Ｖ_Ｅ）が上閾値電圧（Ｖ_ＳＨ）よりも小さい場合（ステップＳ１７：ＮＯ）には、電圧判定部７２は、計測した電圧（Ｖ_Ｅ）が下閾値電圧（Ｖ_ＳＬ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１８）。計測した電圧（Ｖ_Ｅ）が下閾値電圧（Ｖ_ＳＬ）よりも小さい場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）には、電圧判定部７２はその結果を信号φ７２（Ｌ）として制御信号出力部７３に出力する。信号φ７２（Ｌ）を受けた制御信号出力部７３は、低電圧動作Ｍ５のための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８をコンバータ４に出力する（ステップＳ２１）。

　計測した電圧（Ｖ_Ｅ）が下閾値電圧（Ｖ_ＳＬ）よりも大きい場合（ステップＳ１９：ＮＯ）には、電圧判定部７２はその結果を信号φ７２（Ｍ）として制御信号出力部７３に出力する。信号φ７２（Ｍ）を受けた制御信号出力部７３は、通常動作Ｍ１のための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８をコンバータ４に出力する（ステップＳ２２）。

＜制御信号＞
　制御信号出力部７３は、制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８を、図６に示す５つの波形ＰＧ、ＰＧＢ、ＮＧ、ＯＮ、ＯＦＦから動作の態様に応じて選択する。波形ＰＧ、ＰＧＢ、ＮＧ、ＯＮ、ＯＦＦは、ハイ（Ｈ）である成分と、ロー（Ｌ）である成分と、を含む。さらに、波形ＰＧ、ＰＧＢ、ＮＧ、ＯＮ、ＯＦＦは、それぞれ第１期間Ｄ１、第２期間Ｄ２及び第３期間Ｄ３を含む。

　第１期間Ｄ１であるとき、それぞれの波形ＰＧ、ＰＧＢ、ＮＧ、ＯＮ、ＯＦＦは、以下の成分を示す。
　　波形ＰＧ（Ｌ）。
　　波形ＰＧＢ（Ｈ）。
　　波形ＮＧ（Ｌ）。
　　波形ＯＮ（Ｈ）。
　　波形ＯＦＦ（Ｌ）。

　第２期間Ｄ２であるとき、それぞれの波形ＰＧ、ＰＧＢ、ＮＧ、ＯＮ、ＯＦＦは、以下の成分を示す。
　　波形ＰＧ（Ｈ）。
　　波形ＰＧＢ（Ｌ）。
　　波形ＮＧ（Ｈ）。
　　波形ＯＮ（Ｈ）。
　　波形ＯＦＦ（Ｌ）。

　第３期間Ｄ３であるとき、それぞれの波形ＰＧ、ＰＧＢ、ＮＧ、ＯＮ、ＯＦＦは、以下の成分を示す。
　　波形ＰＧ（Ｈ）。
　　波形ＰＧＢ（Ｌ）。
　　波形ＮＧ（Ｌ）。
　　波形ＯＮ（Ｈ）。
　　波形ＯＦＦ（Ｌ）。

　波形ＰＧＢは、波形ＰＧを反転させたものである。波形ＯＮは、第１期間Ｄ１、第２期間Ｄ２及び第３期間Ｄ３を通じて常にハイ（Ｈ）である。波形ＯＦＦは、第１期間Ｄ１、第２期間Ｄ２及び第３期間Ｄ３を通じて常にロー（Ｌ）である。

　波形ＰＧ及び波形ＮＧを出力する回路を例示する。図６（ｂ）は、制御信号出力部７３を構成する回路の例示である。制御信号出力部７３は、第１制御回路７６と第２制御回路７７とを含む。第１制御回路７６は、波形ＰＧを出力する。第２制御回路７７は、波形ＮＧを出力する。

　第１制御回路７６は、比較器７６１と、パルス回路７６２と、遅延回路７６４と、ＲＳフリップフロップ７６３と、を含む。比較器７６１は、電圧Ｖａと基準電圧Ｖｒｅｆを比較する。電圧Ｖａは、抵抗素子６１と抵抗素子６２の間に設定されるノードＪ１に発生する電圧である。比較器７６１は、電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆより低いときに信号（Ｈ）をパルス回路７６２に出力する。信号（Ｈ）を受けたパルス回路７６２は、パルス信号をＲＳフリップフロップ７６３に出力する。その結果、ＲＳフリップフロップ７６３は、波形ＰＧをハイ（Ｈ）からロー（Ｌ）に切り替える（図６（ａ）の符号ｔ１参照）。ＲＳフリップフロップ７６３の出力は、遅延回路７６４にも与えらえれる。遅延回路７６４は、所定の遅延時間（図６（ａ）の符号ｔ２参照）が経過した後に、ＲＳフリップフロップ７６３に信号を出力する。ＲＳフリップフロップ７６３は、遅延回路７６４からの信号を受けて、波形ＰＧをロー（Ｌ）からハイ（Ｈ）に切り替える（図６（ａ）の符号ｔ３参照）。ロー（Ｌ）からハイ（Ｈ）への切り替えは、スイッチ素子４１のソース・ドレイン間の電圧が所定の電位差になったことを条件としてもよい。

　第２制御回路７７は、比較器７７１と、パルス回路７７２と、遅延回路７７４と、ＲＳフリップフロップ７７３と、を含む。遅延回路７７４は、第１制御回路７６のＲＳフリップフロップ７６３からロー（Ｌ）からハイ（Ｈ）へ切り替わった波形ＰＧを受ける。波形ＰＧを受けた遅延回路７７４は、所定の時間が経過した後にＲＳフリップフロップ７７３にパルスを与える。パルスを受けたＲＳフリップフロップ７７３は、波形ＮＧをロー（Ｌ）からハイ（Ｈ）に切り替える（図６（ａ）の符号ｔ４参照）。比較器７７１は、電圧Ｖｄと基準電圧ＧＮＤを比較する。電圧Ｖｄは、第１スイッチ素子４１と第２スイッチ素子４２との間に設定されるノードＪ２に発生する電圧である。ノードＪ２には、インダクタ４６も接続される。電圧Ｖｄが基準電圧ＧＮＤより低いときに信号（Ｈ）をパルス回路７７２に出力する。信号（Ｈ）を受けたパルス回路７７２は、パルス信号をＲＳフリップフロップ７７３に出力する。パルス信号を受けたＲＳフリップフロップ７７３は、波形ＮＧをハイ（Ｈ）からロー（Ｌ）に切り替える（図６（ａ）の符号ｔ５参照）。

　制御信号出力部７３は、インダクタ４６の出力側の電圧Ｖａと、インダクタ４６の入力側の電圧Ｖｄと、を利用して、波形ＰＧ、ＮＧのハイ／ローの切替を制御する。

　通常動作Ｍ１、高負荷動作Ｍ２、無負荷動作Ｍ３、高電圧動作Ｍ４、低電圧動作Ｍ５のための制御信号と波形の組み合わせについて説明する。図７にも制御信号と波形の組み合わせを示す。これらの制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８が与えられたときの具体的な回路構成の詳細については後述する。

　制御信号出力部７３は、通常動作Ｍ１のための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８として、以下の組み合わせを出力する。以下の説明において、制御信号の符号のあとに括弧を付し、その中に波形を示す符号を記載することによって、制御信号と波形との組み合わせを示す。波形を示す符号のあとに、信号レベルを示す成分（「Ｈ」又は「Ｌ」）を付す。
　　制御信号φ４１：波形ＰＧ・・・制御信号φ４１（ＰＧ）。
　　制御信号φ４２：波形ＮＧ・・・制御信号φ４２（ＮＧ）。
　　制御信号φ４７：波形ＮＧ・・・制御信号φ４７（ＮＧ）。
　　制御信号φ４８：波形ＰＧＢ・・制御信号φ４８（ＰＧＢ）。

　制御信号出力部７３は、高電圧動作Ｍ４のための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ）。
　　制御信号φ４７（ＰＧＢ）。
　　制御信号φ４８（ＮＧ）。

　制御信号出力部７３は、低電圧動作Ｍ５のための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＮ：Ｈ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＯＮ：Ｈ）。
　　制御信号φ４８（ＯＮ：Ｈ）。

　制御信号出力部７３は、変形例の低電圧動作Ｍ５Ａのための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＯＮ：Ｈ）。
　　制御信号φ４８（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ８１（ＯＮ：Ｈ）

　制御信号出力部７３は、高負荷動作Ｍ２のための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＯＮ：Ｈ）。
　　制御信号φ４８（ＯＦＦ：Ｌ）。

　制御信号出力部７３は、無負荷動作Ｍ３のための制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＦＦ）。
　　制御信号φ４２（ＯＮ）。
　　制御信号φ４７（ＯＦＦ）。
　　制御信号φ４８（ＯＮ）。

　通常動作Ｍ１、高負荷動作Ｍ２、無負荷動作Ｍ３、高電圧動作Ｍ４、低電圧動作Ｍ５について、詳細に説明する。

＜通常動作Ｍ１＞
　電源装置１は、通常動作Ｍ１であるとき、助走動作Ｍ１１（第１動作）と、負荷駆動動作Ｍ１２（第２動作）と、待機動作Ｍ１３（第３動作）と、を実行する。これらの動作は、コントローラ７が出力する制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８によって切り替えられる。以下の説明では、助走動作Ｍ１１、負荷駆動動作Ｍ１２及び待機動作Ｍ１３の順で実行する動作を述べる。助走動作Ｍ１１、負荷駆動動作Ｍ１２及び待機動作Ｍ１３を実行する順はこれに限定されない。助走動作Ｍ１１、負荷駆動動作Ｍ１２及び待機動作Ｍ１３は任意の順で実行してよい。

＜助走動作Ｍ１１＞
　図８（ａ）を参照しながら助走動作Ｍ１１について説明する。助走動作Ｍ１１であるとき、インダクタ４６はエネルギを蓄積する。

　図８（ａ）は、助走動作Ｍ１１であるときの回路の状態を示す。図８（ａ）に示す配線において、実線で示す配線は、助走動作Ｍ１１であるときに電流が流れることを意味する。破線で示す配線は、助走動作Ｍ１１であるときに電流が流れないことを示す。

　助走動作Ｍ１１であるとき、コントローラ７は、以下の制御信号を出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＮＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４８（ＰＧＢ：Ｈ）。

　制御信号φ４１（ＰＧ：Ｌ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６に接続する。制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤから切り離す。制御信号φ４７（ＮＧ：Ｌ）を受けた出力側のスイッチ素子４７は、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｂから切り離す。制御信号φ４８（ＰＧＢ：Ｈ）を受けたフィードバック側のスイッチ素子４８は、インダクタ４６を二次電池３の正極に接続する。

　その結果、発電素子２と第１スイッチ素子４１と、インダクタ４６と、フィードバック側のスイッチ素子４８と、を含む閉回路が構成される。二次電池３と発電素子２とキャパシタ５１とを含む閉回路も構成される。これらの閉回路によれば、発電素子２の電圧（Ｖ_ＥＨ）に二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が足しあわされた電圧（Ｖ_ＩＮ）がコンバータ４の入力端子４ａに与えられる。発電素子２と第１スイッチ素子４１と、インダクタ４６と、フィードバック側のスイッチ素子４８と、を含む閉回路には、電流（Ｉ_ＩＮ）が流れる。インダクタ４６に流れる電流（Ｉ_Ｌ）は、次第に増加する。その結果、インダクタ４６はエネルギを蓄積する。

　助走動作Ｍ１１であるとき、負荷装置９は、電源装置１から切り離されている。このとき、負荷装置９とキャパシタ６３とを含む閉回路が構成される。キャパシタ６３に十分な電力が蓄えられている場合には、負荷装置９は、キャパシタ６３から電力の供給を受けることができる。

　助走動作Ｍ１１であるとき、発電素子２と、二次電池３と、キャパシタ５１と、を含む閉回路も構成される。助走動作Ｍ１１であるとき、発電素子２は、インダクタ４６に接続されている。発電素子２が発生したエネルギは、インダクタ４６に蓄積されるとともにキャパシタ５１に蓄積されてもよい。

＜負荷駆動動作Ｍ１２＞
　図８（ｂ）を参照しながら負荷駆動動作Ｍ１２について説明する。負荷駆動動作Ｍ１２であるとき、インダクタ４６は、蓄積したエネルギを負荷装置９に与える。

　図８（ｂ）は、負荷駆動動作Ｍ１２であるときの回路の状態を示す。負荷駆動動作Ｍ１２であるとき、コントローラ７は、以下の制御信号を出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ：Ｈ）。
　　制御信号φ４７（ＮＧ：Ｈ）。
　　制御信号φ４８（ＰＧＢ：Ｌ）。

　制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６から切り離す。制御信号φ４２（ＮＧ：Ｈ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤに接続する。制御信号φ４７（ＮＧ：Ｈ）を受けた出力側のスイッチ素子４７は、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｂに接続する。制御信号φ４８（ＰＧＢ：Ｌ）を受けたフィードバック側のスイッチ素子４８は、インダクタ４６を二次電池３の正極から切り離す。

　その結果、インダクタ４６と、出力側のスイッチ素子４７と、負荷装置９と、第２スイッチ素子４２と、を含む閉回路が構成される。この閉回路によれば、インダクタ４６は、蓄積したエネルギに起因する電力（Ｐ_ＯＵＴ）を負荷装置９に与える。その結果、電源装置１から電力を与えられた負荷装置９が駆動する。インダクタ４６から提供される電力（Ｐ_ＯＵＴ）が、負荷装置９が要求する電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）よりも大きい場合には、余剰の電力はキャパシタ６３に蓄積されてもよい。その結果、インダクタ４６に蓄積されていたエネルギは次第に減少するので、インダクタ４６の電流（Ｉ_Ｌ）も次第に減少する。

　助走動作Ｍ１１と同様に、負荷駆動動作Ｍ１２であるときにも、発電素子２と、二次電池３と、キャパシタ５１と、を含む閉回路も構成される。負荷駆動動作Ｍ１２であるとき、発電素子２は、インダクタ４６から切り離されている。発電素子２が発生したエネルギは、インダクタ４６に蓄積されない。負荷駆動動作Ｍ１２であるときに発電素子２が発生したエネルギは、キャパシタ５１に蓄積されてもよい。

＜待機動作Ｍ１３＞
　図８（ｃ）を参照しながら待機動作Ｍ１３について説明する。待機動作Ｍ１３であるとき、負荷装置９は、キャパシタ６３に蓄積されたエネルギを全て消費する。待機動作Ｍ１３であるとき、コンバータ４は動作させなくてもよい。キャパシタ６３に蓄積されたエネルギが十分でない場合には、待機動作Ｍ１３を省略してもよい。

　図８（ｃ）は、待機動作Ｍ１３であるときの回路の状態を示す。図８（ｃ）に示すように、待機動作Ｍ１３であるとき、コントローラ７は、以下の制御信号を出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＮＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４８（ＰＧＢ：Ｌ）。

　制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６から切り離す。制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤから切り離す。制御信号φ４７（ＮＧ：Ｌ）を受けた出力側のスイッチ素子４７は、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｂから切り離す。制御信号φ４８（ＰＧＢ：Ｌ）を受けたフィードバック側のスイッチ素子４８は、インダクタ４６を二次電池３の正極から切り離す。

　その結果、インダクタ４６を含む閉回路は構成されない。待機動作Ｍ１３であるとき、負荷装置９は、電源装置１から切り離されている。この状態は、助走動作Ｍ１１であるときに構成される負荷装置９とキャパシタ６３とを含む閉回路と同じである。キャパシタ６３に十分な電力が蓄えられている場合には、負荷装置９は、キャパシタ６３から電力の供給を受けることができる。

　助走動作Ｍ１１と同様に、待機動作Ｍ１３であるときにも、発電素子２と、二次電池３と、キャパシタ５１と、を含む閉回路も構成される。待機動作Ｍ１３であるとき、発電素子２は、インダクタ４６から切り離されている。発電素子２が発生したエネルギは、インダクタ４６に蓄積されない。待機動作Ｍ１３であるときに発電素子２が発生したエネルギは、キャパシタ５１に蓄積されてもよい。

　上述した動作における電力の内訳を説明する。図９は、電源装置１における電力の内訳を概念的に示す。電源装置１に入力される電力（Ｐ_ＩＮ）は、二次電池３の電力（Ｐ_ＢＡＴ）と、発電素子２の電力（Ｐ_ＥＨ）と、の和である。

　二次電池３の電力（Ｐ_ＢＡＴ）は、電圧（Ｖ_ＢＡＴ）と、電流（Ｉ_ＩＮ）と、の積である。発電素子２の電力（Ｐ_ＥＨ）は、電圧（Ｖ_Ｅ）と、電流（Ｉ_ＩＮ）と、の積である。ここで、コンバータ４の電力取出効率（η）は１００％であると仮定する。この仮定によれば、電力（Ｐ_ＢＡＴ）と電力（Ｐ_ＥＨ）との和の全てを、インダクタ４６に蓄積することができる。発電素子２の電力（Ｐ_ＥＨ）の全てを、インダクタ４６に蓄積することができる。

　コンバータ４の電力取出効率（η）が１００％より小さいと仮定する。この仮定によれば、電力（Ｐ_ＢＡＴ）と電力（Ｐ_ＥＨ）との和の一部を、インダクタ４６に蓄積することができる。発電素子２の電力（Ｐ_ＥＨ）の一部を、インダクタ４６に蓄積することができる。発電素子２の電力（Ｐ_ＥＨ）は、インダクタ４６に蓄積される電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）と、インダクタ４６に蓄積されることなく損失となる電力（Ｐ_{Ｅ＿ＬＯＳＳ}）と、を含む。損失となる電力（Ｐ_{Ｅ＿ＬＯＳＳ}）は、出力抵抗２１（Ｒ_Ｅ）と電流（Ｉ_ＩＮ）との積によって示される降下電圧（Ｒ_Ｅ×Ｉ_ＩＮ）と、電流（Ｉ_ＩＮ）と、の積である。インダクタ４６に蓄積される電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）は、発電素子２の電力（Ｐ_ＥＨ）から損失となる電力（Ｐ_{Ｅ＿ＬＯＳＳ}）を引いた余りである。

　コンバータ４が出力する電力（Ｐ_ＯＵＴ）は、二次電池３に再び戻される。二次電池３に戻される電力（Ｐ_ＢＡＣＫ）は、電圧（Ｖ_ＢＡＴ）とフィードバックされる電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）との積である。電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）は、電流（Ｉ_ＩＮ）より小さい。電流（Ｉ_ＩＮ）と電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）との差分は、消費される電流（Ｉ_ＣＫＴ）である。消費される電流（Ｉ_ＣＫＴ）と電圧（Ｖ_ＢＡＴ）によって、消費される電力（Ｐ_ＣＫＴ）が定義できる。助走動作Ｍ１１において、二次電池３は、電力（Ｐ_ＢＡＴ）を出力し、電力（Ｐ_ＢＡＣＫ）の戻りを受け、電力（Ｐ_ＣＫＴ）を消費する。

　電源装置１は、電力（Ｐ_ＣＫＴ）を消費することによって、発電素子２から電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）を得ることができる。電源装置１は、寿命が延びた電池と捉えることもできる。負荷装置９が要求する電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）を全て二次電池３から供給した場合に比べて、本実施形態の電源装置１の寿命がどの程度延びるかを検討した。電源装置１の寿命がどの程度延びるかを示す指標として、ＢＬＥ（Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｌｉｆｅ　Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）を定義した。ＢＬＥは、下記式（１）によって定義できる。
　　ＢＬＥ＝（Ｖ_ＬＯＡＤ×Ｉ_ＬＯＡＤ）／（Ｖ_ＢＡＴ×Ｉ_ＣＫＴ）…（１）

　具体的な数値を代入して、二次電池３の寿命の延びの程度を評価した。消費される電力（Ｐ_ＣＫＴ）を定義する電流（Ｉ_ＣＫＴ）が２μＡであり、二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が１．５Ｖであるとした。その結果、費される電力（Ｐ_ＣＫＴ）は、３μＷであった。

　次に、発電素子２からインダクタ４６に蓄積できた電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）を定義する電流（Ｉ_ＩＮ）が３３μＡであり、電圧（Ｖ_Ｅ－Ｒ_Ｅ×Ｉ_ＩＮ）が１Ｖであるとした。その結果、インダクタ４６に蓄積できた電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）は、３３μＷであった。

　負荷装置９が要求する電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）を定義する電流（Ｉ_ＬＯＡＤ）が２０μＡであり、電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）が１．５Ｖであるとした。その結果、負荷装置９が要求する電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）は、３０μＷであった。

　上述の試算によれば、電源装置１は、３０μＷの電力を要求する負荷装置９を、３μＷの二次電池３の消費によって駆動できることがわかった。負荷装置９が要求する３０μＷを全て二次電池３で賄う場合には、３０μＷを消費する。一方、電源装置１は、その１／１０の３μＷしか消費しない。従って、寿命に換算すると、負荷装置９が要求する３０μＷを全て二次電池３で賄う場合の寿命に比べて、電源装置１は、その１０倍の寿命を得ることができる。

＜高電圧動作Ｍ４＞
　図１０を参照しながら高電圧動作Ｍ４について説明する。例えば、発電素子２に与えられる温度差が大きくなりすぎた場合に、温度差に応じて発電体２２が発生する電圧（Ｖ_Ｅ）が高くなる。電圧（Ｖ_Ｅ）が高まった場合には、例えば、インダクタ４６へのエネルギの蓄積と負荷装置９の駆動とを並行して実行することができる。電源装置１は、高電圧動作Ｍ４であるとき、蓄積駆動動作Ｍ４１（第１動作）と、充電動作Ｍ４２（第２動作）と、待機動作Ｍ５１（第３動作）と、を実行する。これらの動作も、コントローラ７が出力する制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８によって切り替えられる。

＜蓄積駆動動作Ｍ４１＞
　蓄積駆動動作Ｍ４１について説明する。蓄積駆動動作Ｍ４１であるとき、インダクタ４６はエネルギを蓄積する。インダクタ４６はエネルギを負荷装置９に与える。

　蓄積駆動動作Ｍ４１であるとき、コントローラ７は、以下の制御信号を出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＰＧＢ：Ｈ）。
　　制御信号φ４８（ＮＧ：Ｌ）。

　図１０（ａ）に示すように、制御信号φ４１（ＰＧ：Ｌ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６に接続する。制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤから切り離す。制御信号φ４７（ＰＧＢ：Ｈ）を受けた出力側のスイッチ素子４７は、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｂに接続する。制御信号φ４８（ＮＧ：Ｌ）を受けたフィードバック側のスイッチ素子４８は、インダクタ４６を二次電池３の正極から切り離す。

　その結果、発電素子２と第１スイッチ素子４１と、インダクタ４６と、出力側のスイッチ素子４７と、負荷装置９と、を含む閉回路が構成される。この閉回路によれば、発電素子２が発生した電圧（Ｖ_ＥＨ）に二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が足しあわされた電圧（Ｖ_ＩＮ）がコンバータ４の入力端子４ａに提供される。その結果、インダクタ４６はエネルギを蓄積する。

　蓄積駆動動作Ｍ４１であるとき、負荷装置９は、電源装置１に接続されている。従って、負荷装置９は、電源装置１から電力の供給を受けることができる。その結果、蓄積駆動動作Ｍ４１であるとき、負荷装置９は、駆動する。

　蓄積駆動動作Ｍ４１であるとき、発電素子２と、二次電池３と、キャパシタ５１と、を含む閉回路も構成される。発電素子２が発生したエネルギは、インダクタ４６に蓄積されるとともにキャパシタ５１に蓄積されてもよい。

＜充電動作Ｍ４２＞
　図１０（ｂ）を参照しながら充電動作Ｍ４２について説明する。充電動作Ｍ４２であるとき、インダクタ４６はエネルギを二次電池３に与える。

　充電動作Ｍ４２であるとき、コントローラ７は、以下の制御信号を出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ：Ｈ）。
　　制御信号φ４７（ＰＧＢ：Ｌ）。
　　制御信号φ４８（ＮＧ：Ｈ）。

　図１０（ｂ）に示すように、制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６から切り離す。制御信号φ４２（ＮＧ：Ｈ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤに接続する。制御信号φ４７（ＰＧＢ：Ｌ）を受けた出力側のスイッチ素子４７は、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｂから切り離す。制御信号φ４８（ＮＧ：Ｈ）を受けたフィードバック側のスイッチ素子４８は、インダクタ４６を二次電池３の正極に接続する。

　その結果、第２スイッチ素子４２と、インダクタ４６と、フィードバック側のスイッチ素子４８と、二次電池３と、を含む閉回路が構成される。この閉回路によれば、インダクタ４６に蓄積されたエネルギが二次電池３に与えられる。その結果、インダクタ４６は、二次電池３を充電する。

　充電動作Ｍ４２であるとき、負荷装置９は、電源装置１から切り離されている。このとき、負荷装置９とキャパシタ６３とを含む閉回路が構成される。キャパシタ６３に十分な電力が蓄えられている場合には、負荷装置９は、キャパシタ６３から電力の供給を受けることができる。

　蓄積駆動動作Ｍ４１であるとき、発電素子２と、二次電池３と、キャパシタ５１と、を含む閉回路も構成される。発電素子２が発生したエネルギは、インダクタ４６に蓄積されるとともにキャパシタ５１に蓄積されてもよい。

＜待機動作Ｍ４３＞
　図１０（ｃ）を参照しながら待機動作Ｍ４３について説明する。

　待機動作Ｍ４３であるとき、コントローラ７は、以下の制御信号を出力する。待機動作Ｍ４３であるときの回路の接続構成（図１０（ｃ）参照）と、その動作は、通常動作Ｍ１の待機動作Ｍ１３であるときの回路の接続構成（図８（ｃ）参照）と同じである。従って、待機動作Ｍ４３であるときの回路の接続構成と、その動作の説明は、省略する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＰＧＢ：Ｌ）。
　　制御信号φ４８（ＮＧ：Ｌ）。

＜低電圧動作Ｍ５＞
　図１１（ａ）を参照しながら、低電圧動作Ｍ５について説明する。例えば、発電素子２に与えられる温度差が小さくなりすぎた場合に、発電体２２が発生する電圧（Ｖ_Ｅ）が低くなる。例えば、二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が、負荷装置９が要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）を満たすとき、二次電池３を用いて、負荷装置９を駆動することができる。

　二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が、負荷装置９が要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）を満たすとは、具体的には、二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が、負荷装置９が要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）と等しい場合と、二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が、負荷装置９が要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）より大きい場合と、を含む。

　二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が、負荷装置９が要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）と等しいとき、二次電池３を負荷装置９に直接に接続することによって、負荷装置９を駆動することができる。二次電池３は、発電素子２及びコンバータ４を介することなく、負荷装置９に対して直接に接続される。低電圧動作Ｍ５は、通常動作Ｍ１及び高電圧動作Ｍ４のようにいくつかの期間を含まない。低電圧動作Ｍ５であるとき、電源装置１は、ひとつの直接供給動作だけを含む。

　低電圧動作Ｍ５であるとき、二次電池３から出力された電力は、発電素子２を経由することなく負荷装置９に与えられる。例えば、発電素子２が電気的に故障（断線）などした場合にも、低電圧動作Ｍ５は、採用できる。低電圧動作Ｍ５によれば、発電素子２が電気的に故障した場合であっても、電源装置１から負荷装置９に電力を与えることができる。

　二次電池３から出力された電力が発電素子２を経由することなく負荷装置９に与えられるということは、二次電池３から出力された電力が発電素子２の出力抵抗２１を介することなく、負荷装置９に与えられるということである。従って、二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が発電素子２の出力抵抗２１に起因する電圧低下の影響を避けることができる。二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）を、負荷装置９へそのまま与えることができる。

＜直接供給動作＞
　直接供給動作について説明する。直接供給動作であるとき、二次電池３は、エネルギを負荷装置９に与える。

　直接供給動作であるとき、コントローラ７は、以下の制御信号を出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＮ：Ｈ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＯＮ：Ｈ）。
　　制御信号φ４８（ＯＮ：Ｈ）。

　制御信号φ４１（ＯＮ：Ｈ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６から切り離す。制御信号φ４２（ＯＦＦ：Ｌ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤから切り離す。制御信号φ４７（ＯＮ：Ｈ）を受けた出力側のスイッチ素子４７は、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｂに接続する。制御信号φ４８（ＯＮ：Ｈ）を受けたフィードバック側のスイッチ素子４８は、インダクタ４６を二次電池３の正極に接続する。

　その結果、二次電池３とフィードバック側のスイッチ素子４８と負荷装置９とを含む閉回路が構成される。この閉回路によれば、二次電池３の電力が負荷装置９に与えられる。

＜低電圧動作Ｍ５の変形例＞
　低電圧動作Ｍ５では、二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が負荷装置９の要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）と等しいという条件を満たすときに選択できた。二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が、負荷装置９が要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）より大きいときに採用できる回路構成及び動作を、図１１（ｂ）を参照しながら変形例として説明する。

　二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が、負荷装置９が要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）より大きいとき、二次電池３をコンバータ４を介して負荷装置９に間接的に接続することによって、負荷装置９を駆動することができる。負荷装置９が要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）より大きい二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）を、コンバータ４によって、負荷装置９が要求する電圧（Ｖ_ＬＯＡＤ）まで下げる。このとき、二次電池３とコンバータ４との間には、発電素子２は接続されない。図１１（ｂ）に示すように、変形例の電源装置１Ａは、発電素子２を回避する短絡回路８０を含む。短絡回路８０は、二次電池３をコンバータ４に直接に接続する。短絡回路８０の第１端部は、二次電池３と発電素子２との間の配線に接続されている。短絡回路８０の第２端部は、発電素子２とコンバータ４との間に接続されている。短絡回路８０は、スイッチ素子８１を有する。

　変形例の低電圧動作Ｍ５Ａは、通常動作Ｍ１及び高電圧動作Ｍ４のようにいくつかの期間を含まない。変形例の低電圧動作Ｍ５であるとき、電源装置１Ａは、ひとつの降圧供給動作だけを含む。

　降圧供給動作について説明する。降圧供給動作であるとき、二次電池３は、コンバータ４を介してエネルギを負荷装置９に与える。

　降圧供給動作であるとき、コントローラ７は、以下の制御信号を出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＯＮ：Ｈ）。
　　制御信号φ４８（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ８１（ＯＮ：Ｈ）。

　制御信号φ４１（ＯＦＦ：Ｌ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６に接続する。制御信号φ４２（ＯＦＦ：Ｌ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤから切り離す。制御信号φ４７（ＯＮ：Ｈ）を受けた出力側のスイッチ素子４７は、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｂに接続する。制御信号φ４８（ＯＦＦ：Ｌ）を受けたフィードバック側のスイッチ素子４８は、インダクタ４６を二次電池３の正極から切り離す。

　制御信号φ８１（ＯＮ：Ｈ）を受けた短絡回路８０のスイッチ素子８１は、二次電池３の正極をコンバータ４の入力端子４ａに接続する。

　その結果、二次電池３と、短絡回路８０のスイッチ素子８１と、インダクタ４６と、出力側のスイッチ素子４７と、負荷装置９と、を含む閉回路が構成される。この閉回路によれば、降圧された二次電池３の電力が負荷装置９に与えられる。

　変形例の低電圧動作Ｍ５Ａによっても、発電素子２が電気的に故障した場合に、電源装置１Ａが負荷装置９に電力を与えることができる。

　短絡回路８０を含む電源装置１Ａは、通常動作Ｍ１や高電圧動作Ｍ４を実行することもできる。短絡回路８０を含む電源装置１Ａが通常動作Ｍ１や高電圧動作Ｍ４を実行するとき、コントローラ７は、制御信号φ８１（ＯＦＦ）を出力する。

＜高負荷動作Ｍ２＞
　図１２（ａ）を参照しながら、高負荷動作Ｍ２について説明する。高負荷動作Ｍ２とは、負荷装置９が、通常動作Ｍ１であるときに要求する電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）よりも、高い電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）を要求したときに実行される。高負荷動作Ｍ２は、ひとつの駆動動作を含む。高負荷動作Ｍ２であるとき、インダクタ４６はエネルギを蓄積する。インダクタ４６はエネルギを負荷装置９に与える。高負荷動作Ｍ２であるときの回路構成と動作とは、高電圧動作Ｍ４の蓄積駆動動作Ｍ４１の回路構成及び動作と同じである。

　高負荷動作Ｍ２について説明する。高負荷動作Ｍ２であるとき、コントローラ７は、以下の制御信号を出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＯＮ：Ｈ）。
　　制御信号φ４８（ＯＦＦ：Ｌ）。

　制御信号φ４１（ＯＦＦ：Ｌ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６に接続する。制御信号φ４２（ＯＦＦ：Ｌ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤから切り離す。制御信号φ４７（ＯＮ：Ｈ）を受けた出力側のスイッチ素子４７は、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｂに接続する。制御信号φ４８（ＯＦＦ：Ｌ）を受けたフィードバック側のスイッチ素子４８は、インダクタ４６を二次電池３の正極から切り離す。

　その結果、発電素子２と第１スイッチ素子４１と、インダクタ４６と、出力側のスイッチ素子４７と、負荷装置９と、を含む閉回路が構成される。この閉回路によれば、発電素子２が発生した電圧（Ｖ_ＥＨ）に二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が足しあわされた電圧（Ｖ_ＩＮ）がコンバータ４の入力端子４ａに提供される。その結果、インダクタ４６はエネルギを蓄積する。

＜無負荷動作Ｍ３＞
　図１２（ｂ）を参照しながら、無負荷動作Ｍ３について説明する。無負荷動作Ｍ３であるとき、電源装置１は、負荷装置９の電力を与えない。無負荷動作Ｍ３は、負荷装置９がその動作を停止しているときに実行される。

　無負荷動作Ｍ３は、ひとつの充電動作を含む。無負荷動作Ｍ３であるとき、インダクタ４６は、蓄積したエネルギを二次電池３に与える。換言すると、無負荷動作Ｍ３であるとき、二次電池３は充電される。無負荷動作Ｍ３であるときの回路構成と動作とは、高電圧動作Ｍ４の充電動作Ｍ４２の回路構成及び動作と同じである。

　無負荷動作Ｍ３について説明する。無負荷動作Ｍ３であるとき、コントローラ７は、以下の制御信号を出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＮ：Ｈ）。
　　制御信号φ４２（ＯＮ：Ｈ）。
　　制御信号φ４７（ＯＦＦ：Ｌ）。
　　制御信号φ４８（ＯＮ：Ｈ）。

　制御信号φ４１（ＯＮ：Ｈ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６から切り離す。制御信号φ４２（ＯＮ：Ｈ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤに接続する。制御信号φ４７（ＯＦＦ：Ｌ）を受けた出力側のスイッチ素子４７は、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｂから切り離す。制御信号φ４８（ＯＮ：Ｈ）を受けたフィードバック側のスイッチ素子４８は、インダクタ４６を二次電池３の正極に接続する。

　その結果、第２スイッチ素子４２と、インダクタ４６と、フィードバック側のスイッチ素子４８と、二次電池３と、を含む閉回路が構成される。この閉回路によれば、インダクタ４６に蓄積されたエネルギが二次電池３に与えられる。その結果、インダクタ４６は、二次電池３を充電する。

　第１実施形態の電源装置１は、二次電池３と、二次電池３に対して直列に接続された発電素子２と、発電素子２の出力に接続された入力端子４ａと、二次電池３の出力に接続された出力端子４ｂと負荷装置９に接続された出力端子４ｂとを有するコンバータ４と、を備える。コンバータ４は、負荷装置９の要求電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）及び／又は発電素子２の発生電圧（Ｖ_Ｅ）に基づいて、出力端子４ｂ及び出力端子４ｂの少なくとも一方に電力を与える。

　要求電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）は、例えば、電力の値そのものであってもよい。要求電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）は、要求電流や要求電圧といった要求電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）を構成する要素で置き換えることも可能である。要求電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）に代えて、要求電流によって電源装置１の動作を切り替えてもよい。

　要求電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）、要求電流及び要求電圧は、電源装置１が能動的に負荷装置９から得てもよい。要求電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）、要求電流及び要求電圧は、電源装置１が受動的に負荷装置９から得てもよい。負荷装置９が能動的に要求電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）、要求電流及び要求電圧を電源装置１に提供してもよい。

　電源装置１は、負荷装置９が要求する電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）及び発電体２２が発生する電圧（Ｖ_Ｅ）の少なくとも一方を利用して制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８を発生する。電圧（Ｖ_Ｅ）は、外部環境の変化に応じて増減する。従って、負荷装置９が要求する電力（Ｐ_ＬＯＡＤ）及び電圧（Ｖ_Ｅ）の少なくとも一方を利用した制御によれば、外部要因の変化に応じて、電源装置１を動作させることができる。

　第１実施形態の電源装置１は、負荷装置９の要求電流と発電素子２の発生電圧の両方を回路の動作を切り替えるための制御変数として用いた。電源装置１は、通常動作Ｍ１と、高負荷動作Ｍ２と、無負荷動作Ｍ３と、高電圧動作Ｍ４と、低電圧動作Ｍ５と、別の低電圧動作Ｍ５Ａと、を負荷装置９の要求電流及び発電素子２の発生電圧に応じて切り替える。

　例えば、電源装置１は、負荷装置９の要求電流だけを回路の動作を切り替えるための制御変数として用いてもよい。電源装置１は、通常動作Ｍ１と、高負荷動作Ｍ２と、無負荷動作Ｍ３と、を負荷装置９の要求電流に応じて切り替える。

　例えば、電源装置１は、発電素子２の発生電圧だけを回路の動作を切り替えるための制御変数として用いてもよい。電源装置１は、通常動作Ｍ１と、高電圧動作Ｍ４と、低電圧動作Ｍ５と、別の低電圧動作Ｍ５Ａと、を発電素子２の発生電圧に応じて切り替える。

＜第２実施形態＞
　通常動作Ｍ１の説明において、図１３（ａ）に示す概念図を用いて、電力の内訳について説明した。この説明において、発電素子２から取り出される電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）は、発電素子２が発生した電力（Ｐ_Ｅ）より少ないことを述べた。なぜならば、損失となる電力（Ｐ_{Ｅ＿ＬＯＳＳ}）が生じるからである。

　発電素子２が発生した電力（Ｐ_Ｅ）において、発電素子２から取り出される電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）と、損失となる電力（Ｐ_{Ｅ＿ＬＯＳＳ}）と、の割合は、電流（Ｉ_ＩＮ）によって決まる。図１３（ｂ）に示すように、電流（Ｉ_ＩＮ）が多すぎると、損失となる電力（Ｐ_{Ｅ＿ＬＯＳＳ}）の割合が多くなる。図１３（ｃ）に示すように、電流（Ｉ_ＩＮ）が少なすぎると、損失となる電力（Ｐ_{Ｅ＿ＬＯＳＳ}）の割合は減少する。しかし、発電素子２から取り出される電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）の量が少なくなってしまう。

　従って、発電素子２から所望の電力を得るためには、電流（Ｉ_ＩＮ）を制御する必要がある。発電素子２から所望の電力を得るとは、発電素子２から取り出される電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）と、損失となる電力（Ｐ_{Ｅ＿ＬＯＳＳ}）と、の割合を制御することであるとも言える。発電素子２から取り出される電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）と、損失となる電力（Ｐ_{Ｅ＿ＬＯＳＳ}）と、の割合は、以下の説明において「電力取出効率（η）」と称する。

　発電素子２が発生する電力（Ｐ_Ｅ）は、温度などの外部環境の影響を受ける。仮に、ある状態（例えば温度）において所望の電力（Ｐ_{Ｅ＿ＮＥＴ}）を得ることが可能な電流（Ｉ_ＩＮ）が設定されていたとする。この設定を維持し続けたとすれば、ある状態が別の状態に変化した場合に、電力取出効率（η）が低下する可能性がある。

　発電素子２の電力取出効率を最大にするための条件は、下記式（２）によって示される。
　　Ｖ_ＩＮ＝Ｖ_Ｅ／２…（２）

　式（２）は、発電素子２のみを対象としたものである。二次電池３の電圧（Ｖ_ＢＡＴ）の影響は、式（２）に含まれていない。発明者らは、発電素子２及び二次電池３を含む構成をひとつの電力発生源とみなし、電力発生源の電力取出効率（η）を最大にするための条件を鋭意検討した。

　電力発生源の電力（Ｐ_Ｅ）を下記式（３）によって示す。
　　Ｐ_Ｅ＝Ｐ_Ｏ＋Ｒ_Ｅ×Ｉ_ＩＮ ^２…（３）

　式（２）を電圧と電流とで書き改めると、式（４）を得る。
　　Ｖ_Ｅ×Ｉ_ＩＮ＝Ｉ_Ｏ×Ｖ_Ｏ＋Ｒ_Ｅ×Ｉ_ＩＮ ^２…（４）

　電流（Ｉ_ＩＮ）を最大とする条件は下記式（５）、（６）により示される。
　　Ｉ_Ｏ＝Ｖ_Ｅ ^２／（４×Ｖ_Ｏ×Ｒ_Ｅ）…（５）
　　Ｉ_{ＩＮ（ＭＡＸ）}＝Ｖ_Ｅ／２×Ｒ_Ｅ…（６）

　電圧（Ｖ_ＩＮ）は、下記式（７）により示される。発明者らは、発電素子２及び二次電池３を含む構成をひとつの電力発生源として捉えた場合において、電力効率を最大にするための条件は、式（７）であることを突き止めた。
　　Ｖ_ＩＮ＝Ｖ_ＢＡＴ＋Ｖ_Ｅ／２…（７）

　第２実施形態では、外部環境の変化が生じた場合であっても、電力取出効率（η）を所望の状態に保つことが可能な電源装置１Ｂを説明する。電力取出効率（η）を所望の状態に保つとは、式（７）の条件を満たすように、電源装置１Ｂを動作させることである。

　式（７）に示す条件は、電源装置１Ｂが寄生抵抗及び寄生容量などの成分を含まない理想的な電気回路に基づく。現実の電源装置１Ｂは、インダクタ及びトランジスタが有する寄生抵抗や寄生容量といった成分を含む。現実の電源装置１Ｂは、コントローラ７Ｂの電力消費といった電力の損失も含む。これらの要因を考慮すると、最大電力を取り出すための最適条件は、式（７）に示す条件からずれることもあり得る。電源装置１Ｂは、式（７）に示す条件に代えて、式（８）に示す条件を採用してもよい。
　　Ｖ_ＩＮ＝Ｖ_ＢＡＴ＋ｂ×Ｖ_Ｅ…（８）

　式（８）は、変数ｂを含む。電源装置１Ｂの動作条件として式（８）を採用する場合には、変数ｂは、０．５とは異なる数値に設定される。電源装置１Ｂを設計するときには、図１８（ａ）に示す第１キャパシタ７５Ｃ１と、第２キャパシタ７５Ｃ２と、第３キャパシタ７５Ｃ３と、を適切な値に設定することによって、式（８）に示す条件を満たす動作を実現できる。アナログ回路を用いて最適条件となる上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）及び下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）を設定することができる。Ａ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータを含むデジタル回路を用いて上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）及び下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）を設定する場合にも、式（８）に示す条件を満たす動作を実現できる。

　第２実施形態の電源装置１Ｂの回路構成は、第１実施形態と同じである。第２実施形態の電源装置１Ｂは、コンバータ４の動作に特徴を有する。外部環境の変化が生じた場合であっても、電力取出効率（η）を所望の状態に保ち続けるための動作を、ＭＰＰＴ動作Ｒ１と称する。以下、ＭＰＰＴ動作Ｒ１を実行する電源装置１Ｂについて詳細に説明する。

＜ＭＰＰＴ動作Ｒ１＞
　ＭＰＰＴ動作Ｒ１について説明する。電力取出効率（η）は、コンバータ４が受ける電流（Ｉ_ＩＮ）の影響を受けることをすでに述べた。コントローラ７Ｂは、コンバータ４へ与えられる電流（Ｉ_ＩＮ）を所望の値に維持する制御を実行する。コントローラ７Ｂは、コンバータ４へ与えられる電流（Ｉ_ＩＮ）を所望の値に維持されるように、コンバータ４が受ける電圧（Ｖ_ＩＮ）を所定の範囲に収める動作を実行する。電圧（Ｖ_ＩＮ）を所定の範囲に収める動作を、「電力取出動作Ｒ１１」と称する。

　電力取出効率（η）は外部環境の変化の影響を受ける。コントローラ７Ｂは、コンバータ４が受ける電圧（Ｖ_ＩＮ）を収めるべき範囲を更新する動作を実行する。コンバータ４が受ける電圧（Ｖ_ＩＮ）を収めるべき範囲を更新する動作を、「リフレッシュ動作Ｒ１２」と称する。

　図１４（ａ）は、ＭＰＰＴ動作Ｒ１を実行しているときの、コンバータ４が受ける電圧（Ｖ_ＩＮ）を示す。ＭＰＰＴ動作Ｒ１は、電力取出動作Ｒ１１と、リフレッシュ動作Ｒ１２と、を含む。コントローラ７Ｂは、電力取出動作Ｒ１１と、リフレッシュ動作Ｒ１２と、を繰り返し実行する。

　ＭＰＰＴ動作Ｒ１の最小単位（Ｔ_ＣＹＣ）は、１回の電力取出動作Ｒ１１と１回のリフレッシュ動作Ｒ１２とによって定義される。図１４（ａ）では、電力取出動作Ｒ１１を先に実行し、リフレッシュ動作Ｒ１２を後に実行したものを最小単位（Ｔ_ＣＹＣ）として示している。リフレッシュ動作Ｒ１２を先に実行し、電力取出動作Ｒ１１をあとに実行したものを最小単位（Ｔ_ＣＹＣ）として定義してもよい。

　電力取出動作Ｒ１１は、負荷装置９に電力（Ｐ_ＯＵＴ）を与える。電力取出動作Ｒ１１の期間では、電圧（Ｖ_ＩＮ）が所定の範囲に収まっている。所定の範囲は、上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）（第１閾値電圧）と、下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）（第２閾値電圧）と、によって定義される。コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）から上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）に向かって高まるようにコンバータ４を制御する。このような動作を、サスペンド動作Ｒ１１１と称する（図１４（ｂ）参照）。コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）から下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）に向かって低下するようにコンバータ４を制御する。このような動作を、レジューム動作Ｒ１１２と称する。レジューム動作Ｒ１１２は、助走動作Ｍ１１と、負荷駆動動作Ｍ１２と、を含む。助走動作Ｍ１１及び負荷駆動動作Ｍ１２は、第１実施形態ですでに説明したので、詳細な説明は省略する。電力取出動作Ｒ１１の最小単位（Ｔ_ＯＰ）は、１回のサスペンド動作Ｒ１１１と１回のレジューム動作Ｒ１１２とによって定義される。

　リフレッシュ動作Ｒ１２は、コンバータ４が受けている電圧（Ｖ_ＩＮ）の大きさを得る。リフレッシュ動作Ｒ１２は、待機動作Ｒ１２１と、サンプル動作Ｒ１２２と、を含む。待機動作Ｒ１２１では、コンバータ４の動作を停止させることによって、キャパシタ５１（図３参照）に電荷を蓄積する。キャパシタ５１の容量が十分に大きいとき、電圧（Ｖ_ＩＮ）の値に収束する。その結果、電圧（Ｖ_ＩＮ）の大きさを得ることができる。サンプル動作Ｒ１２２では、待機動作Ｍ５１で得た電圧（Ｖ_ＩＮ）を利用して、上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）と、下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）と、を得る。

＜コントローラ：構成＞
　図１５に示すように、コントローラ７Ｂは、負荷電流判定部７１、第１電圧判定部７２と、制御信号出力部７３Ｂと、を有する。負荷電流判定部７１及び第１電圧判定部７２は、第１実施形態の負荷電流判定部７１、電圧判定部７２と、同じであるから詳細な説明は省略する。コントローラ７Ｂは、さらに、基準電圧発生部７５と、第２電圧判定部７４と、を有する。

＜基準電圧発生部＞
　基準電圧発生部７５は、電圧（Ｖ_ＢＡＴ）と電圧（Ｖ_ＩＮ）とを受ける。基準電圧発生部７５は、電圧（Ｖ_ＢＡＴ）と電圧（Ｖ_ＩＮ）とを利用して、上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）と下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）とを得る。基準電圧発生部７５は、上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）と下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）とを第２電圧判定部７４に与える。

　基準電圧発生部７５は、アナログ回路を利用して上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）と下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）とを得てもよい。基準電圧発生部７５がアナログ回路である構成例は、後述する。

　基準電圧発生部７５は、デジタル回路を利用して上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）と下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）とを得てもよい。基準電圧発生部７５は、ＡＤコンバータによって電圧（Ｖ_ＩＮ）をデジタル値に変換する。コンピュータの演算によって上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）と下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）とを得る。例えば、電圧（Ｖ_ＩＮ）に所定の値を加算することによって、上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）を得る。電圧（Ｖ_ＩＮ）から所定の値を減算することによって、下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）を得る。

＜第２電圧判定部＞
　第２電圧判定部７４は、上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）と下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）とを受ける。第２電圧判定部７４は、電圧（Ｖ_ＩＮ）を受ける。

　第２電圧判定部７４は、電力取出動作Ｒ１１であるとき、以下の動作を実行する。第２電圧判定部７４は、電圧（Ｖ_ＩＮ）が上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）に達したか否かを判定する。第２電圧判定部７４は、電圧（Ｖ_ＩＮ）が下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）に達したか否かを判定する。第２電圧判定部７４は、判定の結果として、制御信号φ７３（ＳＵＳＰＥＮＤ）と、制御信号φ７４（ＲＥＳＵＭＥ）と、を得る。第２電圧判定部７４は、制御信号φ７３（ＳＵＳＰＥＮＤ）と、制御信号φ７４（ＲＥＳＵＭＥ）と、を制御信号出力部７３Ｂに与える。

　電圧（Ｖ_ＩＮ）が上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）に達したと判定されたとき、第２電圧判定部７４は、以下の制御信号φ７３、φ７４（図１６（ｂ）参照）を出力する。
　　制御信号φ７３（ＳＵＳＰＥＮＤ：Ｈ）。
　　制御信号φ７４（ＲＥＳＵＭＥ：Ｌ）。

　電圧（Ｖ_ＩＮ）が下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）に達したと判定されたとき、第２電圧判定部７４は、以下の制御信号φ７３、φ７４（図１６（ｂ）参照）を出力する。
　　制御信号φ７３（ＳＵＳＰＥＮＤ：Ｌ）。
　　制御信号φ７４（ＲＥＳＵＭＥ：Ｈ）。

　リフレッシュ動作Ｒ１２であるとき、第２電圧判定部７４は、以下の制御信号φ７３、φ７４を出力する（図１６（ｃ）参照）。
　　制御信号φ７３（ＳＵＳＰＥＮＤ：Ｈ）。
　　制御信号φ７４（ＲＥＳＵＭＥ：Ｌ）。

　第２電圧判定部７４は、アナログ回路を利用して制御信号φ７３（ＳＵＳＰＥＮＤ）と、制御信号φ７４（ＲＥＳＵＭＥ）と、を得てもよい。第２電圧判定部７４がアナログ回路である構成例は、後述する。

　第２電圧判定部７４は、デジタル回路を利用して制御信号φ７３（ＳＵＳＰＥＮＤ）と、制御信号φ７４（ＲＥＳＵＭＥ）と、を得てもよい。

　制御信号出力部７３は、制御信号φ７３（ＳＵＳＰＥＮＤ）及び制御信号φ７４（ＲＥＳＵＭＥ）に応じて、波形ＰＧ、ＮＧ、ＰＧＢを切り替える。第１実施形態において、コントローラ７は、負荷電力（Ｐ_ＬＡＯＤ）と電圧（Ｖ_ＩＮ）とに応じて、５つの動作のいずれかを選択すると述べた。第２実施形態で説明するＭＰＰＴ動作Ｒ１は、５つの動作のうち通常動作Ｍ１であるときに実行される。制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８と波形ＰＧ、ＰＧＮ、ＮＧの組み合わせは、下記のとおりである。
　　制御信号φ４１（ＰＧ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ）。
　　制御信号φ４７（ＮＧ）。
　　制御信号φ４８（ＰＧＢ）。

　制御信号出力部７３は、サスペンド動作Ｒ１１１であるとき以下の制御信号φ７３、φ７４を受ける（図１６（ｂ）参照）。
　　制御信号φ７３（ＳＵＳＰＥＮＤ：Ｈ）。
　　制御信号φ７４（ＲＥＳＵＭＥ：：Ｌ）。
　制御信号出力部７３は、上記の制御信号φ７３、φ７４を受けたとき、以下の制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８（図１６（ｂ）参照）を出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＮＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４８（ＰＧＢ：Ｌ）。

　制御信号出力部７３は、レジューム動作Ｒ１１２であるとき以下の制御信号φ７３、φ７４を受ける（図１６（ｂ）参照）。
　　制御信号φ７３（ＳＵＳＰＥＮＤ：Ｌ）。
　　制御信号φ７４（ＲＥＳＵＭＥ：：Ｈ）。
　制御信号出力部７３は、上記の制御信号φ７３、φ７４を受けたとき、以下の助走動作Ｍ１１の制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８と、負荷駆動動作Ｍ１２の制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８とを交互に出力する（図１６（ｂ）参照）。
　　助走動作Ｍ１１の制御信号φ４１（ＰＧ：Ｌ）。
　　助走動作Ｍ１１の制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）。
　　助走動作Ｍ１１の制御信号φ４７（ＮＧ：Ｌ）。
　　助走動作Ｍ１１の制御信号φ４８（ＰＧＢ：Ｈ）。
　　負荷駆動動作Ｍ１２の制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）。
　　負荷駆動動作Ｍ１２の制御信号φ４２（ＮＧ：Ｈ）。
　　負荷駆動動作Ｍ１２の制御信号φ４７（ＮＧ：Ｈ）。
　　負荷駆動動作の制御信号φ４８（ＰＧＢ：Ｌ）。

　制御信号出力部７３は、リフレッシュ動作Ｒ１２であるとき、以下の制御信号φ４１、φ４２、φ４７、φ４８（図１６（ｃ）参照）を出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４７（ＮＧ：Ｌ）。
　　制御信号φ４８（ＰＧＢ：Ｌ）。

＜コントローラ：動作＞
　図１７を参照しながら、コントローラ７Ｂの動作を説明する。サスペンド動作Ｒ１１１を実行している状態から、動作の説明を始める。

　コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）を得る（ステップＳ３１）。コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）に達したか否かを判定する（ステップＳ３２）。コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）に達していないと判定したとき（ステップＳ３２：ＮＯ）、再び電圧（Ｖ_ＩＮ）を得る（ステップＳ３１）。コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）に達するまで、ステップＳ３１とステップＳ３２とを繰り返す。

　コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）に達したと判定したとき（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、サスペンド動作Ｒ１１１からレジューム動作Ｒ１１２に切り替える。コントローラ７Ｂは、レジューム動作Ｒ１１２を実行する（ステップＳ３３）。コントローラ７Ｂは、レジューム動作Ｒ１１２であるとき、助走動作Ｍ１１（ステップＳ３３ａ）と負荷駆動動作Ｍ１２（ステップＳ３３ｂ）とを繰り返し実行する。

　コントローラ７Ｂは、レジューム動作Ｒ１１２を実行しているときに、電圧（Ｖ_ＩＮ）を得る（ステップＳ３４）。コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）に達したか否かを判定する（ステップＳ３５）。コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）に達していないと判定したとき（ステップＳ３５：ＮＯ）、再び電圧（Ｖ_ＩＮ）を得る（ステップＳ３４）。コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）に達するまで、ステップＳ３４とステップＳ３５とを繰り返す。

　コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）に達したと判定したとき（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、リフレッシュ動作Ｒ１２を実行する条件を満たしたか否かを判定する（ステップＳ３６）。リフレッシュ動作Ｒ１２を実行する条件は、例えば、あらかじめ定めた時間が経過することであってもよい。リフレッシュ動作Ｒ１２を実行する条件は、例えば、あらかじめ定めた温度差が発生したことであってもよい。

　コントローラ７Ｂは、リフレッシュ動作Ｒ１２を実行する条件を満たさないと判定したとき（ステップＳ３６：ＮＯ）、レジューム動作Ｒ１１２からサスペンド動作Ｒ１１１に切り替える。コントローラ７Ｂはサスペンド動作Ｒ１１１を実行する（ステップＳ３７）。再び電圧（Ｖ_ＩＮ）を得る動作（ステップＳ３１）を実行する。

　コントローラ７Ｂは、リフレッシュ動作Ｒ１２を実行する条件を満たすまで、ステップＳ３１～ステップＳ３７を繰り返し実行する。このステップＳ３１～ステップＳ３７の動作は、電力取出動作Ｒ１１（ステップＳ３０）に対応する。

　コントローラ７Ｂは、リフレッシュ動作Ｒ１２を実行する条件を満たすと判定したとき（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、リフレッシュ動作Ｒ１２（ステップＳ４１～ステップＳ４４）を実行する。コントローラ７Ｂは、待機動作Ｒ１２１を実行する（ステップＳ４１）。次に、コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が収束したか否かを判定する（ステップＳ４２）。コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖｓ_ＩＮ）が収束していないと判定したとき（ステップＳ４２：ＮＯ）、待機動作Ｒ１２１を継続する。コントローラ７Ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が収束したと判定したとき（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、サンプル動作Ｒ１２２（ステップＳ４４）を実行する。サンプル動作Ｒ１２２（ステップＳ４４）の結果、新たな上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）と下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）とを得る。コントローラ７Ｂは、再びサスペンド動作Ｒ１１１（ステップＳ４４）を実行する。再び電圧（Ｖ_ＩＮ）を得る動作（ステップＳ３１）を実行する。

　基準電圧発生部７５をアナログ回路によって構成する実施例と、第２電圧判定部７４をアナログ回路によって構成する実施例と、を説明する。

＜基準電圧発生部：その１＞
　図１８（ａ）に示すように、基準電圧発生部７５は、第１入力端子７５Ｔ１と、第２入力端子７５Ｔ２と、第１出力端子７５Ｔ３と、第２出力端子７５Ｔ４と、を含む。第１入力端子７５Ｔ１は、電圧（Ｖ_ＢＡＴ）を受ける。第２入力端子７５Ｔ２は、電圧（Ｖ_ＩＮ）を受ける。第１出力端子７５Ｔ３は、上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）を出力する。第２出力端子７５Ｔ４は、下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）を出力する。

　基準電圧発生部７５は、第１キャパシタ７５Ｃ１と、第２キャパシタ７５Ｃ２と、第３キャパシタ７５Ｃ３と、を含む。基準電圧発生部７５は、第１スイッチ７５Ｓ１と、第２スイッチ７５Ｓ２と、第３スイッチ７５Ｓ３と、第４スイッチ７５Ｓ４と、第５スイッチ７５Ｓ５と、を含む。第１～第５スイッチ７５Ｓ１～７５Ｓ５は、コントローラ７Ｂから制御信号φ７５ａ～φ７５ｃを受ける。

　第１キャパシタ７５Ｃ１は、第２入力端子７５Ｔ２と基準電圧ＧＮＤとの間に接続される。第２入力端子７５Ｔ２と基準電圧ＧＮＤとの間には、第１スイッチ７５Ｓ１が配置される。第１キャパシタ７５Ｃ１と第１スイッチ７５Ｓ１との間には、第１接続点が配置される。

　第２キャパシタ７５Ｃ２は、第１入力端子７５Ｔ１と基準電圧ＧＮＤとの間に接続される。第１入力端子７５Ｔ１と基準電圧ＧＮＤとの間には、第２スイッチ７５Ｓ２が配置される。第２キャパシタ７５Ｃ２と第２スイッチ７５Ｓ２との間には、第２接続点が配置される。

　第３キャパシタ７５Ｃ３とは、第１基準電圧ＧＮＤと第２基準電圧ＧＮＤと間に接続される。第１基準電圧ＧＮＤと第２基準電圧ＧＮＤとの間には、第３スイッチ７５Ｓ３が配置される。第３キャパシタ７５Ｃ３とと第３スイッチ７５Ｓ３との間には、第３接続点が配置される。

　第１接続点は第２接続点に接続されている。第１接続点と第２接続点との間には、第４スイッチ７５Ｓ４が配置される。第２接続点は第３接続点に接続されている。第２接続点と第３接続点との間には、第５スイッチ７５Ｓ５が配置される。

　第１接続点は、第１出力端子７５Ｔ３に接続されている。第２接続点は、第２出力端子７５Ｔ４に接続されている。

＜動作例１＞
　図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）を参照しながら、動作例１として、回路の動作のみによって上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）及び下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）を得る動作を説明する。動作例１では、３つの動作を実行する。

　基準電圧発生部７５は、第１動作として、以下の制御信号φ７５ａ～φ７５ｃを受ける。
　　制御信号φ７５ａ（Ｈ）
　　制御信号φ７５ｂ（Ｌ）
　　制御信号φ７５ｃ（Ｌ）

　制御信号φ７５ａ～φ７５ｃによれば、第１キャパシタ７５Ｃ１には電圧（Ｖ_ＩＮ）が与えられる。第２キャパシタ７５Ｃ２には電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が与えられる。第３キャパシタ７５Ｃ３には電圧（０Ｖ）が与えられる。その結果、第１接続点には電圧（Ｖ_ＩＮ～Ｖ_ＢＡＴ＋Ｖ_Ｅ）が生じる。第２接続点には、電圧（Ｖ_ＢＡＴ）が生じる。第３接続点には、電圧（０Ｖ）が生じる。

　基準電圧発生部７５は、第２動作として、以下の制御信号φ７５ａ～φ７５ｃを受ける。
　　制御信号φ７５ａ（Ｌ）
　　制御信号φ７５ｂ（Ｈ）
　　制御信号φ７５ｃ（Ｌ）
　上記の制御信号φ７５ａ～φ７５ｃによれば、第１キャパシタ７５Ｃ１及び第２キャパシタ７５Ｃ２が直列に接続される。その結果、第１接続点及び第２接続点には電圧（Ｖ_ＢＡＴ＋Ｖ_Ｅ／２）が生じる。第３接続点には、電圧（０Ｖ）が生じる。

　基準電圧発生部７５は、第３動作として、以下の制御信号φ７５ａ～φ７５ｃを受ける。
　　制御信号φ７５ａ（Ｌ）
　　制御信号φ７５ｂ（Ｌ）
　　制御信号φ７５ｃ（Ｈ）

　上記の制御信号φ７５ａ～φ７５ｃによれば、第２キャパシタ７５Ｃ２及び第３キャパシタ７５Ｃ３が直列に接続される。その結果、第１接続点には、電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）が生じる。第２接続点及び第３接続点には、電圧（ａ×（Ｖ_ＢＡＴ＋Ｖ_Ｅ／２））が生じる。ａは、１未満の数（例えば０．９）である。

＜動作例２＞
　動作例２として、回路の動作とデジタル値の演算によって上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）及び下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）を得る動作を説明する。

　基準電圧発生部７５は、上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）を得る。基準電圧発生部７５は、ＡＤコンバータを用いて、上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）をデジタル値に変換する。このとき、第１キャパシタ７５Ｃ１、第２キャパシタ７５Ｃ２及び第３キャパシタ７５Ｃ３に蓄積した電荷を放電してもよい。第１キャパシタ７５Ｃ１、第２キャパシタ７５Ｃ２及び第３キャパシタ７５Ｃ３を用いた上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）及び上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）の保持は、不要である。その結果、リフレッシュ動作Ｒ１２の結果は、第１キャパシタ７５Ｃ１、第２キャパシタ７５Ｃ２及び第３キャパシタ７５Ｃ３の電圧保持特性を受けない。演算器は、デジタル値である上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）を用いて、下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）を計算によって得る。ＤＡコンバータは、デジタル値である上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）及び下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）をアナログ値である上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）及び下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）に変換する。そして、第２電圧判定部７４に出力する。

＜第２電圧判定部＞
　図１９に示すように、第２電圧判定部７４は、第１コンパレータ７４ａと、第１ラッチ回路７４ｂと、第２コンパレータ７４ｃと、第２ラッチ回路７４ｄと、を含む。

　第１コンパレータ７４ａは、電圧（Ｖ_ＩＮ）と下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）とを比較する。第１コンパレータ７４ａの入力端子（正）には、電圧（Ｖ_ＩＮ）が与えられる。第１コンパレータ７４ａの入力端子（負）には、基準電圧発生部７５の第２出力端子から下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）が与えられる。第１ラッチ回路７４ｂは、第１コンパレータ７４ａの出力を受ける。第１ラッチ回路７４ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）より大きいとき、信号（Ｌ）を出力する。第１ラッチ回路７４ｂは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が下基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）より小さいとき、信号（Ｈ）を出力する。その結果、第１ラッチ回路７４ｂは、制御信号φ７３（ＳＵＳＰＥＮＤ）を出力する。

　第２コンパレータ７４ｃは、電圧（Ｖ_ＩＮ）と上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）とを比較する。第２コンパレータ７４ｃの入力端子（正）には、基準電圧発生部７５から上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）が与えられる。第２コンパレータ７４ｃの入力端子（負）には、電圧（Ｖ_ＩＮ）が与えられる。第２ラッチ回路７４ｄは、第２コンパレータ７４ｃの出力を受ける。第２ラッチ回路７４ｄは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＮ）より小さいとき、信号（Ｌ）を出力する。第２ラッチ回路７４ｄは、電圧（Ｖ_ＩＮ）が上基準電圧（Ｖ_ＲＥＦＰ）より大きいとき、信号（Ｈ）を出力する。その結果、第２ラッチ回路７４ｄは、制御信号φ７４（ＲＥＳＵＭＥ）を出力する。

　第２実施形態の電源装置１Ｂは、二次電池３と、二次電池３に対して直列に接続された発電素子２と、発電素子２の出力に接続された入力端子４ａと、二次電池３の出力に接続された出力端子４ｂと負荷装置９に接続された出力端子４ｂとを有するコンバータ４と、を備える。コンバータ４は、発電素子２の電圧（Ｖ_Ｅ）及び二次電池３が発生する電圧（Ｖ_ＢＡＴ）に基づいて決まる電力取出条件を満たすようにコンバータ４を駆動させる電力取出動作Ｒ１１と、発電素子２の発生電圧（Ｖ_Ｅ）を利用して、電力取出条件を得るリフレッシュ動作Ｒ１２と、を繰り返す。コンバータ４の動作によれば、外部要因の変化した場合であっても、発電素子２から電力を好適に取り出すことができる。

　コントローラ７Ｂは、コンバータ４が受ける電圧（Ｖ_ＩＮ）が電力取出条件（Ｖ_ＲＥＦＰ、Ｖ_ＲＥＦＮ）を満たすようにコンバータ４を駆動させる電力取出動作Ｒ１１と、電力取出条件（Ｖ_ＲＥＦＰ、Ｖ_ＲＥＦＮ）を得るリフレッシュ動作Ｒ１２と、を繰り返す。このような制御によれば、外部要因の変化した場合であっても、発電素子２から電力を好適に取り出すことができる。

　１実施形態の電源装置１は、インダクタ４６が出力する電流（Ｉ_Ｌ）は、負荷装置９へ与えられる電流（Ｉ_ＯＵＴ）となるか、二次電池３へ与えられる電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）となるか、の何れかであった。図２０（ａ）に示すように、コンバータ４から負荷装置９へ電流（Ｉ_ＯＵＴ）を与える負荷出力期間Ｋ１は、コンバータ４から二次電池３へ電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）を与える充電期間Ｋ２と重複していない。

　例えば、図２０（ｂ）に示すように、負荷出力期間Ｋ１は、充電期間Ｋ２と一致してもよい。この一致とは、負荷出力期間Ｋ１を開始するタイミングと充電期間Ｋ２を開始するタイミングとが一致すると共に、負荷出力期間Ｋ１を終了するタイミングと充電期間Ｋ２を終了するタイミングとが一致することをいう。負荷出力期間Ｋ１の長さは、充電期間Ｋ２の長さと同じであるともいえる。このような動作を行う場合を、第３実施形態として説明する。

　図２０（ｃ）に示すように、負荷出力期間Ｋ１の一部は、充電期間Ｋ２の一部分と重複してもよい。この場合には、出力を開始するタイミングと、出力を停止するタイミングの少なくとも一方が一致しない。図２０（ｃ）に示す例示では、負荷出力期間Ｋ１と充電期間Ｋ２とを同時に開始する。負荷出力期間Ｋ１が継続しているときに充電期間Ｋ２を終了する。その結果、コンバータ４から負荷装置９へ電流（Ｉ_ＯＵＴ）を与えると共に二次電池３へ電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）を与える動作（重複出力動作Ｍ１１Ｄ）と、コンバータ４から負荷装置９へ電流（Ｉ_ＯＵＴ）を与える動作（負荷出力動作Ｍ１２Ｄ）と、がこの順に実行される。このような動作を行う場合を、第４実施形態として説明する。

＜第３実施形態＞
　図２１は、第３実施形態の電源装置１Ｃの具体的な回路の一例である。電源装置１Ｃは、発電素子２と、二次電池３と、コンバータ４Ｃと、コントローラ７と、を有する。発電素子２、二次電池３は、第１実施形態と同じであるので詳細な説明は省略する。

　コンバータ４Ｃは、スイッチ素子４７、４８に代えて、インダクタ４６側のスイッチ素子Ｎ１と、フィードバック側のスイッチ素子Ｐ１と、出力側のスイッチ素子Ｐ２と、を含む。スイッチ素子Ｎ１、Ｐ１、Ｐ２は、例えば、絶縁ゲート電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。

　インダクタ４６側のスイッチ素子Ｎ１は、インダクタ４６に蓄積された電力を負荷装置９に与える動作と、負荷装置９への提供を停止する動作と、を相互に切り替える。スイッチ素子Ｎ１は、インダクタ４６とコンバータ４の出力端子４ｄとの間に設けられている。具体的には、スイッチ素子Ｎ１のドレインは、インダクタ４６に接続されている。スイッチ素子Ｎ１のソースは、スイッチ素子Ｐ２を介して出力端子４ｄに接続されている。スイッチ素子Ｎ１のソースは、スイッチ素子Ｐ１を介して二次電池３にも接続されている。スイッチ素子Ｎ１のゲートは、制御信号φＮ１を受ける。

　スイッチ素子Ｎ１は、ｎチャネル型のＭＯＦＥＴである。スイッチ素子Ｎ１は、制御信号φＮ１（Ｈ）を受けたとき、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｄに接続する。スイッチ素子Ｎ１は、制御信号φＮ１（Ｌ）を受けたとき、インダクタ４６をコンバータ４の出力端子４ｄから切り離す。

　フィードバック側のスイッチ素子Ｐ１は、インダクタ４６から二次電池３に提供される電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）の大きさを調整する。スイッチ素子Ｐ１は、スイッチ素子Ｎ１と二次電池３の出力との間に設けられている。具体的には、スイッチ素子Ｎ１のドレインは、スイッチ素子Ｎ１に接続されている。スイッチ素子Ｎ１のソースは、二次電池３の出力に接続されている。スイッチ素子Ｐ１のゲートは、制御信号φＰ１を受ける。

　スイッチ素子Ｐ１は、ｐチャネル型のＭＯＦＥＴである。スイッチ素子Ｐ１は、制御信号φＰ１を受けたとき、ドレインとソースとの間に制御信号φＰ１の電圧の高さに応じた電流を流す。スイッチ素子Ｐ１は、インダクタ４６から二次電池３へ制御信号φＰ１の電圧の高さに応じた電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）を流す。

　出力側のスイッチ素子Ｐ２は、インダクタ４６から負荷装置９に提供される電流（Ｉ_ＯＵＴ）の大きさを調整する。スイッチ素子Ｐ２は、スイッチ素子Ｎ１とコンバータ４の出力端子４ｄとの間に設けられている。スイッチ素子Ｎ１のドレインは、スイッチ素子Ｎ１に接続されている。スイッチ素子Ｎ１のソースは、コンバータ４の出力端子４ｄに接続されている。スイッチ素子Ｐ２のゲートは、制御信号φＰ２を受ける。

　スイッチ素子Ｐ２は、ｐチャネル型のＭＯＦＥＴである。スイッチ素子Ｐ２は、制御信号φＰ２を受けたとき、ドレインとソースとの間に制御信号φＰ２の電圧の高さに応じた電流を流す。スイッチ素子Ｐ２は、インダクタ４６から負荷装置９へ制御信号φＰ２の電圧の高さに応じた電流（Ｉ_ＯＵＴ）を流す。

＜電源装置１Ｃの動作＞
　以下、第３実施形態の電源装置１Ｃの動作について説明する。電源装置１Ｃも第１実施形態の電源装置１と同様に、５つの動作を実行可能である。電源装置１Ｃは、通常動作Ｍ１Ｃ、高負荷動作Ｍ２Ｃ、無負荷動作Ｍ３Ｃ、高電圧動作Ｍ４Ｃ、低電圧動作Ｍ５Ｃ、Ｍ５ＣＡを実行する。図２２には、制御信号と、波形との組み合わせを示す。

＜通常動作Ｍ１Ｃ＞
　制御信号出力部７３は、通常動作Ｍ１Ｃのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ）。
　　制御信号φＮ１（ＰＧＢ＆ＮＧ）。
　　制御信号φＰ１（Ｖｇｐ１ａ）。
　　制御信号φＰ２（Ｖｇｐ２ａ）。

　図２３（ａ）は、制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２を受けたときの回路の接続構成を示す。スイッチ素子Ｎ１は、制御信号φＮ１として波形ＰＧＢ及び波形ＮＧの両方を受ける。この場合には、波形ＰＧＢ（Ｈ）であるとき（図６の第１期間Ｄ１）又は波形ＮＧ（Ｈ）であるとき（図６の第２期間Ｄ２）に、インダクタ４６から二次電池３へ電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）が与えられると共に、負荷装置９にも電流（Ｉ_ＯＵＴ）が与えられる。スイッチ素子Ｎ１は、一括して二次電池３及び負荷装置９への電流の提供を行うと共に、一括して二次電池３及び負荷装置９への電流の提供を停止する。二次電池３には、スイッチ素子Ｐ１が受ける制御信号φＰ１の電圧に応じた電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）が与えられる。負荷装置９には、スイッチ素子Ｐ２が受ける制御信号φＰ２の電圧に応じた電流（Ｉ_ＯＵＴ）が与えられる。制御信号φＰ１の電圧（Ｖｇｐ１ａ）と制御信号φＰ２の電圧（Ｖｇｐ２ａ）との比率は、二次電池３に与える電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）と負荷装置９に与える電流（Ｉ_ＯＵＴ）の比率に対応する。

　例えば、制御信号φＰ１の電圧（Ｖｇｐ１ａ）は、制御信号φＰ２の電圧（Ｖｇｐ１ｂ）より小さくてもよい。この場合には、二次電池３に与える電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）は、負荷装置９に与える電流（Ｉ_ＯＵＴ）よりも小さい。負荷装置９に多くの電流が供給される。

＜高負荷動作Ｍ２Ｃ＞
　制御信号出力部７３は、高負荷動作Ｍ２Ｃのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＦＦ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＮ１（ＯＮ）。
　　制御信号φＰ１（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＰ２（ＯＮ）。

　図２３（ｂ）は、上記の制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２を受けたときの回路の接続構成を示す。図２３（ｂ）の接続構成は、第１実施形態の高負荷動作Ｍ２であるときの接続構成（図１２（ａ））と同じであるから、詳細な説明は省略する。

＜無負荷動作Ｍ３Ｃ＞
　制御信号出力部７３は、無負荷動作Ｍ３Ｃのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＦＦ）。
　　制御信号φ４２（ＯＮ）。
　　制御信号φＮ１（ＯＮ）。
　　制御信号φＰ１（ＯＮ）。
　　制御信号φＰ２（ＯＦＦ）。

　図２４（ａ）は、上記の制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２を受けたときの回路の接続構成を示す。図２４（ａ）の接続構成は、第１実施形態の無負荷動作Ｍ３であるときの接続構成（図１２（ｂ））と同じであるから、詳細な説明は省略する。

＜高電圧動作Ｍ４Ｃ＞
　制御信号出力部７３は、高電圧動作Ｍ４Ｃのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ）。
　　制御信号φＮ１（ＰＧＢ＆ＮＧ）。
　　制御信号φＰ１（Ｖｇｐ１ｂ）。
　　制御信号φＰ２（Ｖｇｐ２ｂ）。

　図２４（ｂ）は、上記の制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２を受けたときの回路の接続構成を示す。図２４（ｂ）の接続構成は、図２３（ａ）に示された通常動作Ｍ１Ｃの接続構成と同じである。高電圧動作Ｍ４Ｃであるときの制御信号φＰ１の電圧と制御信号φＰ２の電圧の大小関係は、通常動作Ｍ１Ｃであるときの制御信号φＰ１の電圧と制御信号φＰ２の電圧の大小関係と異なる。

　例えば、制御信号φＰ１の電圧（Ｖｇｐ１ｂ）は、制御信号φＰ２の電圧（Ｖｇｐ２ｂ）より大きくてもよい。この場合には、二次電池３に与える電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）は、負荷装置９に与える電流（Ｉ_ＯＵＴ）よりも大きい。二次電池３に多くの電流が供給される。

＜低電圧動作Ｍ５Ｃ、Ｍ５ＣＡ＞
　制御信号出力部７３は、低電圧動作Ｍ５Ｃのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＮ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＮ１（ＯＮ）。
　　制御信号φＰ１（ＯＮ）。
　　制御信号φＰ２（ＯＮ）。

　図２５（ａ）は、上記の制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２を受けたときの回路の接続構成を示す。図２５（ａ）の接続構成は、第１実施形態の低電圧動作Ｍ５であるときの接続構成（図１１（ａ））と同じであるから、詳細な説明は省略する。

　制御信号出力部７３は、変形例の低電圧動作Ｍ５ＣＡのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＦＦ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＮ１（ＯＮ）。
　　制御信号φＰ１（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＰ２（ＯＮ）。
　　制御信号φ８１（ＯＮ）。

　図２５（ｂ）は、上記の制御信号φ４１、φ４２、φＮ１、φＰ１、φＰ２を受けたときの回路の接続構成を示す。図２５（ｂ）の接続構成は、第１実施形態の低電圧動作Ｍ５Ｃであるときの接続構成（図１１（ｂ））と同じであるから、詳細な説明は省略する。

＜第４実施形態＞
　図２６は、第４実施形態の電源装置１Ｄの具体的な回路の一例である。電源装置１Ｄは、発電素子２と、二次電池３と、コンバータ４Ｄと、コントローラ７と、を有する。発電素子２、二次電池３は、第１実施形態と同じであるので詳細な説明は省略する。

　コンバータ４Ｄは、スイッチ素子４７、４８に代えて、フィードバック側の第１スイッチ素子Ｎ２とインダクタ４６側のスイッチ素子Ｎ３と、フィードバック側の第２スイッチ素子Ｐ３と、出力側のスイッチ素子Ｐ４と、を含む。スイッチ素子Ｎ２、Ｎ３、Ｐ３、Ｐ４は、例えば、絶縁ゲート電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。

　フィードバック側の第１スイッチ素子Ｎ２は、インダクタ４６に蓄積された電力を二次電池３に与える動作と、二次電池３への提供を停止する動作と、を相互に切り替える。スイッチ素子Ｎ２は、インダクタ４６と二次電池３との間に設けられている。スイッチ素子Ｎ２のドレインは、インダクタ４６に接続されている。スイッチ素子Ｎ２のソースは、スイッチ素子Ｐ３を介して二次電池３に接続されている。第１スイッチ素子Ｎ２のゲートは、制御信号φＮ２を受ける。

　スイッチ素子Ｎ２は、ｎチャネル型のＭＯＦＥＴである。スイッチ素子Ｎ２は、制御信号φＮ２（Ｈ）を受けたとき、インダクタ４６を二次電池３に接続する。スイッチ素子Ｎ２は、制御信号φＮ２（Ｌ）を受けたとき、インダクタ４６を二次電池３から切り離す。

　インダクタ４６側のスイッチ素子Ｎ３は、インダクタ４６に蓄積された電力を負荷装置９に与える動作と、負荷装置９への提供を停止する動作と、を相互に切り替える。スイッチ素子Ｎ３は、スイッチ素子Ｐ４を介してインダクタ４６とコンバータ４の出力端子４ｄとの間に設けられている。スイッチ素子Ｎ３のドレインは、インダクタ４６に接続されている。スイッチ素子Ｎ３のソースは、スイッチ素子Ｐ４を介してコンバータ４の出力端子４ｄに接続されている。スイッチ素子Ｎ３のゲートは、制御信号φＮ３を受ける。

　スイッチ素子Ｎ３は、ｎチャネル型のＭＯＦＥＴである。スイッチ素子Ｎ３は、制御信号φＮ３（Ｈ）を受けたとき、インダクタ４６を負荷装置９に接続する。スイッチ素子Ｎ３は、制御信号φＮ３（Ｌ）を受けたとき、インダクタ４６を二次電池３から切り離す。

　フィードバック側の第２スイッチ素子Ｐ３は、インダクタ４６から二次電池３に提供される電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）の大きさを調整する。第２スイッチ素子Ｐ３は、第１スイッチ素子Ｎ２と二次電池３の出力との間に設けられている。第２スイッチ素子Ｐ３のドレインは、第１スイッチ素子Ｎ２に接続されている。第２スイッチ素子Ｐ３のソースは、二次電池３の出力に接続されている。第２スイッチ素子Ｐ３のゲートは、制御信号φＰ３を受ける。

　第２スイッチ素子Ｐ３は、ｐチャネル型のＭＯＦＥＴである。第２スイッチ素子Ｐ３は、制御信号φＰ３を受けたとき、ドレインとソースとの間に制御信号φＰ３の電圧の高さに応じた電流を流す。第２スイッチ素子Ｐ３は、インダクタ４６から二次電池３へ制御信号φＰ３の電圧の高さに応じた電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）を流す。

　出力側のスイッチ素子Ｐ４は、インダクタ４６から負荷装置９に提供される電流（Ｉ_ＯＵＴ）の大きさを調整する。スイッチ素子Ｐ４は、スイッチ素子Ｎ３とコンバータ４の出力端子４ｄとの間に設けられている。スイッチ素子Ｐ４のドレインは、スイッチ素子Ｎ３に接続されている。スイッチ素子Ｐ４のソースは、コンバータ４の出力端子４ｄに接続されている。スイッチ素子Ｐ４のゲートは、制御信号φＰ４を受ける。

　スイッチ素子Ｐ４は、ｐチャネル型のＭＯＦＥＴである。スイッチ素子Ｐ４は、制御信号φＰ４を受けたとき、ドレインとソースとの間に制御信号φＰ４の電圧の高さに応じた電流を流す。スイッチ素子Ｐ４は、インダクタ４６から負荷装置９へ制御信号φＰ４の電圧の高さに応じた電流（Ｉ_ＯＵＴ）を流す。

＜電源装置１Ｄの動作＞
　以下、第３実施形態の電源装置１Ｄの動作について説明する。電源装置１Ｄも第１実施形態の電源装置１と同様に、５つの動作を実行可能である。電源装置１Ｄは、通常動作Ｍ１Ｄ、高負荷動作Ｍ２Ｄ、無負荷動作Ｍ３Ｄ、高電圧動作Ｍ４Ｄ、低電圧動作Ｍ５Ｄ、Ｍ５ＤＡを実行する。図２７には、制御信号と、波形との組み合わせを示す。

＜通常動作Ｍ１Ｄ＞
　制御信号出力部７３は、通常動作Ｍ１Ｄのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ）。
　　制御信号φＮ２（ＰＧＢ）。
　　制御信号φＮ３（ＰＧＢ＆ＮＧ）。
　　制御信号φＰ３（Ｖｇｐ３ａ）。
　　制御信号φＰ４（Ｖｇｐ４ａ）。

　図２８（ａ）及び図２８（ｂ）は、上記の制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４を受けたときの回路の接続構成を示す。通常動作Ｍ１Ｄは、重複出力動作Ｍ１１Ｄと、負荷出力動作Ｍ１２Ｄと、を含む。重複出力動作Ｍ１１Ｄ及び負荷出力動作Ｍ１２Ｄは、図２０（ｃ）に示す出力動作に対応する。

　図２８（ａ）は、重複出力動作Ｍ１１Ｄであるときの回路の接続構成である。制御信号φ４１（ＰＧ：Ｌ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６に接続する。制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤから切り離す。制御信号φＮ２（ＰＧＢ：Ｈ）を受けたスイッチ素子Ｎ２は、インダクタ４６を二次電池３に接続する。制御信号φＮ３（ＰＧＢ：Ｈ、ＮＧ：Ｌ）を受けたスイッチ素子Ｎ３は、インダクタ４６を負荷装置９に接続する。その結果、負荷装置９には、スイッチ素子Ｐ４が受ける制御信号φＰ４（Ｖｇｐ４ａ）に応じた電流（Ｉ_ＯＵＴ）が与えられる。さらに、二次電池３にはスイッチ素子Ｐ３が受ける制御信号φＰ３（Ｖｇｐ３ａ）に応じた電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）が与えられる。重複出力動作Ｍ１１Ｄでは、負荷装置９に電流（Ｉ_ＯＵＴ）を与える期間と、二次電池３に電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）を与える期間と、が重複している。

　図２８（ｂ）は、負荷出力動作Ｍ１２Ｄであるときの回路の接続構成である。制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６から切り離す。制御信号φ４２（ＮＧ：Ｈ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤに接続する。制御信号φＮ２（ＰＧＢ：Ｌ）を受けたスイッチ素子Ｎ２は、インダクタ４６を二次電池３から切り離す。制御信号φＮ３（ＰＧＢ：Ｌ、ＮＧ：Ｈ）を受けたスイッチ素子Ｎ３は、インダクタ４６を負荷装置９に接続する。その結果、負荷装置９には、スイッチ素子Ｐ４が受ける制御信号φＰ４（Ｖｇｐ４ａ）に応じた電流（Ｉ_ＯＵＴ）が与えられる。二次電池３には、電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）が与えられない。重複出力動作Ｍ１１Ｄでは、負荷装置９に電流（Ｉ_ＯＵＴ）を与える期間は、二次電池３に電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）を与える期間と重複しない。

　例えば、制御信号φＰ３の電圧（Ｖｇｐ３ａ）は、制御信号φＰ４の電圧（Ｖｇｐ４ｂ）より小さくてもよい。この場合には、二次電池３に与える電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）は、負荷装置９に与える電流（Ｉ_ＯＵＴ）よりも小さい。負荷装置９に多くの電流が供給される。

＜高負荷動作Ｍ２Ｄ＞
　制御信号出力部７３は、高負荷動作Ｍ２Ｄのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＦＦ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＮ２（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＮ３（ＯＮ）。
　　制御信号φＰ３（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＰ４（ＯＮ）。

　図２９（ａ）は、上記の制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４を受けたときの回路の接続構成を示す。図２９（ａ）の接続構成は、第１実施形態の高負荷動作Ｍ２であるときの接続構成（図１２（ａ））と同じであるから、詳細な説明は省略する。

＜無負荷動作Ｍ３Ｄ＞
　制御信号出力部７３は、無負荷動作Ｍ３Ｄのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＦＦ）。
　　制御信号φ４２（ＯＮ）。
　　制御信号φＮ２（ＯＮ）。
　　制御信号φＮ３（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＰ３（ＯＮ）。
　　制御信号φＰ４（ＯＦＦ）。

　図２９（ｂ）は、上記の制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４を受けたときの回路の接続構成を示す。図２９（ａ）の接続構成は、第１実施形態の無負荷動作Ｍ３であるときの接続構成（図１２（ｂ））と同じであるから、詳細な説明は省略する。

＜高電圧動作Ｍ４Ｄ＞
　制御信号出力部７３は、高電圧動作Ｍ４Ｄのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＰＧ）。
　　制御信号φ４２（ＮＧ）。
　　制御信号φＮ２（ＰＧＢ＆ＮＧ）。
　　制御信号φＮ３（ＰＧＢ）。
　　制御信号φＰ３（Ｖｇｐ３ｂ）。
　　制御信号φＰ４（Ｖｇｐ４ｂ）。

　図３０（ａ）及び図３０（ｂ）は、上記の制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４を受けたときの回路の接続構成を示す。高電圧動作Ｍ４Ｄは、重複出力動作Ｍ４１Ｄと、充電動作Ｍ４２Ｄと、を含む。

　図３０（ａ）は、重複出力動作Ｍ４１Ｄであるときの回路の接続構成である。制御信号φ４１（ＰＧ：Ｌ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６に接続する。制御信号φ４２（ＮＧ：Ｌ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤから切り離す。制御信号φＮ２（ＰＧＢ：Ｈ、ＮＧ：Ｌ）を受けたスイッチ素子Ｎ２は、インダクタ４６を二次電池３に接続する。制御信号φＮ３（ＰＧＢ：Ｈ）を受けたスイッチ素子Ｎ３は、インダクタ４６を負荷装置９に接続する。その結果、二次電池３には、スイッチ素子Ｐ３が受ける制御信号φＰ３（Ｖｇｐ３ｂ）に応じた電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）が与えられる。負荷装置９には、スイッチ素子Ｐ４が受ける制御信号φＰ４（Ｖｇｐ４ｂ）に応じた電流（Ｉ_ＯＵＴ）が与えられる。重複出力動作Ｍ４１Ｄでは、負荷装置９に電流（Ｉ_ＯＵＴ）を与える期間と、二次電池３に電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）を与える期間と、が重複している。

　図３０（ｂ）は、充電動作Ｍ４２Ｄであるときの回路の接続構成である。制御信号φ４１（ＰＧ：Ｈ）を受けた第１スイッチ素子４１は、コンバータ４の入力端子４ａをインダクタ４６から切り離す。制御信号φ４２（ＮＧ：Ｈ）を受けた第２スイッチ素子４２は、インダクタ４６を基準電圧ＧＮＤに接続する。制御信号φＮ２（ＰＧＢ：Ｌ、ＮＧ：Ｈ）を受けたスイッチ素子Ｎ２は、インダクタ４６を二次電池３に接続する。制御信号φＮ３（ＰＧＢ：Ｌ）を受けたスイッチ素子Ｎ３は、インダクタ４６を負荷装置９から切り離す。その結果、負荷装置９には、電流（Ｉ_ＯＵＴ）が与えられない。二次電池３には、スイッチ素子Ｐ３が受ける制御信号φＰ３（Ｖｇｐ３ｂ）に応じた電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）が与えられる。充電動作Ｍ４２Ｄでは、二次電池３に電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）を与える期間は、負荷装置９に電流（Ｉ_ＯＵＴ）を与える期間と重複しない。

　例えば、制御信号φＰ３の電圧（Ｖｇｐ３ｂ）は、制御信号φＰ４の電圧（Ｖｇｐ４ｂ）より大きくてもよい。この場合には、二次電池３に与える電流（Ｉ_ＢＡＣＫ）は、負荷装置９に与える電流（Ｉ_ＯＵＴ）よりも大きい。二次電池３に多くの電流が供給される。

＜低電圧動作Ｍ５Ｄ、Ｍ５ＤＡ＞
　制御信号出力部７３は、低電圧動作Ｍ５Ｄのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＮ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＮ２（ＯＮ）。
　　制御信号φＮ３（ＯＮ）。
　　制御信号φＰ３（ＯＮ）。
　　制御信号φＰ４（ＯＮ）。

　図３１（ａ）は、上記の制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４を受けたときの回路の接続構成を示す。図２９（ａ）の接続構成は、第１実施形態の低電圧動作Ｍ５であるときの接続構成（図１１（ａ））と同じであるから、詳細な説明は省略する。

　制御信号出力部７３は、変形例の低電圧動作Ｍ５ＤＡのための制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４として、以下の組み合わせを出力する。
　　制御信号φ４１（ＯＦＦ）。
　　制御信号φ４２（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＮ２（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＮ３（ＯＮ）。
　　制御信号φＰ３（ＯＦＦ）。
　　制御信号φＰ４（ＯＮ）。

　図３１（ｂ）は、上記の制御信号φ４１、φ４２、φＮ２、φＮ３、φＰ３、φＰ４を受けたときの回路の接続構成を示す。図３１（ｂ）の接続構成は、第１実施形態の低電圧動作Ｍ５Ａであるときの接続構成（図１１（ｂ））と同じであるから、詳細な説明は省略する。

＜変形例＞
　本発明の電源装置は、第１実施形態の電源装置１及び第２実施形態の電源装置１Ｂの構成や動作には、限定されない。

＜第１変形例＞
　図３２は、第１変形例の電源装置１Ｅの構成を示す。電源装置１Ｅは、キャパシタ５１に代えて、キャパシタ５３、５３４を備える。キャパシタ５３、５４は、第１実施形態のキャパシタ５１を２個のキャパシタに分割したものと捉えてよい。

　電源装置１Ｅは、いくつかのノードＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４を含む。ノードＨ１は、二次電池３の正極を発電素子２に接続する配線に設けられている。ノードＨ２は、コンバータ４の出力端子４ｃを二次電池３の負極に接続する配線に設けられている。ノードＨ３は、発電素子２をコンバータ４の入力端子４ａに接続する配線に設けられている。ノードＨ４は、コンバータ４の出力端子４ｂをノードＨ１に接続する配線に設けられている。

　キャパシタ５３は、ノードＨ３とノードＨ４との間に設けられている。キャパシタ５４は、ノードＨ２とノードＨ４との間に設けられている。キャパシタ５３は、ノードＮ４を介してキャパシタ５４に直列に接続されている。

＜第２変形例＞
　図３３は、第２変形例の電源装置１Ｆの構成を示す。電源装置１Ｆは、発電素子２に代えて、発電素子２Ｆを備える。発電素子２Ｆは、発電体２２Ｆと、全波整流器２Ｓと、キャパシタ２４と、を備える。全波整流器２Ｓは、４個のダイオード２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄによって構成されている。発電体２２Ｆは、外部エネルギを受けて交流の電力を発生する。全波整流器２Ｓは、発電体２２Ｆが発生した交流の電力を、全波整流する。キャパシタ２４は、全波整流器２Ｓが出力する整流後の直流の電力を保持する。発電素子２Ｆは、発生する電力は交流であるが、コンバータ４に与える電力は、直流である。

＜第３変形例＞
　図３４は、第３変形例の電源装置１Ｇの構成を示す。電源装置１Ｇは、第１変形例の電源装置１Ｅのように、２個のキャパシタ５３、５４を備える。電源装置１Ｇは、第２変形例のように、交流の電力を発生する発電体２２Ｇを有する発電素子２Ｇを備える。

　第１変形例の電源装置１Ｅ、第２変形例の電源装置１Ｆ及び第３変形例の電源装置１Ｇは、第１実施形態の電源装置１と同様に外部要因の変化に応じた動作を実行してよい。その結果、上述した第１変形例の電源装置１Ｅ、第２変形例の電源装置１Ｆ及び第３変形例の電源装置１Ｇは、第１実施形態の電源装置１と同様に外部要因の変化に応じて適切な動作を選択できる。

　第１変形例の電源装置１Ｅ、第２変形例の電源装置１Ｆ及び第３変形例の電源装置１Ｇは、第２実施形態の電源装置１Ｂと同様に電力取出条件を満たす動作を実行してよい。その結果、第１変形例の電源装置１Ｅ、第２変形例の電源装置１Ｆ及び第３変形例の電源装置１Ｇは、第２実施形態の電源装置１Ｂと同様に、外部要因の変化した場合であっても、発電素子２Ｅから電力を好適に取り出すことができる。

　第１変形例の電源装置１Ｅ、第２変形例の電源装置１Ｆ及び第３変形例の電源装置１Ｇは、コンバータ４の具体的な回路構成として、第３実施形態のコンバータ４Ｃ（図２１参照）を採用すると共に第３実施形態の電源装置１Ｃと同様の動作を実行してよい。電源装置１Ｅは、コンバータ４の具体的な回路構成として、第４実施形態のコンバータ４Ｄ（図２６参照）を採用すると共に第４実施形態の電源装置１Ｄと同様の動作を実行してよい。その結果、第１変形例の電源装置１Ｅ、第２変形例の電源装置１Ｆ及び第３変形例の電源装置１Ｇは、インダクタ４６から二次電池３及び負荷装置９への出力の態様を選択することができる。

＜第４変形例＞
　電源装置１と負荷装置９との間には、図３５に示す追加回路１００が設けられてもよい。

　追加回路１００は、スイッチ素子１０１と、キャパシタ１０２と、二次電池１０３と、第１検知回路部１０４と、第２検知回路部１０５と、を有する。

　スイッチ素子１０１は、電源装置１を負荷装置９に接続する配線に設けられている。スイッチ素子１０１は、例えばｐ型のＭＯＳＦＥＴである。

　第１検知回路部１０４は、電源装置１をスイッチ素子１０１に接続する配線と、基準電圧ＧＮＤとの間に配置されている。

　第１検知回路部１０４は、抵抗要素１０４ａと、第１コンパレータ１０４ｂと、を有する。抵抗要素１０４ａは、電源装置１をスイッチ素子１０１に接続する配線と、基準電圧ＧＮＤとの間に配置されている。第１コンパレータ１０４ｂの第１入力端子は、抵抗要素１０４ａを基準電圧ＧＮＤに接続する配線に接続されている。第１コンパレータ１０４ｂの第２入力端子は、制限電圧（Ｖ_Ｓ１）を受ける。第１コンパレータ１０４ｂは、電源装置１が出力する電圧（Ｖ_ＯＵＴ）が制限電圧（Ｖ_Ｓ１）より大きくなったとき、制御信号φ１０４（Ｈ）を出力する。制御信号φ１０４（Ｈ）は、スイッチ素子１０１に与えられる。制御信号φ１０４（Ｈ）を受けたスイッチ素子１０１は、電源装置１を負荷装置９から切り離す。その結果、第１検知回路部１０４は、電源装置１から過剰な電圧が出力されることを抑制する。

　キャパシタ１０２は、電源装置１をスイッチ素子１０１に接続する配線と、基準電圧ＧＮＤとの間に配置されている。

　二次電池１０３は、スイッチ素子１０１を負荷装置９に接続する配線と、基準電圧ＧＮＤとの間に配置されている。

　第２検知回路部１０５は、コンバータ４を負荷装置９に接続する配線と、基準電圧ＧＮＤとの間に配置されている。

　第２検知回路部１０５は、第２コンパレータ１０５ａと、第３コンパレータ１０５ｂと、を有する。

　第２コンパレータ１０５ａの第１入力端子は、電圧（Ｖ_{ＢＡＴ＿ＬＯＡＤ}）を受ける。第２コンパレータ１０５ａの第２入力端子は、制限電圧（Ｖ_Ｓ２）を受ける。第２コンパレータ１０５ａは、電圧（Ｖ_{ＢＡＴ＿ＬＯＡＤ}）が制限電圧（Ｖ_Ｓ２）より大きくなったとき、制御信号φ１０５ａ（Ｈ）を出力する。制御信号φ１０５ａ（Ｈ）を受けたスイッチ素子１０１は、電源装置１を負荷装置９から切り離す。電源装置１から過剰な電流が二次電池１０３に与えられることを抑制する。

　第３コンパレータ１０５ｂの第１入力端子は、電圧（Ｖ_{ＢＡＴ＿ＬＯＡＤ}）を受ける。第３コンパレータ１０５ｂの第２入力端子は、制限電圧（Ｖ_Ｓ２）を受ける。第３コンパレータ１０５ｂは、電圧（Ｖ_{ＢＡＴ＿ＬＯＡＤ}）が制限電圧（Ｖ_Ｓ２）より小さくなったとき、制御信号φ１０５ｂ（Ｈ）を出力する。制御信号φ１０５ｂ（Ｈ）を受けたスイッチ素子１０１は、電源装置１を負荷装置９に接続する。その結果、二次電池１０３が出力する電圧（Ｖ_{ＢＡＴＴ＿ＬＯＡＤ}）が下がり過ぎることを抑制する。

　第２検知回路部１０５は、二次電池１０３の電圧（Ｖ_{ＢＡＴ＿ＬＯＡＤ}）を、所定の範囲内に収める。

　本発明の電源装置は、［１］「負荷装置に電力を与える電源装置であって、二次電池と、前記二次電池に対して直列に接続された発電素子と、前記発電素子に接続された第１端子と、前記負荷装置に接続された第２端子と、前記二次電池に接続された第３端子と、を有するコンバータと、を備え、前記コンバータは、前記負荷装置の要求電力及び／又は前記発電素子の発生電圧に基づいて、前記第２端子及び前記第３端子の少なくとも一方に前記電力を発生させる、電源装置。」であってもよい。

　本発明の電源装置は、［２］「前記コンバータは、前記負荷装置の要求電力が第１閾値電流より大きいときに、蓄積駆動動作を実行し、前記蓄積駆動動作であるときの前記コンバータは、前記コンバータが有するエネルギ蓄積素子に前記第１端子から受けた電力を蓄積すると共に、前記エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを前記電力として前記第２端子へ発生させることによって前記負荷装置に電力を与える、上記［１］に記載の電源装置。」であってもよい。

　本発明の電源装置は、［３］「前記コンバータは、前記負荷装置の要求電力が第２閾値電流より小さいときに、充電動作を実行し、前記充電動作であるときの前記コンバータは、前記コンバータが有するエネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを前記電力として前記第３端子へ発生させることによって前記二次電池に電力を与える、上記［１］又は［２］に記載の電源装置。」であってもよい。

　本発明の電源装置は、［４］「前記コンバータは、負荷駆動動作と、充電動作と、を選択的に実行し、前記負荷駆動動作であるときの前記コンバータは、前記コンバータが有するエネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを前記電力として前記第２端子へ発生させることによって前記負荷装置に電力を与え、前記充電動作であるときの前記コンバータは、前記エネルギ蓄積素子に蓄積された前記エネルギを前記電力として前記第３端子へ発生させることによって前記二次電池に電力を与える、上記［１］～［３］のいずれかひとつに記載の電源装置。」であってもよい。

　本発明の電源装置は、［５］「前記コンバータは、蓄積駆動動作と充電動作とを選択的に実行し、前記蓄積駆動動作であるときの前記コンバータは、前記コンバータが有するエネルギ蓄積素子に前記第１端子から受けた電力を蓄積すると共に、前記エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを前記電力として前記第２端子へ発生させることによって前記負荷装置に電力を与え、前記充電動作であるときの前記コンバータは、前記エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを前記電力として前記第３端子へ発生させることによって前記二次電池に電力を与える、上記［１］～［４］のいずれかひとつに記載に記載の電源装置。」であってもよい。

　本発明の電源装置は、［６］「前記コンバータは、直接供給動作を実行し、前記直接供給動作であるときの前記コンバータは、前記第２端子を前記第３端子に接続することによって、前記二次電池の電力を前記負荷装置に与える、上記［１］～［５］のいずれかひとつに記載の電源装置。」であってもよい。

　本発明の電源装置は、［７］「前記二次電池の出力と前記コンバータの入力とを接続可能な短絡回路をさらに備え、前記短絡回路は、前記発電素子を介して前記二次電池を前記コンバータに接続する態様と、前記発電素子を介することなく前記二次電池を前記コンバータに直接に接続する態様と、を相互に切り替える、上記［１］～［６］のいずれかひとつに記載の電源装置。」であってもよい。

　本発明の電源装置は、［８］「前記コンバータが前記第２端子を介して前記負荷装置に電力を与える期間は、前記コンバータが前記第３端子を介して前記二次電池に電力を与える期間と重複しない、上記［１］～［７］のいずれかひとつに記載の電源装置。」であってもよい。

　本発明の電源装置は、［９］「前記コンバータが前記第２端子を介して前記負荷装置に電力を与える期間は、前記コンバータが前記第３端子を介して前記二次電池に電力を与える期間と一致する、上記［１］～［７］のいずれかひとつに記載の電源装置。」であってもよい。

　本発明の電源装置は、［１０］「前記コンバータが前記第２端子を介して前記負荷装置に電力を与える期間の一部は、前記コンバータが前記３端子を介して前記二次電池に電力を与える期間の一部と重複する、上記［１］～［７］のいずれかひとつに記載の電源装置。」であってもよい。

　本発明の電源装置は、［１１］「前記コンバータは、前記発電素子の発生電圧及び前記二次電池が発生する電圧に基づいて決まる電力取出条件を満たすように前記コンバータを駆動させる動作と、前記発電素子の発生電圧を利用して、前記電力取出条件を得る動作と、を繰り返す、上記［１］～［１０］のいずれかひとつに記載の電源装置。」であってもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ…電源装置、２，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ…発電素子、３…二次電池、４…コンバータ、４ａ…入力端子、４ｂ…出力端子（第１出力端子）、４ｃ…出力端子（第２出力端子）、７…コントローラ、９…負荷装置、８０…短絡回路。

 

Claims (12)

1. 　負荷装置に電力を与える電源装置であって、
   　二次電池と、
   　前記二次電池に対して直列に接続された発電素子と、
   　前記発電素子に接続された第１端子と、前記負荷装置に接続された第２端子と、前記二次電池に接続された第３端子と、を有するコンバータと、を備え、
   　前記コンバータは、前記負荷装置の要求電力及び／又は前記発電素子の発生電圧に基づいて、前記第２端子及び前記第３端子の少なくとも一方に前記電力を発生させる、電源装置。
2. 　前記コンバータは、前記負荷装置の要求電力が第１閾値電流より大きいときに、蓄積駆動動作を実行し、
   　前記蓄積駆動動作であるときの前記コンバータは、前記コンバータが有するエネルギ蓄積素子に前記第１端子から受けた電力を蓄積すると共に、前記エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを前記電力として前記第２端子へ発生させることによって前記負荷装置に電力を与える、請求項１に記載の電源装置。
3. 　前記コンバータは、前記負荷装置の要求電力が第２閾値電流より小さいときに、充電動作を実行し、
   　前記充電動作であるときの前記コンバータは、前記コンバータが有するエネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを前記電力として前記第３端子へ発生させることによって前記二次電池に電力を与える、請求項１に記載の電源装置。
4. 　前記コンバータは、負荷駆動動作と、充電動作と、を選択的に実行し、
   　前記負荷駆動動作であるときの前記コンバータは、前記コンバータが有するエネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを前記電力として前記第２端子へ発生させることによって前記負荷装置に電力を与え、
   　前記充電動作であるときの前記コンバータは、前記エネルギ蓄積素子に蓄積された前記エネルギを前記電力として前記第３端子へ発生させることによって前記二次電池に電力を与える、請求項１に記載の電源装置。
5. 　前記コンバータは、蓄積駆動動作と充電動作とを選択的に実行し、
   　前記蓄積駆動動作であるときの前記コンバータは、前記コンバータが有するエネルギ蓄積素子に前記第１端子から受けた電力を蓄積すると共に、前記エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを前記電力として前記第２端子へ発生させることによって前記負荷装置に電力を与え、
   　前記充電動作であるときの前記コンバータは、前記エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネルギを前記電力として前記第３端子へ発生させることによって前記二次電池に電力を与える、請求項１に記載の電源装置。
6. 　前記コンバータは、直接供給動作を実行し、
   　前記直接供給動作であるときの前記コンバータは、前記第２端子を前記第３端子に接続することによって、前記二次電池の電力を前記負荷装置に与える、請求項１に記載の電源装置。
7. 　前記二次電池の出力と前記コンバータの入力とを接続可能な短絡回路をさらに備え、
   　前記短絡回路は、前記発電素子を介して前記二次電池を前記コンバータに接続する態様と、前記発電素子を介することなく前記二次電池を前記コンバータに直接に接続する態様と、を相互に切り替える、請求項１に記載の電源装置。
8. 　前記コンバータが前記第２端子を介して前記負荷装置に電力を与える期間は、前記コンバータが前記第３端子を介して前記二次電池に電力を与える期間と重複しない、請求項１に記載の電源装置。
9. 　前記コンバータが前記第２端子を介して前記負荷装置に電力を与える期間は、前記コンバータが前記第３端子を介して前記二次電池に電力を与える期間と一致する、請求項１に記載の電源装置。
10. 　前記コンバータが前記第２端子を介して前記負荷装置に電力を与える期間の一部は、前記コンバータが前記３端子を介して前記二次電池に電力を与える期間の一部と重複する、請求項１に記載の電源装置。
11. 　前記コンバータは、
    　前記発電素子の発生電圧及び前記二次電池が発生する電圧に基づいて決まる電力取出条件を満たすように前記コンバータを駆動させる動作と、
    　前記発電素子の発生電圧を利用して、前記電力取出条件を得る動作と、を繰り返す、請求項１に記載の電源装置。
12. 　負荷装置に電力を与える電源装置であって、
    　二次電池と、
    　前記二次電池に対して直列に接続された発電素子と、
    　前記発電素子に接続された第１端子と、前記負荷装置に接続された第２端子と、前記二次電池に接続された第３端子と、を有するコンバータと、を備え、
    　前記コンバータは、
    　前記発電素子の発生電圧及び前記二次電池が発生する電圧に基づいて決まる電力取出条件を満たすように前記コンバータを駆動させる動作と、
    　前記発電素子の発生電圧を利用して、前記電力取出条件を得る動作と、を繰り返す、電源装置。
    
     

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