(57)【要約】【課題】タンクモジュールに出力電流を供給するように構成された光起電力回路を提供すること。【解決手段】光起電力回路は、光起電力変換モジュール、第１のプロセスモジュール、複数の第２のプロセスモジュールおよび第１の制御モジュールを備える。プロセスモジュールは互いに並列に接続される。並列接続されたプロセスモジュールは、光起電力変換モジュールおよびタンクモジュールに直列で接続される。第１の制御モジュールは、第１のプロセスモジュールに接続され、第１のプロセスモジュールによって生成された、分割された電流、変調電流、および最後の出力電流に応答して、プロセスモジュールに対して制御信号を生成する。それによって、プロセスモジュールは、対応する変調電流をエネルギー蓄積モジュールに供給される出力電流としてインタレース式に出力する。【選択図】図１
2010004042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクモジュールおよび光起電力変換モジュールに結合される、出力電流を供給するための光起電力回路において、前記光起電力変換モジュールが、光エネルギーを受け取って、前記光エネルギーを電流に変換するように構成され、前記光起電力回路が、前記電流を受け取って、前記電流を前記タンクモジュールに供給される前記出力電流として変調するように構成され、前記タンクモジュールがタンクの状態信号を生成する、光起電力回路であって、
前記タンクモジュールおよび前記光起電力変換モジュールに結合され、かつ前記電流を処理して第１の変調電流を生成するように構成された第１のプロセスモジュールと、
前記第１のプロセスモジュールおよび前記タンクモジュールに接続され、前記タンクモジュールの前記タンクの状態信号に応答して充電保護信号を生成するように構成され、その結果、前記第１のプロセスモジュールが、前記充電保護信号に応答して、前記タンクモジュールに供給される前記出力電流として前記第１の変調電流を出力する第１の制御モジュールとを備える光起電力回路。
【請求項２】
前記第１のプロセスモジュールに並列で接続された複数の第２のプロセスモジュールをさらに備え、並列に接続された前記第１のプロセスモジュールおよび前記第２のプロセスモジュールが、前記光起電力変換モジュールおよび前記タンクモジュールに結合され、前記第２のプロセスモジュールが、前記電流を処理して複数の第２の変調電流を生成するように構成され、前記第１の制御モジュールが前記第２のプロセスモジュールに接続され、その結果、前記第２のプロセスモジュールが、前記充電保護信号に応答して、前記タンクモジュールに供給される前記出力電流として前記第２の変調電流を出力する請求項１に記載の光起電力回路。
【請求項３】
前記第１のプロセスモジュールが、前記電流に応答して第１の分割された電流を生成し、かつ前記第１の分割された電流を変調して前記第１の変調電流を生成するように構成され、
前記第２のプロセスモジュールが、前記電流に応答して複数の第２の分割された電流を生成し、かつ前記複数の第２の分割された電流を変調して前記第２の変調電流を生成するように構成され、
前記第１の制御モジュールが、前記第１の分割された電流、前記第１の変調電流、最後の出力電流、前記充電保護信号に応答して、ＭＰＰＴ法で前記プロセスモジュールに対して制御信号を生成するように構成され、その結果、前記プロセスモジュールが、前記タンクモジュールに供給される前記出力電流として前記変調電流をインタレース式に出力する請求項２に記載の光起電力回路。
【請求項４】
前記第１のプロセスモジュールが、
プラス端子を有する第１のコンデンサと、
第２のコンデンサと、
第１のインダクタと、
ソースおよびゲートを有する第１のスイッチ要素と、
プラス端子およびマイナス端子を有する第１の方向要素とを備え、
前記第１のコンデンサが、前記光起電力変換モジュール、前記第１のスイッチ要素、前記第２のコンデンサ、および前記タンクモジュールに並列で接続され、前記第１のインダクタが、前記第１のコンデンサの前記プラス端子および前記第１のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第１の方向要素の前記プラス端子が前記第１のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第１の方向要素の前記マイナス端子が前記第１のコンデンサの前記プラス端子に接続され、前記第１の制御モジュールが前記第１のプロセスモジュールの前記第１のスイッチ要素の前記ゲートにさらに接続され、その結果、前記第１のスイッチ要素が、前記制御信号に応答して前記第１の変調電流の出力を制御するように動作する請求項３に記載の光起電力回路。
【請求項５】
前記第２のプロセスモジュールのそれぞれが、
プラス端子を有する第３のコンデンサと、
第２のインダクタと、
ソースおよびゲートを有する第２のスイッチ要素と、
プラス端子およびマイナス端子を有する第２の方向要素とを備え、
前記第３のコンデンサが、前記光起電力変換モジュール、前記第２のスイッチ要素、および前記タンクモジュールに並列で接続され、前記第２のインダクタが前記第３のコンデンサの前記プラス端子および前記第２のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第２の方向要素の前記プラス端子が前記第２のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第２の方向要素の前記マイナス端子が前記第３のコンデンサの前記プラス端子に接続され、前記第１の制御モジュールが、前記第２のプロセスモジュールのそれぞれの前記第２のスイッチ要素の前記ゲートに結合され、その結果、前記第２のプロセスモジュールのそれぞれの前記第２のスイッチ要素が、前記制御信号に応答して前記第２の変調電流の出力を制御するように動作する請求項４に記載の光起電力回路。
【請求項６】
前記第２のプロセスモジュールのそれぞれが、
プラス端子を有する第３のコンデンサと、
第２のインダクタと、
ソースおよびゲートを有する第２のスイッチ要素と、
プラス端子およびマイナス端子を有する第２の方向要素と、
第２の制御モジュールとを備え、
前記第３のコンデンサが、前記光起電力変換モジュール、前記第２のスイッチ要素、および前記タンクモジュールに並列で接続され、前記第２のインダクタが前記第３のコンデンサの前記プラス端子および前記第２のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第２の方向要素の前記プラス端子が前記第２のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第２の方向要素のマイナス端子が前記第３のコンデンサの前記プラス端子に接続され、前記第２の制御モジュールが前記第２のスイッチ要素の前記ゲートに接続され、前記第１の制御モジュールが前記制御モジュールのそれぞれに接続され、その結果、前記第２の制御モジュールのそれぞれによって、前記第２のプロセスモジュールの前記第２のスイッチ要素が、前記制御信号に応答して前記第２の変調電流の出力を制御するように動作することが可能になる請求項４に記載の光起電力回路。
【請求項７】
前記第１のプロセスモジュールが、
マイナス端子を有する第１のコンデンサと、
第２のコンデンサと、
第１のインダクタと、
ソース、ドレインおよびゲートを有する第１のスイッチ要素と、
プラス端子を有する第１の方向要素とを備え、
前記第１のコンデンサが、前記光起電力変換モジュール、前記第１の方向要素、前記第２のコンデンサ、および前記タンクモジュールに並列で接続され、前記第１のスイッチの前記ソースが前記第１のコンデンサの前記マイナス端子に接続され、前記第１のスイッチ要素の前記ドレインが前記第１の方向要素の前記プラス端子および前記第１のインダクタに接続され、前記第１のインダクタが前記第２のコンデンサおよび前記タンクモジュールに接続され、前記第１の制御モジュールが前記第１のプロセスモジュールの前記第１のスイッチ要素の前記ゲートにさらに接続され、その結果、前記第１のスイッチ要素が、前記制御信号に応答して前記第１の変調電流の出力を制御するように動作する請求項２に記載の光起電力回路。
【請求項８】
前記第１のプロセスモジュールが、
プラス端子およびマイナス端子を有する第１のコンデンサと、
プラス端子を有する第２のコンデンサと、
第１のインダクタと、
第２のインダクタと、
ソース、ドレインおよびゲートを有する第１のスイッチ要素と、
プラス端子を有する第１の方向要素とを備え、
前記第１のスイッチ要素が、前記光起電力変換モジュール、前記第２のインダクタ、前記第２のコンデンサ、および前記タンクモジュールに並列で接続され、前記第１のインダクタが前記光起電力変換モジュールおよび前記第１のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第１のコンデンサの前記プラス端子が前記第１のインダクタおよび前記第１のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第１のコンデンサの前記マイナス端子が前記第２のインダクタおよび前記第１の方向要素の前記プラス端子に接続され、前記第１の方向要素の前記プラス端子が前記第２のインダクタにさらに接続され、前記第１の方向要素の前記マイナス端子が前記第２のコンデンサの前記プラス端子に接続され、前記第１の制御モジュールが前記第１のプロセスモジュールの前記第１のスイッチ要素の前記ゲートにさらに接続され、その結果、前記第１のスイッチ要素が、前記制御信号に応答して前記第１の変調電流の出力を制御するように動作する請求項２に記載の光起電力回路。
【請求項９】
前記第２のプロセスモジュールのそれぞれが、
プラス端子およびマイナス端子を有する第３のコンデンサと、
プラス端子を有する第４のコンデンサと、
第３のインダクタと、
第４のインダクタと、
ソース、ドレインおよびゲートを有する第２のスイッチ要素と、
プラス端子を有する第２の方向要素とを備え、
前記第２のスイッチ要素が、前記光起電力変換モジュール、前記第４のインダクタ、前記第４のコンデンサ、および前記タンクモジュールに並列で接続され、前記第３のインダクタが前記光起電力変換モジュールおよび前記第２のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第３のコンデンサの前記プラス端子が前記第３のインダクタおよび前記第２のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第３のコンデンサの前記マイナス端子が前記第４のインダクタおよび前記第２の方向要素の前記プラス端子に接続され、前記第２の方向要素の前記プラス端子が前記第４のインダクタにさらに接続され、前記第２の方向要素の前記マイナス端子が前記第４のコンデンサの前記プラス端子に接続され、前記第１の制御モジュールが前記第２のプロセスモジュールの前記第２のスイッチ要素の前記ゲートにさらに接続され、その結果、前記第２のスイッチ要素が、前記制御信号に応答して前記第２の変調電流の出力を制御するように動作する請求項８に記載の光起電力回路。
【請求項１０】
前記タンクモジュールが、エネルギー入力端子を備え、かつ前記エネルギー入力端子の端子電圧に応答して前記タンクの状態信号を生成する請求項１に記載の光起電力回路。
【請求項１１】
前記タンクモジュールが、エネルギー入力端子を備え、かつ前記エネルギー入力端子の端子電圧の変動率に応答して前記タンクの状態信号を生成する請求項１に記載の光起電力回路。
【請求項１２】
前記充電保護信号が変調されたデューティを有するインパルス信号であり、前記第１の制御モジュールが、前記変調されたデューティを変調することにより前記出力電流の大きさを制御しかつ平均化する請求項１に記載の光起電力回路。
【請求項１３】
前記第１のプロセスモジュールが第１の端子および第２の端子を有する抵抗を備え、前記第１のスイッチ要素がドレインを有し、前記第１のコンデンサがマイナス端子を有し、前記抵抗の前記第１の端子が、前記第１のスイッチ要素のドレイン、前記第１のコンデンサの前記マイナス端子、前記タンクモジュールに接続され、前記抵抗の前記第２の端子が前記光起電力変換モジュールおよび前記第１の制御モジュールに結合され、その結果、前記第１の制御モジュールが、前記抵抗の前記第２の端子上の電流に応答して前記制御信号をさらに生成する請求項４に記載の光起電力回路。
【請求項１４】
前記第１の制御モジュールが、前記第１のスイッチ要素の前記ソース上の電圧に応答して前記制御信号を生成するように、前記第１のスイッチ要素の前記ソースに結合される請求項４に記載の光起電力回路。
【請求項１５】
タンクモジュールおよび複数の光起電力変換モジュールに結合される、出力電流を供給するための光起電力回路において、前記複数の光起電力変換モジュールのそれぞれが、光エネルギーを受け取って、前記光エネルギーを電流に変換するように構成され、前記光起電力回路が、前記電流を受け取って前記電流を前記タンクモジュールに供給される前記出力電流として変調するように構成され、前記複数の光起電力変換モジュールが、第１の光起電力変換モジュールおよび複数の第２の光起電力変換モジュールからなる、光起電力回路であって、
前記複数の光起電力変換モジュールの前記第１の光起電力変換モジュールおよび前記タンクモジュールに直列で接続され、かつ前記第１の光起電力変換モジュールの前記電流を処理することにより第１の変調電流を生成するように構成される第１のプロセスモジュールと、
前記第１のプロセスモジュールに並列で接続され、前記複数の第２の光起電力変換モジュールと個々に対応する複数の第２のプロセスモジュールであって、それぞれが、前記対応する第２の光起電力変換モジュールおよび前記タンクモジュールに直列で接続され、前記電流を変調して複数の第２の変調電流を生成するように構成される複数の第２のプロセスモジュールと、
前記第１のプロセスモジュール、前記複数の第２のプロセスモジュール、前記タンクモジュールに接続され、前記タンクモジュールのタンクの状態信号に応答して充電保護信号を生成するように構成され、その結果、前記プロセスモジュールが、前記充電保護信号に応答して、前記タンクモジュールに供給される前記出力電流として前記変調電流を出力する第１の制御モジュールとを備える光起電力回路。
【請求項１６】
前記第１の制御モジュールが、前記第１の光起電力変換モジュールの電流、前記第１の変調電流、最後の出力電流、前記充電保護信号に応答して、ＭＰＰＴ法で前記プロセスモジュールに対して制御信号を生成するように構成され、その結果、前記プロセスモジュールが、前記タンクモジュールに供給される前記出力電流として前記変調電流をインタレース式に出力する請求項１３に記載の光起電力回路。
【請求項１７】
前記第１のプロセスモジュールが、
プラス端子を有する第１のコンデンサと、
第２のコンデンサと、
第１のインダクタと、
ソースおよびゲートを有する第１のスイッチ要素と、
プラス端子およびマイナス端子を有する第１の方向要素とを備え、
前記第１のコンデンサが、前記第１の光起電力変換モジュール、前記第１のスイッチ要素、前記第２のコンデンサ、および前記タンクモジュールに並列で接続され、前記第１のインダクタが、前記第１のコンデンサの前記プラス端子および前記第１のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第１の方向要素の前記プラス端子が前記第１のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第１の方向要素の前記マイナス端子が前記第１のコンデンサの前記プラス端子に接続され、前記第１の制御モジュールが前記第１のプロセスモジュールの前記第１のスイッチ要素の前記ゲートにさらに接続され、その結果、前記第１のスイッチ要素が、前記制御信号に応答して前記第１の変調電流の出力を制御するように動作する請求項１４に記載の光起電力回路。
【請求項１８】
前記第２のプロセスモジュールのそれぞれが、
プラス端子を有する第３のコンデンサと、
第２のインダクタと、
ソースおよびゲートを有する第２のスイッチ要素と、
プラス端子およびマイナス端子を有する第２の方向要素と、
第２の制御モジュールとを備え、
前記第３のコンデンサが、前記対応する第２の光起電力変換モジュール、前記第２のスイッチ要素、および前記タンクモジュールに並列で接続され、前記第２のインダクタが前記第３のコンデンサの前記プラス端子および前記第２のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第２の方向要素の前記プラス端子が前記第２のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第２の方向要素のマイナス端子が前記第３のコンデンサの前記プラス端子に接続され、前記第２の制御モジュールが前記第２のスイッチ要素の前記ゲートに接続され、前記第１の制御モジュールが前記第２の制御モジュールのそれぞれに接続され、その結果、前記第２の制御モジュールのそれぞれによって、前記第２のプロセスモジュールの前記第２のスイッチ要素が、前記制御信号に応答して前記第２の変調電流の出力を制御するように動作することが可能になる請求項１５に記載の光起電力回路。
【請求項１９】
前記第１のプロセスモジュールが、
マイナス端子を有する第１のコンデンサと、
第２のコンデンサと、
第１のインダクタと、
ソース、ドレインおよびゲートを有する第１のスイッチ要素と、
プラス端子を有する第１の方向要素とを備え、
前記第１のコンデンサが、前記第１の光起電力変換モジュール、前記第１の方向要素、前記第２のコンデンサ、および前記タンクモジュールに並列で接続され、前記第１のスイッチ要素の前記ソースが前記第１のコンデンサの前記マイナス端子に接続され、前記第１のスイッチ要素の前記ドレインが前記第１の方向要素の前記プラス端子および前記第１のインダクタに接続され、前記第１のインダクタが前記第２のコンデンサおよび前記タンクモジュールに接続され、前記第１の制御モジュールが前記第１のプロセスモジュールの前記第１のスイッチ要素の前記ゲートにさらに接続され、その結果、前記第１のスイッチ要素が、前記制御信号に応答して前記第１の変調電流の出力を制御するように動作する請求項１３に記載の光起電力回路。
【請求項２０】
前記第１のプロセスモジュールが、
プラス端子およびマイナス端子を有する第１のコンデンサと、
プラス端子を有する第２のコンデンサと、
第１のインダクタと、
第２のインダクタと、
ソース、ドレインおよびゲートを有する第１のスイッチ要素と、
プラス端子を有する第１の方向要素とを備え、
前記第１のスイッチ要素が、前記光起電力変換モジュール、前記第２のインダクタ、前記第２のコンデンサ、および前記タンクモジュールに並列で接続され、前記第１のインダクタが前記光起電力変換モジュールおよび前記第１のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第１のコンデンサの前記プラス端子が前記第１のインダクタおよび前記第１のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第１のコンデンサの前記マイナス端子が前記第２のインダクタおよび前記第１の方向要素の前記プラス端子に接続され、前記第１の方向要素の前記プラス端子が前記第２のインダクタにさらに接続され、前記第１の方向要素の前記マイナス端子が前記第２のコンデンサの前記プラス端子に接続され、前記第１の制御モジュールが前記第１のプロセスモジュールの前記第１のスイッチ要素の前記ゲートにさらに接続され、その結果、前記第１のスイッチ要素が、前記制御信号に応答して前記第１の変調電流の出力を制御するように動作する請求項１３に記載の光起電力回路。
【請求項２１】
前記第２のプロセスモジュールのそれぞれが、
プラス端子およびマイナス端子を有する第３のコンデンサと、
プラス端子を有する第４のコンデンサと、
第３のインダクタと、
第４のインダクタと、
ソース、ドレインおよびゲートを有する第２のスイッチ要素と、
プラス端子を有する第２の方向要素とを備え、
前記第２のスイッチ要素が、前記光起電力変換モジュール、前記第４のインダクタ、前記第４のコンデンサ、および前記タンクモジュールに並列で接続され、前記第３のインダクタが前記光起電力変換モジュールおよび前記第２のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第３のコンデンサの前記プラス端子が前記第３のインダクタおよび前記第２のスイッチ要素の前記ソースに接続され、前記第３のコンデンサの前記マイナス端子が前記第４のインダクタおよび前記第２の方向要素の前記プラス端子に接続され、前記第２の方向要素の前記プラス端子が前記第４のインダクタにさらに接続され、前記第２の方向要素の前記マイナス端子が前記第４のコンデンサの前記プラス端子に接続され、前記第１の制御モジュールが前記第２のプロセスモジュールの前記第２のスイッチ要素の前記ゲートにさらに接続され、その結果、前記第２のスイッチ要素が、前記制御信号に応答して前記第２の変調電流の出力を制御するように動作する請求項１８に記載の光起電力回路。
【請求項２２】
前記タンクモジュールが、エネルギー入力端子を備え、かつ前記エネルギー入力端子の端子電圧に応答して前記タンクの状態信号を生成する請求項１３に記載の光起電力回路。
【請求項２３】
前記タンクモジュールが、エネルギー入力端子を備え、かつ前記エネルギー入力端子の端子電圧の変動率に応答して前記タンクの状態信号を生成する請求項１３に記載の光起電力回路。
【請求項２４】
前記充電保護信号が変調されたデューティを有するインパルス信号であり、前記第１の制御モジュールが、前記変調されたデューティを変調することにより前記出力電流の大きさを制御しかつ平均化する請求項１３に記載の光起電力回路。
【請求項２５】
前記第１のプロセスモジュールが第１の端子および第２の端子を有する抵抗を備え、前記第１のスイッチ要素がドレインを有し、前記第１のコンデンサがマイナス端子を有し、前記抵抗の前記第１の端子が、前記第１のスイッチ要素のドレイン、前記第１のコンデンサの前記マイナス端子、前記タンクモジュールに接続され、前記抵抗の前記第２の端子が前記光起電力変換モジュールおよび前記第１の制御モジュールに結合され、その結果、前記第１の制御モジュールが、前記抵抗の前記第２の端子上の電流に応答して前記制御信号をさらに生成する請求項１７に記載の光起電力回路。
【請求項２６】
前記第１の制御モジュールが、前記第１のスイッチ要素の前記ソース上の電圧に応答して前記制御信号を生成するように、前記第１のスイッチ要素の前記ソースに結合される請求項１７に記載の光起電力回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光起電力回路（photovoltaic circuit）に関する。より詳細には、本発明は、インタレース式に電流を出力することができる光起電力回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、原油価格の高騰および温室効果ガスの世界的な排出に対して制約を課する京都議定書に強いられて、世界中の国がほとんどすべて、様々な新エネルギー源および代替エネルギー源を大いに重視し始めている。これによって、太陽エネルギー産業の発達が活況を呈し、先端技術産業の重要な基礎の１つとなった。
【０００３】
太陽エネルギー産業で最もよく知られている部門は、太陽電池部門（以下、太陽光発電回路と称する）である。太陽光発電回路は、太陽エネルギーを電流に変換し、かつタンクモジュール（通常電池）にこの電気エネルギーを保存するのに光起電力変換モジュールを利用する。しかし、光起電力回路は、通常、スイッチングデバイスを介してタンクモジュールに光起電力パネルを直接に接続するだけである。光起電力回路は、太陽エネルギー効率および充電効率が優れていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの問題を考えると、当技術分野では、光起電力パネルから効率的に最大電力を取り出してタンクモジュールを充電することができる解決策を提供するために、依然として努力が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的の１つは、出力電流を供給してタンクモジュールを充電するための光起電力回路を提供することである。光起電力回路は、タンクモジュールに接続されてタンクモジュールに出力電流を供給する。光起電力回路は、光起電力変換モジュール、第１のプロセスモジュール、複数の第２のプロセスモジュール、および制御モジュールを備える。光起電力変換モジュールは、光エネルギーを受け取って、その光エネルギーを電流に変換するように構成される。第１のプロセスモジュールは、光起電力変換モジュールおよびタンクモジュールに直列で接続され、電流に応答して第１の分割された電流を生成し、かつ第１の分割された電流を変調して第１の変調電流を生成するように構成される。第２のプロセスモジュールは、第１のプロセスモジュールに並列で接続され、並列に接続された第１のプロセスモジュールと第２のプロセスモジュールは、光起電力変換モジュールおよびタンクモジュールに直列で接続される。第２のプロセスモジュールは、電流に応答して複数の第２の分割された電流を生成し、かつ第２の分割された電流を変調して複数の第２の変調電流を生成するように構成される。制御モジュールは、第１のプロセスモジュールおよび第２のプロセスモジュールに接続される。制御モジュールは、第１の分割された電流、第１の変調電流および最後の出力電流に応答して、プロセスモジュールに対して制御信号を生成するように構成され、その結果、プロセスモジュールは、タンクモジュールに供給される出力電流として変調電流をインタレース式に出力する。
【０００６】
本発明の別の目的は、出力電流を供給するための光起電力回路を提供することである。光起電力回路は、タンクモジュールに接続されてタンクモジュールに出力電流を供給する。光起電力回路は、複数の光起電力変換モジュール、第１のプロセスモジュール、複数の第２のプロセスモジュールおよび制御モジュールを備える。光起電力変換モジュールのそれぞれが、光エネルギーを受け取って、その光エネルギーを電流に変換するように構成される。光起電力変換モジュールは、第１の光起電力変換モジュールおよび複数の第２の光起電力変換モジュールからなる。第１のプロセスモジュールは、複数の光起電力変換モジュールの第１の光起電力変換モジュールおよびタンクモジュールに直列で接続され、かつ第１の光起電力変換モジュールの電流を変調することにより第１の変調電流を生成するように構成される。複数の第２のプロセスモジュールが第１のプロセスモジュールに並列で接続され、複数の第２の光起電力変換モジュールと１対１で対応する。並列に接続された第２のプロセスモジュールのそれぞれが、対応する第２の光起電力変換モジュールおよびタンクモジュールに直列で接続される。第２のプロセスモジュールは、電流を変調して複数の第２の変調電流を生成するように構成される。制御モジュールは、第１のプロセスモジュールおよび第２のプロセスモジュールに接続され、かつ第１の光起電力変換モジュールの電流、第１の変調電流および最後の出力電流に応答してプロセスモジュールに対して制御信号を生成するように構成され、その結果、プロセスモジュールは、タンクモジュールにインタレース式に供給される出力電流として変調電流を出力する。
【０００７】
本発明の別の目的は、出力電流を供給するための光起電力回路を提供することである。光起電力回路は、タンクモジュールおよび光起電力変換モジュールに結合される。光起電力変換モジュールは、光エネルギーを受け取って、その光エネルギーを電流に変換するように構成される。光起電力回路は、電流を受け取って、その電流をタンクモジュールに供給されるべき出力電流として変調するように構成される。タンクモジュールは、タンクの状態信号を生成する。光起電力回路は、第１のプロセスモジュールおよび第１の制御モジュールを備える。第１のプロセスモジュールは、光起電力変換モジュールおよびタンクモジュールに結合され、かつ電流を処理して第１の変調電流を生成するように構成される。第１の制御モジュールは、第１のプロセスモジュールおよびタンクモジュールに接続され、かつタンクモジュールのタンクの状態信号に応答して充電保護信号を生成するように構成され、その結果、第１のプロセスモジュールは、充電保護信号に応答して、タンクモジュールに供給される出力電流として第１の変調電流を出力する。
【０００８】
本発明の別の目的は、出力電流を供給するための光起電力回路を提供することである。光起電力回路は、タンクモジュールおよび複数の光起電力変換モジュールに結合される。光起電力変換モジュールのそれぞれが、光エネルギーを受け取って、その光エネルギーを電流に変換するように構成される。光起電力回路は、電流を受け取って、その電流をタンクモジュールに供給される出力電流として変調するように構成される。
【０００９】
光起電力変換モジュールは、第１の光起電力変換モジュールおよび複数の第２の光起電力変換モジュールからなる。光起電力回路は、第１のプロセスモジュール、複数の第２のプロセスモジュールおよび第１の制御モジュールを備える。第１のプロセスモジュールは、複数の光起電力変換モジュールの第１の光起電力変換モジュールおよびタンクモジュールに直列で接続され、かつ第１の光起電力変換モジュールの電流を処理することにより第１の変調電流を生成するように構成される。複数の第２のプロセスモジュールが第１のプロセスモジュールに並列で接続され、複数の第２の光起電力変換モジュールと１対１で対応する。並列に接続された第２のプロセスモジュールのそれぞれが、対応する第２の光起電力変換モジュールおよびタンクモジュールに直列で接続される。第２のプロセスモジュールは、電流を処理して複数の第２の変調電流を生成するように構成される。第１の制御モジュールは、第１のプロセスモジュール、第２のプロセスモジュール、タンクモジュールに接続され、かつタンクモジュールのタンクの状態信号に応答して充電保護信号を生成するように構成され、その結果、プロセスモジュールは、充電保護信号に応答して、タンクモジュールに供給される出力電流として変調電流を出力する。
【００１０】
本発明の制御モジュールは、ソフトウェアエンジニアによってプログラムされる追加プログラムコードを必要とすることなく、ハードウェア回路によって実施される。さらに、本発明のプロセスモジュールは、並列接続されて電流の電力を低減し、したがって、過大電流の電力による制御モジュールの損傷を防ぐ。
【００１１】
当業者が特許請求される本発明の特徴を十分に理解するように、本発明のための手段となる詳細な技術および好ましい実施形態が、以下の節で添付図を伴って説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の別の例の部分的概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の別の例の部分的概略図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の概略図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の概略図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の概略図である。
【図７】本発明の第５の実施形態の概略図である。
【図８】本発明の第６の実施形態の概略図である。
【図９】本発明の第７の実施形態の概略図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態の概略図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態の概略図である。
【図１２】本発明の第１０の実施形態の概略図である。
【図１３】本発明の第１１の実施形態の概略図である。
【図１４】本発明の第１２の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第１の実施形態が図１に示されており、これは光起電力回路１の概略図である。光起電力回路１は、タンクモジュール２および光起電力変換モジュール（the photovoltaic transformation module）１１に結合される。光起電力変換モジュール１１は、光エネルギーを受け取って、その光エネルギーを電流に変換するように構成される。光起電力回路１は、この電流を受け取って、その電流をタンクモジュール２に供給されるべき出力電流１０に変調するように構成される。光起電力回路１は、第１のプロセスモジュール１２、複数の第２のプロセスモジュール（すなわち、この好ましい実施形態における第２のプロセスモジュール１３および第２のプロセスモジュール１４）および第１の制御モジュール１５を備える。第２のプロセスモジュールの数は、本発明を限定するようには意図されておらず、他の実施形態では、第２のプロセスモジュールの別の数が用いられてよいことに留意されたい。
【００１４】
光起電力変換モジュール１１とタンクモジュール２の間に結合された第１のプロセスモジュール１２は、電流に応答して接続点１２ａで第１の分割された電流を生成し、かつ第１の分割された電流を変調して接続点１２ｂで第１の変調電流を生成するように構成される。
【００１５】
第２のプロセスモジュール１３および第２のプロセスモジュール１４は、第１のプロセスモジュール１２に並列で接続される。並列に接続された第２のプロセスモジュール１３、第２のプロセスモジュール１４および第１のプロセスモジュール１２は、光起電力変換モジュール１１およびタンクモジュール２に直列で接続される。第２のプロセスモジュール１３、１４は、電流に応答して、それぞれ接続点１３ａ、１４ａで２つの第２の分割された電流を生成し、かつ第２の分割された電流を変調してそれぞれ接続点１３ｂ、１４ｂで２つの第２の変調電流を生成するように構成される。
【００１６】
第１の制御モジュール１５は、第１のプロセスモジュール１２および第２のプロセスモジュール１３、１４に接続される。第１の制御モジュール１５は、第１の分割された電流、第１の変調電流および最後の出力電流１２４に応答して、接続点１２ｃでプロセスモジュール（すなわち、第１のプロセスモジュール１２および第２のプロセスモジュール１３、１４）に対して制御信号１５０を生成するように構成され、その結果、プロセスモジュールは、タンクモジュール２に供給されるべき出力電流１０として、変調電流をインタレース式に出力する。すなわち、タンクモジュール２は、エネルギー入力端子として接続点１２ｃを用いて出力電流１０を受け取る。
【００１７】
詳細には、第１のプロセスモジュール１２は、第１のコンデンサ１２ｄ、第２のコンデンサ１２ｅ、第１のインダクタ１２ｆ、第１のスイッチ要素１２ｇ、および第１の方向要素１２ｈを備える。第１のコンデンサ１２ｄはプラス端子を有し、第１のスイッチ要素１２ｇはソースおよびゲートを有し、第１の方向要素１２ｈはプラス端子およびマイナス端子を有する。第１のコンデンサ１２ｄは、光起電力変換モジュール１１、第１のスイッチ要素１２ｇ、第２のコンデンサ１２ｅ、およびタンクモジュール２に並列で接続される。第１のインダクタ１２ｆは、第１のコンデンサ１２ｄのプラス端子および第１のスイッチ要素１２ｇのソースに接続される。第１の方向要素１２ｈのプラス端子は第１のスイッチ要素１２ｇのソースに接続され、第１の方向要素１２ｈのマイナス端子は第１のコンデンサ１２ｄのプラス端子に接続される。第１の制御モジュール１５は、第１のプロセスモジュール１２の第１のスイッチ要素１２ｇのゲートにさらに接続され、その結果、第１のスイッチ要素１２ｇは、制御信号１５０に応答して第１の変調電流の出力を制御するように動作する。他の実施形態における実質的な条件では、第１のコンデンサ１２ｄおよび第２のコンデンサ１２ｅは、光起電力回路１の動作および機能に影響を及ぼすことなく省略され得ることに留意されたい。このことは当業者によって容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でもう一度説明することはない。
【００１８】
さらに、第１の制御モジュール１５は、光起電力変換モジュール１１、第１のコンデンサ１２ｄのプラス端子および第１のインダクタ１２ｆの接続点１２ａにさらに接続され、第１の分割された電流１２０を受け取る。第１の制御モジュール１５は、第１のインダクタ１２ｆ、第１のスイッチ要素１２ｇのソースおよび第１の方向要素１２ｈのプラス端子の接続点１２ｂにさらに接続され、第１の変調電流１２２を受け取る。第１の制御モジュール１５は、第１の方向要素１２ｈのマイナス端子、第２のコンデンサ１２ｅおよびタンクモジュール２の接続点１２ｃにさらに接続され、最後の出力電流１２４を受け取る。
【００１９】
次に、第２のプロセスモジュール１３の構造を説明する。第２のプロセスモジュール１３は、第３のコンデンサ１３ｃ、第２のインダクタ１３ｄ、第２のスイッチ要素１３ｅおよび第２の方向要素１３ｆを備える。第３のコンデンサ１３ｃはプラス端子を有し、第２のスイッチ要素１３ｅはソースおよびゲートを有し、第２の方向要素１３ｆはプラス端子およびマイナス端子を有する。第３のコンデンサ１３ｃは、光起電力変換モジュール１１、第２のスイッチ要素１３ｅ、およびタンクモジュール２に並列で接続される。第２のインダクタ１３ｄは、第３のコンデンサ１３ｃのプラス端子および第２のスイッチ要素１３ｅのソースに接続される。第２の方向要素１３ｆのプラス端子は第２のスイッチ要素１３ｅのソースに接続され、第２の方向要素１３ｆのマイナス端子は第３のコンデンサ１３ｃのプラス端子に接続される。第１の制御モジュール１５は、第２のプロセスモジュール１３の第２のスイッチ要素１３ｅのゲートに結合され、その結果、第２のプロセスモジュール１３の第２のスイッチ要素１３ｅは、制御信号に応答して第２の変調電流の出力を制御するように動作する。他の実施形態における実質的な条件では、第３のコンデンサ１３ｃは、光起電力回路１の動作および機能に影響を及ぼすことなく省略され得ることに留意されたい。このことは当業者によって容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でもう一度説明することはない。
【００２０】
さらに、第２のプロセスモジュール１４は、第３のコンデンサ１４ｃ、第２のインダクタ１４ｄ、第２のスイッチ要素１４ｅおよび第２の方向要素１４ｆを備える。第３のコンデンサ１４ｃはプラス端子を有し、第２のスイッチ要素１４ｅはソースおよびゲートを有し、第２の方向要素１４ｆはプラス端子およびマイナス端子を有する。第２のプロセスモジュール１４の要素は、第２のプロセスモジュール１３の要素と同様なやり方で接続されるので、本明細書で冗長な説明はしない。他の実施形態における実質的な条件では、第３のコンデンサ１４ｃは、光起電力回路１の動作および機能に影響を及ぼすことなく省略され得ることに留意されたい。このことは当業者によって容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でもう一度説明することはない。
【００２１】
光起電力回路１のこの構造は、この分野におけるローサイドのバック構造と見てよいことに留意されたい。しかし、本発明は、ハイサイドのバック構造、ハイサイドのバックブースト構造またはローサイドのバックブースト構造として実施されてもよい。このことは、上記の実施形態を再考すれば当業者によって容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でさらに説明することはない。
【００２２】
この実施形態の別の例が図２に示されており、これは光起電力回路３の部分的概略図である。光起電力回路３と光起電力回路１の間の相違点だけが説明され、本明細書では同一部分は省略される。
【００２３】
光起電力回路３と光起電力回路１の間の相違点は、第１のプロセスモジュール１２の要素の接続にある。第１のプロセスモジュール１２は、第１のコンデンサ１２ｄ、第２のコンデンサ１２ｅ、第１のインダクタ１２ｆ、第１のスイッチ要素１２ｇおよび第１の方向要素１２ｈを備える。第１のコンデンサ１２ｄはマイナス端子を有し、第１のスイッチ要素１２ｇはソース、ゲートおよびドレインを有し、第１の方向要素１２ｈはプラス端子を有する。
【００２４】
第１のコンデンサ１２ｄは、光起電力変換モジュール１１、第１の方向要素１２ｈ、第２のコンデンサ１２ｅおよびタンクモジュール２に並列で接続される。第１のスイッチ要素１２ｇのソースは第１のコンデンサ１２ｄのマイナス端子に接続され、第１のスイッチ要素１２ｇのドレインは第１の方向要素１２ｈのプラス端子および第１のインダクタ１２ｆに接続される。第１のインダクタ１２ｆは第２のコンデンサ１２ｅおよびタンクモジュール２に接続される。第１の制御モジュール１５は、第１のプロセスモジュール１２の第１のスイッチ要素１２ｇのゲートにさらに接続され、その結果、第１のスイッチ要素１２ｇは、制御信号１５０に応答して第１の変調電流の出力を制御するように動作する。
【００２５】
さらに、第１の制御モジュール１５は、光起電力変換モジュール１１および第１のコンデンサ１２ｄのプラス端子の接続点１２ａにさらに接続され、第１の分割された電流３２０を受け取る。第１の制御モジュール１５は、第１のインダクタ１２ｆ、第１のスイッチ要素１２ｇのドレインおよび第１の方向要素１２ｈのプラス端子の接続点１２ｂにさらに接続され、第１の変調電流３２２を受け取る。第１の制御モジュール１５は、第２のコンデンサ１２ｅおよびタンクモジュール２の接続点１２ｃにさらに接続され、最後の出力電流３２４を受け取る。
【００２６】
この実施形態の別の例が図３に示されており、これは光起電力回路４の部分的概略図である。以下では、光起電力回路４と光起電力回路１の間の相違点だけが説明され、本明細書では、光起電力回路４と光起電力回路１の間の同一部分は省略される。
【００２７】
光起電力回路４は、第２のプロセスモジュール１３、１４において光起電力回路１と異なる。第２のプロセスモジュール１３は、第３のコンデンサ１３ｃ、第２のインダクタ１３ｄ、第２のスイッチ要素１３ｅ、第２の方向要素１３ｆおよび第２の制御モジュール１３ｇを備える。第３のコンデンサ１３ｃはプラス端子を有し、第２のスイッチ要素１３ｅはソースおよびゲートを有し、第２の方向要素１３ｆはプラス端子およびマイナス端子を有する。第３のコンデンサ１３ｃは、光起電力変換モジュール１１、第２のスイッチ要素１３ｅ、およびタンクモジュール２に並列で接続される。第２のインダクタ１３ｄは、第３のコンデンサ１３ｃのプラス端子および第２のスイッチ要素１３ｅのソースに接続される。第２の方向要素１３ｆのプラス端子は第２のスイッチ要素１３ｅのソースに接続され、第２の方向要素１３ｆのマイナス端子は第３のコンデンサ１３ｃのプラス端子に接続される。第２の制御モジュール１３ｇは、第２のスイッチ要素１３ｅのゲートに接続される。第１の制御モジュール１５は第２の制御モジュール１３ｇに接続され、その結果、第２の制御モジュール１３ｇによって、第２のプロセスモジュール１３の第２のスイッチ要素１３ｅは、制御信号１５０に応答して第２の変調電流の出力を制御するように動作することが可能になる。
【００２８】
詳細には、第２の制御モジュール１３ｇは、接続点１３ａでの第２の分割された電流および接続点１３ｈでの最後の出力電流４２４に従って第２の変調電流を生成するようにさらに構成される。第２の制御モジュール１３ｇは、光起電力変換モジュール１１、第３のコンデンサ１３ｃのプラス端子および第１のインダクタ１２ｆの接続点にさらに接続され、第２の分割された電流を受け取る。第２の制御モジュール１３ｇは、第２の方向要素１３ｆのマイナス端子にさらに接続され、最後の出力電流４２４を受け取る。
【００２９】
本発明の第２の実施形態が図４に示されており、これは光起電力回路４の概略図である。以下では、光起電力回路５と光起電力回路４の間の相違点だけが説明され、本明細書では、光起電力回路５と光起電力回路４の間の同一部分は省略される。
【００３０】
光起電力回路５は、第１のプロセスモジュール１２が第１の光起電力変換モジュール５０に接続され、また第２の処理モジュール１３、１４がそれぞれ第２の光起電力変換モジュール５１、５２に接続される点が光起電力回路４と異なる。この機能は当業者によって容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でさらに説明することはない。
【００３１】
本発明の第３の実施形態が図５に示されており、これは光起電力回路６の概略図である。光起電力回路６は、タンクモジュール２および光起電力変換モジュール１１に結合される。光起電力変換モジュール１１は、光エネルギーを受け取って、その光エネルギーを電流に変換するように構成される。光起電力回路６は、この電流を受け取って、その電流をタンクモジュール２に供給されるべき出力電流６０に変調するように構成される。光起電力回路６は、第１のプロセスモジュール６３、複数の第２のプロセスモジュール（すなわち、この好ましい実施形態における第２のプロセスモジュール６５および第２のプロセスモジュール６７）および第１の制御モジュール１５を備える。第２のプロセスモジュールの数は、本発明の範囲を限定するようには意図されておらず、他の実施形態では、第２のプロセスモジュールの別の数が用いられてよいことを重視されたい。
【００３２】
光起電力変換モジュール１１およびタンクモジュール２に結合された第１のプロセスモジュール１２は、電流に応答して接続点６３ａで第１の分割された電流６３０を生成し、かつ第１の分割された電流６３０を変調して接続点６３ｂで第１の変調電流６３２を生成するように構成される。
【００３３】
第２のプロセスモジュール６５および第２のプロセスモジュール６７は、第１のプロセスモジュール６３に並列で接続される。並列に接続された第２のプロセスモジュール６５、第２のプロセスモジュール６７および第１のプロセスモジュール６３は、光起電力変換モジュール１１およびタンクモジュール２に直列で接続される。第２のプロセスモジュール６５、６７は、電流に応答して、それぞれ接続点６５ａ、６７ａで２つの第２の分割された電流を生成し、かつ第２の分割された電流を変調して、それぞれ接続点６５ｂ、６７ｂで２つの第２の変調電流を生成するように構成される。
【００３４】
第１の制御モジュール１５は、第１のプロセスモジュール６３および第２のプロセスモジュール６５、６７に接続される。制御モジュール１５は、第１の分割された電流６３０、第１の変調電流６３２、接続点６３ｃでの最後の出力電流６３４に応答して、最大電力点追尾（ＭＰＰＴ）法で、プロセスモジュール（すなわち、第１のプロセスモジュール６３および第２のプロセスモジュール６５、６７）に対して制御信号１５０を生成するように構成され、その結果、プロセスモジュールは、タンクモジュール２に供給されるべき出力電流６０として、変調電流をインタレース式に出力する。
【００３５】
詳細には、第１のプロセスモジュール６３は、第１のコンデンサ６３ｆ、第２のコンデンサ６３ｅ、第１のインダクタ６３ｉ、第２のインダクタ６３ｇ、第１のスイッチ要素６３ｄ、および第１の方向要素６３ｈを備える。第１のコンデンサ６３ｆはプラス端子およびマイナス端子を有し、第２のコンデンサ６３ｅはプラス端子を有し、第１のスイッチ要素６３ｄはソース、ドレインおよびゲートを有し、また第１の方向要素６３ｈはプラス端子を有する。第１のスイッチ要素６３ｄは、光起電力変換モジュール１１、第１のインダクタ６３ｉ、第２のコンデンサ６３ｅ、およびタンクモジュールに並列で接続される。第１のインダクタ６３ｉは、光起電力変換モジュール１１および第１のスイッチ要素６３ｄのソースに接続される。第１のコンデンサ６３ｆのプラス端子は、第１のインダクタ６３ｉおよび第１のスイッチ要素６３ｄのソースに接続される。第１のコンデンサ６３ｆのマイナス端子は、第２のインダクタ６３ｇおよび第１の方向要素６３ｈのプラス端子に接続される。第１の方向要素６３ｈのプラス端子は第２のインダクタ６３ｇに接続され、第１の方向要素６３ｈのマイナス端子は第２のコンデンサ６３ｅのプラス端子に接続される。第１の制御モジュール１５は、第１のプロセスモジュール６３の第１のスイッチ要素６３ｄのゲートにさらに接続され、その結果、第１のスイッチ要素６３ｄは、制御信号１５０に応答して第１の変調電流の出力を制御するように動作する。他の実施形態における実質的な条件では、第１のコンデンサ６３ｆおよび第２のコンデンサ６３ｅは、光起電力回路６の動作および機能に影響を及ぼすことなく省略され得ることに留意されたい。このことは当業者によって容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でもう一度説明することはない。
【００３６】
さらに、第１の制御モジュール１５は、光起電力変換モジュール１１、第１のコンデンサ６３ｆのプラス端子および第１のスイッチ要素６３ｄのソースの接続点６３ａにさらに接続され、第１の分割された電流６３０を受け取る。第１の制御モジュール１５は、第１のコンデンサ６３ｆのマイナス端子、第２のインダクタ６３ｇおよび第１の方向要素６３ｈのプラス端子の接続点６３ｂにさらに接続され、第１の変調電流６３２を受け取る。第１の制御モジュール１５は、第２のコンデンサ６３ｅ、第１の方向要素６３ｈおよびタンクモジュール２の接続点６３ｃにさらに接続され、最後の出力電流６３４を受け取る。
【００３７】
次に、第２のプロセスモジュール６５の構造を説明する。第２のプロセスモジュール６５は、第３のコンデンサ６５ｆ、第４のコンデンサ６５ｅ、第３のインダクタ６５ｉ、第４のインダクタ６５ｇ、第２のスイッチ要素６５ｄおよび第２の方向要素６５ｈを備える。第３のコンデンサ６５ｆはプラス端子およびマイナス端子を有し、第４のコンデンサ６５ｅはプラス端子を有し、第２のスイッチ要素６５ｄはソース、ゲートおよびドレインを有し、また第２の方向要素６５ｈはプラス端子を有する。
【００３８】
第２のスイッチ要素６５ｄは、光起電力変換モジュール１１、第４のインダクタ６５ｇ、第４のコンデンサ６５ｅおよびタンクモジュール２に並列で接続される。第３のインダクタ６５ｉは、光起電力変換モジュール１１および第２のスイッチ要素６５ｄに接続される。第３のコンデンサ６５ｆのプラス端子は、第３のインダクタ６５ｉおよび第２の方向要素６５ｄのソースに接続される。第３のコンデンサ６５ｆのマイナス端子は、第４のインダクタ６５ｇおよび第２の方向要素６５ｈのプラス端子に接続される。第２の方向要素６５ｈのプラス端子は、第４のインダクタ６５ｇにさらに接続される。第２の方向要素６５ｈのマイナス端子は、第４のコンデンサ６５ｅのプラス端子に接続される。第１の制御モジュール１５は、第２のプロセスモジュール６５の第２のスイッチ要素６５ｄのゲートにさらに接続され、その結果、第２のスイッチ要素６５ｄは、制御信号１５０に応答して第２の変調電流の出力を制御するように動作する。接続点６５ｃおよび６３ｃは単一の接続点と見られてよく、また、他の実施形態における実質的な条件では、第３のコンデンサ６５ｆおよび第４のコンデンサ６５ｅは、光起電力回路６の動作および機能に影響を及ぼすことなく省略され得ることに留意されたい。このことは当業者によって容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でもう一度説明することはない。
【００３９】
さらに、第２のプロセスモジュール６７は、第３のコンデンサ６７ｆ、第４のコンデンサ６７ｅ、第３のインダクタ６７ｉ、第４のインダクタ６７ｇ、第２のスイッチ要素６７ｄおよび第２の方向要素６７ｈを備える。第３のコンデンサ６７ｆはプラス端子およびマイナス端子を有し、第４のコンデンサ６７ｅはプラス端子を有し、第２のスイッチ要素６７ｄはソース、ゲートおよびドレインを有し、また第２の方向要素６７ｈはプラス端子を有する。第２のプロセスモジュール６７の要素は、第２のプロセスモジュール６５の要素と同様なやり方で接続されるので、本明細書で冗長な説明はしない。接続点６７ｃおよび６３ｃは単一の接続点と見られてよく、また、他の実施形態における実質的な条件では、第３のコンデンサ６７ｆおよび第４のコンデンサ６７ｅは、光起電力回路６の動作および機能に影響を及ぼすことなく省略され得ることに留意されたい。このことは当業者によって容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でもう一度説明することはない。
【００４０】
本発明の第４の実施形態が図６に示されており、これは光起電力回路７の概略図である。光起電力回路７は、タンクモジュール２および光起電力変換モジュール１１に結合される。光起電力変換モジュール１１は、光エネルギーを受け取って、その光エネルギーを電流に変換するように構成される。光起電力回路７は、この電流を受け取って、タンクモジュール２に供給されるべき出力電流１０に変調するように構成される。光起電力回路７は、第１のプロセスモジュール１２、複数の第２のプロセスモジュール（すなわち、この好ましい実施形態における第２のプロセスモジュール１３および第２のプロセスモジュール１４）および第１の制御モジュール１５を備える。以下では、光起電力回路７と先の実施形態の光起電力回路１の間の相違点だけが説明され、本明細書では、光起電力回路７と光起電力回路１の間の同一部分は省略される。
【００４１】
光起電力回路７は、第１の制御モジュール１５が最大電力点追尾（ＭＰＰＴ）法でタンクモジュール２に対して出力電流１０を出力する点が光起電力回路１と異なるが、このことは以下で詳述する。第１の制御モジュール１５は、タンクモジュール２によって生成されたタンクの状態信号２０を検出し、これに応答して充電保護信号を生成し、その結果、プロセスモジュールは、充電保護信号に応答して、タンクモジュール２に供給されるべき出力電流１０として第１の変調電流を出力する。具体的には、タンクモジュール２は、端子電圧またはエネルギー入力端子（すなわち接続点１２ｃ）の端子電圧の変動率に応答してタンクの状態信号２０を生成する。
【００４２】
したがって、出力電流１０の大きさは、タンクの状態に従ってＭＰＰＴ法で、第１の制御モジュール１５によって変調することができる。
【００４３】
詳細には、第１の制御モジュール１５は、タンクモジュール２のタンクの状態を検出し（例えばタンクモジュール２が充電過程で満充電の状態に近づいているかどうか検出し）、かつタンクモジュール２のタンクの状態に従って充電保護信号を生成するように構成され、その結果、充電保護信号に応答してＭＰＰＴ法で、出力電流１０の大きさを変調することができる。例えば、充電保護信号は、調整可能な周期的パルスの充電スイッチング信号でよい。次いで、ＭＰＰＴ法に従って生成された、スイッチ要素を切り換えるための元のスイッチング信号は、周期的パルスの充電スイッチング信号で乗算される。換言すれば、タンクの状態信号２０がどのように生成されるかに応じて、周期的パルスの充電スイッチング信号のデューティは、タンクモジュール２の端子電圧または端子電圧変動率に応答して生成されてよい。充電保護信号は、調整可能なデューティを有するパルス信号でもよく、また、第１の制御モジュール１５は、パルス信号のデューティを変調することにより出力電流１０の大きさを制御しかつ平均化する。
【００４４】
前述の端子電圧およびデューティは、タンクモジュール２が満充電状態に近づくと、端子電圧はより高くなり、またタンクモジュール２の端子電圧の上昇率はより速く上昇する特性があることに留意されたい。したがって、第１の制御モジュール１５は、パルス充電効果を得るように、端子電圧の値またはタンクモジュール２の電圧の上昇率に従って周期的パルスの充電スイッチング信号のデューティを変調することにより、プロセスモジュール内のスイッチ要素を制御してよい。周期的パルスの充電スイッチング信号のデューティを変調することによって、充電電流の平均の大きさを制御することができる。さらに、タンクモジュール２の端子電圧がより高くなるかまたは電圧の上昇率がより低くなるときデューティが低下し、このことはタンクモジュール２の充電期間を短縮しかつ耐用年数を延長するのに役立つ。
【００４５】
本発明の第５の実施形態が図７に示されており、これは光起電力回路８の概略図である。以下では、光起電力回路８と先の実施形態の光起電力回路３の間の相違点だけが説明され、本明細書では、光起電力回路８と光起電力回路３の間の同一部分は省略される。
【００４６】
光起電力回路８は、第１の制御モジュール１５が、タンクモジュール２のタンクの状態を検出し、かつタンクの状態信号２０に応答して充電保護信号を生成するように構成され、その結果、プロセスモジュールが、充電保護信号に応答して、タンクモジュール２に供給されるべき出力電流１０として変調電流を出力する点が光起電力回路３と異なる。このことは、第４の実施形態を再考すれば容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でさらに説明することはない。
【００４７】
本発明の第６の実施形態が図８に示されており、これは光起電力回路９の概略図である。以下では、光起電力回路９と先の実施形態の光起電力回路４の間の相違点だけが説明され、本明細書では、光起電力回路９と光起電力回路４の間の同一部分は省略される。
【００４８】
光起電力回路９は、第１の制御モジュール１５が、タンクの状態信号２０に応答してタンクモジュール２のタンクの状態を検出し、かつ充電保護信号を生成するように構成され、その結果、プロセスモジュールが、充電保護信号に応答して、タンクモジュール２に供給されるべき出力電流１０として変調電流を出力する点が光起電力回路４と異なる。このことは、第４の実施形態を再考すれば容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でさらに説明することはない。
【００４９】
本発明の第７の実施形態が図９に示されており、これは光起電力回路１０の概略図である。以下では、光起電力回路１０と先の実施形態の光起電力回路５の間の相違点だけが説明され、本明細書では、光起電力回路１０と光起電力回路５の間の同一部分は省略される。
【００５０】
光起電力回路１０は、第１の制御モジュール１５が、タンクの状態信号２０に応答してタンクモジュール２のタンクの状態を検出しかつ充電保護信号を生成するように構成され、その結果、プロセスモジュールが、充電保護信号に応答して、タンクモジュール２に供給されるべき出力電流１０として変調電流を出力する点が光起電力回路５と異なる。このことは、第４の実施形態を再考すれば容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でさらに説明することはない。
【００５１】
本発明の第８の実施形態が図１０に示されており、これは光起電力回路１１の概略図である。以下では、光起電力回路１１と先の実施形態の光起電力回路６の間の相違点だけが説明され、本明細書では、光起電力回路１１と光起電力回路６の間の同一部分は省略される。
【００５２】
光起電力回路１１は、第１の制御モジュール１５が、タンクの状態信号２０に応答してタンクモジュール２のタンクの状態を検出しかつ充電保護信号を生成するように構成され、その結果、プロセスモジュールが、充電保護信号に応答して、タンクモジュール２に供給されるべき出力電流６０として変調電流を出力する点が光起電力回路６と異なる。このことは、第４の実施形態を再考すれば容易に理解されるはずであり、したがって本明細書でさらに説明することはない。
【００５３】
本発明の第９の実施形態が図１１に示されており、これは光起電力回路１６の概略図である。以下では、光起電力回路１６と先の実施形態の光起電力回路７の間の相違点だけが説明され、本明細書では、光起電力回路１６と光起電力回路７の間の同一部分は省略される。
【００５４】
光起電力回路１６は、第１のプロセスモジュール１２が抵抗１２ｊをさらに備える点が光起電力回路７と異なる。抵抗１２ｊは第１の端子および第２の端子を有する。第１のスイッチ要素１２ｇはドレインをさらに有し、第１のコンデンサ１２ｅはマイナス端子をさらに有する。抵抗１２ｊの第１の端子は、第１のスイッチ要素１２ｇのドレイン、第１のコンデンサ１２ｅのマイナス端子、タンクモジュール２に接続される。さらに、抵抗１２ｊの第２の端子は、光起電力変換モジュール１１および第１の制御モジュール１５に結合され、その結果、第１の制御モジュール１５は、抵抗１２ｊの第２の端子上の電流１２ｉに応答して制御信号１５２をさらに生成する。
【００５５】
具体的には、光起電力回路１６において、制御モジュール１５は、抵抗１２ｊの第２の端子上の電流１２ｉにより、光起電力変換モジュール１１によって生成された電流の正確な強さを知ることができる。第１の制御モジュール１５は、電流１２ｉに従って、開閉する必要があるスイッチ要素の数を求めることができる。次いで、第１の制御モジュール１５は、制御信号１５２を生成して、開閉する必要があるスイッチ要素を開閉する。
【００５６】
本発明の第１０の実施形態が図１２に示されており、これは光起電力回路１７の概略図である。以下では、光起電力回路１７と先の実施形態の光起電力回路７の間の相違点だけが説明され、本明細書では、光起電力回路１７と光起電力回路７の間の同一部分は省略される。
【００５７】
光起電力回路１７は、第１の制御モジュール１５が、第１のスイッチ要素１２ｇのソース上の電圧１２ｋに応答して制御信号１５４を生成するように第１のスイッチ要素１２ｇのソースに結合される点が光起電力回路７と異なる。具体的には、光起電力回路１２において、制御モジュール１５は、第１のスイッチ要素１２ｇのソース上の電圧１２ｋにより、光起電力変換モジュール１１によって生成された電流の強さを知ることができる。光起電力回路１７は、光起電力変換モジュール１１によって生成された電流の強度を抵抗１２ｊなしで知ることができるので、光起電力回路１２と比べて、光起電力回路１７内の電力損失は効果的に低減され得る。
【００５８】
本発明の第１１の実施形態が図１３に示されており、これは光起電力回路１８の概略図である。以下では、光起電力回路１８と先の実施形態の光起電力回路９の間の相違点だけが説明され、本明細書では、光起電力回路１８と光起電力回路９の間の同一部分は省略される。
【００５９】
光起電力回路１８は、第１のプロセスモジュール１２が、抵抗１２ｍをさらに備える点が光起電力回路９と異なる。抵抗１２ｍは第１の端子および第２の端子を有する。第１のスイッチ要素１２ｇはドレインをさらに有し、第１のコンデンサ１２ｅはマイナス端子をさらに有する。抵抗１２ｍの第１の端子は、第１のスイッチ要素１２ｇのドレイン、第１のコンデンサ１２ｅのマイナス端子、タンクモジュール２に接続される。さらに、抵抗１２ｍの第２の端子は、光起電力変換モジュール１１および第１の制御モジュール１５に結合され、その結果、第１の制御モジュール１５は、抵抗１２ｍの第２の端子上の電流１２ｎに応答して制御信号１５６をさらに生成する。
【００６０】
具体的には、光起電力回路１８において、制御モジュール１５は、抵抗１２ｍの第２の端子上の電流１２ｎにより、光起電力変換モジュール１１によって生成された電流の正確な強さを知ることができる。第１の制御モジュール１５は、電流１２ｎに従って開閉する必要があるスイッチ要素の数を求めることができる。次いで、第１の制御モジュール１５は、制御信号１５４を生成して、開閉する必要があるスイッチ要素を開閉する。
【００６１】
本発明の第１２の実施形態が図１４に示されており、これは光起電力回路１９の概略図である。以下では、光起電力回路１９と先の実施形態の光起電力回路９の間の相違点だけが説明され、本明細書では、光起電力回路１９と光起電力回路９の間の同一部分は省略される。
【００６２】
光起電力回路１９は、第１の制御モジュール１５が第１のスイッチ要素１２ｇのソース上の電圧１２ｏに応答して制御信号１５８を生成するように第１のスイッチ要素１２ｇのソースに結合される点が、光起電力回路９と異なる。具体的には、光起電力回路１９において、制御モジュール１５は、第１のスイッチ要素１２ｇのソース上の電圧１２ｏにより、光起電力変換モジュール１１によって生成された電流の強さを知ることができる。光起電力回路１８は、抵抗１２ｍなしで光起電力変換モジュール１１によって生成された電流の強度を知ることができるので、光起電力回路１８と比べて、光起電力回路１９内の電力損失は効果的に低減され得る。
【００６３】
要約すると、本発明の制御モジュールのそれぞれは、ソフトウェアエンジニアによってプログラムされる追加プログラムコードを必要とすることなく、ハードウェア回路によって実施される。さらに、本発明のプロセスモジュールは、並列接続されて電流の電力を低減し、したがって、過大電流による制御モジュールの損傷を防ぐ。
【００６４】
上記の開示は、詳細な技術的内容およびその斬新な特徴と関係するものである。当業者は、説明された本発明の開示および示唆に基づいて、その特徴から逸脱することなく、様々な変更形態および代替形態を進めることができる。しかし、そのような変更形態および代替形態は上記の説明内に完全には開示されないが、それらは、添付の特許請求の範囲に実質的に包含される。
【符号の説明】
【００６５】
１  光起電力回路
２  タンクモジュール
３  光起電力回路
４  光起電力回路
５  光起電力回路
６  光起電力回路
７  光起電力回路
８  光起電力回路
９  光起電力回路
１０  光起電力回路
１０  出力電流
１１  光起電力回路
１１  光起電力変換モジュール
１２  プロセスモジュール
１２ａ  接続点
１２ｂ  接続点
１２ｃ  接続点
１２ｄ  コンデンサ
１２ｅ  コンデンサ
１２ｆ  インダクタ
１２ｇ  スイッチ要素
１２ｈ  方向要素
１２ｉ  抵抗
１２ｉ  電流
１２ｊ  抵抗
１２ｋ  電圧
１２ｍ  抵抗
１２ｎ  電流
１２ｏ  電圧
１３  プロセスモジュール
１３ａ  接続点
１３ｂ  接続点
１３ｃ  コンデンサ
１３ｄ  インダクタ
１３ｅ  スイッチ要素
１３ｆ  方向要素
１４  プロセスモジュール
１４ａ  接続点
１４ｂ  接続点
１４ｃ  コンデンサ
１４ｄ  インダクタ
１４ｅ  スイッチ要素
１４ｆ  方向要素
１５  制御モジュール
１６  光起電力回路
１７  光起電力回路
１８  光起電力回路
１９  光起電力回路
２０  タンクの状態信号
５０  光起電力変換モジュール
５１  光起電力変換モジュール
５２  光起電力変換モジュール
６０  出力電流
６３  プロセスモジュール
６３ａ  接続点
６３ｂ  接続点
６３ｃ  接続点
６３ｄ  スイッチ要素
６３ｅ  コンデンサ
６３ｆ  コンデンサ
６３ｇ  インダクタ
６３ｈ  方向要素
６３ｉ  インダクタ
６５  プロセスモジュール
６５ａ  接続点
６５ｂ  接続点
６５ｃ  接続点
６５ｄ  スイッチ要素
６５ｅ  コンデンサ
６５ｆ  コンデンサ
６５ｇ  インダクタ
６５ｈ  方向要素
６５ｉ  インダクタ
６７  プロセスモジュール
６７ａ  接続点
６７ｂ  接続点
６７ｃ  接続点
６７ｄ  スイッチ要素
６７ｅ  コンデンサ
６７ｆ  コンデンサ
６７ｇ  インダクタ
６７ｈ  方向要素
６７ｉ  インダクタ
１２０  分割された電流
１２２  変調電流
１２４  出力電流
１５０  制御信号
１５２  制御信号
１５４  制御信号
１５６  制御信号
１５８  制御信号
３２０  分割された電流
３２２  変調電流
３２４  出力電流
４２４  出力電流
６３０  分割された電流
６３２  変調電流
６３４  出力電流
【図１】
2010004042.tif 000003
【図２】
2010004042.tif 000004
【図３】
2010004042.tif 000005
【図４】
2010004042.tif 000006
【図５】
2010004042.tif 000007
【図６】
2010004042.tif 000008
【図７】
2010004042.tif 000009
【図８】
2010004042.tif 000010
【図９】
2010004042.tif 000011
【図１０】
2010004042.tif 000012
【図１１】
2010004042.tif 000013
【図１２】
2010004042.tif 000014
【図１３】
2010004042.tif 000015
【図１４】
2010004042.tif 000016