(57)【要約】【課題】  光発電デバイスの電圧−電流特性において、簡単な構成で最大電力点を求めることができるアナログ光発電回路を提供する。【解決手段】  メイン光発電デバイス２１、電力出力段３、最大電圧計算回路、及びアナログ比較制御回路５０を有する。メイン光発電デバイス２１は光エネルギーを吸収し入力電圧Ｖｉｎを発生する。電力出力段３は、入力電圧Ｖｉｎを負荷４に供給される出力電流Ｉｏｕｔに変換する。最大電圧計算回路は、可変抵抗制御回路７および方向比較回路６０を有し、所定の電圧を受け、入力電流の変化方向と、負荷４に伝送した電力の変化方向とに基づき最大電圧を計算する。アナログ比較制御回路５０は、最大電圧計算回路により算出された最大電圧と入力電圧Ｖｉｎとを比較し、比較の結果に基づき電力出力段３の電圧変換操作を制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光エネルギーを吸収することにより入力電圧を発生する光発電デバイスと、
入力電圧を負荷に供給される出力電流に変換する電力出力段と、
所定の電圧を受け、入力電圧の変化方向と、負荷に伝送した電力の変化方向とに基づき最大電圧を計算する最大電圧計算回路と、
前記最大電圧計算回路により算出された最大電圧と入力電圧とを比較し、比較の結果に基づき電力出力段の電圧変換操作を制御するアナログ比較制御回路と、を有し、
前記最大電圧計算回路において、電力の変化方向は、負荷に伝送した電力趨勢を測定することによって電力の絶対値を計算または測定せずに得られることを特徴とするアナログ光発電回路。
【請求項２】
前記最大電圧計算回路は可変分圧回路を有し、前記可変分圧回路は所定の電圧に対し分圧を行うことにより最大電圧を発生することを特徴とする請求項１に記載のアナログ光発電回路。
【請求項３】
前記最大電圧計算回路は、入力電圧の変化方向と負荷に伝送した電力の変化方向とを比較し比較の結果に基づき前記可変分圧回路を制御する方向比較回路を有することを特徴とする請求項２に記載のアナログ光発電回路。
【請求項４】
前記方向比較回路は、
入力電圧を受ける第一ハイパスフィルタと、
負荷に伝送した電力を表す指標を取得する第二ハイパスフィルタと、
前記第一ハイパスフィルタ及び前記第二ハイパスフィルタの出力を受け、比較の結果を発生する傾き方向比較回路と、
を有することを特徴とする請求項３に記載のアナログ光発電回路。
【請求項５】
前記第一ハイパスフィルタ及び前記第二ハイパスフィルタは微分器であることを特徴とする請求項４に記載のアナログ光発電回路。
【請求項６】
負荷に伝送した電力趨勢は、負荷に供給された電流に基づき負荷の電圧を計算または測定せずに得られることを特徴とする請求項１に記載のアナログ光発電回路。
【請求項７】
負荷に伝送した電力趨勢は、負荷に電気的に接続される抵抗器の熱を検出する電力趨勢計によって得られることを特徴とする請求項１に記載のアナログ光発電回路。
【請求項８】
負荷を流れた電流を測定し、測定結果を前記方向比較回路に入力する電流測定回路を有することを特徴とする請求項３に記載のアナログ光発電回路。
【請求項９】
前記所定の電圧は、固定電圧、前記光発電デバイスの出力電圧、または、参考光発電デバイスが出力する参考電圧であることを特徴とする請求項１に記載のアナログ光発電回路。
【請求項１０】
光エネルギーを吸収することにより入力電圧を発生し、かつ入力電圧と入力電流とに対応関係を維持させる光発電デバイスと、
入力電圧を負荷に供給される出力電流に変換する電力出力段と、
所定の電圧を受け、入力電流の変化方向と、負荷に伝送した電力の変化方向とに基づき最大電圧を計算する最大電圧計算回路と、
前記最大電圧計算回路により算出された最大電圧と入力電圧とを比較し、比較の結果に基づき電力出力段の電圧変換操作を制御するアナログ比較制御回路と、を有し、
前記最大電圧計算回路において、電力の変化方向は、負荷に伝送した電力趨勢を測定することによって電力の絶対値を計算または測定せずに得られることを特徴とするアナログ光発電回路。
【請求項１１】
前記最大電圧計算回路は可変分圧回路を有し、前記可変分圧回路は所定の電圧に対し分圧を行うことにより最大電圧を発生することを特徴とする請求項１０に記載のアナログ光発電回路。
【請求項１２】
前記最大電圧計算回路は、入力電圧の変化方向と負荷に伝送した電力の変化方向とを比較し比較の結果に基づき前記可変分圧回路を制御する方向比較回路を有することを特徴とする請求項１１に記載のアナログ光発電回路。
【請求項１３】
前記方向比較回路は、
入力電流を表示する電圧値を受ける第一ハイパスフィルタと、
負荷に伝送した電力を表す指標を取得する第二ハイパスフィルタと、
前記第一ハイパスフィルタ及び前記第二ハイパスフィルタの出力を受け、比較の結果を発生する傾き方向比較回路と、
を有することを特徴とする請求項１２に記載のアナログ光発電回路。
【請求項１４】
前記第一ハイパスフィルタ及び前記第二ハイパスフィルタは微分器であることを特徴とする請求項１３に記載のアナログ光発電回路。
【請求項１５】
負荷に伝送した電力趨勢は、負荷に供給された電流に基づき負荷の電圧を計算または測定せずに得られることを特徴とする請求項１３に記載のアナログ光発電回路。
【請求項１６】
負荷に伝送した電力趨勢は、負荷に電気的に接続される抵抗器の熱を検出する電力趨勢計によって得られることを特徴とする請求項１３に記載のアナログ光発電回路。
【請求項１７】
負荷を流れた電流を測定し、測定結果を前記方向比較回路に入力する電流測定回路を有することを特徴とする請求項１５に記載のアナログ光発電回路。
【請求項１８】
前記所定の電圧は、固定電圧、前記光発電デバイスの出力電圧、または、参考光発電デバイスが出力する参考電圧であることを特徴とする請求項１３に記載のアナログ光発電回路。
【請求項１９】
光エネルギーを吸収することにより入力電圧を発生する光発電デバイスと、
入力電圧を負荷に供給される出力電流に変換する電力出力段と、
所定の電圧を受け、入力電圧の変化方向と、光発電デバイスに発生した電力の変化方向とに基づき最大電圧を計算する最大電圧計算回路と、
最大電圧計算回路により算出された最大電圧と入力電圧とを比較し、比較の結果に基づき電力出力段の電圧変換操作を制御するアナログ比較制御回路と、を有し、
前記最大電圧計算回路において、電力の変化方向は、電力変化方向を示す出力信号を出力する電力変化方向表示回路によって得られることを特徴とするアナログ光発電回路。
【請求項２０】
電力変化量をｄ（Ｖ×Ｉ）とし時間変化量をｄｔとすると、
前記出力信号は、ｄ（Ｖ×Ｉ）／ｄｔの正負号を表示するデジタル信号であることを特徴とする請求項１９に記載のアナログ光発電回路。
【請求項２１】
前記電力方向表示回路は、
負荷への電流に関する第１遅延信号を求める第１ＲＣ回路と、
負荷への電圧に関する第２遅延信号を求める第２ＲＣ回路と、
前記第１遅延信号、前記第２遅延信号、負荷への電流に関する信号、及び、負荷への電圧に関する信号に基づいて電力変化方向を決定する電力変化方向決定アナログ回路と、
を有することを特徴とする請求項１９に記載のアナログ光発電回路。
【請求項２２】
前記電力変化方向決定アナログ回路は、
負荷への電流と電圧との積に比例する第１導信号を生成する第１アナログ乗数回路と、
前記第１遅延信号と前記第２遅延信号との積に比例する第２導信号を生成する第２アナログ乗数回路と、
前記第１導信号と前記第２導信号とを比較し、電力変化方向を決定する合計ノードと、
を有することを特徴とする請求項２１に記載のアナログ光発電回路。
【請求項２３】
光エネルギーを吸収することにより入力電圧を発生する光発電デバイスと、
入力電圧を負荷に供給される出力電流に変換する電力出力段と、
所定の電圧を受け、入力電流の変化方向と、光発電デバイスに発生した電力の変化方向とに基づき最大電圧を計算する最大電圧計算回路と、
最大電圧計算回路により算出された最大電圧と入力電圧とを比較し、比較の結果に基づき電力出力段の電圧変換操作を制御するアナログ比較制御回路と、を有し、
前記最大電圧計算回路において、電力の変化方向は、電力変化方向を示す出力信号を出力する電力変化方向表示回路によって得られることを特徴とするアナログ光発電回路。
【請求項２４】
電力変化量をｄ（Ｖ×Ｉ）とし時間変化量をｄｔとすると、
前記出力信号は、ｄ（Ｖ×Ｉ）／ｄｔの正負号を表示するデジタル信号であることを特徴とする請求項２３に記載のアナログ光発電回路。
【請求項２５】
前記電力方向表示回路は、
負荷への電流に関する第１遅延信号を求める第１ＲＣ回路と、
負荷への電圧に関する第２遅延信号を求める第２ＲＣ回路と、
前記第１遅延信号、前記第２遅延信号、負荷への電流に関する信号、及び、負荷への電圧に関する信号に基づいて電力変化方向を決定する電力変化方向決定アナログ回路と、
を有することを特徴とする請求項２３に記載のアナログ光発電回路。
【請求項２６】
前記電力変化方向決定アナログ回路は、
負荷への電流と電圧との積に比例する第１導信号を生成する第１アナログ乗数回路と、
前記第１遅延信号と前記第２遅延信号との積に比例する第２導信号を生成する第２アナログ乗数回路と、
前記第１導信号と前記第２導信号とを比較し、電力変化方向を決定する合計ノードと、
を有することを特徴とする請求項２５に記載のアナログ光発電回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ光発電回路（Photovoltaic Power Circuit）に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー危機や全地球のエネルギー資源不足などの問題に対応するために、太陽光電池の研究が先進国で盛んに進められている。太陽光電池は光発電回路の一種であり、その基本原理は、半導体ＰＮダイオードの接合部の特性を利用し、前記半導体ＰＮダイオードの接合部に光エネルギーを受け、それを電気エネルギーに変換し、電気エネルギーを介して電池を充電し電力を発生することである。
光発電デバイスが生じる電気エネルギーのＶ−Ｉ（電圧−電流）特性図を図１に示す。図１の実線は電圧と電流との関係を示し、破線は電圧と電流の乗積、即ち電力（power）との関係を示す。図１では受けた光エネルギーに変化が起こらないと仮定し、一本の曲線のみを示す。受けた光エネルギーが変化すると、曲線はそれに応じて変化する。
【０００３】
最大電圧Ｖｏｃは図１に示すように、遮断位置に据えられ、最大電流Ｉｓｃは短絡位置に据えられる。最大の出力エネルギーを得るための最大出力点は、最大電圧または最大電流となる位置ではなく、電気エネルギー曲線の最大電力点（Maximum Power Point、ＭＰＰ）であり、それに対応する電圧と電流の値はＶｍｐｐとＩｍｐｐである。
受けた光エネルギーは通常非固定値であるため、従来技術では、抽出した電気エネルギーが受けた光エネルギー下の最大電力点（以下、「ＭＰＰ」と称する。）に位置する値であるかを計算するために、デジタル回路を複雑かつ精密に設計する必要があった。
【０００４】
従来技術によるデジタル光発電回路として特許文献１により掲示された回路を図２に示す。光発電デバイス（Photovoltaic Device）２に生じた電圧Ｖｉｎは電力出力段（power stage）３を介して出力電圧Ｖｏに変換され、負荷４に電力を供給する。
負荷４は充電池にすることが可能であり、電力出力段３は昇圧回路、降圧回路、反圧回路、帰還回路などにすることが可能である。
電力出力段３によりＭＰＰにおいて電気エネルギーを適切に抽出し続けるために、回路にデジタルコントローラ５を配置する。デジタルコントローラ５内のデジタル計算モジュール５１（例えばデジタルマイクロコントローラ）は、入力電圧Ｖｉｎの数値と抽出した電流ｉの数値に基づき、絶えず乗積を行うことによりＭＰＰを計算し、算出されたＭＰＰに基づき最大電圧値Ｖｍｐｐを計算する。算出された最大電圧値Ｖｍｐｐと入力電圧Ｖｉｎとを比較し、制御回路５２に電力出力段３を制御する信号を生じさせる。
図２に示す回路において、デジタルコントローラ５の設計は非常に複雑であるため、非常に多くのトランジスタが必要である。また、アナログデジタル変換器（Analog Digital Converter）により電圧電流信号を捉える必要がある。従って、特許文献１に掲示された回路は、設計上の難度が高いだけではなく、回路全体のコストをアップさせる。
【０００５】
特許文献２に掲示された別の従来技術は、「検索（search）」及び「ディザリング（dithering）」という二つのモードを含む。まず検索モードを起動し、電圧−電流曲線の全体を走査する（sweep）ことによりＭＰＰを見出し、そののち正常な工作モード（ディザリングモード）に進み、このモードの下でＭＰＰの電流値に基づき操作し、データを間歇的に採集し更新する。（以上の内容については、特許文献２の明細書、第８段、第１０段、第３３段、図５などを参照のこと。）しかし、特許文献２には走査ステップにかかわる回路は詳細に提示されていない。
【０００６】
特許文献２の従来技術では回路について詳細に提示されていなかったが、明細書中の検査モードと走査ステップについての説明から、最大電力点ＭＰＰを選択・記録するためには、電圧−電流値の乗算を行わないのであれば、メモリー、レジスタ、比較器などの参補助デジタル回路が必要である、と推測できる。（特許文献２の明細書からは、どのように電圧−電流値の乗積を省略するかについての記載は見付からなかった。）
もしそうであるならば、回路が非常に複雑となるだけではなく、前記走査ステップが回路の有効な稼働時間を使ってしまうことになる。また初期設定後に光強度が変化し、光発電デバイスに本来の電圧−電流曲線を逸脱するような現象が起こると、検索モードと走査ステップを起動し直さなければならないため、効率はよくないであろうと推測できる。
従って、特許文献２の従来技術において、ディザリングモード中の簡単なアナログ回路を操作するためには、複雑な回路を介してＭＰＰを予め見出す必要があると考えられるため、適切ではないと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】アメリカ合衆国特許第６９８４９７０号
【特許文献２】アメリカ合衆国特許公開第２００６／０１６４０６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主な目的は、光発電デバイスの電圧−電流特性において、簡単な構成でＭＰＰを求めることができるアナログ光発電回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明のアナログ光発電回路は、光発電デバイス、電力出力段、最大電圧計算回路、およびアナログ比較制御回路を有する。
光発電デバイスは、光エネルギーを吸収することにより入力電圧を発生し、入力電圧と入力電流とに対応関係を維持させる。
電力出力段は、入力電圧を負荷に供給される出力電流に変換する。
最大電圧計算回路は、所定の電圧を受け、（１）入力電圧の変化方向と負荷に伝送した電力の変化方向、または、（２）入力電流の変化方向と負荷に伝送した電力の変化方向に基づき最大電圧を計算する。
アナログ比較制御回路は、最大電圧計算回路により算出された最大電圧と入力電圧とを比較し、比較の結果に基づき電力出力段の電圧変換操作を制御する。
【００１０】
最大電圧を調整するためには、起動状態下で電圧−電流曲線を予め精密に計算する必要はなく、大略の値から始めればよい。大略の電圧値は所定の電圧値に基づき簡単な回路分圧を介して取得することが可能であり、所定の電圧値は固定電圧にすることも、光発電デバイスまたは参考光発電デバイスから取得することも可能であるため、複雑な計算は必要ない。
また、光発電デバイスに発生した電力の正確な数値を精密に計算する必要はなく、変化方向を知りさえすればよい。つまり精密かつ簡単な電力計、または電力趨勢のみを計算する電力趨勢計を介し、現在の電力が増加するか減少するかを把握しさえすればいい。また、電流を介して回路を測定し、電流値により電力を表示することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光発電デバイスの電圧−電流の特性図である。
【図２】従来技術による光発電回路を示す回路図である。
【図３】本発明の第１実施例によるアナログ光発電回路を示す回路図である。
【図４】本発明の第２実施例によるアナログ光発電回路を示す回路図である。
【図５】本発明の第３実施例によるアナログ光発電回路を示す回路図である。
【図６】本発明の第４実施例によるアナログ光発電回路を示す回路図である。
【図７】本発明の第５実施例によるアナログ光発電回路を示す回路図である。
【図８】本発明の第５実施例によるアナログ光発電回路おける電流測定回路を示す回路図である。
【図９】本発明の第６実施例によるアナログ光発電回路を示す回路図である。
【図１０】本発明の第７実施例によるアナログ光発電回路を示す回路図である。
【図１１】本発明の第８実施例によるアナログ光発電回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の主要な特徴は、アナログ回路デバイスを使用していることであり、これにより光発電回路の最大電力点ＭＰＰを計算するための回路を従来のものと比べて簡易化できる点にある。そのため、本発明の光発電回路は「アナログ光発電回路」と称される。
しかしながら、「アナログ光発電回路」という言葉は、単に本発明の光発電回路の主要な特徴を示しているに過ぎず、本発明の光発電回路の全てがアナログデバイスで構成されるわけではない。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下に示す本発明の思想に基づく実施例は、最大電圧Ｖｍｐｐを正確に求めることができる。
【００１３】
（第１実施例）
本発明の第１実施例を図３に示す。第１実施例は、メイン光発電デバイス２１、電力出力段３、最大電圧計算回路、及びアナログ比較制御回路５０を有する。
メイン光発電デバイス２１は、光エネルギーを吸収し、入力電圧Ｖｉｎを発生する。メイン光発電デバイス２１に発生した入力電圧Ｖｉｎは、電力出力段３に提供される。
【００１４】
図３中の参考電圧ＶｉｎＲＥＦは、メイン光発電デバイス２１の出力により得られるほか、参考光発電デバイス（図中非表示）の出力によっても得られる。または、適切に設定された一定値とすることもできる。
参考光発電デバイスの作用は最大電圧値Ｖｍｐｐの計算をサポートすることである。参考光発電デバイスは、メイン光発電デバイス２１と参考光発電デバイスとの間の釣り合いに基づき、参考電圧ＶｉｎＲＥＦを発生する。
【００１５】
電力出力段３は、入力電圧Ｖｉｎを負荷４に供給される出力電流Ｉｏｕｔに変換する。
電力出力段３は昇圧回路、降圧回路、反圧回路、帰還回路などにすることができる。電力出力段３はアナログ比較制御回路５０の制御を受け、入力電圧ＶｉｎをＭＰＰの位置に固定し、入力端から電気エネルギーを抽出する。
【００１６】
最大電圧計算回路は、所定の電圧を受け、入力電流の変化方向と、負荷４に伝送した電力の変化方向とに基づき最大電圧を計算する。第１実施例の最大電圧計算回路は、可変抵抗制御回路７および方向比較回路６０を有する。
【００１７】
アナログ比較制御回路５０については、詳細な部分を省略しブロックで表示する。
アナログ比較制御回路５０は、最大電圧計算回路により算出された最大電圧と入力電圧Ｖｉｎとを比較し、比較の結果に基づき電力出力段３の電圧変換操作を制御する。
【００１８】
詳しくは、アナログ比較制御回路５０は、節目ＶＲの電圧と入力電圧Ｖｉｎとを比較し、比較の結果に基づき電力出力段３を制御し、電気エネルギーを抽出する。入力電圧Ｖｉｎが節目ＶＲの電圧より大きい場合、電力出力段３は入力端から比較的多い電流を抽出する。入力電圧Ｖｉｎが節目ＶＲの電圧より小さい場合、電力出力段３は入力端から抽出する電流を減少させる。この時、図１の電圧−電流曲線に示すように電流が増加すると、メイン光発電デバイス２１の出力電圧、即ち入力電圧Ｖｉｎは減少する。一方電流が減少すると、メイン光発電デバイス２１の出力電圧、即ち入力電圧Ｖｉｎは増加する。言い換えれば、比較と帰還制御の機能により、最終的に入力電圧Ｖｉｎを節目ＶＲの電圧値に固定する、即ち入力電圧Ｖｉｎを大体算出されたＶｍｐｐ値に一致させることができる。これにより電力出力段３は最良な稼動点に位置し、最大電気エネルギーを抽出する。
【００１９】
固定抵抗器Ｒ３と可変抵抗器Ｒ４とは可変分圧回路を構成する。可変分圧回路は、参考電圧ＶｉｎＲＥＦに分圧を行うことにより節目ＶＲの電圧を決める。言い換えれば、可変抵抗器Ｒ４の抵抗値は節目ＶＲの電圧を決め、かつ、ＶＲの電圧をＶｍｐｐに一致させることができる。
可変抵抗器Ｒ４は本発明の実施方法の一例に過ぎず、別の可変抵抗デバイス、または線性変化の特性を持たない可変抵抗デバイス（例えば金属酸化物半導体電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴ、接面電界効果トランジスタＪＥＦＴ、ピンチ式抵抗器pinch-resistorなど）を使用することができる。
まとめると、可変分圧回路を介して節目ＶＲの電圧を調整することにより目的を達成することができる。
【００２０】
可変抵抗器Ｒ４の抵抗値は可変抵抗制御回路７により制御される。その制御法方法は次の通りである。
図１に示すＶ−Ｉ曲線において、ＭＰＰの左方に位置する場合、電圧は降下し、電力は上昇し、両者の傾きは反対方向を示す。Ｖ−Ｉ曲線においてＭＰＰの右方に位置する場合、電圧は上昇し、電力は上昇し、両者の傾きは同じ方向を示す。言い換えれば、メイン光発電デバイス２１の出力電圧の傾き方向と出力電力の傾き方向とを比較することにより、ＭＰＰの右方または左方のどちらに位置しているかが決められる。
【００２１】
可変抵抗器Ｒ４の抵抗値を調整することにより、節目ＶＲの電圧をＶｍｐｐに接近させることができる。
この思想の下、図３に示す回路は、方向比較回路６０を有する。回路は（メイン光発電デバイス２１の出力電圧に対応する）入力電圧Ｖｉｎと（メイン光発電デバイス２１の出力電力に対応する）出力端の電力とを受け、両者の傾き方向を比較し、比較の結果を可変抵抗制御回路７に出力することにより可変抵抗器Ｒ４の抵抗値を調整することができる。
【００２２】
第１実施例は可変抵抗制御回路７により可変抵抗器Ｒ４の抵抗値を調整する。
節目ＶＲの電圧の調整方法の基本原理は、節目ＶＲの電圧を発生可能な回路を提供し、傾き方向比較回路６３の出力信号により制御を受け、かつ既定の法則に基づき節目ＶＲの電圧を上昇または降下させるように調整することである。
既定の法則とは、電圧と電力両者の傾きが反対方向を示す場合、節目ＶＲの電圧を減少させ、電圧および電力両者の傾きが同じ方向を示す場合、節目ＶＲの電圧を増加させることである。従って、この法則に従い参考電圧である節目ＶＲの電圧を制御する任意の方法は、本発明の技術的範囲に属すべきである。
【００２３】
方向比較回路６０の実施方法は様々である。第１実施例では、図３の右側の電力計４０により（メイン光発電デバイス２１の出力電力に対応する）出力端の電力を測定し、測定の結果を微分回路６２に入力し、微分回路６２の出力により出力端の電力の傾きを表示する。
微分回路６１は入力電圧Ｖｉｎの微分を行い、出力により入力電圧Ｖｉｎの傾き、即ちメイン光発電デバイス２１の出力電圧の傾きを表示する。
傾き方向比較回路６３は回路６１、６２の出力を受け、算出された二つの傾き方向を比較し、その比較の結果を可変抵抗制御回路７に提供することにより、可変抵抗器Ｒ４の抵抗値を調整する。
【００２４】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図４に示す。第２実施例である方向比較回路６０の詳細な回路構成において、ＯＰ１、ＯＰ２はオペアンプであり、ＣＰ１、ＣＰ２は比較器である。比較器ＣＰ１、ＣＰ２はオペアンプＯＰ１、ＯＰ２の出力値と前の時点のコンデンサＣ１、Ｃ２の両端の電圧とを比較することにより傾き方向を決め、かつ排他的論理和ＸＯＲ出力により傾き方向を表示する。ここで図面により提示されたのは実施可能な一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２５】
本発明の第２実施例では、メイン光発電デバイス２１の出力電圧の大体の傾き方向と出力電力の大体の傾き方向を測定し、両者を比較しさえできればよいため、絶対に正確な傾きを求める必要がない。
このため、図３および図４中の微分回路６１と微分回路６２とを、ハイパスフィルタに取り替えても、同じ効果を達成することができる。
【００２６】
また比較器ＣＰ１、ＣＰ２の目的はオペアンプＯＰ１、ＯＰ２の出力をデジタル信号に変換し、排他的論理和ＸＯＰによる演算を促すことであるため、オペアンプＯＰ１、ＯＰ２の利得を適切に設定することにより論理回路にアナログ出力値を十分に識別させることができれば、傾き方向比較回路６３に比較器ＣＰ１、ＣＰ２を設置する必要がなくなり、かつ直接オペアンプＯＰ１、ＯＰ２の出力値を比較することが可能となる。
【００２７】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図５に示す。図５に示すのは、可変抵抗制御回路７の詳細な回路構成である。図５は説明のための例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
第３実施例では、方向比較回路６０の出力が低レベルである場合、上ブリッジＰＭＯＳスイッチは導通状態を示し、コンデンサＣ７は正方向の充電を受け、正方向上に可変抵抗器Ｒ４を調整する。方向比較回路６０の出力が高レベルである場合、下ブリッジＮＭＯＳスイッチは導通状態を呈し、コンデンサＣ７は負方向の充電を受け、負方向上に可変抵抗器Ｒ４を調整する。
上述の正負充電方向、図中のＰＭＯＳおよびＮＭＯＳトランジスタスイッチの位置と可変抵抗器Ｒ４の調整方向とは方向比較回路６０の出力モードまたは逆の配置方法によって決めることができる。例えば、図４中の排他的論理和ＸＯＲを排他的論理和の否定ＸＮＯＲに変える場合、上述の正負方向は置換される。
【００２８】
（第４実施例）
本発明の第４実施例を図６に示す。図６に示すのは、可変抵抗制御回路７の詳細な回路構成である。図６は説明のための例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
第４実施例では、トランスコンダクタアンプ（Transconductor）ＧＭを有する。トランスコンダクタアンプＧＭは、方向比較回路６０の出力と参考電圧ＶＢとの比較結果に対応する電流を発生し、コンデンサＣ７に充電を行うことにより可変抵抗器Ｒ４を制御する。
参考電圧ＶＢの数値は、方向比較回路６０の出力の高レベルと低レベルとの間に設定することができる。つまり方向比較回路６０の出力が低レベルである場合、トランスコンダクタアンプＧＭは正電流を発生し、コンデンサＣ７は正方向の充電を受け、正方向上に可変抵抗器Ｒ４を調整することができる。方向比較回路６０の出力が高レベルである場合、トランスコンダクタアンプＧＭは負電流を発生し、コンデンサＣ７は負方向の充電を受け、負方向上に可変抵抗器Ｒ４を調整することができる。
前述の通り、正負方向（即ちトランスコンダクタアンプＧＭの正負入力端の接続位置）は方向比較回路６０の出力モードまたは逆の配置方法によって決めることができる。
【００２９】
本発明によると、図１に示す電圧−電力特性によってＭＰＰを判断することができる。また電流−電力特性によりＭＰＰを判断することもできる。Ｖ−Ｉ曲線においてＭＰＰの左側に位置する場合、電流は上昇し、電力は上昇し、両者の傾きは同じ方向を示す。Ｖ−Ｉ曲線においてＭＰＰの右側に位置する場合、電流は上昇し、電力は降下し、両者の傾きは反対方向を示す。従って、メイン光発電デバイス２１の出力電流の傾き方向と出力電力の傾き方向とを比較することによりＭＰＰの左方または右方に位置するかを決めることができる。第５実施例は、第４実施例の相関実施例である。
【００３０】
（第５実施例）
本発明の第５実施例を図７に示す。第５実施例は、電流測定回路８により入力電流Ｉｉｎ（即ちメイン光発電デバイス２１の出力電流）と（メイン光発電デバイス２１の出力電力に対応する）電力計４０の出力とを測定し、方向比較回路６０において方向比較を行い、その結果に基づき可変抵抗器Ｒ４の抵抗値を調整し、節目ＶＲの電圧をＶｍｐｐに接近させる。
電流−電力の傾き方向特性と前述の電圧−電力の傾き方向特性が正反対であるため、方向比較回路６０または可変抵抗制御回路７の詳細な回路構成まで考慮しなければならない。例えば前述の図４から図６に示す回路構成を採用する場合、その間に逆方向のゲートを適切に加えることも、排他的論理和ＸＯＲの代わりに排他的論理和の否定ＸＮＯＲを使用することも、図５に示す上下ブリッジＰＭＯＳとＮＭＯＳトランジスタの位置を互いに置換することも、図６に示すトランスコンダクタアンプＧＭの正負入力端を互いに置換することもできる。
【００３１】
前述の実施例と同じように、第５実施例は可変抵抗制御回路７により可変抵抗器Ｒ４の抵抗値を調整する。節目ＶＲの電圧の調整方法の基本原理は、節目ＶＲの電圧を発生可能な回路を提供し、傾き方向比較回路６３の出力信号により制御を受け、かつ既定の法則に基づき節目ＶＲの電圧を上昇または降下させるように調整することである。既定の法則とは電流と電力両者の傾きが反対方向を示す場合、節目ＶＲの電圧を上昇させ、電流と電力両者の傾きが同じ方向を示す場合、節目ＶＲの電圧を降下させることである。
従って、この法則に従い参考電圧である節目ＶＲの電圧を制御する任意の方法は本発明の技術的範囲に属すべきである。
【００３２】
電流測定回路８の動作について図８を参考に説明する。図８の回路は入力電流Ｉｉｎを測定し、その測定結果を電圧信号に変換し、それを方向比較回路６０に伝送することができる。ここで図８により提示されたのは実施可能な一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
前述の図３、図４および図７に示す実施例では、電力計４０は電流電圧の測量と乗算を行わなければならないため、回路は複雑になる。しかし、実際に本発明の実施例では非常に精密な電力計を使用する必要がない。前述の通り、本発明の実施例は正確な電力数値を知る必要なく、メイン光発電デバイス２１の出力電力の大体の変化方向が分かりさえすればよい。従って電力計の回路を簡単化することも（詳しくは後述の図１０および図１１による）、電力計を配置しないこともできる。
【００３３】
（第６実施例）
本発明の第６実施例を図９に示す。第６実施例は、図７に示す第５実施例の変形である。図の右側に示すように、多くの場合、負荷４は電池であり、電池の電圧変化は非常に緩慢であるため、電力計４０の代わりに電流測定回路４１を使用し、負荷４へ流れ込む電流のみを測り、それを電圧信号に変換し、微分回路６２に入力することができる。これにより回路の目的を達成することが可能となる。図８に示すのは電流測定回路４１の具体的な構成である。また、図３および図４に示す回路の右側に効果が同等の入れ替えをすることもできる。詳しい説明を省く。
【００３４】
負荷４の電圧変化まで考慮する場合、電力計の代わりに電力趨勢計を使用することができる。電力趨勢計とは現時点の電力と前時点の電力とを比較し、その差に対応する信号を発生するものである。なお、前記電力趨勢計は数値に対し比例的に変化を生じる必要なく、電力変化の方向のみを表示しさえすればよい。
【００３５】
（第７実施例）
本発明の第７実施例を図１０に示す。第７実施例は電力趨勢計を用いる一例であり、抵抗熱度感知により電力趨勢を計算する。図１０に示すように、バイポーラトランジスタＱＢＰにより抵抗Ｒｓ上の熱変化を感知することができる。
一般的に、バイポーラトランジスタのベースはエミッタ電圧変化（ｄＶＢＥ）と温度変化（ｄＴ）との関係は下記の通りである。
ｄＶＢＥ／ｄＴ≒−２ｍＶ／℃
従って、この電圧変化値で電力趨勢を表示することができる。しかし、これは反対方向のアナログ信号の場合であるため、終段回路において対応的な処理を行う必要がある。
【００３６】
（第８実施例）
本発明の第８実施例を図１１に示す。電力計の代わりに電力趨勢計を使用せず電流電圧値を測定する場合、図１１に示すように、本発明の目的を十分かつ簡単に達成することができる。
第８実施例による回路は、図４に示す電力計４０、微分回路６１および比較計ＣＰ２を有する。図１１に示す出力信号ＰＲＦＩは電力変化の方向、即ちｄ（Ｖ×Ｉ）／ｄｔの正負号を表示する。ｄ（Ｖ×Ｉ）は電力変化量であり、ｄｔは時間変化量である。また出力信号ＰＲＦＩは、図４に示す排他的論理和ＸＯＲに入力され、比較器ＣＰ１とともに論理演算を行い、制御信号を発生することにより可変抵抗制御回路７を制御するデジタル信号である。図１１に示す回路においては、電流と電圧は測定するが、回路は複雑な乗法演算を行う必要がないため、一般の電力計と比べてより簡単である。
【００３７】
上述のように、従来技術は、電流電圧値を正確に計算しＭＰＰを求めるために、複雑なデジタル計算回路を使用し、そのために使用したトランジスタデバイスの数は少なくても十数万から数十万であった。しかし、本発明のアナログ光発電回路では、使用するトランジスタデバイスの数はその千分の一以下に減少させることができる。従って、本発明の実施例は従来技術よりも進歩し、かつ実用性を有する。
【００３８】
以上、比較的好ましい実施例に基づき本発明を説明した。上述したものは本技術を熟知している人に本発明の内容を理解させるための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また本技術を熟知している人は上述したものにより本発明の精神の下で効果が同等の様々な変化、例えばあらゆる実施例において直接に接続される二つのデバイスの間に主要な機能に影響を与えない遅延回路、スイッチング回路または抵抗回路などの回路を増設することを推考することができる。従って本発明の思想と精神を逸脱しない限り、効果が同等の変更または修正を行うことは本発明の技術的範囲に属すべきである。
【符号の説明】
【００３９】
２：光発電デバイス、３：電力出力段、４：負荷、５：デジタルコントローラ、７：可変抵抗制御回路、８：電流測定回路、２１：メイン光発電デバイス（光発電デバイス）、３１：電力トランジスタ、４０：電力計、４１：電流測定回路、５０：アナログ比較制御回路、５１：デジタル計算モジュール、５２：論理回路、６０：方向比較回路、６１：微分回路、６２：微分回路、６３：傾き方向比較回路、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ７、ＣＲ：コンデンサ、ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＭＰ：比較器、ＤＲ：ダイオード、ＯＰ１、ＯＰ２：オペアンプ、ＱＢＰ：バイポーラトランジスタ、Ｒ３、Ｒ４、Ｒｓ：抵抗、ＳＷ：スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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