(57)【要約】【課題】発電効率の向上に有効な発電装置を提供する。【解決手段】発電装置１は、複数の発電モジュール２０と、出力電力を調節するＭＰＰＴ回路４０と、発電モジュール２０の開放電圧に関する第一情報を検出する検出部５０と、発電モジュール２０をＭＰＰＴ回路４０に接続した第一接続状態又は検出部５０に接続した第二接続状態に切り替える切替部８０と、第一情報の検出結果を取得する検出制御部１１１と、第一情報の値により区画される電圧区間ごとに、出力電力が極値となり得る第一候補電圧を算出する候補値算出部１１２と、電圧区間の第一候補電圧が当該電圧区間内にある場合に、当該第一候補電圧を第二候補電圧として選定し、最大の極値に対応する第二候補電圧を目標電圧として選定する目標電圧導出部１１３と、目標電圧に応じてＭＰＰＴ回路４０を制御する追跡制御部１１４と、を備える。【選択図】図１
2019036211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列に接続された複数の発電モジュールと、
前記複数の発電モジュールからの出力電力を調節する出力調節部と、
前記発電モジュールの開放電圧に関する第一情報を検出する少なくとも一つの検出部と、
前記発電モジュールを、前記検出部から離れて前記出力調節部に接続した第一接続状態、又は前記出力調節部から離れて前記検出部に接続した第二接続状態に切り替える切替部と、
それぞれの前記発電モジュールを前記第一接続状態又は前記第二接続状態に切り替えるように前記切替部を制御しながら、前記第二接続状態となっている前記発電モジュールの前記第一情報の検出結果を前記検出部から取得する検出制御部と、
前記検出制御部により取得された複数の前記第一情報の値により区画される電圧区間ごとに、前記出力電力が極値となり得る第一候補電圧を算出する候補値算出部と、
前記電圧区間の前記第一候補電圧が当該電圧区間内にある場合に、当該第一候補電圧を第二候補電圧として選定することを前記電圧区間ごとに実行し、最大の前記極値に対応する前記第二候補電圧を目標電圧として選定する目標電圧導出部と、
前記複数の発電モジュールからの出力電圧を前記目標電圧に近付けるように前記出力調節部を制御する追跡制御部と、を備える発電装置。
【請求項２】
前記複数の発電モジュールは、前記第二接続状態において同一の前記検出部に接続される複数の前記発電モジュールを含み、
前記検出制御部は、前記第二接続状態において同一の前記検出部に接続される前記発電モジュール同士が前記検出部を介して互いに導通することのないように前記切替部を制御する、請求項１記載の発電装置。
【請求項３】
前記検出制御部は、一つの前記発電モジュールが前記第二接続状態であるときに、他の全ての前記発電モジュールが前記第一接続状態となるように前記切替部を制御する、請求項１又は２記載の発電装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記発電モジュールの内部抵抗に関する第二情報を更に検出し、
前記検出制御部は、前記第二接続状態となっている前記発電モジュールの前記第二情報の検出結果を前記検出部から更に取得し、
前記候補値算出部は、前記検出制御部により取得された前記第二情報を用いて前記第一候補電圧を算出する、請求項１〜３のいずれか一項記載の発電装置。
【請求項５】
互いに並列に接続された複数の発電モジュールと、前記複数の発電モジュールからの出力電力を調節する出力調節部と、前記発電モジュールの開放電圧に関する第一情報を検出する少なくとも一つの検出部と、前記発電モジュールを、前記検出部から離れて前記出力調節部に接続した第一接続状態、又は前記出力調節部から離れて前記検出部に接続した第二接続状態に切り替える切替部と、を制御する制御装置により実行され、
それぞれの前記発電モジュールを前記第一接続状態又は前記第二接続状態に切り替えるように前記切替部を制御しながら、前記第二接続状態となっている前記発電モジュールの前記第一情報の検出結果を前記検出部から取得することと、
複数の前記第一情報の値により区画される電圧区間ごとに、前記出力電力が極値となり得る第一候補電圧を算出することと、
前記電圧区間の前記第一候補電圧が当該電圧区間内にある場合に、当該第一候補電圧を第二候補電圧として選定することを前記電圧区間ごとに実行し、最大の前記極値に対応する前記第二候補電圧を目標電圧として選定することと、
前記複数の発電モジュールからの出力電圧を前記目標電圧に近付けるように前記出力調節部を制御することと、を含む発電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発電装置及び発電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、第１の出力端子と、第２の出力端子と、第１の出力端子と第２の出力端子との間に接続され、第１の複数の熱電モジュールを直列に接続してなる第１の直列ユニットと、第１の出力端子と第２の出力端子との間に、第１の直列ユニットと並列になるように接続され、第２の複数の熱電モジュールを直列に接続してなる第２の直列ユニットと、を有する発電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１９４３１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、互いに並列に接続された複数の発電モジュールにおける発電効率の向上に有効な発電装置及び発電制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面に係る発電装置は、互いに並列に接続された複数の発電モジュールと、複数の発電モジュールからの出力電力を調節する出力調節部と、発電モジュールの開放電圧に関する第一情報を検出する少なくとも一つの検出部と、発電モジュールを、検出部から離れて出力調節部に接続した第一接続状態、又は出力調節部から離れて検出部に接続した第二接続状態に切り替える切替部と、それぞれの発電モジュールを第一接続状態又は第二接続状態に切り替えるように切替部を制御しながら、第二接続状態となっている発電モジュールの第一情報の検出結果を検出部から取得する検出制御部と、検出制御部により取得された複数の第一情報の値により区画される電圧区間ごとに、出力電力が極値となり得る第一候補電圧を算出する候補値算出部と、電圧区間の第一候補電圧が当該電圧区間内にある場合に、当該第一候補電圧を第二候補電圧として選定することを電圧区間ごとに実行し、最大の極値に対応する第二候補電圧を目標電圧として選定する目標電圧導出部と、複数の発電モジュールからの出力電圧を目標電圧に近付けるように出力調節部を制御する追跡制御部と、を備える。
【０００６】
複数の発電モジュールからの出力電力を最大化し得る電圧（以下、「ＭＰＰ電圧」という。）は、各発電モジュールの発電状態に応じて変動する。各発電モジュールの発電状態は、開放電圧により把握可能であるが、開放電圧の測定には、各発電モジュールを負荷から切り離す必要がある。これに対し、切替部により、第一接続状態及び第二接続状態を切り替えることにより、第一情報の検出を随時実行することができる。第一情報が得られると、電圧区間ごとに第一候補電圧を算出し、電圧区間の第一候補電圧が当該電圧区間内にある場合に当該第一候補電圧を第二候補電圧として選定し、最大の極値に対応する第二候補電圧を目標電圧として選定し、複数の発電モジュールからの出力電圧を目標電圧に近付ける手法により、複数の発電モジュールからの出力電圧を容易にＭＰＰ電圧に近付けることができる。従って、発電効率の向上に有効である。
【０００７】
複数の発電モジュールは、第二接続状態において同一の検出部に接続される複数の発電モジュールを含み、検出制御部は、第二接続状態において同一の検出部に接続される発電モジュール同士が検出部を介して互いに導通することのないように切替部を制御してもよい。この場合、検出部の削減による装置構成の簡素化を図りつつ、第一情報を高精度に検出することができる。
【０００８】
検出制御部は、一つの発電モジュールが第二接続状態であるときに、他の全ての発電モジュールが第一接続状態となるように切替部を制御してもよい。この場合、電力の出力を中断する発電モジュールを一つ以下に保つことにより、第一情報の検出に伴う出力電力の低下を抑制することができる。
【０００９】
検出部は、発電モジュールの内部抵抗に関する第二情報を更に検出し、検出制御部は、第二接続状態となっている発電モジュールの第二情報の検出結果を検出部から更に取得し、候補値算出部は、検出制御部により取得された第二情報を用いて第一候補電圧を算出してもよい。この場合、発電モジュールの内部抵抗のばらつきをも織り込んで、第一候補電圧をより高精度に算出することができる。
【００１０】
本開示の他の側面に係る発電制御方法は、互いに並列に接続された複数の発電モジュールと、複数の発電モジュールからの出力電力を調節する出力調節部と、発電モジュールの開放電圧に関する第一情報を検出する少なくとも一つの検出部と、発電モジュールを、検出部から離れて出力調節部に接続した第一接続状態、又は出力調節部から離れて検出部に接続した第二接続状態に切り替える切替部と、を制御する制御装置により実行され、それぞれの発電モジュールを第一接続状態又は第二接続状態に切り替えるように切替部を制御しながら、第二接続状態となっている発電モジュールの第一情報の検出結果を検出部から取得することと、複数の第一情報の値により区画される電圧区間ごとに、出力電力が極値となり得る第一候補電圧を算出することと、電圧区間の第一候補電圧が当該電圧区間内にある場合に、当該第一候補電圧を第二候補電圧として選定することを電圧区間ごとに実行し、最大の極値に対応する第二候補電圧を目標電圧として選定することと、複数の発電モジュールからの出力電圧を目標電圧に近付けるように出力調節部を制御することと、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、互いに並列に接続された複数の発電モジュールにおける発電効率の向上に有効な発電装置及び発電制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】発電装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】ＶＩ特性を示すグラフである。
【図３】ＶＩ特性にＶＰ特性を重ねて示すグラフである。
【図４】ＶＩ特性にＶＰ特性を重ねて示すグラフである。
【図５】ＶＰ特性を示すグラフである。
【図６】制御装置のハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図７】発電制御手順を示すフローチャートである。
【図８】目標電圧の算出手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
〔発電装置〕
図１に示す発電装置１は、複数の発電素子により電気エネルギーを発生させる装置であり、負荷２に電力を供給する。
【００１５】
発電装置１は、直流電力を出力するための出力母線１１，１２と、複数の発電モジュール２０と、複数のダイオード３０と、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）回路４０（出力調節部）と、検出部５０と、切替部８０と、制御装置１００とを有する。
【００１６】
複数の発電モジュール２０のそれぞれは、出力母線１１，１２の間に接続されている。これにより、複数の発電モジュール２０は、出力母線１１，１２を介して互いに並列に接続されている。
【００１７】
発電モジュール２０は、互いに直列に接続された複数の発電素子を含み、出力母線１１，１２に直流電力を出力する。発電素子は、例えば熱電素子であり、熱エネルギーの入力に応じて直流電力を発生させる。各発電素子は、内部抵抗を含む。なお、発電モジュール２０は、複数の発電モジュール（互いに直列に接続された複数の発電素子を含むモジュール）を互いに直列に接続したもの（所謂ストリング）であってもよい。
【００１８】
図１においては、各発電モジュール２０を等価回路で示している。当該等価回路は、直流電源２１と内部抵抗２２とを含む。
【００１９】
複数のダイオード３０は、正極側の出力母線１１と、複数の発電モジュール２０との間にそれぞれ接続されており、出力母線１１から発電モジュール２０への電流の逆流を防止する。
【００２０】
ＭＰＰＴ回路４０は、出力母線１１，１２と負荷２との間に介在し、複数の発電モジュール２０から負荷２への出力電力を調節する。
【００２１】
ＭＰＰＴ回路４０は、例えばスイッチング型の電力変換回路である。電力変換回路の具体例としては、ＤＣ−ＤＣコンバータ（負荷２が直流用の負荷である場合）又はインバータ（負荷２が交流用の負荷である場合）が挙げられる。
【００２２】
検出部５０は、発電モジュール２０の開放電圧に関する第一情報を検出する。開放電圧とは、発電モジュール２０の両端部間が開放された状態における発電モジュール２０の出力電圧である。発電モジュール２０の両端部間が開放された状態は、発電モジュール２０が実質的に無限大の負荷抵抗に接続された場合と等価である。検出部５０は、発電モジュール２０の内部抵抗に関する第二情報を更に検出するように構成されていてもよい。
【００２３】
例えば検出部５０は、第一検出部６０及び第二検出部７０を有する。第一検出部６０は、発電モジュール２０の両端部間に接続可能な電圧センサ６１を含む。電圧センサ６１は、第一情報の一例として、発電モジュール２０の開放電圧値を検出する。第二検出部７０は、発電モジュール２０の両端部間に接続可能な基準抵抗７１及び電圧センサ７２を含む。発電モジュール２０の両端部間に基準抵抗７１が接続されると、基準抵抗７１の両端部間の電圧は、基準抵抗７１の大きさと内部抵抗２２の大きさとの比率に応じた値となる。すなわち、基準抵抗７１の両端部間の電圧は、内部抵抗２２の大きさに相関する。電圧センサ７２は、第二情報の一例として、基準抵抗７１の両端部間の電圧値（以下、「基準抵抗電圧値」という。）を検出する。
【００２４】
検出部５０は、発電モジュール２０ごとに設けられていてもよいし、複数の発電モジュール２０で共用されていてもよい。すなわち、複数の発電モジュール２０は、同一の検出部５０に接続される複数の発電モジュール２０を含んでいてもよい。図１においては、全ての発電モジュール２０が同一の検出部５０に接続される。
【００２５】
切替部８０は、発電モジュール２０を、検出部５０から離れてＭＰＰＴ回路４０に接続した第一接続状態、又はＭＰＰＴ回路４０から離れて検出部５０に接続した第二接続状態に切り替える。例えば切替部８０は、発電モジュール２０ごとに設けられた複数のスイッチ８１を有する。
【００２６】
スイッチ８１は、発電モジュール２０とダイオード３０との間に設けられている。スイッチ８１は、発電状態（第一接続状態）と、第一測定状態（第二接続状態）と、第二測定状態（第二接続状態）とを切り替える。発電状態は、発電モジュール２０が検出部５０から離れ、ダイオード３０を介してＭＰＰＴ回路４０に接続した状態である。第一測定状態は、発電モジュール２０がＭＰＰＴ回路４０及び第二検出部７０から離れて第一検出部６０に接続した状態である。第二測定状態は、発電モジュール２０がＭＰＰＴ回路４０及び第一検出部６０から離れて第二検出部７０に接続した状態である。
【００２７】
スイッチ８１は、発電状態、第一測定状態及び第二測定状態を切り替え可能であればどのようなものであってもよく、その具体例としてはリレー、半導体スイッチ又はフォトカプラ等が挙げられる。
【００２８】
制御装置１００は、それぞれの発電モジュール２０を上記第一接続状態又は第二接続状態に切り替えるように切替部８０を制御しながら、第二接続状態となっている発電モジュール２０の第一情報の検出結果を検出部５０から取得することと、複数の第一情報の値により区画される電圧区間ごとに、出力電力が極値となり得る第一候補電圧を算出することと、電圧区間の第一候補電圧が当該電圧区間内にある場合に、当該第一候補電圧を第二候補電圧として選定することを電圧区間ごとに実行し、最大の極値に対応する第二候補電圧を目標電圧として選定することと、複数の発電モジュール２０からの出力電圧（出力母線１１，１２間の電圧）を目標電圧に近付けるようにＭＰＰＴ回路４０を制御することと、を実行するように構成されている。
【００２９】
例えば制御装置１００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、検出制御部１１１と、候補値算出部１１２と、目標電圧導出部１１３と、追跡制御部１１４とを有する。
【００３０】
検出制御部１１１は、それぞれの発電モジュール２０を第一接続状態又は第二接続状態に切り替えるように切替部８０を制御しながら、第二接続状態となっている発電モジュール２０の第一情報及び第二情報の検出結果を検出部５０から取得する。
【００３１】
例えば検出制御部１１１は、それぞれの発電モジュール２０を発電状態、第一測定状態又は第二測定状態に切り替えるように切替部８０を制御しながら、第一測定状態となっている発電モジュール２０の開放電圧値の検出結果を第一検出部６０から取得し、第二測定状態となっている発電モジュール２０の基準抵抗電圧値の検出結果を第二検出部７０から取得する。
【００３２】
検出制御部１１１は、第二接続状態において同一の検出部５０に接続される発電モジュール２０同士が検出部５０を介して互いに導通することのないように切替部８０を制御してもよい。例えば検出制御部１１１は、第二接続状態において同一の検出部５０に接続される発電モジュール２０同士が同時に第一測定状態となることがなく、第二接続状態において同一の検出部５０に接続される発電モジュール２０同士が同時に第二測定状態となることもないように切替部８０を制御する。
【００３３】
検出制御部１１１は、一つの発電モジュール２０が第二接続状態（第一測定状態又は第二測定状態）であるときに、他の全ての発電モジュール２０が第一接続状態（発電状態）となるように切替部８０を制御してもよい。一例として、検出制御部１１１は、発電モジュール２０を第一測定状態に切り替えるように切替部８０を制御して当該発電モジュール２０の第一情報を第一検出部６０から取得することと、発電モジュール２０を第二測定状態に切り替えるように切替部８０を制御して当該発電モジュール２０の第二情報を第二検出部７０から取得することとを、全ての発電モジュール２０に対して１モジュールずつ順次実行する。
【００３４】
なお、一つの発電モジュール２０が第二接続状態であるときに、他の全ての発電モジュール２０が第一接続状態となるように切替部８０が制御されることは必須ではなく、少なくとも第二接続状態において同一の検出部５０に接続される発電モジュール２０同士が検出部５０を介して互いに導通しないように切替部８０が制御されていればよい。このため、検出制御部１１１は、一つの発電モジュール２０が第一測定状態であるときに、他の一つの発電モジュール２０が第二測定状態となるように切替部８０を制御してもよい。
【００３５】
候補値算出部１１２は、検出制御部１１１により取得された複数の第一情報の値により区画される電圧区間ごとに、出力電力が極値となり得る第一候補電圧を算出する。候補値算出部１１２は、検出制御部１１１により取得された第二情報を用いて第一候補電圧を算出してもよい。
【００３６】
熱電素子を用いた発電モジュール２０の出力電流と出力電圧との関係（以下、「ＶＩ特性」という。）は、次式により近似される。
【数１】
2019036211.tif 000003
Ｉ：発電モジュール２０の出力電流
Ｖ：出力母線１１，１２間の電圧
Ｅ：発電モジュール２０の開放電圧値（直流電源２１の電圧値）
Ｖｄ：ダイオード３０による降下電圧
ｒ：発電モジュール２０の内部抵抗値（内部抵抗２２の抵抗値）
【００３７】
これを前提として、候補値算出部１１２は、例えば次式により各電圧区間の第一候補電圧を算出する。
【数２】
2019036211.tif 000004
Ｖｋ：小さい方からｋ番目の電圧区間の第一候補電圧
Ｅｉ：小さい方からｉ番目の電圧区間の上限側の開放電圧値
Ｖｓｉ：開放電圧値Ｅｉの発電モジュール２０の基準抵抗電圧値
Ｖｄ：ダイオード３０による降下電圧
【００３８】
図２は、ＶＩ特性を示すグラフであり、横軸は出力電圧を示し、縦軸は出力電流を示している。図２のグラフは、発電装置１が５つの発電モジュール２０を有する場合を例示している。
【００３９】
ＶＩ特性Ｌ１は、最小の開放電圧値Ｅ１の発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０への出力電流と出力電圧との関係を示している。ＶＩ特性Ｌ２は、２番目に小さい開放電圧値Ｅ２の発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０への出力電流と出力電圧との関係を示している。ＶＩ特性Ｌ３は、３番目に小さい開放電圧値Ｅ３の発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０への出力電流と出力電圧との関係を示している。ＶＩ特性Ｌ４は、４番目に小さい開放電圧値Ｅ４の発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０への出力電流と出力電圧との関係を示している。ＶＩ特性Ｌ５は、５番目に小さい開放電圧値Ｅ５の発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０への出力電流と出力電圧との関係を示している。
【００４０】
ＶＩ特性Ｌ１０は、５つの発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０への出力電流と出力電圧との関係を示している。ＶＩ特性Ｌ１０は、小さい方から１番目の電圧区間ＳＧ１におけるＶＩ特性Ｌ１１と、小さい方から２番目の電圧区間ＳＧ２におけるＶＩ特性Ｌ１２と、小さい方から３番目の電圧区間ＳＧ３におけるＶＩ特性Ｌ１３と、小さい方から４番目の電圧区間ＳＧ４におけるＶＩ特性Ｌ１４と、小さい方から５番目の電圧区間ＳＧ５におけるＶＩ特性Ｌ１５とを含む。
【００４１】
電圧区間ＳＧ１，ＳＧ２の境界は、開放電圧値Ｅ１からダイオード３０の降下電圧Ｖｄを減算した値となっている。電圧区間ＳＧ２，ＳＧ３の境界は、開放電圧値Ｅ２からダイオード３０の降下電圧Ｖｄを減算した値となっている。電圧区間ＳＧ３，ＳＧ４の境界は、開放電圧値Ｅ３からダイオード３０の降下電圧Ｖｄを減算した値となっている。電圧区間ＳＧ４，ＳＧ５の境界は、開放電圧値Ｅ４からダイオード３０の降下電圧Ｖｄを減算した値となっている。電圧区間ＳＧ５の上限は、開放電圧値Ｅ５からダイオード３０の降下電圧Ｖｄを減算した値となっている。
【００４２】
電圧区間ＳＧ１においては、全ての発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０に電力が出力されるので、ＶＩ特性Ｌ１１はＶＩ特性Ｌ１〜Ｌ５の重ね合わせに相当する。
【００４３】
電圧区間ＳＧ２においては、開放電圧値Ｅ１から降下電圧Ｖｄを差し引いた電圧が、出力母線１１，１２間の電圧未満となるので、開放電圧値Ｅ１の発電モジュール２０から出力母線１１へは電流が流れない状態となる。すなわち、開放電圧値Ｅ１の発電モジュール２０からは電力が出力されず、残る４つの発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０に電力が出力されるので、ＶＩ特性Ｌ１２はＶＩ特性Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の重ね合わせに相当する。
【００４４】
電圧区間ＳＧ３においては、開放電圧値Ｅ１，Ｅ２の２つの発電モジュール２０からは電力が出力されず、残る３つの発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０に電力が出力されるので、ＶＩ特性Ｌ１３はＶＩ特性Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の重ね合わせに相当する。
【００４５】
電圧区間ＳＧ４においては、開放電圧値Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の３つの発電モジュール２０からは電力が出力されず、残る２つの発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０に電力が出力されるので、ＶＩ特性Ｌ１４はＶＩ特性Ｌ４，Ｌ５の重ね合わせに相当する。
【００４６】
電圧区間ＳＧ５においては、開放電圧値Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４の３つの発電モジュール２０からは電力が出力されず、残る１つの発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０に電力が出力されるので、ＶＩ特性Ｌ１５はＶＩ特性Ｌ５に一致している。
【００４７】
上式（２）により算出される第一候補電圧は、算出対象の電圧区間のＶＩ特性が全電圧区間にわたっていると仮定した場合に、出力電力が極値となる電圧に相当する。
【００４８】
図３及び図４は、発電モジュール２０の出力電力と出力電圧との関係（以下、「ＶＰ特性」という。）を図２のＶＩ特性に重ねて示すグラフである。図３のＶＰ特性Ｌ２１は、電圧区間ＳＧ１のＶＩ特性Ｌ１１が全電圧区間にわたっていると仮定した場合のＶＰ特性を示している。上式（２）によれば、ＶＰ特性Ｌ２１が極値となる電圧Ｖ１が電圧区間ＳＧ１の第一候補電圧として算出される。
【００４９】
同様に、図４のＶＰ特性Ｌ２２は、電圧区間ＳＧ２のＶＩ特性Ｌ１２が全電圧区間にわたっていると仮定した場合のＶＰ特性を示している。上式（２）によれば、ＶＰ特性Ｌ２２が極値となる電圧Ｖ２が電圧区間ＳＧ２の第一候補電圧として算出される。
【００５０】
図１に戻り、目標電圧導出部１１３は、電圧区間の第一候補電圧が当該電圧区間内にある場合に、当該第一候補電圧を第二候補電圧として選定することを電圧区間ごとに実行し、最大の極値に対応する第二候補電圧を目標電圧として選定する。なお、「電圧区間内にある」とは、隣接する電圧区間との境界にある場合を含んでいてもよい。
【００５１】
図３に示すように、電圧区間ＳＧ１の第一候補電圧Ｖ１は、電圧区間ＳＧ１外に位置しているので、第一候補電圧Ｖ１は第二候補電圧として採用されない。換言すると、第一候補電圧Ｖ１が電圧区間ＳＧ１外にある場合、電圧区間ＳＧ１に隣接する電圧区間において出力電力が更に上昇することとなるので、電圧区間ＳＧ１は第二候補電圧の探索対象から除外される。
【００５２】
図４に示すように、電圧区間ＳＧ２の第一候補電圧Ｖ２は、電圧区間ＳＧ２内に位置しているので、第一候補電圧Ｖ２は第二候補電圧として選定される。
【００５３】
電圧区間の第一候補電圧が当該電圧区間内にあるか否かを判定する処理を全ての電圧区間について実行した結果、一つの第二候補電圧が選定される場合、目標電圧導出部１１３は、当該第二候補電圧を目標電圧として選定する。
【００５４】
電圧区間の第一候補電圧が当該電圧区間内にあるか否かを判定する処理を全ての電圧区間について実行した結果、複数の第二候補電圧が選定される場合、目標電圧導出部１１３は最大の極値に対応する第二候補電圧を目標電圧として選定する。
【００５５】
例えば目標電圧導出部１１３は、次式により、各第二候補電圧に対応する出力評価係数を算出する。出力評価係数は、出力電力の大きさに比例する。目標電圧導出部１１３は、最大の出力評価係数に対応する第二候補電圧を目標電圧として選定する。
【数３】
2019036211.tif 000005
Ｖｋ：小さい方からｋ番目の電圧区間の第二候補電圧
Ｅｉ：小さい方からｉ番目の電圧区間の上限側の開放電圧値
Ｖｓｉ：開放電圧値Ｅｉの発電モジュール２０の基準抵抗電圧値
Ｖｄ：ダイオード３０による降下電圧
Ｐｋ：第二候補電圧Ｖｋに対応する出力評価係数
【００５６】
図５は、ＶＰ特性を示すグラフであり、横軸が出力電圧を示し、縦軸が出力電力を示している。図５のＶＰ特性Ｌ２０は、全ての発電モジュール２０からＭＰＰＴ回路４０への出力電力と出力電圧との関係を示している。
【００５７】
ＶＰ特性Ｌ２０において、出力電力は、２つの電圧Ｖａ，Ｖｂにおいて極値となっており、電圧Ｖａにおける極値Ｐａが、電圧Ｖｂにおける極値Ｐｂより大きい。この場合、目標電圧導出部１１３は、電圧Ｖａ，Ｖｂを第二候補電圧として選定し、最大の極値Ｐａに対応する第二候補電圧Ｖａを目標電圧として選定する。
【００５８】
図１に戻り、追跡制御部１１４は、複数の発電モジュール２０からの出力電圧を目標電圧に近付けるようにＭＰＰＴ回路４０を制御する。ＭＰＰＴ回路４０がスイッチング型の電力変換回路である場合に、追跡制御部１１４は、スイッチング素子のオン・オフタイミングの調節により、出力母線１１，１２間の電圧を目標電圧に近付けるようにＭＰＰＴ回路４０を制御する。
【００５９】
制御装置１００は、一つ又は複数の制御用コンピュータにより構成される。例えば制御装置１００は、図６に示す回路１２０を有する。回路１２０は、一つ又は複数のプロセッサ１２１と、メモリ１２２と、ストレージ１２３と、入出力ポート１２４とを有する。
【００６０】
ストレージ１２３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、後述の発電制御手順を実行するためのプログラムを記憶している。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。
【００６１】
メモリ１２２は、ストレージ１２３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１２１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１２１は、メモリ１２２と協働して上記プログラムを実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。
【００６２】
入出力ポート１２４は、プロセッサ１２１からの指令に従って、切替部８０、第一検出部６０、第二検出部７０及びＭＰＰＴ回路４０との間で電気信号の入出力を行う。
【００６３】
なお、制御装置１００のハードウェア構成は、必ずしもプログラムにより各機能モジュールを構成するものに限られない。例えば制御装置１００の各機能モジュールは、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成されていてもよい。
【００６４】
〔発電制御方法〕
続いて、発電制御方法の一例として、制御装置１００により実行される発電制御手順を説明する。
【００６５】
図７に示すように、制御装置１００は、まずステップＳ０１を実行する。ステップＳ０１では、検出制御部１１１が、いずれか一つの発電モジュール２０（以下、「測定対象の発電モジュール２０」という。）を発電状態から第一測定状態に切り替えるように切替部８０を制御する。
【００６６】
次に、制御装置１００はステップＳ０２を実行する。ステップＳ０２では、検出制御部１１１が、測定対象の発電モジュール２０の開放電圧値（すなわち第一情報）の検出結果を第一検出部６０から取得する。
【００６７】
次に、制御装置１００はステップＳ０３を実行する。ステップＳ０３では、検出制御部１１１が、測定対象の発電モジュール２０を第一測定状態から第二測定状態に切り替えるように切替部８０を制御する。
【００６８】
次に、制御装置１００はステップＳ０４を実行する。ステップＳ０４では、検出制御部１１１が、測定対象の発電モジュール２０の基準抵抗電圧値（すなわち第二情報）の検出結果を第二検出部７０から取得する。
【００６９】
次に、制御装置１００はステップＳ０５を実行する。ステップＳ０５では、検出制御部１１１が、測定対象の発電モジュール２０を第二測定状態から発電状態に戻すように切替部８０を制御する。
【００７０】
次に、制御装置１００はステップＳ０６を実行する。ステップＳ０６では、検出制御部１１１が、全ての発電モジュール２０について開放電圧値及び基準抵抗電圧値の取得が完了したか否かを確認する。
【００７１】
ステップＳ０６において、開放電圧値及び基準抵抗電圧値を未取得の発電モジュール２０（以下、「未測定の発電モジュール２０」という。）が残っていると判定した場合、制御装置１００はステップＳ０７を実行する。ステップＳ０７では、検出制御部１１１が、測定対象の発電モジュール２０をいずれか一つの未測定の発電モジュール２０に変更する。
【００７２】
その後、制御装置１００は処理をステップＳ０１に戻す。以後、全ての発電モジュール２０について開放電圧値及び基準抵抗電圧値の取得が完了するまで、ステップＳ０１〜Ｓ０７が繰り返される。
【００７３】
ステップＳ０６において、全ての発電モジュール２０について開放電圧値及び基準抵抗電圧値の取得が完了したと判定した場合、制御装置１００はステップＳ０８を実行する。ステップＳ０８では、候補値算出部１１２及び目標電圧導出部１１３が、全ての発電モジュール２０の開放電圧値及び基準抵抗電圧値を用い、上述した目標電圧を算出する処理を実行する。ステップＳ０８の具体的処理手順は後述する。
【００７４】
次に、制御装置１００はステップＳ０９を実行する。ステップＳ０９では、追跡制御部１１４が、複数の発電モジュール２０からの出力電圧を目標電圧に近付けるようにＭＰＰＴ回路４０を制御する。以上で１サイクルの発電制御手順が完了する。制御装置１００は、所定の周期で当該発電制御手順を繰り返す。
【００７５】
なお、ステップＳ０１〜Ｓ０７の手順は適宜変更可能である。例えば、ステップＳ０３，Ｓ０４をステップＳ０１，Ｓ０２の前に実行してもよい。また、二つの発電モジュール２０を測定対象とし、いずれか一方の発電モジュール２０に対するステップＳ０１，Ｓ０２と、他方の発電モジュール２０に対するステップＳ０３，Ｓ０４とを同時に実行してもよい。
【００７６】
続いて、ステップＳ０８における目標電圧の算出手順を具体的に例示する。図８に示すように、制御装置１００は、まずステップＳ２１を実行する。ステップＳ２１では、候補値算出部１１２が、いずれか一つの上記電圧区間（以下、「算出対象の電圧区間」という。）について上記第一候補電圧を算出する。
【００７７】
次に、制御装置１００はステップＳ２２を実行する。ステップＳ２２では、ステップＳ２１において算出された第一候補電圧が算出対象の電圧区間内であるか否かを目標電圧導出部１１３が判定する。
【００７８】
ステップＳ２２において、第一候補電圧が算出対象の電圧区間内であると判定した場合、制御装置１００はステップＳ２３を実行する。ステップＳ２３では、目標電圧導出部１１３が、ステップＳ２１において算出された第一候補電圧を第二候補電圧に選定する。
【００７９】
次に、制御装置１００はステップＳ２４を実行する。ステップＳ２２において、第一候補電圧が算出対象の電圧区間内ではないと判定した場合、制御装置１００はステップＳ２３を実行することなくステップＳ２４を実行する。ステップＳ２４では、候補値算出部１１２が、全ての電圧区間について第一候補電圧の算出が完了したか否かを確認する。
【００８０】
ステップＳ２４において、第一候補電圧を未算出の電圧区間（以下、「未算出の電圧区間」という。）が残っていると判定した場合、制御装置１００はステップＳ２５を実行する。ステップＳ２５では、候補値算出部１１２が、算出対象の電圧区間をいずれか一つの未算出の電圧区間に変更する。
【００８１】
ステップＳ２４において、全ての電圧区間について第一候補電圧の算出が完了したと判定した場合、制御装置１００はステップＳ２６を実行する。ステップＳ２６では、第二候補電圧が一つであるか否かを目標電圧導出部１１３が確認する。
【００８２】
ステップＳ２６において、第二候補電圧が一つであると判定した場合、制御装置１００はステップＳ２７を実行する。ステップＳ２７では、目標電圧導出部１１３が、一つの第二候補電圧を目標電圧として選定する。
【００８３】
ステップＳ２６において、第二候補電圧が一つではないと判定した場合、制御装置１００はステップＳ２８を実行する。ステップＳ２８では、目標電圧導出部１１３が、各第二候補電圧に対応する出力評価係数を算出する。
【００８４】
次に、制御装置１００はステップＳ２９を実行する。ステップＳ２９では、目標電圧導出部１１３が、ステップＳ２８において算出された出力評価係数のうち、最大の出力評価係数に対応する第二候補電圧を目標電圧として選定する。以上で目標電圧の算出手順が完了する。
【００８５】
なお、ステップＳ２１〜Ｓ２５の手順は適宜変更可能である。例えば、制御装置１００は、全ての電圧区間について第一候補電圧の算出（ステップＳ２１）が完了した後に、全ての電圧区間について第二候補電圧の選定（ステップＳ２２，Ｓ２３）を実行してもよい。
【００８６】
〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、発電装置１は、互いに並列に接続された複数の発電モジュール２０と、複数の発電モジュール２０からの出力電力を調節するＭＰＰＴ回路４０と、発電モジュール２０の開放電圧に関する第一情報を検出する少なくとも一つの検出部５０と、発電モジュール２０を、検出部５０から離れてＭＰＰＴ回路４０に接続した第一接続状態、又はＭＰＰＴ回路４０から離れて検出部５０に接続した第二接続状態に切り替える切替部８０と、それぞれの発電モジュール２０を第一接続状態又は第二接続状態に切り替えるように切替部８０を制御しながら、第二接続状態となっている発電モジュール２０の第一情報の検出結果を検出部５０から取得する検出制御部１１１と、検出制御部１１１により取得された複数の第一情報の値により区画される電圧区間ごとに、出力電力が極値となり得る第一候補電圧を算出する候補値算出部１１２と、電圧区間の第一候補電圧が当該電圧区間内にある場合に、当該第一候補電圧を第二候補電圧として選定することを電圧区間ごとに実行し、最大の極値に対応する第二候補電圧を目標電圧として選定する目標電圧導出部１１３と、複数の発電モジュール２０からの出力電圧を目標電圧に近付けるようにＭＰＰＴ回路４０を制御する追跡制御部１１４と、を備える。
【００８７】
複数の発電モジュール２０からの出力電力を最大化し得るＭＰＰ電圧は、各発電モジュール２０の発電状態に応じて変動する。各発電モジュール２０の発電状態は、開放電圧により把握可能であるが、開放電圧の測定には、各発電モジュール２０を負荷２から切り離す必要がある。これに対し、切替部８０により、第一接続状態及び第二接続状態を切り替えることにより、第一情報の検出を随時実行することができる。第一情報が得られると、電圧区間ごとに第一候補電圧を算出し、電圧区間の第一候補電圧が当該電圧区間内にある場合に当該第一候補電圧を第二候補電圧として選定し、最大の極値に対応する第二候補電圧を目標電圧として選定し、複数の発電モジュール２０からの出力電圧を目標電圧に近付ける手法により、複数の発電モジュール２０からの出力電圧を容易にＭＰＰ電圧に近付けることができる。従って、発電効率の向上に有効である。
【００８８】
複数の発電モジュール２０は、第二接続状態において同一の検出部５０に接続される複数の発電モジュール２０を含み、検出制御部１１１は、第二接続状態において同一の検出部５０に接続される発電モジュール２０同士が検出部５０を介して互いに導通することのないように切替部８０を制御してもよい。この場合、検出部５０の削減による装置構成の簡素化を図りつつ、第一情報を高精度に検出することができる。
【００８９】
検出制御部１１１は、一つの発電モジュール２０が第二接続状態であるときに、他の全ての発電モジュール２０が第一接続状態となるように切替部８０を制御してもよい。この場合、電力の出力を中断する発電モジュール２０を一つ以下に保つことにより、第一情報の検出に伴う出力電力の低下を抑制することができる。
【００９０】
検出部５０は、発電モジュール２０の内部抵抗に関する第二情報を更に検出し、検出制御部１１１は、第二接続状態となっている発電モジュール２０の第二情報の検出結果を検出部５０から更に取得し、候補値算出部１１２は、検出制御部１１１により取得された第二情報を用いて第一候補電圧を算出してもよい。この場合、発電モジュール２０の内部抵抗のばらつきをも織り込んで、第一候補電圧をより高精度に算出することができる。
【００９１】
なお、検出部５０が第二情報を検出することは必須ではない。例えば、発電モジュール２０の内部抵抗のばらつきが小さい場合には、第二情報の検出を省略したとしても、第一候補電圧を高精度に算出することができる。第二情報の検出を省略する場合には、発電モジュール２０の内部抵抗が一定であるとみなし、上記式（２）及び（３）のＶｓｉを（Ｅｉ−Ｖｄ）／２に置換することによって上記第一候補電圧及び上記出力評価係数を算出することが可能である。
【００９２】
以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、発電モジュール２０の発電素子は、熱電素子に限られず、出力電流と出力電圧との関係に線形性があるかぎりいかなる発電素子であってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１…発電装置、２０…発電モジュール、４０…ＭＰＰＴ回路（出力調節部）、５０…検出部、８０…切替部、１１１…検出制御部、１１２…候補値算出部、１１３…目標電圧導出部、１１４…追跡制御部、ＳＧ１〜ＳＧ５…電圧区間。
【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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