(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱に基づいて発電された電力を出力する熱電変換装置の電力を制御する電力制御装置であり、
前記熱電変換装置から出力される電力を測定する電力測定部と、
前記熱電変換装置から出力される電力を制御する制御部とを備え、
前記電力測定部は、前記熱電変換装置の出力に対する負荷が変動された後、さらに、前記熱電変換装置の熱時定数に対応する時間が経過した後で、前記熱電変換装置から出力される電力を測定し、
前記熱電変換装置から出力される電流値を変動させ、かつ、前記熱電変換装置から出力される電圧値の時間変化に基づいて前記熱電変換装置の前記熱時定数を取得する熱時定数取得部をさらに備える、
電力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力制御装置であり、
前記制御部は、測定された前記熱電変換装置の電力に基づいて、前記熱電変換装置から出力される電力の最大値を探索する、
電力制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電力制御装置であり、
前記制御部は、前記熱電変換装置の出力に対する前記負荷を変動させることによって前記熱電変換装置から出力される電流値を変動させ、かつ、前記熱電変換装置の前記熱時定数に対応する時間は前記熱電変換装置から出力される電流値を一定に保つ、
電力制御装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電力制御装置であり、
前記制御部は、前記熱電変換装置の出力に対する前記負荷を変動させ、かつ、前記熱電変換装置の前記熱時定数に対応する時間は前記負荷を一定に保つ、
電力制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のうちのいずれか１つに記載の電力制御装置であり、
前記電力測定部は、前記熱電変換装置から出力される電流値および電圧値に基づいて、前記熱電変換装置の内部抵抗を取得する、
電力制御装置。
【請求項６】
熱に基づいて発電し、かつ、電力を出力する熱電変換装置と、
前記熱電変換装置から出力される電力を測定し、かつ、前記熱電変換装置から出力される電力を制御する電力制御装置とを備え、
前記電力制御装置は、前記熱電変換装置の出力に対する負荷を変動させた後、さらに、前記熱電変換装置の熱時定数に対応する時間が経過した後で、前記熱電変換装置から出力される電力を測定し、
前記電力制御装置は、前記熱電変換装置から出力される電流値を変動させ、かつ、前記熱電変換装置から出力される電圧値の時間変化に基づいて前記熱電変換装置の前記熱時定数を取得する熱時定数取得部を備える、
熱電発電システム。
【請求項７】
熱に基づいて発電された電力を出力する熱電変換装置の電力を制御する電力制御方法であり、
前記熱電変換装置から出力される電力を測定し、
前記熱電変換装置から出力される電力を制御し、
前記熱電変換装置から出力される電力を測定することは、前記熱電変換装置の出力に対する負荷が変動された後、さらに、前記熱電変換装置の熱時定数に対応する時間が経過した後で、前記熱電変換装置から出力される電力を測定することであり、
前記熱電変換装置から出力される電流値を変動させ、かつ、前記熱電変換装置から出力される電圧値の時間変化に基づいて前記熱電変換装置の前記熱時定数を取得する、
電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願明細書に開示される技術は、熱電発電技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱電変換装置の制御方法としては、熱電変換装置からの出力を最大化させるために、山登り法を用いて任意の制御周期で熱電変換装置の出力電流を変動させて、最適動作点を探索するものがある（たとえば、特許文献１である特開２０１３−０５５７６９号公報を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０５５７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような熱電変換装置の制御方法においては、制御周期が熱電変換装置の熱時定数よりも短い場合、正確な熱電変換装置の最大電力点を取得することが困難となる。その結果、熱電変換装置の最大出力電力よりも取り出し電力が低下するという問題があった。【０００５】
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、熱電変換装置の取り出し電力を増大させるための技術である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願明細書に開示される技術の第１の態様である電力制御装置は、熱に基づいて発電された電力を出力する熱電変換装置の電力を制御する電力制御装置であり、前記熱電変換装置から出力される電力を測定する電力測定部と、前記熱電変換装置から出力される電力を制御する制御部とを備え、前記電力測定部は、前記熱電変換装置の出力に対する負荷が変動された後、さらに、前記熱電変換装置の熱時定数に対応する時間が経過した後で、前記熱電変換装置から出力される電力を測定し、前記熱電変換装置から出力される電流値を変動させ、かつ、前記熱電変換装置から出力される電圧値の時間変化に基づいて前記熱電変換装置の前記熱時定数を取得する熱時定数取得部をさらに備える。
【発明の効果】
【０００７】
本願明細書に開示される技術の少なくとも第１の態様によれば、熱電変換装置から出力される電力（取り出し電力）を増大させることができる。【０００８】
また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に関する、熱電発電システムの構成の例を示す図である。
【図２】電力制御装置の動作（最大出力制御）の例を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態に関する電力制御装置で、制御の待ち時間である制御周期を変化させた場合の、熱電変換装置から出力される電力（取り出し電力）の値の例を示す図である。
【図４】熱電変換装置の熱回路を模式的に示す図である。
【図５】熱電変換装置の電流をΔＩ増加させた場合（山登り法によって電流を＋ΔＩ摂動させた場合）の、熱電変換装置から出力される電力の過渡特性の例を示す図である。
【図６】熱電変換装置の熱平衡時の電流−電圧特性の例を示す図である。
【図７】熱電変換装置の電流をΔＩ増加させた場合（山登り法によって電流を＋ΔＩ摂動させた場合）の、熱電変換装置の電圧特性の例を示す図である。
【図８】熱電変換装置の電流をΔＩ減少させた場合（山登り法によって電流を−ΔＩ摂動させた場合）の、熱電変換装置から出力される電力Ｐの過渡特性の例を示す図である。
【図９】熱電変換装置の熱平衡時の電流−電圧特性の例を示す図である。
【図１０】熱電変換装置の電流をΔＩ減少させた場合（山登り法によって電流を−ΔＩ摂動させた場合）の、熱電変換装置の電圧特性の例を示す図である。
【図１１】実施の形態に関する、熱電発電システムの構成の例を示す図である。
【図１２】電力制御装置の熱時定数を取得するための動作の例を示すフローチャートである。
【図１３】短絡状態から開放状態となった場合の、熱電変換装置の電圧の過渡特性の例を示す図である。
【図１４】電力制御装置の動作（最大出力制御）の例を示すフローチャートである。
【図１５】図１および図１１に例が示される熱電発電システムを実際に運用する場合のハードウェア構成を概略的に例示する図である。
【図１６】図１および図１１に例が示される熱電発電システムを実際に運用する場合のハードウェア構成を概略的に例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。
【００１１】
なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。
【００１２】
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
【００１３】
また、以下に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００１４】
また、以下に記載される説明において、「第１の」または「第２の」などの序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。
【００１５】
また、以下に記載される説明において、等しい状態であることを示す表現、たとえば、「同一」、「等しい」、「均一」または「均質」などは、特に断らない限りは、厳密に等しい状態であることを示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において差が生じている場合を含むものとする。
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する電力制御装置、熱電発電システム、および、電力制御方法について説明する。
【００１７】
＜熱電発電システムの構成について＞
図１は、本実施の形態に関する熱電発電システムの構成の例を示す図である。図１に例が示されるように、熱電発電システム１００は、熱電変換装置１１と、熱電変換装置１１から出力される電力を制御する電力制御装置１２と、負荷１３とを備える。負荷１３は、たとえば蓄電池などの定電圧源から構成される。
【００１８】
熱電変換装置１１は、熱電変換モジュール１１ａと、熱電変換モジュール１１ａを挟んで設けられる高温側熱交換器１１ｂおよび低温側熱交換器１１ｃとを備える。
【００１９】
熱電変換モジュール１１ａは、たとえば熱電変換素子によって構成される。熱電変換モジュール１１ａは、当該素子の両端に温度差を与えると、ゼーベック効果によって起電力が生じる。熱電変換モジュール１１ａが熱電変換素子によって構成される場合、熱電変換素子は、熱電変換モジュール１１ａ内で直列または並列に接続される。そして、熱電変換モジュール１１ａにおいて生じた起電力は、熱電変換モジュール１１ａの正極および負極から取り出される。
【００２０】
高温側熱交換器１１ｂは、たとえばアルミまたはＳＵＳ製のフィン構造である。高温側熱交換器１１ｂは、排気ガスなどの高温流体の熱を、熱電変換モジュール１１ａの高温側の面に伝達する。
【００２１】
一方で、低温側熱交換器１１ｃは、たとえばアルミまたは銅製のブロック中に冷却水が流れる構造である。低温側熱交換器１１ｃは、熱電変換モジュール１１ａの低温側の面から伝達する熱を奪う。
【００２２】
これらの構成によって、熱電変換モジュール１１ａの高温側の面から低温側の面へ熱が伝達（貫通）する。
【００２３】
電力制御装置１２は、熱時定数取得部１２ａと、電力測定部１２ｂと、電力変換制御部１２ｃと、電力変換部１２ｄとを備える。
【００２４】
電力制御装置１２には熱電変換装置１１の正極と負極とが接続される。そして、熱電変換装置１１で発電された電力は、電力制御装置１２に入力される。
【００２５】
また、電力制御装置１２には負荷１３も接続される。そして、電力変換部１２ｄで変換された電力が負荷１３へ出力される。
【００２６】
電力変換部１２ｄは、入力側に正極と負極とが設けられ、それぞれが熱電変換装置１１の正極と負極とに接続される。そして、電力変換部１２ｄには、熱電変換装置１１で発電された電力が入力される。
【００２７】
同様に、電力変換部１２ｄは、出力側にも正極と負極とが設けられ、それぞれが負荷１３の正極と負極とに接続される。そして、電力変換部１２ｄで変換された電力が、負荷１３に出力される。
【００２８】
電力変換部１２ｄは、たとえば昇圧型、降圧型または昇降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータによって構成される。電力変換部１２ｄの入力側の端子からみた電力変換部１２ｄの負荷は、電力変換部１２ｄのスイッチング素子の開閉の時間割合（デューティ比）の制御によって変化させることができる。
【００２９】
スイッチング素子の開閉による制御は、開閉を行うための周期的な矩形波（たとえば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波、または、ＰＦＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波など）であるスイッチング信号が、電力変換制御部１２ｃからスイッチング素子へ送られることによって行われる。
【００３０】
電力変換制御部１２ｃには、熱時定数取得部１２ａと電力測定部１２ｂと電力変換部１２ｄとが接続される。
【００３１】
熱時定数取得部１２ａは、熱電変換モジュール１１ａの高温側の面の温度と低温側の面の温度とを熱電対等を用いて検出し取得する。そして、熱時定数取得部１２ａは、熱電変換モジュール１１ａの高温側の面の温度と低温側の面の温度とに基づいて熱時定数を算出し、熱時定数を電力変換制御部１２ｃへ送信する。
【００３２】
電力測定部１２ｂは、熱電変換装置１１から出力される電流と電圧とを測定することで、熱電変換装置１１から出力される電力を測定する。また、熱電変換装置１１から出力される電流値および電圧値に基づいて、熱電変換装置１１の内部抵抗を取得する。そして、電力測定部１２ｂは、測定した電力を電力データとして電力変換制御部１２ｃに送信する。
【００３３】
電力変換制御部１２ｃは、入力された熱時定数と電力データとに基づいて、熱電変換装置１１から出力される電力の最大出力制御を行う。
【００３４】
＜熱電発電システムにおける電力制御装置の動作について＞
図２は、電力制御装置１２の動作（主に、電力変換制御部１２ｃによる最大出力制御）の例を示すフローチャートである。ここでは、最大電力点探索の一例として、山登り法による最大電力点探索アルゴリズムを用いる。
【００３５】
まず、ステップＳＴ１０において、熱時定数取得部１２ａは熱電変換装置１１の熱時定数Ｔを算出および取得する。熱時定数Ｔは、以下のようにして取得する。
【００３６】
熱電変換装置１１から出力される電流の値をＩからＩ＋ΔＩに変化させた際に、熱電変換モジュール１１ａの高温側の温度ＴｈはＴｈ＋ΔＴｈ０に変化し、熱電変換モジュール１１ａの低温側の温度ＴｃはＴｃ＋ΔＴｃ０に変化する。この時、熱電変換モジュール１１ａに与えられる温度差は、以下の式（１）のように変化する。
【００３７】
【数１】
0006952937.tif 000002
【００３８】
その後、一定時間（ｔ秒）後に熱電変換モジュール１１ａの高温側の温度はＴｈ＋ΔＴｈ１になり、熱電変換モジュール１１ａの低温側の温度はＴｃ＋ΔＴｃ１になる。そのため、ｔ秒間での熱電変換モジュール１１ａの温度差の変化は、以下の式（２）のようになる。
【００３９】
【数２】
0006952937.tif 000003
【００４０】
上記のように得られた温度差の時間ｔに対する過渡特性から、熱時定数Ｔを算出する。
【００４１】
次に、ステップＳＴ１１において、電力変換制御部１２ｃから電力変換部１２ｄに入力するスイッチング信号のデューティ比を変化させる。そして、熱電変換装置１１から電力変換部１２ｄに出力される電流の値をＩからＩ＋ΔＩに変化させる。
【００４２】
次に、ステップＳＴ１２において、ステップＳＴ１０で取得された熱時定数Ｔに応じた時間だけ待つ。ステップＳＴ１１において熱電変換装置１１から電力変換部１２ｄに出力される電流の値がＩからＩ＋ΔＩに変化させられたため、熱電変換モジュール１１ａにペルチェ効果が生じて熱抵抗が低下する。そして、熱電変換装置１１の熱バランスが一時的に崩れる。
【００４３】
そこで、系に応じて熱時定数の時間Ｔに対して、たとえばＴまたは３Ｔなど任意の定数倍時間だけ待ち、系を熱的に安定させる。
【００４４】
次に、ステップＳＴ１３において、電力測定部１２ｂで熱電変換装置１１から出力される電力Ｐ（取り出し電力）を測定する。電力測定部１２ｂは、熱電変換装置１１から出力される電圧Ｖと熱電変換装置１１から出力される電流Ｉとをそれぞれ測定し、電力Ｐ＝電圧Ｖ×電流Ｉとして電力を算出する。
【００４５】
次に、ステップＳＴ１４において、ステップＳＴ１３で測定された電力Ｐと、前のループのステップＳＴ１３で同様に測定された電力Ｐ’（すなわち、ステップＳＴ１１において電流の値が変化する前の電力）とを比較する。なお、ステップＳＴ１４がループの初回である場合は、電力Ｐ’を０として当該比較を行う。
【００４６】
そして、Ｐ＞Ｐ’である場合、すなわち、図２に例が示されるステップＳＴ１４から分岐する「ＹＥＳ」に対応する場合には、ステップＳＴ１５に進む。一方で、Ｐ＞Ｐ’でない場合、すなわち、図２に例が示されるステップＳＴ１４から分岐する「ＮＯ」に対応する場合には、ステップＳＴ１６に進む。
【００４７】
ステップＳＴ１５では、次回のループにおいてステップＳＴ１１で変動させる電流の値ΔＩは、先のステップＳＴ１１における場合と同じ値であるΔＩとすることを決定する。そして、ステップＳＴ１７に進む。
【００４８】
ステップＳＴ１６では、次回のループにおいてステップＳＴ１１で変動させる電流の値ΔＩは、先のステップＳＴ１１における場合と反対の符号の値（絶対値は同じ）である−ΔＩにすることを決定する。そして、ステップＳＴ１７に進む。
【００４９】
次に、ステップＳＴ１７において、ステップＳＴ１３において測定された電力Ｐを、次のループのステップＳＴ１４において電力Ｐ’として用いられる値に更新する。そして、ステップＳＴ１１に戻る。
【００５０】
これらの処理によって、電力制御装置１２は、熱電変換装置１１から出力される電力が最大となる電流値付近でループを繰り返す制御を行うこととなる。このようにして、電力制御装置１２は、熱電変換装置１１から出力される電力の最大値を探索する。
【００５１】
なお、本実施の形態では山登り法による最大電力点探索が示されたが、電流の値を変動させて最大電力点を探索させるものであれば、他の電力探索方法が採用されてもよい。
【００５２】
次に、熱電変換装置１１の制御周期の最適値について検討する。図３は、本実施の形態に関する電力制御装置１２で、制御の待ち時間である制御周期ｔを変化させた場合の、熱電変換装置１１から出力される電力Ｐ（取り出し電力）の値の例を示す図である。図３において、縦軸は電力Ｐの値を示し、横軸は熱電変換装置１１の制御周期を示す。
【００５３】
図３に例が示されるように、制御周期ｔにおいて熱電変換装置１１から出力される電力Ｐが最大となる点Ｘが存在する。点Ｘは、熱電変換装置１１の熱時定数Ｔの付近となる。この理由について、以下説明する。
【００５４】
制御周期ｔが熱時定数Ｔよりも短い場合は、ステップＳＴ１１で熱電変換装置１１から出力される電流Ｉを変動させた後に熱電変換装置１１から出力される電力Ｐを測定する際に、熱電変換装置１１の温度が平衡状態に未だ達していない。そのため、出力も平衡状態に達しておらず、真の最大電力点を取得することができない。
【００５５】
図４は、熱電変換装置１１の熱回路を模式的に示す図である。熱電変換装置１１は、熱電変換モジュール１１ａの高温側の面Ｔｈｓと高温側の温度固定点Ｔｈとの間に、主に高温側熱交換器１１ｂによる熱抵抗Ｒｈと熱容量Ｃｈとが並列して存在する。同様に、熱電変換モジュール１１ａの低温側の面Ｔｃｓと低温側の温度固定点Ｔｃ（ここでは冷却水の温度）との間に、主に低温側熱交換器１１ｃによる熱抵抗Ｒｃと熱容量Ｃｃとが並列して存在する。
【００５６】
熱電変換モジュール１１ａは、流れる電流Ｉを変動させることで、ペルチェ効果により熱電変換素子の高温側から低温側に輸送される熱量がＱからＱ＋ΔＱに増加し、熱抵抗ＲＴＥＧが変化する。このとき電流０の時の熱電変換モジュール１１ａの熱抵抗をｒＴＥＧ０、ペルチェ係数をΠとすると、熱電変換モジュール１１ａを流れる熱量Ｑは、以下の式（３）のように表される。
【００５７】
【数３】
0006952937.tif 000004
【００５８】
そのため、熱電変換モジュール１１ａの熱抵抗ＲＴＥＧは、以下の式（４）のように表される。
【００５９】
【数４】
0006952937.tif 000005
【００６０】
すなわち、電流をΔＩ増加させた際には、熱抵抗ＲＴＥＧは上記の式（４）にしたがい減少する。
【００６１】
このように、熱電変換モジュール１１ａの熱抵抗ＲＴＥＧが電流変動によって変化することと、高温側熱交換器１１ｂおよび低温側熱交換器１１ｃがそれぞれ熱容量を有することとに起因して、熱電変換素子にかかる温度差が平衡状態に達するまでに遅れが生じる。それに伴って熱電変換モジュール１１ａの熱起電力の応答にも遅れが生じる。
【００６２】
図５は、熱電変換装置１１の電流をΔＩ増加させた場合（山登り法によって電流を＋ΔＩ摂動させた場合）の、熱電変換装置１１から出力される電力Ｐの過渡特性の例を示す図である。図５において、縦軸は電力の値を示し、横軸は電流の値を示す。
【００６３】
また、図６は、熱電変換装置１１の熱平衡時の電流−電圧特性の例を示す図である。図６においては、縦軸は電圧の値を示し、横軸は電流の値を示す。
【００６４】
また、図７は、熱電変換装置１１の電流をΔＩ増加させた場合（山登り法によって電流を＋ΔＩ摂動させた場合）の、熱電変換装置１１の電圧特性の例を示す図である。図７においては、縦軸は電圧の値を示し、横軸は時間を示す。
【００６５】
熱平衡時の最大電力である電力Ｐｍａｘ（図５を参照）がＶｐｍａｘＩｐｍａｘで示されるものとして、電流ＩをＩｐｍａｘからＩｐｍａｘ＋ΔＩへΔＩだけ増加させた場合、電圧Ｖは、電流増加の瞬間から熱電変換装置１１の熱平衡時の電流−電圧特性にしたがってＶｐｍａｘ−ΔＶに漸近する（図６および図７を参照）。ここで、漸近する際の時定数は熱時定数Ｔになる。
【００６６】
この場合、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１２で待つ時間（制御周期ｔ）が熱時定数Ｔよりも短い場合、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１３で測定される電圧Ｖは、図６および図７で示されるＶ１となり、熱平衡時の電圧Ｖの値Ｖｐｍａｘ−ΔＶよりも高い値となる。
【００６７】
電流ＩをＩｐｍａｘからＩｐｍａｘ＋ΔＩへΔＩだけ増加させた場合の電圧Ｖの値は、Ｖｐｍａｘ−ΔＶに熱時定数Ｔで漸近する以下の式（５）で表すことができる。
【００６８】
【数５】
0006952937.tif 000006
【００６９】
たとえば、制御周期ｔが熱時定数Ｔの１／１００である場合、式（５）のｔ／Ｔに１／１００を代入すると、電圧Ｖは以下のように示される。
【００７０】
【数６】
0006952937.tif 000007
【００７１】
そのため、電圧ＶはほぼＶｐｍａｘと同じ値となり、熱平衡時のＶｐｍａｘ−ΔＶよりも高い値が電圧Ｖとして測定されることとなる。この場合、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１３で算出される電力Ｐは、以下のように示される。
【００７２】
【数７】
0006952937.tif 000008
【００７３】
上記のように、算出される電力Ｐは熱平衡時の最大電力であるＶｐｍａｘＩｐｍａｘよりも高くなる。そうすると、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１４においてＰ＞Ｐ’となり（すなわち、図２に例が示されるステップＳＴ１４から分岐する「ＹＥＳ」に対応し）、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１５に進む。
【００７４】
そして、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１５では、次回のループにおいてステップＳＴ１１で変動させる電流の値ΔＩは、先のステップＳＴ１１における場合と同じ値であるΔＩとするため、後の工程で図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１１に戻った際には、熱電変換装置１１から電力変換部１２ｄに出力される電流の値をＩｐｍａｘ＋ΔＩからＩｐｍａｘ＋２ΔＩに変化させることとなり、Ｉｐｍａｘよりもさらに電流Ｉが大きくなる。
【００７５】
さらに、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１１からステップＳＴ１７までのループを繰り返す中で、いずれは、時間経過によって熱電変換モジュール１１ａ（熱電変換素子）にかかる温度差が小さくなって起電力が低下する。そうすると、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１４においてＰ＞Ｐ’ではなくなり（すなわち、図２に例が示されるステップＳＴ１４から分岐する「ＮＯ」に対応し）、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１６に進む。
【００７６】
そして、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１６では、次回のループにおいてステップＳＴ１１で変動させる電流の値ΔＩは、先のステップＳＴ１１における場合と反対の符号の値（絶対値は同じ）である−ΔＩとするため、後の工程で図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１１に戻った際には、熱電変換装置１１から電力変換部１２ｄに出力される電流の値をＩｐｍａｘ＋ΔＩからＩｐｍａｘに変化させることとなる。
【００７７】
上記のように、熱電変換装置１１から電力変換部１２ｄに出力される電流の値はＩｐｍａｘよりもΔＩ大きい値の付近でループを繰り返すことになるため、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１３で測定される電力Ｐは、熱平衡時の最大電力である電力Ｐｍａｘよりも小さくなる。
【００７８】
他方で、熱電変換装置１１の電流をΔＩ減少させた場合についても、以下に説明する。
【００７９】
図８は、熱電変換装置１１の電流をΔＩ減少させた場合（山登り法によって電流を−ΔＩ摂動させた場合）の、熱電変換装置１１から出力される電力Ｐの過渡特性の例を示す図である。図８において、縦軸は電力の値を示し、横軸は電流の値を示す。
【００８０】
また、図９は、熱電変換装置１１の熱平衡時の電流−電圧特性の例を示す図である。図９においては、縦軸は電圧の値を示し、横軸は電流の値を示す。
【００８１】
また、図１０は、熱電変換装置１１の電流をΔＩ減少させた場合（山登り法によって電流を−ΔＩ摂動させた場合）の、熱電変換装置１１の電圧特性の例を示す図である。図１０においては、縦軸は電圧の値を示し、横軸は時間を示す。
【００８２】
熱平衡時の最大電力である電力Ｐｍａｘ（図８を参照）がＶｐｍａｘＩｐｍａｘで示されるものとして、電流ＩをＩｐｍａｘ＋ΔＩからＩｐｍａｘへΔＩだけ減少させた場合、電圧Ｖは、電流減少の瞬間から熱電変換装置１１の熱平衡時の電流−電圧特性（図９を参照）にしたがってＶｐｍａｘに漸近する。ここで、漸近する際の時定数は熱時定数Ｔになる。
【００８３】
この場合、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１２で待つ時間（制御周期ｔ）が熱時定数Ｔよりも短い場合、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１３で測定される電圧Ｖは、図９および図１０で示されるＶ１となり、熱平衡時の電圧Ｖの値Ｖｐｍａｘよりも低い値となる。
【００８４】
たとえば、制御周期ｔが熱時定数Ｔの１／１００である場合、電圧ＶはほぼＶｐｍａｘ−ΔＶと同じ値となり、熱平衡時のＶｐｍａｘよりも低い値が電圧Ｖとして測定されることとなる。この場合、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１３で算出される電力Ｐは、以下のように示される。
【００８５】
【数８】
0006952937.tif 000009
【００８６】
上記のように、算出される電力Ｐは熱平衡時の最大電力であるＶｐｍａｘＩｐｍａｘよりも低くなる。そうすると、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１４においてＰ＞Ｐ’ではなくなり（すなわち、図２に例が示されるステップＳＴ１４から分岐する「ＮＯ」に対応し）、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１６に進む。
【００８７】
そして、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１６では、次回のループにおいてステップＳＴ１１で変動させる電流の値ΔＩは、先のステップＳＴ１１における場合と反対の符号の値（絶対値は同じ）である＋ΔＩとするため、後の工程で図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１１に戻った際には、熱電変換装置１１から電力変換部１２ｄに出力される電流の値をＩｐｍａｘからＩｐｍａｘ＋ΔＩに変化させることとなる。
【００８８】
さらに、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１１からステップＳＴ１７までのループを繰り返す中で、いずれは、時間経過によって熱電変換モジュール１１ａ（熱電変換素子）にかかる温度差が小さくなって起電力が低下する。
【００８９】
そうすると、熱電変換装置１１から電力変換部１２ｄに出力される電流の値はＩｐｍａｘよりもΔＩ大きい値の付近でループを繰り返すことになるため、図２に示されたフローチャートのステップＳＴ１３で測定される電力Ｐは、熱平衡時の最大電力である電力Ｐｍａｘよりも小さくなる。
【００９０】
以上のように、制御周期ｔが熱電変換装置１１の熱時定数Ｔに対して短い場合は、熱電変換装置１１から出力される電力Ｐ（取り出し電力）が熱平衡時（定常時）の最大出力よりも低下する。
【００９１】
このため、制御周期ｔを熱時定数Ｔ近傍の値にすることによって、熱電変換装置１１の熱平衡時（定常時）に近い電力特性が得られ、熱電変換装置１１から出力される電力Ｐ（取り出し電力）を最大化することができる。
【００９２】
他方で、制御周期ｔが熱時定数Ｔよりも十分に大きい場合、熱時定数Ｔよりも長く制御周期ｔよりも短い周期で高温側熱源または低温側熱源が変動すると、当該温度変動に追従できずに熱電変換装置１１から出力される電力Ｐが最大電力である電力Ｐｍａｘから外れた値に留まる場合がある。そうすると、熱電変換装置１１から出力される電力Ｐが電力Ｐｍａｘよりも低下してしまう。
【００９３】
このため、熱電変換装置１１から出力される電力Ｐを最大化するためには、制御周期ｔは熱電変換装置１１の熱時定数Ｔ近傍の値であることが望ましい。制御周期ｔを熱時定数Ｔ近傍の値に設定することによって、温度差が変動する熱源に対しても、熱電変換装置１１から出力される電力Ｐを最大化することができる。
【００９４】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態に関する電力制御装置、熱電発電システム、および、電力制御方法について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【００９５】
＜熱電発電システムの構成について＞
図１１は、本実施の形態に関する熱電発電システムの構成の例を示す図である。図１１に例が示されるように、熱電発電システム１０１は、熱電変換装置１１と、熱電変換装置１１から出力される電力を制御する電力制御装置２２と、負荷１３とを備える。負荷１３は、たとえば蓄電池などの定電圧源から構成される。
【００９６】
電力制御装置２２は、熱時定数取得部２２ａと、電力測定部２２ｂと、電力変換制御部２２ｃと、電力変換部２２ｄとを備える。
【００９７】
電力制御装置２２には熱電変換装置１１の正極と負極とが接続される。そして、熱電変換装置１１で発電された電力は、電力制御装置２２に入力される。
【００９８】
また、電力制御装置２２には負荷１３も接続される。そして、電力変換部２２ｄで変換された電力が負荷１３へ出力される。
【００９９】
電力変換部２２ｄは、入力側に正極と負極とが設けられ、それぞれが熱電変換装置１１の正極と負極とに接続される。そして、電力変換部２２ｄには、熱電変換装置１１で発電された電力が入力される。
【０１００】
同様に、電力変換部２２ｄは、出力側にも正極と負極とが設けられ、それぞれが負荷１３の正極と負極とに接続される。そして、電力変換部２２ｄで変換された電力が、負荷１３に出力される。
【０１０１】
電力変換部２２ｄの入力側の端子からみた電力変換部２２ｄの負荷は、電力変換部２２ｄのスイッチング素子の開閉の時間割合（デューティ比）の制御によって変化させることができる。
【０１０２】
電力変換制御部２２ｃには、熱時定数取得部２２ａと電力測定部２２ｂと電力変換部２２ｄとが接続される。
【０１０３】
図１に例が示された熱時定数取得部１２ａは、熱電変換モジュール１１ａの高温側の面の温度と低温側の面の温度とを熱電対等を用いて直接検出するものであった。これに対し、本実施の形態における熱時定数取得部２２ａは、電力測定部２２ｂに接続されており、電力測定部２２ｂから送信される電力測定結果（電力データ）のみから熱時定数Ｔを算出する。そして、熱時定数取得部２２ａは、算出した熱時定数Ｔを電力変換制御部２２ｃへ送信する。
【０１０４】
電力測定部２２ｂは、熱電変換装置１１から出力される電流と電圧とを測定することで、熱電変換装置１１から出力される電力を測定する。そして、電力測定部２２ｂは、測定した電力を電力データとして熱時定数取得部２２ａおよび電力変換制御部２２ｃに送信する。
【０１０５】
電力変換制御部２２ｃは、入力された熱時定数Ｔと電力データとに基づいて、熱電変換装置１１から出力される電力の最大出力制御を行う。
【０１０６】
＜熱電発電システムにおける電力制御装置の動作について＞
本実施の形態に関する電力制御装置２２の動作（主に、電力変換制御部２２ｃによる最大出力制御）は、図２に例が示された動作と同様である。
【０１０７】
ただし、ステップＳＴ１０において熱時定数を取得する際に、電力制御装置２２は、以下のようなフローで、熱時定数を取得する。
【０１０８】
図１２は、電力制御装置２２の熱時定数を取得するための動作の例を示すフローチャートである。
【０１０９】
まず、ステップＳＴ１２０において、熱電変換装置１１の正極と負極との間を短絡状態にして一定の時間だけ待つ。この時間は事前に設定された任意の値とするが、正確な熱時定数Ｔを取得するために、熱時定数Ｔ以上の長さであることが望ましい。先に測定された熱時定数Ｔがある場合には、その時間の３倍程度をステップＳＴ１２０において待つ時間としてもよい。
【０１１０】
次に、ステップＳＴ１２１において、瞬時に熱電変換装置１１を開放状態にして熱電変換装置１１の正極と負極との間の電圧Ｖの過渡特性を一定の時間だけ取得する。
【０１１１】
次に、ステップＳＴ１２２において、熱電変換装置１１を開放状態とした直後から一定時間経った後の、熱電変換装置１１の電圧Ｖの時間変化に基づいて時定数を取得する。
【０１１２】
図１３は、短絡状態から開放状態となった場合の、熱電変換装置１１の電圧の過渡特性の例を示す図である。図１３において、縦軸は電圧の値を示し、横軸は時間を示す。
【０１１３】
図１３に例が示されるように、開放状態となった直後の電圧ＶをＶｏｃ１とし、開放状態となった後十分に時間が経って熱電変換装置１１の温度が安定した際の電圧ＶをＶｏｃ２とすると、電圧Ｖの時間ｔに対する理論曲線は、以下の式（６）で表すことができる。
【０１１４】
【数９】
0006952937.tif 000010
【０１１５】
そして、測定されたＶの過渡特性に対して、時定数を最小二乗法などを用いて上記の式（６）でフィッティングすることによって、熱電変換装置１１の熱時定数Ｔを取得することができる。
【０１１６】
熱電変換装置１１の起電力は、ゼーベック効果によって熱電変換装置１１の高温側の面と低温側の面との間の温度差ΔＴに比例する。このため、電圧値の時間応答は温度差ΔＴの時間応答と同じふるまいを示すことになる。
【０１１７】
このことから、電圧値の時定数をそのまま熱時定数Ｔとしてみなすことができるため、電圧測定のみで熱時定数Ｔを取得することができる。
【０１１８】
これによって、新たに熱電対などの熱測定のためのハードウェアを追加せずに、電力測定部２２ｂにおける電力測定のみで熱電変換装置１１の熱時定数Ｔを取得することができる。そのため、安価、かつ、簡便に熱電変換装置１１から出力される電力を最大化することができる。
【０１１９】
なお、本実施の形態では、熱電変換装置１１を短絡状態から開放状態に変化させることで結果として熱時定数Ｔを取得しているが、電流値をΔＩ変動させることでその際の電圧値の過渡特性に基づいて熱時定数Ｔを取得してもよい。
【０１２０】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態に関する電力制御装置、熱電発電システム、および、電力制御方法について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
【０１２１】
以上に記載された実施の形態における電力制御装置１２（または、電力制御装置２２）は、負荷１３を変動させる制御によって、最大出力制御を行ってもよい。
【０１２２】
図１４は、電力制御装置の動作（主に、電力変換制御部１２ｃによる最大出力制御）の例を示すフローチャートである。なお、図１４では、電力制御装置１２が行う制御について記載されるが、電力制御装置２２が行う制御として置き換えられてもよい。
【０１２３】
まず、ステップＳＴ３１０において、熱時定数取得部１２ａは熱電変換装置１１の熱時定数Ｔを算出および取得する。
【０１２４】
次に、ステップＳＴ３１１において、負荷１３の値をＲからＲ＋ΔＲに変化させる。
【０１２５】
次に、ステップＳＴ３１２において、ステップＳＴ３１０で取得された熱時定数Ｔに応じた時間だけ待つ。ステップＳＴ３１１において負荷１３の値をＲからＲ＋ΔＲに変化させられたため、熱電変換装置１１の熱バランスが一時的に崩れる。
【０１２６】
そこで、系に応じて熱時定数の時間Ｔに対して、たとえばＴまたは３Ｔなど任意の定数倍時間だけ待ち、系を熱的に安定させる。
【０１２７】
次に、ステップＳＴ３１３において、電力測定部１２ｂで熱電変換装置１１から出力される電力Ｐ（取り出し電力）を測定する。電力測定部１２ｂは、熱電変換装置１１から出力される電圧Ｖと熱電変換装置１１から出力される電流Ｉとをそれぞれ測定し、電力Ｐ＝電圧Ｖ×電流Ｉとして電力を算出する。
【０１２８】
次に、ステップＳＴ３１４において、ステップＳＴ３１３で測定された電力Ｐと、前のループのステップＳＴ３１３で同様に測定された電力Ｐ’とを比較する。なお、ステップＳＴ３１４がループの初回である場合は、電力Ｐ’を０として当該比較を行う。
【０１２９】
そして、Ｐ＞Ｐ’である場合、すなわち、図１４に例が示されるステップＳＴ３１４から分岐する「ＹＥＳ」に対応する場合には、ステップＳＴ３１５に進む。一方で、Ｐ＞Ｐ’でない場合、すなわち、図１４に例が示されるステップＳＴ３１４から分岐する「ＮＯ」に対応する場合には、ステップＳＴ３１６に進む。
【０１３０】
ステップＳＴ３１５では、次回のループにおいてステップＳＴ３１１で変動させる負荷の値ΔＲは、先のステップＳＴ３１１における場合と同じ値であるΔＲとすることを決定する。そして、ステップＳＴ３１７に進む。
【０１３１】
ステップＳＴ３１６では、次回のループにおいてステップＳＴ３１１で変動させる負荷の値ΔＲは、先のステップＳＴ３１１における場合と反対の符号の値（絶対値は同じ）である−ΔＲにすることを決定する。そして、ステップＳＴ３１７に進む。
【０１３２】
次に、ステップＳＴ３１７において、ステップＳＴ３１３において測定された電力Ｐを、次のループのステップＳＴ３１４において電力Ｐ’として用いられる値に更新する。そして、ステップＳＴ３１１に戻る。
【０１３３】
これらの処理によって、電力制御装置１２は、熱電変換装置１１から出力される電力が最大となる電流値付近でループを繰り返す制御を行うこととなる。
【０１３４】
負荷１３の値を一定に保つ場合は、熱源または冷却源の温度が変動しても、図２のステップＳＴ１１以降のループでされたような電流値を一定に保つ場合と比較して、熱電変換装置１１から出力される電力を最大電力付近に保つことができる。
【０１３５】
熱源または冷却源の温度が変動する際に電流値を一定に保つと、温度差に起電力が比例して変化するため、温度変動による最大電力点からのずれが大きくなる。
【０１３６】
これに対し、負荷１３の値を一定に保つと、熱電変換装置１１の内部抵抗が変化しなければ最大電力点からのずれは生じない。
【０１３７】
実際には、熱電変換素子の温度上昇によって内部抵抗は増加する傾向にあるが、一般的にこの効果は小さい。そのため、負荷１３の値を一定に保つ制御のほうが、電流値を一定に保つ制御よりも熱電変換装置１１から出力される電力は大きくなる。これにより、制御周期ｔの間電流値を一定に保つ場合と比較して、熱電変換装置１１から出力される電力を大きくすることができる。
【０１３８】
＜熱電発電システムにおける電力制御装置のハードウェア構成について＞
図１５および図１６は、図１および図１１に例が示される熱電発電システム（特に、電力制御装置）を実際に運用する場合のハードウェア構成を概略的に例示する図である。
【０１３９】
なお、図１５および図１６に例示されるハードウェア構成は、図１および図１１に例示される構成とは数などが整合しない場合があるが、これは図１および図１１に例示される構成が概念的な単位を示すものであることに起因する。
【０１４０】
よって、少なくとも、図１および図１１に例示される１つの構成が、図１５および図１６に例示される複数のハードウェア構成から成る場合と、図１および図１１に例示される１つの構成が、図１５および図１６に例示されるハードウェア構成の一部に対応する場合と、さらには、図１および図１１に例示される複数の構成が、図１５および図１６に例示される１つのハードウェア構成に備えられる場合とが想定され得る。
【０１４１】
図１５では、図１中および図１１中の熱時定数取得部１２ａ、熱時定数取得部２２ａ、電力測定部１２ｂ、電力測定部２２ｂ、電力変換制御部１２ｃ、電力変換制御部２２ｃ、電力変換部１２ｄおよび電力変換部２２ｄを実現するためのハードウェア構成として、演算を行う処理回路１１０２Ａと、情報を記憶することができる記憶装置１１０３とが示される。これらの構成は、他の実施の形態においても同様である。
【０１４２】
図１６では、図１および図１１中の熱時定数取得部１２ａ、熱時定数取得部２２ａ、電力測定部１２ｂ、電力測定部２２ｂ、電力変換制御部１２ｃ、電力変換制御部２２ｃ、電力変換部１２ｄおよび電力変換部２２ｄを実現するためのハードウェア構成として、演算を行う処理回路１１０２Ｂが示される。当該構成は、他の実施の形態においても同様である。
【０１４３】
熱時定数取得部１２ａにおける熱時定数の記憶、熱時定数取得部２２ａにおける熱時定数の記憶、電力測定部１２ｂにおいて測定された電力の記憶、または、電力測定部２２ｂにおいて測定された電力の記憶などは、記憶装置１１０３または別の記憶装置（ここでは、図示しない）によって実現される。
【０１４４】
記憶装置１１０３は、たとえば、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ  ｄｒｉｖｅ、すなわち、ＨＤＤ）、ランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ｅｒａｓａｂｌｅ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ（ＥＰＲＯＭ）およびｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｅｒａｓａｂｌｅ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ（ＥＥＰＲＯＭ）などの、揮発性または不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤなどを含むメモリ（記憶媒体）、または、今後使用されるあらゆる記憶媒体であってもよい。
【０１４５】
処理回路１１０２Ａは、記憶装置１１０３、外部のＣＤ−ＲＯＭ、外部のＤＶＤ−ＲＯＭ、または、外部のフラッシュメモリなどに格納されたプログラムを実行するものであってもよい。すなわち、たとえば、中央演算処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ、すなわち、ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、すなわち、ＤＳＰ）であってもよい。
【０１４６】
処理回路１１０２Ａが記憶装置１１０３、外部のＣＤ−ＲＯＭ、外部のＤＶＤ−ＲＯＭ、または、外部のフラッシュメモリなどに格納されたプログラムを実行するものである場合、熱時定数取得部１２ａ、熱時定数取得部２２ａ、電力測定部１２ｂ、電力測定部２２ｂ、電力変換制御部１２ｃ、電力変換制御部２２ｃ、電力変換部１２ｄおよび電力変換部２２ｄは、記憶装置１１０３に格納されたプログラムが処理回路１１０２Ａによって実行されるソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。なお、熱時定数取得部１２ａ、熱時定数取得部２２ａ、電力測定部１２ｂ、電力測定部２２ｂ、電力変換制御部１２ｃ、電力変換制御部２２ｃ、電力変換部１２ｄおよび電力変換部２２ｄの機能は、たとえば、複数の処理回路が連携することによって実現されてもよい。
【０１４７】
ソフトウェアおよびファームウェアはプログラムとして記述され、記憶装置１１０３に記憶されるものであってもよい。その場合、処理回路１１０２Ａは、記憶装置１１０３に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、上記の機能を実現する。すなわち、記憶装置１１０３は、処理回路１１０２Ａに実行されることによって、上記の機能が結果的に実現されるプログラムを記憶するものであってもよい。
【０１４８】
また、処理回路１１０２Ｂは、専用のハードウェアであってもよい。すなわち、たとえば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ、すなわち、ＡＳＩＣ）、ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）またはこれらを組み合わせた回路であってもよい。
【０１４９】
処理回路１１０２Ｂが専用のハードウェアである場合、熱時定数取得部１２ａ、熱時定数取得部２２ａ、電力測定部１２ｂ、電力測定部２２ｂ、電力変換制御部１２ｃ、電力変換制御部２２ｃ、電力変換部１２ｄおよび電力変換部２２ｄは、処理回路１１０２Ｂが動作することにより実現される。なお、熱時定数取得部１２ａ、熱時定数取得部２２ａ、電力測定部１２ｂ、電力測定部２２ｂ、電力変換制御部１２ｃ、電力変換制御部２２ｃ、電力変換部１２ｄおよび電力変換部２２ｄの機能は、別々の回路で実現されてもよいし、単一の回路で実現されてもよい。
【０１５０】
なお、熱時定数取得部１２ａ、熱時定数取得部２２ａ、電力測定部１２ｂ、電力測定部２２ｂ、電力変換制御部１２ｃ、電力変換制御部２２ｃ、電力変換部１２ｄおよび電力変換部２２ｄの機能は、一部が記憶装置１１０３に格納されたプログラムを実行するものである処理回路１１０２Ａにおいて実現され、一部が専用のハードウェアである処理回路１１０２Ｂにおいて実現されてもよい。
【０１５１】
＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。すなわち、以下では便宜上、対応づけられる具体的な構成のうちのいずれか１つのみが記載される場合があるが、記載された１つの具体的な構成が対応づけられる他の具体的な構成に置き換えられてもよい。
【０１５２】
また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例が示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。
【０１５３】
以上に記載された実施の形態によれば、電力制御装置は、熱電変換装置１１から出力される電力を測定する電力測定部１２ｂ（または、電力測定部２２ｂ）と、熱電変換装置１１から出力される電力を制御する制御部とを備える。ここで、制御部は、たとえば、電力変換制御部１２ｃ、電力変換制御部２２ｃなどのうちの少なくとも１つに対応するものである。熱電変換装置１１は、熱に基づいて発電する。そして、熱電変換装置１１は、電力を出力する。ここで、電力測定部１２ｂは、熱電変換装置１１の出力に対する負荷が変動された後、さらに、熱電変換装置１１の熱時定数に対応する時間が経過した後で、熱電変換装置１１から出力される電力を測定する。
【０１５４】
また、以上に記載された実施の形態によれば、電力制御装置は、プログラムを実行する処理回路１１０２Ａと、実行されるプログラムを記憶する記憶装置１１０３とを備える。そして、処理回路１１０２Ａがプログラムを実行することによって、以下の動作が実現される。
【０１５５】
すなわち、熱電変換装置１１の出力に対する負荷が変動した後、さらに、熱電変換装置１１の熱時定数に対応する時間が経過した後で、熱電変換装置１１から出力される電力が測定される。
【０１５６】
また、以上に記載された実施の形態によれば、電力制御装置は、専用のハードウェアである処理回路１１０２Ｂを備える。そして、専用のハードウェアである処理回路１１０２Ｂは、以下の動作を行う。
【０１５７】
すなわち、専用のハードウェアである処理回路１１０２Ｂは、熱電変換装置１１の出力に対する負荷が変動された後、さらに、熱電変換装置１１の熱時定数に対応する時間が経過した後で、熱電変換装置１１から出力される電力を測定する。
【０１５８】
このような構成によれば、熱時定数Ｔに対応する時間が経過した後で、熱電変換装置１１から出力される電力を測定することによって、熱電変換装置１１から出力される電力Ｐ（取り出し電力）を増大させることができる。
【０１５９】
なお、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。
【０１６０】
また、以上に記載された実施の形態によれば、電力変換制御部１２ｃは、測定された熱電変換装置１１の電力に基づいて、熱電変換装置１１から出力される電力の最大値を探索する。このような構成によれば、山登り方などの熱電変換装置１１の出力に対する負荷を変動させる探索を繰り返すことによって、熱電変換装置１１から出力される最大電力を見つけることができる。
【０１６１】
また、以上に記載された実施の形態によれば、電力変換制御部１２ｃは、熱電変換装置１１の出力に対する負荷を変動させることによって熱電変換装置１１から出力される電流値を変動させ、かつ、熱電変換装置１１の熱時定数に対応する時間は熱電変換装置１１から出力される電流値を一定に保つ。このような構成によれば、熱時定数Ｔに対応する時間が経過した後で、熱電変換装置１１から出力される電力を測定することによって、熱電変換装置１１から出力される電力Ｐ（取り出し電力）を最大化することができる。
【０１６２】
また、以上に記載された実施の形態によれば、電力変換制御部１２ｃは、熱電変換装置１１の出力に対する負荷を変動させ、かつ、熱電変換装置１１の熱時定数に対応する時間は負荷を一定に保つ。このような構成によれば、熱源または冷却源の温度が変動しても、熱電変換装置１１から出力される電力を最大電力付近に保つことができる。そして、熱時定数Ｔに対応する時間が経過した後で、熱電変換装置１１から出力される電力を測定することによって、熱電変換装置１１から出力される電力Ｐ（取り出し電力）を最大化することができる。
【０１６３】
また、以上に記載された実施の形態によれば、電力制御装置２２は、熱電変換装置１１から出力される電流値を変動させ、かつ、熱電変換装置１１から出力される電圧値の時間変化に基づいて熱電変換装置１１の熱時定数を取得する熱時定数取得部２２ａを備える。このような構成によれば、熱電変換装置１１の正極と負極との間を短絡状態にして一定の時間だけ待った後、再び熱電変換装置１１を開放状態にするなどして熱電変換装置１１から出力される電圧値の時間変化を測定することによって、温度差ΔＴの時間応答と電圧値の時間応答とが同じふるまいになることから、熱電変換装置１１の熱測定によって熱時定数Ｔを取得しなくとも熱時定数Ｔを取得することができる。
【０１６４】
また、以上に記載された実施の形態によれば、電力測定部１２ｂは、熱電変換装置１１から出力される電流値および電圧値に基づいて、熱電変換装置１１の内部抵抗を取得する。このような構成によれば、熱電変換装置１１の（熱電変換モジュール１１ａの高温側（または低温側）の面と高温側（または低温側）の温度固定点との間の熱抵抗を含む）正確な内部抵抗を測定することができるため、熱電変換装置１１の最大電力制御に活用することができる。
【０１６５】
＜以上に記載された実施の形態の変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、限定的なものではないものとする。
【０１６６】
したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態における構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【０１６７】
また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
【０１６８】
また、矛盾が生じない限り、以上に記載された実施の形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよいものとする。
【０１６９】
さらに、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素は概念的な単位であって、本願明細書に開示される技術の範囲内には、１つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、１つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が１つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。
【０１７０】
また、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれるものとする。
【０１７１】
また、本願明細書における説明は、本技術に関連するすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。
【０１７２】
また、以上に記載された実施の形態で記載されたそれぞれの構成要素は、ソフトウェアまたはファームウェアとしても、それと対応するハードウェアとしても想定され、その双方の概念において、それぞれの構成要素は「部」または「処理回路」（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）などと称される。
【０１７３】
また、熱時定数取得部１２ａにおける熱時定数の記憶、熱時定数取得部２２ａにおける熱時定数の記憶、電力測定部１２ｂにおいて測定された電力の記憶、または、電力測定部２２ｂにおいて測定された電力の記憶などは、図１および図１１においては熱電発電システム内に搭載されるものとして示されたが、これらのうちの少なくとも１つは、外部の機能部であってもよいものとする。その場合、熱電発電システム内の他の機能部と外部の機能部とが互いに作用しあうことによって、全体として熱電発電システムの機能を果たすものであればよい。
【符号の説明】
【０１７４】
１１  熱電変換装置、１１ａ  熱電変換モジュール、１１ｂ  高温側熱交換器、１１ｃ  低温側熱交換器、１２，２２  電力制御装置、１２ａ，２２ａ  熱時定数取得部、１２ｂ，２２ｂ  電力測定部、１２ｃ，２２ｃ  電力変換制御部、１２ｄ，２２ｄ  電力変換部、１３  負荷、１００，１０１  熱電発電システム、１１０２Ａ，１１０２Ｂ  処理回路、１１０３  記憶装置。
【要約】
熱電変換装置の取り出し電力を増大させることを目的とする。本願明細書に開示される技術に関する電力制御装置は、熱電変換装置から出力される電力を測定する電力測定部と、熱電変換装置から出力される電力を制御する制御部とを備え、電力測定部は、熱電変換装置の出力に対する負荷が変動された後、さらに、熱電変換装置の熱時定数に対応する時間が経過した後で、熱電変換装置から出力される電力を測定する。【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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