电力控制装置、电力控制方法和电力供给系统

摘要

本发明涉及能够控制保持太阳能电池和其他发电元件的最大操作点并且能避免电力损耗的电力控制装置、电力控制方法和电力供给系统。所述电力控制装置具有：电力路径切换单元（32），可连接至多个发电元件（20-1，20-2）；以及电压转换单元（31），其转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元（32）供应的电压电平。所述电力路径切换单元（32）包括：第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其针对串联或者并联连接的所述发电元件在连接至所述电压转换单元的输入侧与不连接至所述电压转换单元的输入侧之间切换。

权利要求

1.一种电力控制装置，包括：

电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，所述多个发电元件的输出电压处于第一电压范围、第二电压范围、第三电压范围、第四电压范围以及第五电压范围中的一个内；以及电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平，其中，所述电力路径切换单元包括：

第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其针对串联或者并联连接的所述发电元件在连接至所述电压转换单元的输入侧与不连接至所述电压转换单元的输入侧之间切换。

2.根据权利要求1所述的电力控制装置，

其中，所述电力路径切换单元被配置为：当所述发电元件的输出电压处于所述第一电压范围内时，通过所述第一连接切换功能来并联连接所述多个发电元件，并且通过所述第二连接切换功能来执行连接切换为非连接状态，使得所述多个发电元件的输出电压中任一个的电压电平不被所述电压转换单元转换。

3.根据权利要求1所述的电力控制装置，

其中，所述电力路径切换单元被配置为：当所述发电元件的输出电压处于所述第二电压范围内时，通过所述第一连接切换功能来并联连接所述多个发电元件，并且通过所述第二连接切换功能来执行连接切换为连接状态，使得所述多个发电元件的最后级输出电压的电压电平被所述电压转换单元转换。

4.根据权利要求1所述的电力控制装置，

其中，所述电力路径切换单元被配置为：当所述发电元件的输出电压处于所述第三电压范围内时，通过所述第一连接切换功能来串联连接所述多个发电元件，并且通过所述第二连接切换功能来执行连接切换为非连接状态，使得所述多个发电元件的输出电压中任一个的电压电平不被所述电压转换单元转换。

5.根据权利要求1所述的电力控制装置，

其中，所述电力路径切换单元被配置为：当所述发电元件的输出电压处于所述第四电压范围内时，通过所述第一连接切换功能来串联连接所述多个发电元件，并且通过所述第二连接切换功能来执行连接切换为非连接状态，使得所述多个发电元件的最后级输出电压的电压电平被所述电压转换单元转换。

6.根据权利要求1所述的电力控制装置，

其中，所述第一电压范围高于所述第二电压范围，所述第二电压范围高于所述第三电压范围，并且第三电压范围高于第四电压范围。

7.根据权利要求1所述的电力控制装置，

其中，所述电力路径切换单元被配置为：当所述发电元件的输出电压处于所述第五电压范围内时，通过所述第一连接切换功能来并联连接所述多个发电元件，并且通过所述第二连接切换功能来执行连接切换为连接状态，使得所述多个发电元件的最后级输出电压的电压电平被所述电压转换单元转换。

8.根据权利要求1所述的电力控制装置，

其中，所述第五电压范围高于所述第一电压范围，所述第一电压范围高于所述第二电压范围，所述第二电压范围高于所述第三电压范围，并且第三电压范围高于第四电压范围。

9.根据权利要求1或者2所述的电力控制装置，包括：控制单元，被配置为通过切换所述电力路径切换单元的电力路径来执行MPPT控制，使得所述发电元件的最大电力操作点被跟踪。

10.根据权利要求1或者2所述的电力控制装置，包括：控制单元，被配置为在所述电压转换单元中执行MPPT控制，使得在选择包括所述电压转换单元的电力路径之后并且当在所选电力路径中操作电路时，在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点。

11.根据权利要求9所述的电力控制装置，包括特性测量电路，被配置为测量所述多个发电元件的输出特性，其中，所述控制单元被配置为根据来自所述特性测量电路的测量结果来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

12.根据权利要求11所述的电力控制装置，其中，所述特性测量电路包括测量所述多个发电元件的短路电流和开路电压的功能，以及所述控制单元通过根据由所述特性测量电路获得的短路电流和开路电压确定电力路径来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

13.根据权利要求12所述的电力控制装置，

其中，所述控制单元被配置为：基于由所述特性测量电路获得的短路电流来判定所述多个发电元件是否处于发电操作状态，并且通过基于开路电压判定操作状态而确定电力路径，从而执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的电力控制装置，其中，所述特性测量电路被配置为在选择包括所述电压转换单元的电力路径之后并且当在所选电力路径中操作电路时，执行MPPT控制的电流-电压(I-V)测量，所述MPPT控制用于在所述电压转换单元跟踪所述发电元件的最大电力操作点，以及所述控制单元被配置为基于I-V测量结果来执行所述电压转换单元中的MPPT控制。

15.一种电力控制方法，包括以下步骤：

当多个发电元件的输出电压处于第一电压范围内时，

通过第一连接切换功能来并联连接所述多个发电元件，以及通过第二连接切换功能来执行连接切换为非连接状态，使得所述多个发电元件的输出电压中任一个的电压电平不被电压转换单元转换；

当所述多个发电元件的输出电压处于比所述第一电压范围更低的第二电压范围内时，通过第一连接切换功能来并联连接所述多个发电元件，以及通过第二连接切换功能来执行连接切换为连接状态，使得所述多个发电元件的最后级输出电压的电压电平被所述电压转换单元转换；以及当所述多个发电元件的输出电压处于比所述第二电压范围更低的第三电压范围内时，通过第一连接切换功能来串联连接所述多个发电元件，以及通过第二连接切换功能来执行连接切换为非连接状态，使得所述多个发电元件的输出电压中任一个的电压电平不被所述电压转换单元转换。

16.根据权利要求15所述的电力控制方法，包括：当所述发电元件的输出电压处于比所述第三电压范围更低的第四电压范围内时，通过所述第一连接切换功能来串联连接所述多个发电元件；以及通过所述第二连接切换功能来执行连接切换为非连接状态，使得所述多个发电元件的最后级输出电压的电压电平被所述电压转换单元转换。

17.根据权利要求15或者16所述的电力控制方法，包括：当所述发电元件的输出电压处于比所述第一电压范围更高的第五电压范围内时，通过所述第一连接切换功能来并联连接所述多个发电元件；以及通过所述第二连接切换功能来执行连接切换为连接状态，使得所述多个发电元件的最后级输出电压的电压电平被所述电压转换单元转换。

18.一种电力供给系统，包括：

多个发电元件，被配置为产生电力；以及

电力控制装置，被配置为将来自所述发电元件的电力供应给负载侧，其中，所述电力控制装置包括：

电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接，以及电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平，其中，所述电力路径切换单元包括：

第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接或者并联连接之间切换，以及第二连接切换功能，其针对串联或者并联连接的所述发电元件在连接至所述电压转换单元的输入侧与不连接至所述电压转换单元的输入侧之间切换。

19.一种电力控制装置，包括：

电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；

特性测量电路，被配置为测量所述多个发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自所述特性测量电路的测量结果来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

20.根据权利要求19所述的电力控制装置，

其中，所述特性测量电路包括测量所述多个发电元件的短路电流和开路电压的功能，以及所述控制单元被配置为通过根据由所述特性测量电路获得的短路电流和开路电压确定电力路径来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

21.根据权利要求20所述的电力控制装置，

其中，所述控制单元被配置为：基于由所述特性测量电路获得的短路电流来判定所述多个发电元件是否处于发电操作状态，并且通过基于开路电压判定操作状态而确定电力路径，从而执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的电力控制装置，其中，所述控制单元包括通过切换所述电力路径切换单元的电力路径来执行MPPT控制使得所述发电元件的最大电力操作点被跟踪的功能。

23.根据权利要求19至21中任一项所述的电力控制装置，包括电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平，其中，所述电力路径切换单元被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括：第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其切换被连接至所述电压转换单元的输入侧的发电元件，所述特性测量电路被配置为在选择包括所述电压转换单元的电力路径之后并且当在所选电力路径中操作电路时，执行MPPT控制的电流-电压(I-V)测量，所述MPPT控制用于在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点，以及所述控制单元被配置为基于I-V测量结果来执行所述电压转换单元中的MPPT控制。

24.根据权利要求19至21中任一项所述的电力控制装置，其中，所述控制单元被配置为在测量串联连接时的负载侧上电压下的电流以及在并联连接时的所述负载侧上电压下的电流，并且选择具有较高电力的电力路径。

25.根据权利要求19至21中任一项所述的电力控制装置，其中，所述特性测量电路包括连接至所述发电元件的电力供应线的电容器，并且被配置为通过以一定的时间间隔测量对所述电容器的充电电压来测量I-V特性。

26.根据权利要求19至21中任一项所述的电力控制装置，其中，所述特性测量电路包括：

电容器，连接至所述发电元件的电力供应线；

可变电压源；

比较器，被配置为比较所述电力供应线的电压与所述可变电压源的电压；

计数器，被配置为计数到可变电压变为比所述电力供应线的电压高的时间；以及控制器，被配置为基于互补电压和通过电压增加△V获得的计数值来确定电流值。

27.根据权利要求19至21中任一项所述的电力控制装置，其中，所述特性测量电路包括：电阻器，连接至所述发电元件的电力供应线。

28.根据权利要求19至21中任一项所述的电力控制装置，其中，所述特性测量电路包括：

开关，连接至所述发电元件的电力供应线，并且被配置为通过控制信号来接通或者断开；以及电阻器，连接至所述开关。

29.一种电力供给系统，包括：

多个发电元件，被配置为产生电力；以及

电力控制装置，被配置为将来自所述发电元件的电力供应给负载侧，其中，所述电力控制装置包括：

电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；

特性测量电路，被配置为测量所述多个发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自所述特性测量电路的测量结果来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

30.一种电力控制装置，包括：

电压转换单元，被配置为转换由至少一个发电元件产生的电压电平；

特性测量电路，被配置为测量所述发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自所述特性测量电路的测量结果来执行在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点的MPPT控制，其中，所述电压转换单元被配置为比较可变参考电压与由所述发电元件产生的电压电平，并且执行充电或者放电，使得根据比较结果来跟踪所述发电元件的最大电力操作点，以及所述控制单元被配置为通过基于来自所述特性测量电路的测量结果供应可变参考电压来执行在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点的MPPT控制。

31.根据权利要求30所述的电力控制装置，

其中，所述特性测量电路包括测量所述至少一个发电元件的短路电流和开路电压的功能，以及所述控制单元被配置为根据由所述特性测量电路获得的短路电流和开路电压来确定所述参考电压，并且将所述参考电压供应给所述电压转换单元。

32.根据权利要求31所述的电力控制装置，其中，所述电压转换单元包括：电感器，连接至所述发电元件的电力供应线；以及

开关元件，被配置为根据来自所述电力供应线的输入电压与所述参考电压的比较结果来执行所述电感器中能量的充电或者放电，以及其中，所述控制单元包括根据所述开关元件的切换频率的增加或者减少来改变参考电压的功能。

33.根据权利要求30至32中任一项所述的电力控制装置，包括：多个发电元件；以及

电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括切换被连接至所述电压转换单元的输入侧的所述发电元件的功能，其中，所述特性测量电路包括测量所述多个发电元件的输出特性的功能，以及所述控制单元被配置为根据来自所述特性测量电路的测量结果来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

34.根据权利要求33所述的电力控制装置，

其中，所述电力路径切换单元被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括：第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其切换被连接至所述电压转换单元的输入侧的发电元件。

35.根据权利要求34所述的电力控制装置，

其中，所述特性测量电路包括测量所述多个发电元件的短路电流和开路电压的功能，以及所述控制单元被配置为通过根据由所述特性测量电路获得的短路电流和开路电压确定电力路径来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

36.根据权利要求35所述的电力控制装置，

其中，所述控制单元被配置为：基于由所述特性测量电路获得的短路电流来判定所述多个发电元件是否处于发电操作状态，并且通过基于开路电压判定操作状态而确定电力路径，从而执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

37.根据权利要求33所述的电力控制装置，

其中，所述控制单元包括通过切换所述电力路径切换单元的电力路径来执行MPPT控制使得所述发电元件的最大电力操作点被跟踪的功能。

38.根据权利要求33所述的电力控制装置，

其中，所述特性测量电路被配置为在选择包括所述电压转换单元的电力路径之后并且当在所选电力路径中操作电路时，执行MPPT控制的电流-电压(I-V)测量，所述MPPT控制用于在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点，以及所述控制单元被配置为基于I-V测量结果来执行在所述电压转换单元中的MPPT控制。

39.根据权利要求30至32以及34至38中任一项所述的电力控制装置，其中，所述电压转换单元包括：

电感器，连接至所述发电元件的电力供应线；

开关元件，用于执行所述电感器中能量的充电或者放电；

比较器，被配置为比较来自所述电力供应线的输入电压与所述参考电压；以及脉冲控制单元，被配置为根据来自所述比较器的比较结果，当所述输入电压超过所述参考电压时，接通所述开关元件，以将所述电感器放电达预定时间。

40.根据权利要求30至32以及34至38中任一项所述的电力控制装置，其中，所述特性测量电路包括连接至所述发电元件的电力供应线的电容器，并且被配置为通过以一定的时间间隔测量对所述电容器的充电电压来测量I-V特性。

41.根据权利要求30至32以及34至38中任一项所述的电力控制装置，其中，所述特性测量电路包括：

电容器，连接至所述发电元件的电力供应线；

可变电压源；

比较器，被配置为比较所述电力供应线的电压与所述可变电压源的电压；

计数器，被配置为计数到可变电压变为比所述电力供应线的电压高的时间；以及控制器，被配置为基于互补电压和通过电压增加△V获得的计数值来确定电流值。

42.根据权利要求30至32以及34至38中任一项所述的电力控制装置，其中，所述特性测量电路包括电阻器，连接至所述发电元件的电力供应线。

43.根据权利要求30至32以及34至38中任一项所述的电力控制装置，其中，所述特性测量电路包括：

开关，连接至所述发电元件的电力供应线，并且被配置为通过控制信号来接通或者断开；以及电阻器，连接至所述开关。

44.一种电力供给系统，包括：

至少一个发电元件，被配置为产生电力；以及

电力控制装置，被配置为将来自所述发电元件的电力供应给负载侧，其中，所述电力控制装置包括：

电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生的电压电平；

特性测量电路，被配置为测量所述发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自所述特性测量电路的测量结果来执行在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点的MPPT控制，其中，所述电压转换单元被配置为比较可变参考电压与由所述发电元件产生的电压电平，并且执行充电或者放电，使得根据比较结果来跟踪所述发电元件的最大电力操作点，以及所述控制单元被配置为通过基于来自所述特性测量电路的测量结果供应可变参考电压来执行在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点的MPPT控制。

45.一种电力控制装置，包括：

电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；以及逆流防止电路，设置于将来自所述电力路径切换单元的输出电力供应给负载的电力供应线，并且包括当负载侧电位高于所述电力供应线的电位时防止来自所述负载侧的逆流的功能；以及控制单元，被配置为当所述电力路径切换单元已切换为并联连接时，终止所述逆流防止电路的逆流防止功能。

46.根据权利要求45所述的电力控制装置，包括电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平，其中，所述电力路径切换单元被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括：第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其切换被连接至所述电压转换单元的输入侧的发电元件。

47.根据权利要求45所述的电力控制装置，包括：特性判定电路，包括测量所述多个发电元件的短路电流和开路电压的功能；以及控制单元，被配置为通过根据由所述特性测量电路获得的短路电流和开路电压确定电力路径来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

48.根据权利要求47所述的电力控制装置，

其中，所述控制单元被配置为：基于由所述特性测量电路获得的短路电流来判定所述多个发电元件是否处于发电操作状态，并且通过基于开路电压判定操作状态而确定电力路径，从而执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

49.根据权利要求45至48中任一项所述的电力控制装置，包括控制单元，所述控制单元包括通过切换所述电力路径切换单元的电力路径来执行MPPT控制使得所述发电元件的最大电力操作点被跟踪的功能。

50.根据权利要求45至48中任一项所述的电力控制装置，包括：电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平；

特性测量电路，被配置为在选择包括所述电压转换单元的电力路径之后并且当在所选电力路径中操作电路时，执行MPPT控制的电流-电压(I-V)测量，所述MPPT控制用于在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点；以及控制单元，被配置为基于I-V测量结果来执行在所述电压转换单元中的MPPT控制。

51.根据权利要求45至48中任一项所述的电力控制装置，其中，所述逆流防止电路包括：

开关元件，连接至所述电力供应线；

二极管，并联地并且在自所述电力供应线向所述负载的正向方向上连接至所述开关元件；以及比较器，被配置为跨所述开关元件比较所述电力供应线的电位与负载侧电位，并且当所述电力供应线的电位较高时接通所述开关元件，而当所述电力供应线的电位较低时断开所述开关元件。

52.一种电力供给系统，包括：

多个发电元件，被配置为产生电力；以及

电力控制装置，被配置为将来自所述发电元件的电力供应给负载侧，其中，所述电力控制装置包括：

电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；以及逆流防止电路，设置于将来自所述电力路径切换单元的输出电力供应给负载的电力供应线，并且包括当负载侧电位高于所述电力供应线的电位时防止来自所述负载侧的逆流的功能。

53.一种电力控制装置，包括：

逆流防止电路，包括当负载侧电位高于所述电力供应线的电位时防止来自所述负载侧的逆流的功能；

限制电路，被配置为将来自发电元件的电力供应给所述负载侧上的蓄电元件并且对所述蓄电元件充电，以及在能限制所供应电力的所述限制电路中，所述限制电路限制电力供应，使得供应给所述蓄电元件的电压低于完全充电电压；以及控制单元，被配置为当由所述限制电路限制电力供应时，终止所述逆流防止电路的逆流防止功能。

54.根据权利要求53所述的电力控制装置，包括电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能，其中，所述逆流防止电路被设置于将来自所述电力路径切换单元的输出电力供应给负载的电力供应线，并且被配置为当负载侧电位高于所述电力供应线的电位时防止来自所述负载侧的逆流。

55.根据权利要求54所述的电力控制装置，包括控制单元，被配置为当所述电力路径切换单元已切换为并联连接时，终止所述逆流防止电路的逆流防止功能。

56.根据权利要求54所述的电力控制装置，包括电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平，其中，所述电力路径切换单元被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括：第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其切换被连接至所述电压转换单元的输入侧的发电元件。

57.根据权利要求54至56中任一项所述的电力控制装置，包括：特性判定电路，包括测量所述多个发电元件的短路电流和开路电压的功能；以及控制单元，被配置为通过根据由所述特性测量电路获得的短路电流和开路电压确定电力路径来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

58.根据权利要求57所述的电力控制装置，

其中，所述控制单元被配置为：基于由所述特性测量电路获得的短路电流来判定所述多个发电元件是否处于发电操作状态，并且通过基于开路电压判定操作状态而确定电力路径，从而执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

59.根据权利要求54至56以及58中任一项所述的电力控制装置，包括控制单元，所述控制单元包括通过切换所述电力路径切换单元的电力路径来执行MPPT控制使得所述发电元件的最大电力操作点被跟踪的功能。

60.根据权利要求54至56以及58中任一项所述的电力控制装置，包括：电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平；

特性测量电路，被配置为在选择包括所述电压转换单元的电力路径之后并且当在所选电力路径中操作电路时，执行MPPT控制的电流-电压(I-V)测量，所述MPPT控制用于在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点；以及控制单元，被配置为基于I-V测量结果来执行在所述电压转换单元中的MPPT控制。

61.根据权利要求54至56以及58中任一项所述的电力控制装置，其中，所述逆流防止电路包括：

开关元件，连接至所述电力供应线；

二极管，并联地并且在自所述电力供应线向所述负载的正向方向上连接至所述开关元件；以及比较器，被配置为跨所述开关元件比较所述电力供应线的电位与负载侧电位，并且当所述电力供应线的电位较高时接通所述开关元件，而当所述电力供应线的电位较低时断开所述开关元件。

62.一种电力供给系统，包括：

至少一个发电元件，被配置为产生电力；以及

电力控制装置，被配置为将来自所述发电元件的电力供应给负载侧，其中，所述电力控制装置包括：

逆流防止电路，包括当所述负载侧的电位高于电力供应线电位时防止来自所述负载侧的逆流的功能；

限制电路，被配置为将来自所述发电元件的电力供应给所述负载侧上的蓄电元件以对所述蓄电元件充电，以及在能限制所供应电力的所述限制电路中，所述限制电路限制电力供应，使得对所述蓄电元件的供应电压低于完全充电电压；以及控制单元，被配置为当由所述限制电路限制电力供应时，终止所述逆流防止电路的逆流防止功能。

63.一种电力控制装置，包括：

电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；以及限制电路，被配置为将来自所述发电元件的电力供应给负载侧上的蓄电元件以对所述蓄电元件充电，并且能够限制所供应电力，其中，所述限制电路被配置为限制电力供应，使得对所述蓄电元件的供应电压低于完全充电电压。

64.根据权利要求63所述的电力控制装置，

其中，所述限制电路包括检测负载是否连接至所述蓄电元件的功能，以及所述限制电路被配置为在检测到所述负载连接至所述蓄电元件之后，限制电力供应，使得对所述蓄电元件的供应电压低于所述完全充电电压。

65.根据权利要求63所述的电力控制装置，包括：电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平；以及控制单元，被配置为当所述负载侧上蓄电元件完全充电时，由所述限制电路终止对所述蓄电元件充电，并且至少关闭所述电压转换单元的电压转换功能。

66.根据权利要求65所述的电力控制装置，

其中，所述控制单元被配置为当对所述蓄电元件的供应电压低于完全充电电压时，允许由所述限制电路对所述蓄电元件充电并且至少打开所述电压转换单元的电压转换功能。

67.根据权利要求65所述的电力控制装置，

其中，所述控制单元被配置为当终止充电时使所述电力路径切换单元的电力路径处于开路状态。

68.根据权利要求63至67中任一项所述的电力控制装置，包括电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平，其中，所述电力路径切换单元被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括：第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其切换被连接至所述电压转换单元的输入侧的发电元件。

69.根据权利要求63至67中任一项所述的电力控制装置，包括：特性判定电路，包括测量所述多个发电元件的短路电流和开路电压的功能；以及控制单元，被配置为通过根据由所述特性测量电路获得的短路电流和开路电压确定电力路径来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

70.根据权利要求69所述的电力控制装置，

其中，所述控制单元被配置为：基于由所述特性测量电路获得的短路电流来判定所述多个发电元件是否处于发电操作状态，并且通过基于开路电压判定操作状态而确定电力路径，从而执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

71.根据权利要求63至67和70中任一项所述的电力控制装置，包括控制单元，所述控制单元包括通过切换所述电力路径切换单元的电力路径来执行MPPT控制使得所述发电元件的最大电力操作点被跟踪的功能。

72.根据权利要求63至67和70中任一项所述的电力控制装置，包括：电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平；

特性测量电路，被配置为在选择包括所述电压转换单元的电力路径之后并且当在所选电力路径中操作电路时，执行MPPT控制的电流-电压(I-V)测量，所述MPPT控制用于在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点；以及控制单元，被配置为基于I-V测量结果来执行在所述电压转换单元中的MPPT控制。

73.根据权利要求63至67和70中任一项所述的电力控制装置，包括：逆流防止电路，设置于将所述电力路径切换单元和所述电压转换单元的输出电压输出给负载的电力供应线，其中，所述逆流防止电路包括当负载侧电位高于所述电力供应线的电位时防止来自所述负载侧的逆流的功能。

74.根据权利要求73所述的电力控制装置，包括控制单元，被配置为当由所述限制电路限制电力供应时，终止所述逆流防止电路的逆流防止功能。

75.根据权利要求73所述的电力控制装置，包括控制单元，被配置为当所述电力路径切换单元已切换为并联连接时，终止所述逆流防止电路的逆流防止功能。

76.一种电力供给系统，包括：

多个发电元件，被配置为产生电力；以及

电力控制装置，被配置为将来自所述发电元件的电力供应给负载侧，其中，所述电力控制装置包括：

电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；以及限制电路，被配置为将来自所述发电元件的电力供应给所述负载侧上的蓄电元件以对所述蓄电元件充电，并且能够限制供应电压，其中，所述限制电路被配置为限制电压供应，使得对所述蓄电元件的供应电压低于完全充电电压。

77.一种电力控制装置，包括：

电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；

电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平；以及控制单元，被配置为通过执行所述电力路径切换单元的切换控制来将所述发电元件的电力供应给负载侧上的蓄电元件，从而执行充电控制，其中，所述控制单元被配置为执行切换，使得当所述蓄电元件的电压等于或者小于某个电压时，电力从所述发电元件直接供应给所述蓄电元件，以及当所述蓄电元件的电压等于或者大于所述某个电压时，从所述蓄电元件获得所述电力路径切换单元、所述电压转换单元和所述控制单元的操作电压。

78.根据权利要求77所述的电力控制装置，

其中，所述电力路径切换单元被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括：第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其切换被连接至所述电压转换单元的输入侧的发电元件。

79.根据权利要求77所述的电力控制装置，包括：特性判定电路，包括测量所述多个发电元件的短路电流和开路电压的功能；以及控制单元，被配置为通过根据由所述特性测量电路获得的短路电流和开路电压确定电力路径来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

80.根据权利要求79所述的电力控制装置，

其中，所述控制单元被配置为：基于由所述特性测量电路获得的短路电流来判定所述多个发电元件是否处于发电操作状态，并且通过基于开路电压判定操作状态而确定电力路径，从而执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

81.根据权利要求77至80中任一项所述的电力控制装置，包括控制单元，所述控制单元包括通过切换所述电力路径切换单元的电力路径来执行MPPT控制使得所述发电元件的最大电力操作点被跟踪的功能。

82.根据权利要求77至80中任一项所述的电力控制装置，包括：特性测量电路，被配置为在选择包括所述电压转换单元的电力路径之后并且当在所选电力路径中操作电路时，执行MPPT控制的电流-电压(I-V)测量，所述MPPT控制用于在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点；以及控制单元，被配置为基于I-V测量结果来执行在所述电压转换单元中的MPPT控制。

83.一种电力供给系统，包括：

多个发电元件，被配置为产生电力；以及

电力控制装置，被配置为将来自所述发电元件的电力供应给蓄电元件，其中，所述电力控制装置包括：

电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；

电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径切换单元供应的电压电平；以及控制单元，被配置为通过执行所述电力路径切换单元的切换控制来将所述发电元件的电力供应给所述蓄电元件，从而执行充电控制，其中，所述控制单元被配置为当所述蓄电元件的电压等于或者小于某个电压时，电力从所述发电元件直接供应给所述蓄电元件，并且被配置为当所述蓄电元件的电压等于或者大于所述某个电压时，执行切换使得从所述蓄电元件获得所述电力路径切换单元、所述电压转换单元和所述控制单元的操作电压。

84.一种电力控制装置，包括：

电力路径单元，被配置为能与相对于照明度或者温度具有不同电压变化率的多个发电元件连接；以及电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径单元供应的电压电平，其中，所述电力路径单元被配置为将具有大电压变化率的发电元件连接至所述电压转换单元，并且使具有小电压变化率的发电元件相对于所述电压转换单元处于非连接状态。

85.根据权利要求84所述的电力控制装置，

其中，所述电力路径单元被配置为将具有大电压变化率的发电元件串联连接至所述电压转换单元，以及将具有小电压变化率的发电元件并联连接至串联连接的所述发电元件和所述电压转换单元。

86.根据权利要求84所述的电力控制装置，其中，所述电力路径单元包括电力路径切换单元，其中，所述电力路径切换单元被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括：第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其切换被连接至所述电压转换单元的输入侧的发电元件。

87.根据权利要求84至86中任一项所述的电力控制装置，包括：特性判定电路，包括测量所述多个发电元件的短路电流和开路电压的功能；以及控制单元，被配置为通过根据由所述特性测量电路获得的短路电流和开路电压确定电力路径来执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

88.根据权利要求87所述的电力控制装置，

其中，所述控制单元被配置为：基于由所述特性测量电路获得的短路电流来判定所述多个发电元件是否处于发电操作状态，并且通过基于开路电压判定操作状态而确定电力路径，从而执行所述电力路径切换单元的电力路径切换控制。

89.根据权利要求84至86以及88中任一项所述的电力控制装置，包括控制单元，所述控制单元包括通过切换所述电力路径切换单元的电力路径来执行MPPT控制使得所述发电元件的最大电力操作点被跟踪的功能。

90.根据权利要求84至86以及88中任一项所述的电力控制装置，包括：特性测量电路，被配置为在选择包括所述电压转换单元的电力路径之后并且当在所选电力路径中操作电路时，执行MPPT控制的电流-电压(I-V)测量，所述MPPT控制用于在所述电压转换单元中跟踪所述发电元件的最大电力操作点；以及控制单元，被配置为基于I-V测量结果来执行在所述电压转换单元中的MPPT控制。

91.一种电力供给系统，包括：

多个发电元件，相对于照明度或者温度具有不同电压变化率；以及电力控制装置，被配置为将来自所述发电元件的电力供应给负载侧，其中，所述电力控制装置包括：

电力路径单元，被配置为能与相对于照明度或者温度具有不同电压变化率的所述多个发电元件连接；以及电压转换单元，被配置为转换由所述发电元件产生并且经由所述电力路径单元供应的电压电平，其中，所述电力路径单元被配置为将具有大电压变化率的发电元件连接至所述电压转换单元，并且使具有小电压变化率的发电元件相对于所述电压转换单元处于非连接状态。

说明书

电力控制装置、电力控制方法和电力供给系统

技术领域

[0001] 本发明涉及用于控制由发电元件产生的电力供应的电力控制装置、电力控制方法和电力供给系统。

背景技术

[0002] 作为环境保护措施，期望开发不排放二氧化碳或者污染物质的清洁能源。其中，最近几年，太阳能发电和风力发电已经得到越来越广泛使用。

[0003] 尤其是，由于可安装于房子屋顶等上的太阳能电池（太阳能电池板）价格降低和发电效率提高，普通家庭中太阳能发电元件的使用正在逐渐变为广泛。

[0004] 太阳能发电元件尺寸也已经变得更小，并且配备太阳能电池的便携式电话已经可投入市场。

[0005] 太阳能电池具有与恒定电压源（诸如干电池）特性不同的特性，并且具有如同依赖于跨其端子的电压的电流源的特性。

[0006] 因此，为了获得太阳能电池最大输出，连接至太阳能电池的负载电压需要与太阳能电池的最大操作点电压匹配。

[0007] 在太阳能电池的电流-电压特性中，电力最大的最大操作点（MPP：最大功率点）只有一个。

[0008] 然而，太阳能电池的电流-电压特性根据环境（诸如照明度或者温度）变化，使得在连接至太阳能电池的设备操作期间需要执行对于获得最大操作点电压的控制。

[0009] 在设备操作期间对于获得最大操作点的控制被称为MPPT（最大功率点跟踪）控制。

[0010] 已提出了实现MPPT控制的许多技术，并且针对直流路径的这些技术可大致分为以下两个类型。

[0011] 第一类型为涉及在多个太阳能电池的串联与并联连接之间切换的技术（例如，参见专利文献1）。

[0012] 第二类型为通过控制切换型DC-DC转换器来获得最大操作点的技术（例如，参见专利文献2）。

[0013] 引用列表

[0014] 专利文献

[0015] 专利文献1：日本专利申请公开号2001-218365

[0016] 专利文献2：日本专利申请公开号7-336910

发明内容

[0017] 本发明待解决的问题

[0018] 为了实现MPPT控制，根据在串联与并联连接之间切换多个太阳能电池连接的第一技术，可执行使得能接近最大操作点的控制。

[0019] 然而，在此技术中，因为太阳能电池可能并联连接，所以相应太阳能电池需要具有相同最大操作点电压。

[0020] 此外，串联或者并联连接的可行模式根据太阳能电池数目变化。例如，当有两个太阳能电池时，必须从全部串联连接和全部并联连接的两个最大操作点作出选择；当有六个太阳能电池时，必须从四个最大操作点作出选择。

[0021] 在该情况下，缺点在于，因为在相应点之间电压差不统一，所以存在许多电压段，其中，跨端子的电压不能与最大操作点匹配。

[0022] 根据通过控制DC-DC转换器来获得最大操作点的第二技术，切换控制信号可被控制为使得对蓄电池的充电电流可为最大。

[0023] 然而，存在与DC-DC转换器中电力损耗或者控制电路（例如，诸如电流测量电路）中电力损耗相关联的缺点。

[0024] 本发明在于提供可控制保持发电元件（诸如太阳能电池）的最大操作点并且可避免电力损耗的电力控制装置、电力控制方法和电力供给系统。

[0025] 解决方案

[0026] 根据本发明第一方面的电力控制装置包括：电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接；以及电压转换单元，被配置为转换由发电元件产生并且经由电力路径切换单元供应的电压电平。电力路径切换单元包括：第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其针对串联连接或者并联连接的发电元件在连接至电压转换单元输入侧与不连接至电压转换单元输入侧之间切换。

[0027] 根据本发明第一方面的电力控制方法包括以下步骤：当多个发电元件的输出电压处于第一电压范围内时，通过第一连接切换功能来并联连接所述多个发电元件，并且通过第二连接切换功能来执行连接切换为非连接状态，使得所述多个发电元件的输出电压中任一个的电压电平不被电压转换单元转换；当所述发电元件的输出电压处于比第一电压范围更低的第二电压范围内时，通过第一连接切换功能来并联连接所述多个发电元件，并且通过第二连接切换功能来执行连接切换为连接状态，使得所述多个发电元件的最后级输出电压（final-stage output voltage）的电压电平被电压转换单元转换；以及当所述发电元件的输出电压处于比第二电压范围更低的第三电压范围内时，通过第一连接切换功能来串联连接所述多个发电元件，并且通过第二连接切换功能来执行连接切换为非连接状态，使得所述多个发电元件的输出电压中任一个的电压电平不被电压转换单元转换。

[0028] 根据本发明第二方面的电力供给系统，包括：多个发电元件，被配置为产生电力；以及电力控制装置，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧。电力控制装置包括：电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接；以及电压转换单元，被配置为转换由发电元件产生并且经由电力路径切换单元供应的电压电平。电力路径切换单元包括：第一连接切换功能，其针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换；以及第二连接切换功能，其针对串联或者并联连接的发电元件在连接至电压转换单元输入侧与不连接至电压转换单元输入侧之间切换。

[0029] 根据本发明第三方面的电力控制装置，包括：电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；特性测量电路，被配置为测量所述多个发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自特性测量电路的测量结果来执行电力路径切换单元的电力路径切换控制。

[0030] 根据本发明第四方面的电力供给系统，包括：多个发电元件，被配置为产生电力；以及电力控制装置，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧。电力控制装置包括：电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；特性测量电路，被配置为测量所述多个发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自特性测量电路的测量结果来执行电力路径切换单元的电力路径切换控制。

[0031] 根据本发明第五方面的电力控制装置，包括：电压转换单元，被配置为转换由至少一个发电元件产生的电压电平；特性测量电路，被配置为测量发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自特性测量电路的测量结果来执行在电压转换单元中跟踪发电元件的最大电力操作点的MPPT控制。电压转换单元被配置为比较可变参考电压与由发电元件产生的电压电平，并且执行充电或者放电，使得根据比较结果来跟踪发电元件的最大电力操作点。控制单元被配置为通过基于来自特性测量电路的测量结果供应可变参考电压来执行在电压转换单元中跟踪发电元件的最大电力操作点的MPPT控制。

[0032] 根据本发明第六方面的电力供给系统，包括：至少一个发电元件，被配置为产生电力；以及电力控制装置，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧。电力控制装置包括：电压转换单元，被配置为转换由发电元件产生的电压电平；特性测量电路，被配置为测量发电元件的输出特性；以及控制单元，被配置为根据来自特性测量电路的测量结果来执行针对电压转换单元中跟踪发电元件的最大电力操作点的MPPT控制。电压转换单元被配置为比较可变参考电压与由发电元件产生的电压电平，并且执行充电或者放电，使得根据比较结果来跟踪发电元件的最大电力操作点。控制单元被配置为通过基于来自特性测量电路的测量结果供应可变参考电压来执行针对电压转换单元中跟踪发电元件的最大电力操作点的MPPT控制。

[0033] 根据本发明第七方面的电力控制装置，包括：电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；以及逆流防止电路，设置于将来自电力路径切换单元的输出电力供应给负载的电力供应线，并且包括当负载侧电位高于电力供应线电位时防止来自所述负载侧的逆流的功能。

[0034] 根据本发明第八方面的电力供给系统，包括：多个发电元件，被配置为产生电力；以及电力控制装置，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧。电力控制装置包括：电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；以及逆流防止电路，设置于将来自电力路径切换单元的输出电力供应给负载的电力供应线，并且包括当负载侧电位高于电力供应线电位时防止来自所述负载侧的逆流的功能。

[0035] 根据本发明第九方面的电力控制装置，包括：逆流防止电路，包括当负载侧电位高于电力供应线电位时防止来自所述负载侧的逆流的功能；限制电路，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧上的蓄电元件以对蓄电元件充电，并且能够限制所供应电力，限制电路限制电力供应，使得供应给蓄电元件的电压低于完全充电电压；以及控制单元，被配置为当由限制电路限制电力供应时，终止逆流防止电路的逆流防止功能。

[0036] 根据本发明第十方面的电力供给系统，包括：至少一个发电元件，被配置为产生电力；以及电力控制装置，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧。电力控制装置包括：逆流防止电路，包括当负载侧电位高于电力供应线电位时防止来自所述负载侧的逆流的功能；限制电路，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧上的蓄电元件以对蓄电元件充电，并且能够限制所供应电力，限制电路限制电力供应，使得对蓄电元件的供应电压低于完全充电电压；以及控制单元，被配置为当由限制电路限制电力供应时，终止逆流防止电路的逆流防止功能。

[0037] 根据本发明第十一方面的电力控制装置，包括：电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；以及限制电路，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧上的蓄电元件以对蓄电元件充电，并且能够限制所供应电力。限制电路被配置为限制电力供应，使得对蓄电元件的供应电压低于完全充电电压。

[0038] 根据本发明第十二方面的电力供给系统，包括：多个发电元件，被配置为产生电力；以及电力控制装置，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧。电力控制装置包括：电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；以及限制电路，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧上的蓄电元件以对蓄电元件充电，并且能够限制供应电压。限制电路被配置为限制电压供应，使得对蓄电元件的供应电压低于完全充电电压。

[0039] 根据本发明第十三方面的电力控制装置，包括：电力路径切换单元，被配置为能与多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；电压转换单元，被配置为转换由发电元件产生并且经由电力路径切换单元供应的电压电平；以及控制单元，被配置为通过执行电力路径切换单元的切换控制来将发电元件的电力供应给负载侧上的蓄电元件，由此执行充电控制。控制单元被配置为执行切换，使得当蓄电元件的电压等于或者小于某个电压时，电力从发电元件直接供应给蓄电元件，以及当蓄电元件的电压等于或者大于所述某个电压时，可从蓄电元件获得电力路径切换单元、电压转换单元和控制单元的操作电压。

[0040] 根据本发明第十四方面的电力供给系统，包括：多个发电元件，被配置为产生电力；以及电力控制装置，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧。电力控制装置包括：电力路径切换单元，被配置为能与所述多个发电元件连接，并且包括针对所述多个发电元件在串联连接与并联连接之间切换的功能；电压转换单元，被配置为转换由发电元件产生并且经由电力路径切换单元供应的电压电平；以及控制单元，被配置为通过执行电力路径切换单元的切换控制来将来自发电元件的电力供应给负载侧，由此执行充电控制。控制单元被配置为比较由发电元件引起的输入电压与负载的充电电压，并且当输入电压较高时，通过将由发电元件引起的电压供应给负载侧来执行初始充电（初期充电）。当由于初始充电，充电电压变为高于输入电压时，控制单元将电力路径切换单元、电压转换单元和控制单元的操作电压从由发电元件引起的电压切换为负载侧上充电电压。

[0041] 根据本发明第十五方面的电力控制装置，包括：电力路径单元，被配置为能与相对于照明度或者温度具有不同电压变化率的多个发电元件连接；以及电压转换单元，被配置为转换由发电元件产生并且经由电力路径单元供应的电压电平。电力路径单元被配置为将具有大电压变化率的发电元件连接至电压转换单元，以及使具有小电压变化率的发电元件相对于电压转换单元处于非连接状态。

[0042] 根据本发明第十六方面的电力供给系统，包括：多个发电元件，相对于照明度或者温度具有不同电压变化率；以及电力控制装置，被配置为将来自发电元件的电力供应给负载侧。电力控制装置包括：电力路径单元，被配置为能与相对于照明度或者温度具有不同电压变化率的所述多个发电元件连接；以及电压转换单元，被配置为转换由发电元件产生并且经由电力路径单元供应的电压电平。电力路径单元被配置为将具有大电压变化率的发电元件连接至电压转换单元，以及使具有小电压变化率的发电元件相对于电压转换单元处于非连接状态。

[0043] 本发明效果

[0044] 根据本发明，可控制保持发电元件（诸如太阳能电池）的最大操作点，并且可避免电力损耗。

附图说明

[0045] 图1为示出根据本发明实施方式的电力供给系统的整个构成实例的图。

[0046] 图2为示出作为根据本发明的发电元件的太阳能发电面板的等效电路的图。

[0047] 图3为示出普通太阳能电池的电流-电压特性的图。

[0048] 图4为示出根据本发明的蓄电元件的构成实例的图。

[0049] 图5为示出根据本发明的电力切换电路的构成实例的图。

[0050] 图6为由图5电力切换电路形成的电力路径型态实例的第一图。

[0051] 图7为由图5电力切换电路形成的电力路径型态实例的第二图。

[0052] 图8示出用于控制根据本实施方式的电力切换电路的电力路径的开关栅极电压真值表。

[0053] 图9为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTA的电力流动的图。

[0054] 图10为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTB的电力流动的图。

[0055] 图11为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTC的电力流动的图。

[0056] 图12为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTD的电力流动的图。

[0057] 图13为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTE的电力流动的图。

[0058] 图14为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTF的电力流动的图。

[0059] 图15为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTG的电力流动的图。

[0060] 图16为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTH的电力流动的图。

[0061] 图17为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTI的电力流动的图。

[0062] 图18为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTJ的电力流动的图。

[0063] 图19为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTK的电力流动的图。

[0064] 图20为示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTL的电力流动的图。

[0065] 图21图示不论照明度或者温度如何，可通过选择电力路径之一从发电元件（太阳能电池）获得最大电力。

[0066] 图22为示出基于照明度的电力路径和电力效率的图。

[0067] 图23为示出根据本实施方式的特性测量电路的第一功能实例的图。

[0068] 图24为示出根据本实施方式的特性测量电路的第二功能实例的图。

[0069] 图25为示出当两个发电元件在几乎没有阴影的情况下执行发电操作时通过基于开路电压Vop的操作状态判定来选择的电力路径的图。

[0070] 图26为示出两个发电元件在有阴影情况下执行发电操作的处理的图。

[0071] 图27为示出当两个发电元件具有不同发电操作状态时通过基于开路电压Vop的操作状态判定来选择的电力路径的图。

[0072] 图28为示出当两个发电元件之一未处于发电操作状态而另一个处于发电操作状态时通过基于开路电压Vop的操作状态判定来选择的电力路径的图。

[0073] 图29为示出当两个发电元件中只有一个连接时通过藉由开路电压Vop的操作状态判定来选择的电力路径的图。

[0074] 图30为图示判定发电元件是否处于发电操作状态的状态转移图。

[0075] 图31为图示当状态S1中两个发电元件都处于发电操作状态时判定哪些电力路径处于操作中的状态转移图。

[0076] 图32为图示当状态S2中一个发电元件（SC1）处于发电操作状态时判定哪些电力路径处于操作中的状态转移图。

[0077] 图33为图示当状态S3中一个发电元件（SC2）处于发电操作状态时判定哪些电力路径处于操作中的状态转移图。

[0078] 图34为以简化方式图示从短路电流和开路电压的测量结果选择电力路径的处理的流程图。

[0079] 图35为具体图示从短路电流和开路电压的测量结果选择电力路径的处理的第一流程图。

[0080] 图36为具体图示从短路电流和开路电压的测量结果选择电力路径的处理的第二流程图。

[0081] 图37为具体图示从短路电流和开路电压的测量结果选择电力路径的处理的第三流程图。

[0082] 图38为具体图示从短路电流和开路电压的测量结果选择电力路径的处理的第四流程图。

[0083] 图39为根据本实施方式的特性测量电路的第一构成实例的电路图。

[0084] 图40为示出根据本实施方式的特性测量电路中通过挪用升压电路中的电容器来模拟而获得的I-V特性的图。

[0085] 图41为根据本实施方式的特性测量电路的第二构成实例的电路图。

[0086] 图42为根据本实施方式的特性测量电路的第三构成实例的电路图。

[0087] 图43为根据本实施方式的特性测量电路的第四构成实例的电路图。

[0088] 图44为图43的特性测量电路的传输门的具体构成实例的电路图。

[0089] 图45为示出通过图43的特性测量电路获得的模拟结果的图。

[0090] 图46为作为根据本实施方式的电压转换单元的升压型开关调节器的基本构成实例的电路图。

[0091] 图47为图示升压型开关调节器的基本操作的图。

[0092] 图48为图示图46的升压型开关调节器的操作的图。

[0093] 图49为具有检测系统的升压型开关调节器的构成实例的电路图，所述检测系统用于检测图46的PFM控制单元的操作频率变化。

[0094] 图50为图示根据温度变化的发电元件（太阳能电池）I-V特性变化的图。

[0095] 图51为作为根据本实施方式的电压转换单元的降压型开关调节器的基本构成实例的电路图。

[0096] 图52为根据本实施方式的逆流防止电路的构成实例的电路图。

[0097] 图53为根据本实施方式的限流/限压电路的构成实例的电路图。

[0098] 图54为图示通过根据本实施方式的电力控制装置的整个充电控制的流程图。

[0099] 图55示出根据本实施方式的限流/限压电路不仅设置于电力控制装置输出级中而且设置于电力控制装置输入级中的实例。

[0100] 图56为图示根据太阳能电池类型的不同关于照明度的电压（开路电压或者最大操作点电压）的不同变化率的图。

[0101] 图57为图示在使用不同类型太阳能电池的情况下连接模式的图。

具体实施方式

[0102] 下文中，将参考附图描述本发明实施方式。

[0103] 1.电力供给系统的整个构成

[0104] 2.发电元件的构成实例

[0105] 3.蓄电元件的构成实例

[0106] 4.电力控制装置的构成实例

[0107] 4-1.电力切换电路（电力路径切换单元）的构成实例

[0108] 4-2.特性测量电路的构成实例以及基于特性测量结果的电力路径控制[0109] 4-3.特性测量电路的具体构成实例

[0110] 4-4.电压转换单元的具体构成实例

[0111] 4-5.逆流防止电路的构成实例

[0112] 4-6.充电控制

[0113] 4-7.整个充电控制

[0114] 5.使用不同类型的太阳能电池的情况

[0115] <1.电力供给系统的整个构成>

[0116] 图1示出根据本发明实施方式的电力供给系统的整个构成的实例。

[0117] 电力供给系统10包括多个发电元件20-n（本实施方式中n=2）、电力控制装置30和蓄电元件40作为主要构成元件。

[0118] 电力供给系统10还包括连接至电力控制装置30的热敏电阻器50。

[0119] 电力供给系统10被配置为不仅在太阳光下而且在其它日常环境下（诸如，在阴暗处、在间接光下或者在明亮房间内），从发电元件20-1（SC1）和20-1（SC2）（诸如太阳能电池）对蓄电元件（蓄电池）40充电（存储电力），所述蓄电元件（蓄电池）40为二次电池。

[0120] 尤其是，电力控制装置30被形成为充电控制LSI，用于充分利用由发电元件20产生的电力。

[0121] 电力控制装置30能与作为蓄电元件40的Li+型（包括聚合物）二次电池连接，并且对二次电池充电。

[0122] 一个或者多个发电元件可被连接至电力控制装置30。根据本实施方式，可连接一个或者两个发电元件20-1和20-2。

[0123] 根据本实施方式，电力控制装置30可利用串联连接的任意数目电池，包括单个电池。

[0124] 电力控制装置30根据发电元件的输出电压值来执行与多个发电元件的连接模式有关的连接切换控制，诸如发电元件将串联连接还是并联连接。电力控制装置30也可通过将电压输入到电压转换单元（诸如DC-DC转换器）来执行升压或者降压切换控制。

[0125] 电力控制装置30可利用各种类型发电元件20，并且被配置为施加控制，使得不论发电元件20的电力-电压特性如何，可获得最大效率。

[0126] 电力控制装置30可通过执行跟踪发电元件（太阳能电池）20的最大电力操作点的MPPT控制来高效率充电。即使发电元件20包括单个电池，电力控制装置30也可执行MPPT控制。

[0127] 电力控制装置30可控制蓄电元件40充电的开始和结束（完全充电）。

[0128] 例如，电力控制装置30包括当达到固定的或可变的充电结束电压时终止充电的功能。

[0129] 例如，电力控制装置30包括在终止充电之后当达到固定的或者可变的充电开始电压时开始充电的功能。

[0130] 例如，通过使用外部电流控制电阻器，电力控制装置30可控制高照明度时的最大充电电流。通过提供外部电阻器来测量流过蓄电元件40的充电电流，可设定在该情况下的电流控制阈值。

[0131] 电力控制装置30包括通过逆流防止二极管的旁通控制来防止从蓄电元件40逆流到发电元件20的同时减少正向方向电压VF损耗的功能。

[0132] 电力控制装置30包括降低归因于在两个发电元件20-1和20-2之间照明度差异的损耗，连同防止在发电元件20-1和20-2之间逆流的功能。

[0133] 电力控制装置30包括在完全充电检测检测到蓄电元件40的开路电压已经达到某个值之后，经由负载驱动端子从发电元件20输出电力的功能。

[0134] 当蓄电元件40处于电压不大于预定电压（诸如，不大于2.7V）的过放电状态中时，电力控制装置30可执行初始充电，直至电压恢复。在该情况下，可通过使用外部限流电阻器，降低（限制）电流来对电力控制装置30充电。

[0135] 例如，电力控制装置30包括通过使用外部连接的热敏电阻器来防止在0°C或者更低或者60°C或者更高温度下充电的功能。

[0136] 例如，通过使用外部使能端子，电力控制装置30可控制充电终止以及充电转移为睡眠模式。

[0137] 电力控制装置30可被配置为输出输出电力信息。

[0138] 下文中，将以举例方式描述各种组件的具体构成和功能。

[0139] 下文中，在描述发电元件20和蓄电元件40的构成和功能之后，将描述电力控制装置30的具体构成和功能。

[0140] <2.发电元件的构成实例>

[0141] 发电元件20-1和20-2具有通过使用自然能源（诸如太阳光或者风力）产生电力并且将所产生电力供应给电力控制装置30的功能。

[0142] 根据本实施方式，利用太阳光光电转换（诸如太阳能电位）的太阳能发电面板被采用作为发电元件20-1和20-2。

[0143] 图2示出作为根据本实施方式的发电元件的太阳能发电面板的等效电路。

[0144] 如图2等效电路所示，太阳能发电面板（太阳能电池）21基于光输入来产生电流。

[0145] 在图2中，光输入OPT由电动势（Iph）替代，以表示电流Ish。

[0146] 此外，在图2中，太阳能电池21的基板、受光层和电极部分的电阻总和由串联电阻Rs表示，太阳能电池21的损耗电阻由Rsh表示。

[0147] 在图2中，太阳能电池21的输出电流由Id表示，太阳能电池21的输出电压由V表示。

[0148] 当入射光量增加时，太阳能电池21产生更多电流，当较暗时，产生更少电流。在图2等效电路中，光亮度由电流源幅值表示。随着电压增加，电流逐渐减少。

[0149] 等效电路具有使得电流源22、二极管23和电阻器24并联连接并且电阻器25串联连接的构成。

[0150] 电流源22供应光电流Iph，二极管123为理想二极管。当跨太阳能电池21端子的电压V增加时，来自电流源22的电流Iph流过二极管23，使得随着电压V增加，端子侧上流动的电流I减少。

[0151] 图3示出普通太阳能电池的电流-电压特性。

[0152] 当跨端子的电压值确定时，唯一地确定太阳能电池21的输出电流值。

[0153] 当电流值为零时，跨端子的电压被称为开路电压（Voc），同时当跨端子的电压值为零时，输出电流值被称为短路电流（Isc）。

[0154] 如上所述，在太阳能电池的电流-电压特性曲线中，在电力（=电压×电压）最大的最大操作点只有一个。

[0155] 最大操作点处电流被称为最大操作点电流（Ipm）。最大操作点处电压被称为最大操作点电压（Vpm）。

[0156] 由于太阳能电池的所述特性，为了获得太阳能电池最大输出，连接至太阳能电池的负载电压需要与太阳能电池的最大操作点电压匹配。

[0157] 因为太阳能电池的电流-电压特性根据环境（诸如照明度或者温度）变化，所以在连接至太阳能电池的设备操作期间需要执行对于获得最大操作点电压的控制。

[0158] 根据本实施方式，在电力控制装置30中执行各种控制，例如，与多个发电元件20-1和20-2的连接模式有关的控制，即，根据发电元件的输出电压值发电元件是串联还是并联连接的控制，以及用于通过将电压输入到电压转换单元（诸如DC-DC转换器）来判定升压或者降压的切换控制。

[0159] 通过太阳能电池21获得的电力为直流，并且直流电力（DC电力）被供应给电力控制装置30。

[0160] <3.蓄电元件的构成实例>

[0161] 蓄电元件40存储从电力控制装置30供应的电力。

[0162] 蓄电元件40可为充电电压可变类型，诸如双电层电容器或者锂离子型二次电池。

[0163] 图4示出根据本实施方式的蓄电元件的构成实例。

[0164] 图4所示蓄电元件40包括组合式蓄电池41、充电控制场效晶体管（FET）42、放电控制FET 43、二极管44和电流检测电阻器45。

[0165] 蓄电元件40具有分别连接至作为负载的电子设备的正电极端子和负电极端子的正电极端子T1和负电极端子T2。

[0166] 在蓄电元件40中，在电力控制装置30的控制下，经由充电控制FET42、放电控制FET 43、二极管445和和电流检测电阻器45对组合式蓄电池41充电或者放电。

[0167] 组合式蓄电池41为诸如锂离子二次电池的二次电池，并且包括串联以及/或者并联连接的多个蓄电池电池。

[0168] 在图4实例中，三个蓄电池电池被串联连接。

[0169] 根据本实施方式，例如，电力控制装置30执行对于防止蓄电元件40过充电或者过放电的控制以及对于确保安全充电的控制。

[0170] 在蓄电元件40中，组合式蓄电池41的电压以及组合式蓄电池41中各蓄电池电池的电压在预定时间间隔处测量，并且流过电流检测电阻器45的电流幅值和方向在预定时间间隔处测量。

[0171] 在蓄电元件40中，基于所测量电压值和电流值，当组合式蓄电池41中任何一个电池的电压达到过充电检测电压时，充电控制FET 42被控制为断开。

[0172] 在蓄电元件40中，当组合式蓄电池41的电压变为等于或者小于过放电检测电压时，放电控制FET 43被控制为断开，从而防止过充电或者过放电。

[0173] 在锂离子蓄电池的情况下，过充电检测电压可被判定为4.2V±0.5V，过放电检测电压可被判定为2.4V±0.1V。

[0174] 一般地，CCCV（恒流恒压）充电系统被用作对组合式蓄电池41充电的系统。

[0175] 在CCCV充电系统中，利用恒定电流进行充电（CC充电），直至组合式蓄电池41的电压达到预定电压。在组合式蓄电池41的电压已经达到预定电压之后，利用恒定电压进行充电（CV充电）。当充电电流基本上收敛于零[A]时，充电结束。

[0176] <4.电力控制装置的构成实例>

[0177] 如图1所示，电力控制装置30包括电压转换单元31和作为包括在电力路径单元中的电力路径切换单元的电力切换电路32。

[0178] 电力控制装置30包括特性测量电路33、第一控制单元34、第二控制单元35、逆流防止电路36、限流/限压电路37和启动电路38作为主要构成元件。

[0179] 电压转换单元31包括对由发电元件20-1和20-2产生的（generated，发电的）并且由电力切换电路32选择性供应的电压进行升压或者降压的功能。

[0180] 例如，电压转换单元31经由电力切换电路32和逆流防止电路36将通过升压或者降压所获得的电压供应给蓄电元件40。

[0181] 例如，电压转换单元31由DC-DC转换器构成。

[0182] 下文将详细描述电压转换单元31的具体构成。

[0183] <4.1电力切换电路的构成实例>

[0184] 电力切换电路32包括根据由第一控制单元34或者第二控制单元35施加的控制来判定两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2、电压转换单元（升压/降压电路）31以及蓄电元件（二次电池）40之间连接关系的功能。

[0185] 电力切换电路35被配置为能够根据发电元件20-1和20-2的输出状态来执行电力路径切换控制。

[0186] 具体地，电力切换电路32用作电力路径切换单元。

[0187] 根据本实施方式的电力切换电路32包括第一连接切换功能，所述第一连接切换功能根据通过第一控制单元34或者第二控制单元35的控制针对两个发电元件20-1和20-2在串联连接与并联连接之间切换。

[0188] 电力切换电路32还包括第二连接切换功能，所述第二连接切换功能切换被连接至电压转换单元31的输入侧的发电元件20-1和20-2。

[0189] 根据本实施方式的电力切换电路32被基本上构成为至少能够通过第一连接切换功能和第二连接切换功能来执行以下连接切换。

[0190] [针对串联；并联且升压；并联；串联且升压；以及并联且降压的切换控制][0191] 电力切换电路32串联连接发电元件20-1和20-2，并且从发电元件20-1和20-2输出没有将输出电压输入至电压转换单元31的输出电压。

[0192] 或者，电力切换电路32并联或者串联连接发电元件20-1和20-2，并且将输出电压输入至电压转换单元31，使得电压被升压或者降压，以用于输出。

[0193] 或者，发电元件20-1和20-2为并联连接，并且输出输出电压，这样无需将输出电压输入至电压转换单元31。

[0194] （并联）

[0195] 当发电元件20-1和20-2的输出电压处于第一电压范围V1内时，电力切换电路32通过第一连接切换功能来并联连接发电元件20-1和20-2。

[0196] 在该情况下，电力切换电路32通过第二连接切换功能来执行连接切换，使得所产生电力未被输入至电压转换单元31，以防止通过电压转换单元31对发电元件20-1和20-2的任一个输出电压的电压电平进行转换。

[0197] （并联且升压）

[0198] 当发电元件20-1和20-2的输出电压处于第二电压范围V2（

[0199] 在该情况下，电力切换电路32通过第二连接切换功能来执行连接切换，使得所产生电力被输入至电压转换单元31，以允许通过电压转换单元31对发电元件20-1和20-2的最后级输出电压的电压电平进行转换。

[0200] （串联）

[0201] 当发电元件20-1和20-2的输出电压处于第三电压范围V3（

[0202] 在该情况下，电力切换电路32通过第二连接切换功能来执行连接切换，使得所产生电力不被输入至电压转换单元31，以防止通过电压转换单元31对发电元件20-1和20-2的任一个输出电压的电压电平进行转换。

[0203] （串联且升压）

[0204] 当发电元件20-1和20-2的输出电压处于第四电压范围V4（

[0205] 在该情况下，电力切换电路32通过第二连接切换功能来执行连接切换，使得所产生电力被输入至电压转换单元31，以允许通过电压转换单元31对发电元件20-1和20-2的最后级输出电压的电压电平进行转换。

[0206] （并联且降压）

[0207] 当发电元件20-1和20-2的输出电压处于第五电压范围V5（>V1>V2>V3>V4）内时，电力切换电路32通过第一连接切换功能来并联连接发电元件20-1和20-2。

[0208] 在该情况下，电力切换电路32通过第二连接切换功能来执行连接切换，使得所产生电力被输入至电压转换单元31，以允许通过电压转换单元31对发电元件20-1和20-2的最后级输出电压的电压电平进行转换。

[0209] 在以上切换控制中，以下关系成立：[（在串联且升压情况下发电元件的输出电压）<（在串联情况下的输出电压）<（在并联且升压情况下的输出电压）<（在并联情况下的输出电压）<（在并联且降压情况下的输出电压）]。

[0210] [针对串联；串联且降压；并联；串联且升压；以及并联且降压的切换控制][0211] 电力切换电路32串联连接发电元件20-1和20-2，并且输出没有将输出电压输入至电压转换单元31的输出电压。

[0212] 或者，电力切换电路32串联或者并联连接发电元件20-1和20-2，并且将输出电压输入至电压转换单元31，使得电压被升压或者降压，以用于输出。

[0213] 或者，发电元件20-1和20-2为并联连接，并且输出没有将输出电压输入至电压转换单元31的输出电压。

[0214] （并联）

[0215] 当发电元件20-1和20-2的输出电压处于第六电压范围V6内时，电力切换电路32通过第一连接切换功能来并联连接发电元件20-1和20-2。

[0216] 在该情况下，电力切换电路32通过第二连接切换功能来执行连接切换，使得所产生电力未被输入至电压转换单元31，以防止通过电压转换单元31对发电元件20-1和20-2的任一个输出电压的电压电平进行转换。

[0217] （串联且降压）

[0218] 当发电元件20-1和20-2的输出电压处于第七电压范围V7（

[0219] 在该情况下，电力切换电路32通过第二连接切换功能来执行连接切换，使得所产生电力被输入至电压转换单元31，以允许通过电压转换单元31对发电元件20-1和20-2的最后级输出电压的电压电平进行转换。

[0220] （串联）

[0221] 当发电元件20-1和20-2的输出电压处于第八电压范围V8（

[0222] 在该情况下，电力切换电路32通过第二连接切换功能来执行连接切换，使得所产生电力不被输入至电压转换单元31，以防止通过电压转换单元31对发电元件20-1和20-2的任一个输出电压的电压电平进行转换。

[0223] （串联且升压）

[0224] 当发电元件20-1和20-2的输出电压处于第九电压范围V9（

[0225] 在该情况下，电力切换电路32通过第二连接切换功能来执行连接切换，使得所产生电力被输入至电压转换单元31，以允许通过电压转换单元31对发电元件20-1和20-2的最后级输出电压的电压电平进行转换。

[0226] （并联且降压）

[0227] 当发电元件20-1和20-2的输出电压处于第十电压范围V10（>V6>V7>V8>V9）内时，电力切换电路32通过第一连接切换功能来并联连接发电元件20-1和20-2。

[0228] 在该情况下，电力切换电路32通过第二连接切换功能来执行连接切换，使得所产生电力被输入至电压转换单元31，以允许通过电压转换单元31对发电元件20-1和20-2的最后级输出电压的电压电平进行转换。

[0229] 在以上切换控制中，以下关系成立：[（在串联且升压情况下发电元件的输出电压）<（在串联情况下的输出电压）<（在串联且降压情况下的输出电压）<（在并联情况下的输出电压）<（在并联且降压情况下的输出电压）]。

[0230] <4-1-1电力切换电路的具体构成实例>

[0231] 图5示出根据本实施方式的电力切换电路的构成实例。

[0232] 图5所示电力切换电路32包括六个开关SW1至SW6以及两个二极管D1和D2。

[0233] 各个开关SW1至SW6由绝缘栅极场效晶体管（FET）构成，更具体地，由MOSFET构成。

[0234] 电力切换电路32通过控制至开关SW1至SW6的栅极电压来确定最大两个发电元件（太阳能电池SC1和SC2）20-1和20-2、电压转换单元（升压/降压电路）31和蓄电元件（BAT）（其为二次电池）40的连接关系。

[0235] 在由图5的电力切换电路32形成从发电元件20-1和20-2到蓄电元件40的电力路径中，存在图6和图7所示的型态。

[0236] 路径PTA被形成为直接连接发电元件（SC2）20-2和蓄电元件40（即，二次电池）的路径。

[0237] 路径PTB被形成为经由电压转换单元（升压/降压电路）31将来自发电元件（SC2）20-2的输出电力供应给蓄电元件40（即，二次电池）的路径。

[0238] 路径PTC被形成为直接连接发电元件（SC1）20-1和蓄电元件40（即，二次电池）的路径。

[0239] 路径PTD被形成为经由电压转换单元（升压/降压电路）31将来自发电元件（SC1）20-1的输出电力供应给蓄电元件40（即，二次电池）的路径。

[0240] 路径PTE被形成为串联连接发电元件（SC1）20-1和发电元件（SC2）20-2并且将蓄电元件40（即，二次电池）直接连接至所述串联连接的路径。

[0241] 路径PTF被形成为经由电压转换单元（升压/降压电路）31将串联连接的发电元件（SC1）20-1和发电元件（SC2）20-2的输出电压供应给蓄电元件40（即，二次电池）的路径。

[0242] 路径PTG被形成为将来自并联连接的发电元件（SC1）20-1和发电元件（SC2）20-2的输出电力直接供应给蓄电元件40（即，二次电池）而没有使输出电力通过电压转换单元31的路径。

[0243] 路径PTH被形成为经由电压转换单元（升压/降压电路）31将来自并联连接的发电元件（SC1）20-1和发电元件（SC2）20-2的输出电力供应给蓄电元件40（即，二次电池）的路径。

[0244] 路径PTI被形成为将来自发电元件（SC1）20-1的输出供应给电压转换单元（升压/降压电路）31，并联连接来自发电元件（SC2）20-2的输出，并且将来自所述并联连接的输出电力供应给蓄电元件40（即，二次电池）的路径。

[0245] 路径PTJ被形成为将来自发电元件（SC2）20-2的输出供应给电压转换单元（升压/降压电路）31，并联连接来自发电元件（SC1）20-1的输出，并且将来自所述并联连接的输出电压供应给蓄电元件40（即，二次电池）的路径。

[0246] 路径PTK被形成为断开所有发电元件（SC1）20-1、发电元件（SC2）20-2和蓄电元件40的路径。此时，发电元件（SC2）20-2的负侧被接地，并且被用作测量发电元件（太阳能电池）开路电压的路径。

[0247] 路径PTL被形成为断开所有发电元件（SC1）20-1、发电元件（SC2）20-2和蓄电元件40的路径。此时，开关SW1至SW6全部处于断开状态。发电元件（SC2）20-2的负侧处于开路状态。

[0248] 图8示出用于以真值表形式控制根据本实施方式的电力切换电路的电力路径的各开关的栅极电压。

[0249] 图9至图20示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTA至PTL的电力流动。

[0250] （路径PTA）

[0251] 图9示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTA的电力流动。

[0252] 当选择路径PTA时，开关SW1和SW6被控制为导通，而开关SW2至SW5被控制为断开，使得来自发电元件（SC2）20-2的电动势（电流I2）朝着蓄电元件40（即，二次电池）输出至输出端子VOUT。

[0253] （路径PTB）

[0254] 图10示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTB的电力流动。

[0255] 当选择路径PTB时，开关SW1和SW5被控制为导通，而开关SW2至SW4以及SW6被控制为断开，使得来自发电元件（SC2）20-2的电动势（电流I2）朝着电压转换单元（升压/降压电路）31输出至输出端子DDO。

[0256] （路径PTC）

[0257] 图11示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTC的电力流动。

[0258] 当选择路径PTC时，开关SW2被控制为导通，而开关SW1以及SW3至SW6被控制为断开，使得来自发电元件（SC1）20-1的电动势（电流I1）朝着蓄电元件40（即，二次电池）输出至输出端子VOUT。

[0259] （路径PTD）

[0260] 图12示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTD的电力流动。

[0261] 当选择路径PTD时，开关SW4被控制为导通，并且开关SW1至SW3、SW5以及SW6被控制为导通，使得来自发电元件（SC1）20-1的电动势（电流I1）朝着电压转换单元（升压/降压电路）31输出至输出端子DDO。

[0262] （路径PTE）

[0263] 图13示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTE的电力流动。

[0264] 当选择路径PTE时，开关SW3和SW6被控制为导通，而开关SW1、SW2、SW4和SW5被控制为断开。

[0265] 因此，来自发电元件（SC1）20-1的电动势（电流I1）和来自发电元件（SC2）20-2的电动势（电流I2）朝着蓄电元件40（即，二次电池）串联输出至输出端子VOUT。

[0266] 因为两个发电元件20-1和20-2为串联连接，所以I1=I2=Iout（至VOUT的输出电流）。

[0267] （路径PTF）

[0268] 图14示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTF的电力流动。

[0269] 当选择路径PTF时，开关SW3和SW5被控制为导通，而开关SW1、SW2、SW4和SW6被控制为断开。

[0270] 因此，来自发电元件（SC1）20-1的电动势（电流I1）和来自发电元件（SC2）20-2的电动势（电流I2）朝着电压转换单元（升压/降压电路）31串联输出至输出端子DDO。

[0271] 因为两个发电元件20-1和20-2为串联连接，所以I1=I2=Iddo（至DDO的输出电流）。

[0272] （路径PTG）

[0273] 图15示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTG的电力流动。

[0274] 当选择路径PTG时，开关SW1、SW2和SW6被控制为导通，而开关SW3至SW5被控制为断开。

[0275] 因此，来自发电元件（SC1）20-1的电动势（电流I1）和来自发电元件（SC2）20-2的电动势（电流I2）朝着蓄电元件40（即，二次电池）并联输出至输出端子VOUT。

[0276] 因为两个发电元件20-1和20-2为并联连接，所以I1+I2=Iout（至VOUT的输出电流）。

[0277] （路径PTH）

[0278] 图16示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTH的电力流动。

[0279] 当选择路径PTH时，开关SW4和SW5被控制为导通，而开关SW1至SW4以及SW6被控制为断开。

[0280] 因此，来自发电元件（SC1）20-1的电动势（电流I1）和来自发电元件（SC2）20-2的电动势（电流I2）朝着电压转换单元（升压/降压电路）31并联输出至输出端子DDO。

[0281] 因为两个发电元件20-1和20-2为并联连接，所以I1+I2=Iddo（至DDO的输出电流）。

[0282] （路径PTI）

[0283] 图17示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTI的电力流动。

[0284] 当选择路径PTI时，开关SW1和SW6被控制为导通，而开关SW2至SW5被控制为断开。

[0285] 因此，来自发电元件（SC1）20-1的电动势（电流I1）朝着电压转换单元（升压/降压电路）31输出至输出端子DDO。来自发电元件（SC2）20-2的电动势（电流I2）朝着蓄电元件40（即，二次电池）输出至输出端子VOUT。

[0286] （路径PTJ）

[0287] 图18示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTJ的电力流动。

[0288] 当选择路径PTJ时，开关SW1、SW2和SW5被控制为导通，而开关SW3、SW4和SW6被控制为断开。

[0289] 因此，来自发电元件（SC1）20-1的电动势（电流I1）朝着蓄电元件40（即，二次电池）输出至输出端子VOUT。来自发电元件（SC2）20-2的电动势（电流I2）朝着电压转换单元（升压/降压电路）31输出至输出端子DDO。

[0290] （路径PTK）

[0291] 图19示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTK的电力流动。

[0292] 在路径PTK中，开关SW1被控制为导通，而开关SW2至SW6被控制为断开。

[0293] 因此，发电元件（SC1）20-1和发电元件（SC2）20-2的正电极侧为开路，使得没有电流流过电力切换电路32的电力路径。

[0294] 然而，只有开关SW1为导通，使得可测量发电元件（SC1）20-1和发电元件（SC2）20-2的开路电压。

[0295] （路径PTL）

[0296] 图20示出通过由根据本实施方式的电力切换电路选择性形成的电力路径PTL的电力流动。

[0297] 在路径PTL中，开关SW1至SW6全部处于断开状态，使得没有电流流过电力切换电路32的电力路径。

[0298] 根据本实施方式，根据环境（诸如照明度和温度），通过第一控制单元34或者第二控制单元35的控制来选择诸如图21所示电力路径之一。因此，不论照明度或者温度如何，可一直从发电元件（太阳能电池）20获得最大电力。

[0299] 例如，当基于照明度来切换电力路径时，如图22所示基于照明度来切换电力路径。根据发电元件（太阳能电池）20的特性或者电路构成，可能有无需切换的路径。

[0300] 当照明度最大时，发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的最大操作点电压非常低。因此，发电元件（太阳能电池）20-1和20-2串联连接以增加电压，并且电压经由电压转换单元31供给至蓄电元件40（即，二次电池）。

[0301] 当来自发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的输出电流太低时，升压电路的电力效率降低。

[0302] 当照明度增加至某种程度时，电路路径PTE的电力效率变为比电路路径PTF的电力效率更高。

[0303] 这是由于在不通过电压转换单元31的情况下串联连接的发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的最大操作点电压接近蓄电元件40（即，二次电池）的充电电压的事实。

[0304] 当照明度为更高时，选择并联连接发电元件（太阳能电池）20-1和20-2并且通过升压电路的路径PTH或者串联连接太阳能电池并且通过降压电路的路径PTM（与PTH相同的等效电路）。

[0305] 当照明度为更高时，发电元件（太阳能电池）20-1和20-2并联连接，并且在不通过电压转换单元31的情况下供给蓄电元件40（即，二次电池）。

[0306] 当照明度最高时，发电元件（太阳能电池）20-1和20-2并联连接，并且经由降压电路来供给二次电池。

[0307] 可通过定期测量发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的开路电压或者短路电流来测量照明度。

[0308] 根据本实施方式，利用以上构成的电力切换电路，发电元件（诸如太阳能电池）的最大操作点可被控制为保持，从而提供可避免电力损耗的有益效果。

[0309] 在具有以上构成的电力切换电路32中，源极电位和漏极电位在开关SW1至SW6之间各个开关彼此不同。因此，单独设计各开关的电路。

[0310] 在电力切换电路32中，根据开关的不同，源极电位可采用0V、Vbat（二次电池充电电压）、Voc（太阳能电池开路电压）或者它们任何一个的中间值。

[0311] 在MOSFET中，随着基板-源极电位差Vbs增加，阈值电压增加，使得导通-断开操作可能不稳定或者导通电阻增加。

[0312] 因此，在电力切换电路32中，针对NMOS和PMOS都使源极和基板短路，使得基板-源极电位差Vbs为0V。

[0313] 开关SW1由NMOS构成。开关SW2和SW6由PMOS构成。

[0314] 当从第一控制单元34或者第二控制单元35驱动电力切换电路32时，所述控制单元利用逻辑MOSFET来设计，因此具有低驱动容量。因此，在直接驱动电力切换电路32的MOSFET的情况下，切换开关可能需要很长时间。

[0315] 因此，期望这样的构成：经由低栅极-电容NMOS（MCN）或者PMOS（MCP）从控制单元驱动MOSFET。

[0316] 因为开关SW3、SW4和SW5采用大源极电位值，所以接通开关所需的跨栅极-源极的足够大电压可能无法获得。

[0317] 因此，期望开关SW3、SW4和SW5具有组合NMOS和CMOS的传输门构成，使得即使源极电位大，也可导通NMOS和PMOS中至少一个的电路构成。

[0318] 在电力切换电路32中，MOSFET的基板电位被固定为源极电位，使得即使MOSFET断开，寄生二极管也可形成于p-n结部分处，从而导致导通。

[0319] 在NMOS情况下，当在断开状态下源极电位Vs高于漏极电位Vd时，在p型基板和n型扩散层之间建立电气连续性（electrical continuity，导通）。在PMOS情况下，当在断开状态下漏极电位Vd高于源极电位Vs时，在p型扩散层和n型基板之间建立电气连续性。

[0320] 因此，在电力切换电路32中，例如，期望在开关SW2至SW5中连接两个相同类型MOSFET，使得寄生二极管定向在相反方向上。以此方式，可获得这样的构成：即使输入或者输出端子的任一个电位变为更大，也不会建立电气连续性。

[0321] 例如，当太阳能电池连接至开关的一个端子并且二次电池连接至开关的另一个端子时，在断开状态期间由于照明度，太阳能电池侧上电压（开路电压）可能变为比二次电池电压更高或者更低。因此，可能需要抗寄生二极管措施。

[0322] 接着，描述电力控制电路的特性测量电路33以及通过第一控制单元34根据来自特性测量电路33的测量结果对电力路径、电压转换单元31等的控制。

[0323] <4-2.特性测量电路的构成实例以及基于测量结果的电力路径控制>

[0324] 特性测量电路33包括测量发电元件（SC1、SC2）20-1和20-2的短路电流和开路电压的功能。

[0325] 当选择包括电压转换单元31（其包括升压电路和降压电路）的电力路径时，当在所选电力路径中操作电路时，特性测量电路33执行电流-电压（I-V）测量，以执行电压转换单元31中MPPT控制。

[0326] 第一控制单元34基于来自特性测量电路33的测量结果来执行电力切换电路32的电力路径选择控制。

[0327] 当选择包括电压转换单元31（其包括升压电路和降压电路）的电力路径时，当在所选电力路径中操作电路时，第一控制单元34基于I-V测量结果来执行电压转换单元31中MPPT控制。

[0328] [控制特性测量电路的方法]

[0329] 一般地，当基于通过发电元件（太阳能电池）充电来高能效地执行充电时，使用涉及MPPT控制并且使用升压电路的方法。

[0330] 根据本实施方式，为了实现高能效充电，执行控制使得通过自由修改一个或者多个发电元件（太阳能电池）的连接或者电压转换单元（升压和降压电路）的连接来优化太阳能电池充电电路的电路构成。

[0331] 具体地，为了实现电力切换电路32的最佳电路构成，基于来自特性测量电路33的测量结果来执行电力切换电路32的最佳控制。

[0332] 图23图示根据本实施方式的特性测量电路的第一功能实例。

[0333] 图24图示根据本实施方式的特性测量电路的第二功能实例。

[0334] 图23所示的特性测量电路33a测量发电元件（SC1）20-1的开路电压Vop1和短路电流Ish1以及发电元件（SC2）20-2的开路电压Vop2和短路电流Ish2，以获得电力路径选择信息。

[0335] 特性测量电路33a将测量结果以数字信号形式供应给第一控制单元34。

[0336] 图24所示的特性测量电路33b测量发电元件（SC1）20-1的电压VC1以及发电元件（SC2）20-2的电压VC2，以执行针对MPPT控制的I-V测量操作。

[0337] 特性测量电路33b确定若干个电阻器值R处I和V，以提供I-V曲线的近似曲线基础。

[0338] 特性测量电路33b将测量结果以数字信号形式供应给第一控制单元34。在该情况下，包括电阻器值R的信息。在操作期间电流I由V/R判定。

[0339] [电力路径选择的讨论]

[0340] 当有根据本实施方式的两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2时，可能存在第一状态和第二状态，如下所述。

[0341] 第一状态为两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2中至少一个正在操作的状态。

[0342] 第二状态为两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2都不在操作的状态。

[0343] 基本上，根据本实施方式，第一控制单元34测量串联连接时负载侧电压处电流以及并联连接时负载侧电压处电流，并且选择电力路径，使得可获得更高电力路径。

[0344] 用于选择电力路径PTA的条件如下。

[0345] Vpm2

[0346] Ipm2

[0347] Vpm2*Ipm2*Eff_ddc(Vpm2，Ipm2)

[0348] (A-1)||(A-2)||(A-3)

[0349] 当选择电力路径PTB时，Vref=Vpm2。

[0350] Eff_ddc(I)表示在电流值I处电压转换单元31的升压电路的电力效率(0﹣1.0)。Eff_ddc(I)在设计时可被设定为固定系数。

[0351] Vpm1表示当开路电压为Vop1时在MPPT控制时发电元件（SC1）20-1的预期电压。

[0352] Vpm2表示当开路电压为Vop2时在MPPT控制时发电元件（SC2）20-2的预期电压。

[0353] Vddc_min表示用于执行发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的连接改变的作为阈值的最小开路电压。

[0354] Iddc_min表示用于执行发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的连接改变的作为阈值的短路电流。

[0355] Vbat表示蓄电元件40（即，二次电池）的充电电压。

[0356] Vref表示第一控制单元34通过MPPT控制提供给电压转换单元31的参考电压。

[0357] 用于选择电力路径PTC的条件如下：

[0358] Vpm1

[0359] Ipm1

[0360] Vpm1*Ipm1*Eff_ddc(Vpm1，Ipm1)

[0361] (C-1)||(C-2)||(C-3)

[0362] 当选择电力路径PTD时，Vref=Vpm1。

[0363] [电力路径PTE、PTF、PTG、PTH、PTI和PTJ的比较（1）]

[0364] 选择具有以下（E-1）至（J-1）中最大值的路径：

[0365] Vbat*Iseries(Vbat)(E-1)

[0366] Vpm_series*Ipm_series*Eff_ddc(Vpm_series，Ipm_series) (F-1)[0367] 当以下升压电路操作条件中任何一个不满足时，从候选者淘汰路径：

[0368] Vpm_series>Vddc_min

[0369] Ipm_series>Iddc_min

[0370] 当选择电力路径PTF时，Vref=Vpm_series。

[0371] Vbat*{I1(Vbat)+I2(Vbat)}(G-1)

[0372] Vpm_parallel*Ipm_parallel*Eff_ddc(Vpm_parallel，Ipm_parallel)[0373] (H-1)

[0374] 当以下升压电路操作条件中任何一个不满足时，从候选者淘汰路径：

[0375] Vpm_parallel>Vddc_min

[0376] Ipm_parallel>Iddc_min

[0377] 当选择电力路径PTH时，Vref=Vpm_parallel。

[0378] [电力路径PTE、PTF、PTG、PTH、PTI和PTJ的比较（2）]

[0379] Vpm1 Ipm1*Eff_ddc(Vpm1，Ipm1)+Vbat*I2(Vbat)(I-1)

[0380] 当以下升压电路操作条件中任何一个不满足时，从候选者淘汰路径：

[0381] Vpm1>Vddc_min

[0382] Ipm1>Iddc_min

[0383] 当选择电力路径PTI时，Vref=Vpm1。

[0384] Vpm2*Ipm2*Eff_ddc(Vpm2，Ipm2)+Vbat*I1(Vbat) (J-1)

[0385] 当以下升压电路操作条件中任何一个不满足时，从候选者淘汰路径：

[0386] Vpm2>Vddc_min

[0387] Ipm2>Iddc_min

[0388] 当选择电力路径PTJ时，Vref=Vpm2。

[0389] 接着，将描述其它方法。

[0390] 当有两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2并且它们中至少一个正在操作时，有以下型态（pattern，模式）的操作状态。

[0391] （1）两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2连接。

[0392] （2）两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2处于发电操作状态。

[0393] （3）两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2正在基本相同状态下执行发电操作。

[0394] （4）由于阴影等影响，两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2具有不同发电操作状态。

[0395] （5）一个发电元件（太阳能电池）正在执行发电操作，而另一个发电元件（太阳能电池）由于阴影等影响几乎不执行任何发电操作。

[0396] （6）两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2中只有一个连接。

[0397] [发电元件（太阳能电池）是否处于发电操作状态中的判定]

[0398] 通过判定与短路电流有关的以下条件来作出发电元件（太阳能电池）20-1和20-2是否处于发电操作状态中的判定。

[0399] [表达式1]

[0400] Ish≥Ish_min

[0401] 式中，Ish_min表示最小短路电流，在最小短路电流处可认为，太阳能电池正在执行发电操作，并且所得电力显著。

[0402] [两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2都处于发电状态]

[0403] 当两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2都处于发电状态时，考虑以下七个状态。

[0404] 状态(1)：Vop_min≤Vpm1_f+Vpm2_f

[0405] 状态(2)：Vddc_se≤Vpm1_f+Vpm2_f

[0406] 状态(3)：BAT≤Vpm1_f+Vpm2_f

[0407] 状态(4)：Vddc_pa

[0408] 状态(5)：Vop1>VBAT，Vop2

[0409] 状态(6)：Vop1VBAT J

[0410] 状态(7)：Vop1>VBAT，Vop2>VBAT G

[0411] Vpm1_f表示当开路电压为Vop1时在MPPT控制时发电元件（SC1）20-1的预期电压。

[0412] Vpm2_f表示当开路电压为Vop2时在MPPT控制时发电元件（SC2）20-2的预期电压。

[0413] Vop_min表示最小开路电压，在最小开路电压处可认为，发电元件（太阳能电池）正在执行发电操作，并且所得电力显著。

[0414] Vddc_se表示用于执行发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的连接改变的作为阈值的开路电压<1>。它也表示即使相对于发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的串联连接使用电压转换单元31，由发电元件产生的部分也不为负的作为阈值的电压。

[0415] Vddc_pa表示用于执行发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的连接改变的作为阈值的开路电压<2>。它也表示通过相对于发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的并联连接使用电压转换单元31而不是使用串联连接的发电元件20-1和20-2来执行升压控制，藉此可获得更高电力的作为阈值的电压。

[0416] Pse(DDC)表示当发电元件（太阳能电池）20-1和20-2都处于发电状态中时，当通过相对于发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的串联连接使用电压转换单元（DDC）31来实现Vmp1f和Vmp2f时理论上将获得的电力。

[0417] f(Pse(DDC))表示鉴于电压转换单元（DDC）31的效率实际上获得的电力（即，Pse(DDC)乘以电力效率）。

[0418] 当在Vmp1_f时由发电元件（SC1）20-1产生的电流为Imp1_f，在Vmp2_f时由发电元件（SC2）20-2产生的电流为Imp2_f时，并且当Imp1_f和Imp2_f中较大一个的值为Ib(Imp1_f，Imp2_f)时，以下适用。

[0419] [表达式2]

[0420] Vddc_se=f(Pse(DDC))/Ib(Imp1_f，Imp2_f)

[0421] Pse(DDC)=(Vmp1_f+Vmp_f2)x Ib(Imp1_f，Imp2_f)

[0422] Ppa(DDC)表示当通过相对于发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的并联连接使用电压转换单元（DDC）31来实现Vmp1_f和Vmp_f2时理论上将获得的电力。

[0423] f(Ppa(DDC))表示鉴于电压转换单元（DDC）31的效率实际上获得的电力（即，Ppa(DDC)乘以电力效率）。

[0424] 当发电元件（SC1）20-1和发电元件（SC2）20-2并联连接时获得的电压为V(Vmp1_f ||Vmp_f2)时，以下成立。

[0425] [表达式3]

[0426] Vddc_pa=f(Ppa(DDC))/(Imp1_f+Imp2_f)

[0427] Ppa(DDC)=V(Vmp1_f ||Vmp_f2)x(Imp1_f+Imp2_f)

[0428] 当两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2都正在基本上无阴影地执行发电操作时，进行以下确认。

[0429] 图25（A）至图25（E）示出当两个发电元件正在基本上无阴影地执行发电操作时，通过基于开路电压Vop的操作状态判定来选择的电力路径。

[0430] （1）通过基于短路电流Ish的太阳能电池发电操作状态判定（Ish1≥Ish_min和Ish2≥Ish_min），确认发电元件（太阳能电池）20-1和20-2都处于发电操作状态。

[0431] （2）通过基于开路电压Vop的操作状态判定来确定电力路径。

[0432] 当来自发电元件20-1和20-2的电动势小并且在覆盖电压转换单元（DDC）31的电力消耗之后所得电力将为负时，第一控制单元34选择图25（A）所示的电力路径PTE。

[0433] 在即使发电元件20-1和20-2串联连接，来自发电元件20-1和20-2的电动势也小于蓄电元件（BAT）40的电压，但是通过由电压转换单元（DDC）31升压可增加所得电力的情况下，第一控制单元34选择图25（B）所示的电力路径PTF。

[0434] 在发电元件20-1和20-2单独的电动势小于蓄电元件（BAT）40的电压，但是当串联连接时可达到蓄电元件40的电压、并且当所得电力大于当使用并联连接并且通过电压转换单元（DDC）31执行升压时获得的电力时的情况下，以下适用。

[0435] 在该情况下，第一控制单元34选择图25（C）所示的电力路径PTE。

[0436] 在发电元件20-1和20-2单独的电动势小于蓄电元件（BAT）40的电压，但是当串联连接时可达到蓄电元件40的电压、并且当通过使用并联连接并且利用电压转换单元（DDC）31升压可获得更大所得电力时的情况下，以下适用。

[0437] 在该情况下，第一控制单元34选择如图25（D）所示的电力路径PTH。

[0438] 当通过发电元件20-1和20-2单独可达到蓄电元件（BAT）40的电压时，第一控制单元34选择图25（E）所示的电力路径PTG。

[0439] 当尽管有阴影但两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2都正在执行发电操作时，执行以下处理。

[0440] 图26（A）至图26（C）图示当两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2都正在执行发电操作，但有阴影时执行的处理。

[0441] 如图26（A）所示，即使具有不同电位的太阳能电池并联连接，也不发生逆流至发电元件20-1和20-2，并且如果各发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的电压高于蓄电元件（BAT）40的电压，那么可正常执行充电。

[0442] 当发电元件之一的开路电压Vop高于蓄电元件40的电压时，所述发电元件不需要升压，而另一个发电元件需要升压，使得必然产生图26（B）所示的构成。

[0443] 如图26（C）所示，在串联（+DDC）连接的情况下，与两个发电元件20-1和20-2之间差相对应的电流流过具有较低电位的发电元件的旁通二极管，使得可防止由发电元件限制电流的现象。

[0444] 当两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2之一有阴影并且它们处于不同发电操作状态时，进行以下确认。

[0445] 图27（A）至图27（D）图示当两个发电元件具有不同发电操作状态时，通过基于开路电压Vop的操作状态判定来选择的电力路径。

[0446] （1）通过基于短路电流Ish的太阳能电池发电操作状态判定（Ish1≥Ish_min和Ish2≥Ish_min），确认发电元件（太阳能电池）20-1和20-2都处于发电操作状态。

[0447] （2）通过基于开路电压Vop的操作状态判定来确定电力路径。

[0448] 在单独的发电元件（太阳能电池）20-1和20-2以及串联连接时电动势都小于蓄电元件（BAT）40的电压，但利用电压转换单元（DDC）31执行升压可增加所得电力的情况下，以下适用。

[0449] 在该情况下，第一控制单元34选择图27（A）所示的电力路径PTF。

[0450] 在发电元件（太阳能电池）20-1和20-2单独的电动势小于蓄电元件（BAT）40的电压，但是在串联连接时可达到蓄电元件40的电压的情况下，第一控制单元34选择图27（B）所示的电力路径PTE。

[0451] 在单独通过发电元件（太阳能电池）20-1和20-2之一可达到蓄电元件（BAT）40的电压，而单独通过另一个发电元件无法达到蓄电元件40的电压的情况下，以下适用。

[0452] 在该情况下，第一控制单元34选择图27（C）所示的电力路径PTI或者PTJ。

[0453] 当发电元件（太阳能电池）20-1和20-2单独可达到蓄电元件（BAT）40的电压时，第一控制单元34选择图27（D）所示的电力路径PTG。

[0454] 当两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2之一具有阴影并且未处于发电操作状态，而另一个发电元件处于发电操作状态时，进行以下确认。

[0455] 图28（A）至图28（C）示出当两个发电元件之一未处于发电操作状态并且另一个发电元件处于发电操作状态时，通过基于开路电压Vop的操作状态判定来选择的电力路径。

[0456] （1）在基于短路电流Ish的太阳能电池发电操作状态判定（Ish1≥Ish_min和Ish2≥Ish_min）中，确认发电元件（太阳能电池）20-1和20-2中只有一个处于发电操作状态。

[0457] （2）通过基于开路电压Vop的操作状态判定来确定电力路径。

[0458] 当发电元件的电动势小并且在覆盖电压转换单元（DDC）31的电力消耗的情况下所得电力将为负时，第一控制单元34选择图28（A）所示的电力路径PTA或者PTC。

[0459] 当发电元件单独无法达到蓄电元件（BAT）40的电压，但是通过电压转换单元（DDC）31执行升压可增加所得电力时，第一控制单元34选择图28（B）所示的电力路径PTB或者PTD。

[0460] 当发电元件单独可达到蓄电元件（BAT）40的电压时，第一控制单元34选择图28（C）所示的电力路径PTA或者PTC。

[0461] 当两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2中只有一个连接时，进行以下确认。

[0462] 图29（A）至图29（C）示出当两个发电元件中只有一个连接时，通过基于开路电压Vop的操作状态判定来选择的电力路径。

[0463] （1）在基于短路电流Ish的太阳能电池发电操作状态判定（Ish1[或者Ish2]≥Ish_min）中，确认一个发电元件（太阳能电池）处于发电操作状态。

[0464] （2）通过基于开路电压Vop的操作状态判定来确定电力路径。

[0465] 当发电元件的电动势小并且在覆盖电压转换单元（DDC）31的电力消耗的情况下所得电力将为负时，第一控制单元34选择图29（A）所示的电力路径PTA或者PTC。

[0466] 在发电元件单独小于蓄电元件（BAT）40的电压，但是通过电压转换单元（DDC）31执行升压可增加所得电力的情况下，第一控制单元34选择图29（B）所示的电力路径PTB或者PTD。

[0467] 当发电元件单独可达到蓄电元件（BAT）40的电压时，第一控制单元34选择图29（C）所示的电力路径PTA或者PTC。

[0468] 当两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2都不在操作时，执行以下处理。

[0469] 当发电元件都不在电力切换电路32中操作时，可考虑以下型态。

[0470] （1）两个发电元件（太阳能电池）20-1和20-2连接并且都没有操作。

[0471] （2）一个发电元件连接并且所述一个发电元件没有操作（未连接的发电元件可以在操作或者可以没有操作）。

[0472] （3）都不连接（未连接的两个发电元件（太阳能电池）可以在操作或者可以没有操作）。

[0473] 在任一情况下，当连接的发电元件（太阳能电池）没有操作时，或者当未连接的发电元件（太阳能电池）没有操作时，电力切换电路32不操作（不受影响）。

[0474] 同样地，即使未连接的发电元件（太阳能电池）正在操作，电力切换电路32也不会操作，或者关于发电元件也不会出现问题。

[0475] “电力切换电路不操作的状态”可被归纳为“发电元件都没有操作的状态”。

[0476] 图30示出各发电元件是否处于发电操作状态的判定的状态转移图。

[0477] 在图30中，状态S0表示发电元件都不处于操作状态的状态。状态S1表示两个发电元件（SC1）20-1和（SC2）20-2都正在操作的状态。

[0478] 状态S2表示只有发电元件（SC1）20-1处于操作状态的状态。状态S3表示只有发电元件（SC2）20-2处于操作状态的状态。

[0479] 在相应状态之间转移时，开启或者关闭（导通或断开）发电元件（SC1）20-1和发电元件（SC2）20-2。

[0480] 图31示出当状态S1中两个发电元件都处于发电操作状态时，用于判定哪些电力路径正在操作的状态转移图。

[0481] 在图31所示实例中，图示电力路径PTE、PTF、PTG、PTH、PTI和PTJ之间的状态转移。

[0482] 图32示出当状态S2中一个发电元件（SC1）处于发电操作状态时，用于判定哪些电力路径正在操作的状态转移图。

[0483] 在图32实例中，图示电力路径PTA和PTB之间的状态转移。

[0484] 图33示出当状态S3中一个发电元件（SC2）处于发电操作状态时，用于判定哪些电力路径正在操作的状态转移图。

[0485] 在图33实例中，图示电力路径PTC和PTD之间的状态转移。

[0486] 图34为以简化方式图示从短路电流和开路电压测量结果选择电力路径的处理的流程图。

[0487] 测量（ST1）短路电流Ish和开路电压Vop，并且基于结果来选择电力路径PTA至PTJ。

[0488] 当选择电力路径PTA、PTC、PTE或者PTG时，直接供给蓄电元件40，而无需通过电压转换单元（DDC）31。

[0489] 当选择电力路径PTB、PTD、PTF、PTH、PTI或者PTJ时，经由电压转换单元（DDC）31利用升压（或者降压）来供给蓄电元件40。

[0490] 图35为具体图示从短路电流和开路电压的测量结果选择电力路径的处理的第一流程图。

[0491] 图36为具体图示基于短路电流和开路电压的测量结果选择电力路径的处理的第二流程图。

[0492] 图37为具体图示从短路电流和开路电压的测量结果选择电力路径的处理的第三流程图。

[0493] 图38为具体图示从短路电流和开路电压的测量结果选择电力路径的处理的第四流程图。

[0494] 参考图35，首先判定发电元件（SC1）20-1的短路电流Ish1是否大于最小短路电流Ish_min（Ish1>Ish_min），然后判定发电元件20-1是否处于发电操作状态（SC1活动？）（ST11）。

[0495] 当在步骤ST11中判定发电元件（SC1）20-1处于发电操作状态时，判定发电元件（SC2）20-2的短路电流Ish2是否大于最小短路电流Ish_min（Ish2>Ish_min）。然后，判定发电元件20-2是否处于发电操作状态（SC2活动？）（ST12）。

[0496] 当在步骤ST12中判定发电元件（SC2）20-2处于发电操作状态时，执行以下判定处理。

[0497] 具体地，判定发电元件（SC1）20-1的开路电压Iop1是否大于最小开路电压Iop_min（Iop1>Iop_min），并且判定发电元件20-1是否处于发电操作状态（ST13）。

[0498] 当在步骤ST13中判定发电元件（SC1）20-1处于发电操作状态时，判定发电元件（SC2）20-2的开路电压Iop2是否大于最小开路电压Iop_min（Iop2>Iop_min）。然后，判定发电元件20-2是否处于发电操作状态（ST14）。

[0499] 当在步骤ST14中获得肯定判定结果时，假设两个发电元件（SC1、SC2）20-1和20-2处于操作状态，处理进行至图38的处理。

[0500] 当在步骤ST14中获得否定判定结果时，假设发电元件（SC1）处于操作状态，处理进行至图36的处理。

[0501] 当在步骤ST12中获得否定判定结果时，判定发电元件（SC1）20-1的开路电压Iop1是否大于最小开路电压Iop_min（Iop1>Iop_min），并且判定发电元件20-1是否处于发电操作状态（ST15）

[0502] 当在步骤ST15中获得肯定判定结果时，假设发电元件（SC1）处于操作状态，处理进行至图36的处理。

[0503] 假设两个发电元件（SC1、SC2）20-1和20-2处于操作状态，当在步骤ST15中获得否定判定结果时，处理进行至启动电路38的启动处理。

[0504] 当在步骤ST13中获得否定判定结果时，判定发电元件（SC2）20-2的开路电压Iop2是否大于最小开路电压Iop_min（Iop2>Iop_min），并且判定发电元件20-2是否处于发电操作状态（ST16）

[0505] 当在步骤ST16中获得肯定判定结果时，假设发电元件（SC2）处于操作状态，处理进行至图37的处理。

[0506] 当在步骤ST16中获得否定判定结果时，假设两个发电元件（SC1、SC2）20-1和20-2处于非操作状态，处理进行至启动电路38的启动处理。

[0507] 当在步骤ST11中获得否定判定结果时，判定发电元件（SC2）20-2的短路电流Ish2是否大于最小短路电流Ish_min（Ish2>Ish_min），并且判定发电元件20-2是否处于发电操作状态（SC2活动？）（ST17）。

[0508] 当在步骤ST17中判定发电元件（SC2）20-2处于发电操作状态时，判定发电元件（SC2）20-2的开路电压Iop2是否大于最小开路电压Iop_min（Iop2>Iop_min）（ST18）。

[0509] 当在步骤ST18中获得肯定判定结果时，假设发电元件（SC2）处于操作状态，处理进行至图37的处理。

[0510] 当在步骤ST17或者ST18中获得否定判定结果时，假设两个发电元件（SC1、SC2）20-1和20-2处于非操作状态，处理进行至启动电路38的启动处理。

[0511] 在图36中，执行以下处理。

[0512] 首先，当开路电压为Vop1时，判定在MPPT控制时发电元件（SC1）20-1的预期电压Vpm1_f是否大于最小开路电压Vop_min且小于用于执行连接改变的阈值开路电压Vddc_se（ST21）。

[0513] 当在步骤ST21中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTA。

[0514] 当在步骤ST21中获得否定判定结果时，判定电压Vpm1_f是否大于用于执行连接改变的阈值开路电压Vddc_se且小于蓄电元件40的电压BAT（ST22）。

[0515] 当在步骤ST22中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTB。

[0516] 当在步骤ST22中获得否定判定结果时，判定电压Vpm1_f是否大于蓄电元件40的电压BAT（ST23）。

[0517] 当在步骤ST23中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTA。

[0518] 在图37中，执行以下处理。

[0519] 首先，当开路电压为Vop2时，判定在MPPT控制时发电元件（SC2）20-2的预期电压Vpm2_f是否大于最小开路电压Vop_min且小于用于执行连接改变的阈值开路电压Vddc_se（ST31）。

[0520] 当在步骤ST31中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTC。

[0521] 当在步骤ST31中获得否定判定结果时，判定电压Vpm2_f是否大于用于执行连接改变的阈值开路电压Vddc_se且小于蓄电元件40的电压BAT（ST32）。

[0522] 当在步骤ST32中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTD。

[0523] 当在步骤ST32中获得否定判定结果时，判定电压Vpm2_f是否大于蓄电元件40的电压BAT（ST33）。

[0524] 当在步骤ST33中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTC。

[0525] 在图38中，执行以下处理。

[0526] 首先，判定电压Vpm1_f和电压Vpm2_f的总和电压是否大于最小开路电压Vop_min且小于用于执行连接改变的阈值开路电压Vddc_se（ST41）。

[0527] 当在步骤ST41中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTE。

[0528] 当在步骤ST41中获得否定判定结果时，判定电压Vpm1_f和电压Vpm2_f的总和电压是否大于用于执行连接改变的阈值开路电压Vddc_se且小于蓄电元件40的电压BAT（ST42）。

[0529] 当在步骤ST42中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTF。

[0530] 当在步骤ST42中获得否定判定结果时，判定电压Vpm1_f和电压Vpm2_f的总和电压是否大于蓄电元件40的电压BAT且小于用于执行连接改变的阈值开路电压Vddc_se（ST43）。

[0531] 当在步骤ST43中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTE。

[0532] 当在步骤ST43中获得否定判定结果时，判定电压Vpm1_f和电压Vpm2_f的总和电压是否小于用于执行连接改变的阈值开路电压Vddc_se（ST44）。在步骤ST44中，进一步判定开路电压Vop1和Vop2是否小于蓄电元件40的电压BAT（ST44）。

[0533] 当在步骤ST44中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTH。

[0534] 当在步骤ST44中获得否定判定结果时，判定开路电压Vop1是否大于蓄电元件40的电压BAT以及开路电压Vop2是否小于蓄电元件40的电压BAT（ST45）。

[0535] 当在步骤ST45中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTI。

[0536] 当在步骤ST45中获得否定判定结果时，判定开路电压Vop1是否大于蓄电元件40的电压BAT以及开路电压Vop2是否小于蓄电元件40的电压BAT（ST46）。

[0537] 当在步骤ST46中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTJ。

[0538] 当在步骤ST46中获得否定判定结果时，判定开路电压Vop1是否大于蓄电元件40的电压BAT以及开路电压Vop2是否小于蓄电元件40的电压BAT（ST47）。

[0539] 当在步骤ST47中获得肯定判定结果时，选择电力路径PTG。

[0540] 当第一控制单元34被第二控制单元35告知终止充电处理时，第一控制单元34断开电力切换电路32的所有开关，以切断在来自发电元件20-1和20-2的输出与电压供应线LV1之间连接。

[0541] 当发电元件20-1和20-2被控制为通过电力切换电路32并联连接时，第一控制单元34关闭逆流防止电路36的逆流防止功能。

[0542] <4-3.特性测量电路的具体构成实例>

[0543] [特性测量电路的第一构成实例]

[0544] 图39示出根据本实施方式的特性测量电路的第一构成实例的电路图。

[0545] 为了监测发电元件的操作特性并且根据瞬时光条件判定发电元件（太阳能电池）产生多少电流和电压，需要测量电流和电压的精细变化。

[0546] 过去，例如，常规方法通过连接放大器来放大电流或者电压变化。

[0547] 在本实例中，通过使用电容器C1作出测量，作为确定发电元件（太阳能电池）20-1和20-2产生多少电流和电压的措施。

[0548] 在本实例中，如图39所示，电容器C1串联连接至发电元件（太阳能电池）20-1和20-2。

[0549] 在图39所示的特性测量电路33A中，用于复位电容器C1的切换晶体管Q1连接于连接节点ND1和参考电位VSS之间。

[0550] 切换晶体管Q1由NMOSFET形成，复位信号RST被选择性供应给所述NMOSFET的栅极。

[0551] 通过测量某些时间间隔处对电容器C1的充电电压，可测量在当前环境下的I-V特性。

[0552] [表达式1]

[0553] V=Q/C，Q=∫i(t)dt

[0554] 在特性测量电路33A中，即使特性不为简单凸P-V特性，也有可能搜寻MPP，并且可通过电压调节方法来施加控制，而无需执行所谓爬山处理。

[0555] 当基于开路电压的MPP估计不够时，这特别有效。

[0556] 此外，通过挪用（divert）电压转换单元31的升压电路的电容器，可在无需使用另外组件的情况下作出测量。

[0557] 图40示出在根据本实施方式的特性测量电路中通过模拟（simulation）获得的I-V特性，所述模拟中挪用升压电路的电容器。

[0558] 在图40中，横轴示出电压，纵轴示出电流。

[0559] 在图40中，曲线X表示在第一采样数的第一实际测量值；曲线Y表示理想特性；曲线Z表示在第二采样数的第二实际测量值。

[0560] 如图40所示，在实际采样间隔处通过模拟可获得I-V特性。

[0561] [特性测量电路的第二构成实例]

[0562] 图41示出根据本实施方式特性测量电路的第二构成实例的电路图。

[0563] 如图41所示，在本实例中，与图39实例同样，电容器C1串联连接至发电元件（太阳能电池）20-1和20-2。

[0564] 图41的特性测量电路33B还包括比较器331、控制器332、计时器333、变量存储单元334、电阻器R1和可变电阻器VR1。

[0565] 电阻器R1和可变电阻器VR1串联连接于电源供应电位VDD和参考电位VSS（诸如GND）之间。

[0566] 在图41中，

[0567] <1>输出并保持CMP变为Hi之前的时间

[0568] <2>将可变电阻器的值移动一个刻度（notch）

[0569] <3>dtN=F(N+1)﹣F(N)：确定电压增加ΔV的各个dtN，并计算电流值I[0570] 在特性测量电路33B中，电压转换单元31的升压电路未连接，或者升压MOSFET断开。

[0571] 发电元件（太阳能电池）侧上电容器C1短接至接地GND，因此通过将切换晶体管Q1设定为导通状态被放电至0V。

[0572] 切换晶体管Q1断开，并且初始比较电压值被输入至比较器331的非反相输入端子（+）。

[0573] 通过控制器332的计数器（counter）对在来自比较器331的输出变为高电平（Hi）之前的时间计数。

[0574] 基于时间和比较电压值，线性内插中间的值（In-between values）。

[0575] 在该情况下，简单地线性内插电压。

[0576] 根据表达式4来确定电流。

[0577] ΔV被添加到比较电压值。

[0578] 只要来自比较器331的输出处于低电平，就重复所述过程（=直至比较电压值超过开路电压）。

[0579] 根据图41的特性测量电路33B，DAC和比较器可被挪用来进行AD转换，使得可无需ADC，并且可减少所需面积。

[0580] 此外，可大致设定比较电压值，使得获得特性所需的电力可降低。

[0581] [特性测量电路的第三构成实例]

[0582] 图42示出根据本实施方式的特性测量电路的第三构成实例的电路图。

[0583] 在本实例中，通过使用电阻器R11作出测量，作为判定发电元件（太阳能电池）20-1和20-2产生多少电流和电压的措施。

[0584] 根据图42的特性测量电路33C，在无需添加放大器等的情况下可作出测量。

[0585] 因为仅仅添加电阻器R11，所以电路大小增加可被最小化。

[0586] 与使用电容器的方法相比，测量需要更少时间，使得适合于在实际发电元件（太阳能电池）充电操作期间测量。

[0587] [特性测量电路的第四构成实例]

[0588] 图43示出根据本实施方式的特性测量电路的第四构成实例的电路图。

[0589] 在图43的特性测量电路33D中，发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的输出经由传输门TMG11连接至梯形电阻器R12，而不是将电阻器简单地连接至所述输出。

[0590] 传输门（Transmission gate）TMG11通过控制信号CNTL1来控制导通或者断开。

[0591] 特性测量电路33D被配置为使得在与电力切换电路32电气分离的状态中作出测量。

[0592] 图44示出图43的特性测量电路33D的传输门的具体构成实例的电路图。

[0593] 传输门TMG11包括NMOSFET NT11、NT12、NT13和NT14、PMOSFET PT11和PT12以及电阻器R13和R14。

[0594] 在传输门TMG11中，NMOSFET NT11和NT12串联连接于用于与发电元件连接的连接节点ND11与特性测量电路33D侧上节点ND12之间。

[0595] 同样地，在传输门TMG11中，PMOSFET PT11和PT12串联连接于用于与发电元件连接的连接节点ND11与特性测量电路33D侧上节点ND12之间。

[0596] NMOSFET NT13连接于PMOSFET PT11的栅极与参考电位VSS之间。NMOSFET NT14连接于PMOSFET PT12的栅极与参考电位VSS之间。

[0597] 节点ND11经由电阻器R13连接至PMOSFET PT11的栅极。同样地，节点ND12经由电阻器R14连接至PMOSFET PT12的栅极。

[0598] NMOSFET NT11、NT12、NT13和NT14的栅极连接至控制信号CNTL1供应线。

[0599] 在具有以上构成的传输门TMG11中，由于相对二极管结构，所以无流动。

[0600] 当漏极-源极电压VDS为大时，PMOSFET侧导通。当漏极-源极电压VDS为小时，NMOSFET侧导通。

[0601] 在本实例中，通过控制电力切换电路32中的开关SW32，发电元件（太阳能电池）20-1和20-2与电力切换电路32断开连接。

[0602] 在该状态下，通过由控制信号CNTL1使传输门TMG11导通，发电元件（太阳能电池）20-1和20-2和特性测量电路33D连接。

[0603] 然后，测量施加于可变电阻器（梯形电阻器）R12的电压V（n002）。

[0604] 根据I(R2)=V(n002)/R12，确定I-V。

[0605] 图45示出通过图43特性测量电路获得的模拟结果。

[0606] 如图45所示，根据图43的特性测量电路，可获得良好模拟结果。

[0607] <4-4.电压转换单元的具体构成实例>

[0608] [电压转换单元的第一构成实例]

[0609] 图46示出作为根据本实施方式的电压转换单元的升压型开关调节器的基本构成实例的电路图。

[0610] 开关调节器31A包括发电元件侧电容器C31、电感器L31、二极管D31、二次电池侧电容器C32和操作电压控制单元310作为主要构成元件。

[0611] 操作电压控制单元310包括切换晶体管（SW）Q31、作为输入电压检测单元的比较器311以及PFM（脉冲频率调制）控制单元312。

[0612] 比较器311比较从第一控制单元34供应的可变参考电压Vref与由发电元件（太阳能电池）20产生的电压（即，输入电压VI）。

[0613] 当输入电压VI超过参考电压Vref时，比较器310使其输出切换为高电平。

[0614] 响应于来自比较器311的输出，PFM控制单元312产生具有固定宽度的脉冲，并且使切换晶体管Q31导通达预定时间。

[0615] PFM控制单元312被配置为使得它可通过使能信号EN处于使能状态，并且通过复位信号RST来复位。

[0616] 图47图示升压型开关调节器的基本操作。

[0617] 升压型开关调节器通过自激振荡来执行切换操作。

[0618] 连接至输入的发电元件（太阳能电池）20的操作点（操作电压）被控制。

[0619] 输入为由发电元件20产生的电压，并且输出为蓄电元件40（二次电池）（Li+蓄电池）。通过发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的操作点控制来执行MPPT。

[0620] 基本上，在如图47所示升压型开关调节器中，通过当切换晶体管W31导通时流动的电流，能量被存储于电感器L31中。

[0621] 当切换晶体管Q31断开时，释放存储于电感器L31中的能量。

[0622] 因此，电感器L31的能量被添加到输入电压VI。因此，输入电压升压。

[0623] 接着，将基于基本操作来描述图46根据本实施方式的升压型开关调节器的操作。

[0624] 图48图示图46的升压型开关调节器的操作。

[0625] <1>当输入电压VI超过参考电压Vref时，来自比较器311的输出变为高电平。

[0626] <2>响应于来自比较器311的输出，PFM控制单元312产生具有固定宽度的脉冲（SW=导通）。因此，释放电感器L31中的能量。

[0627] <3>当输入电压VI变为低于参考电压Vref时，来自比较器311的输出变为低电平，并且切换晶体管Q313断开。

[0628] 因此，操作从存储于电感器L31中的能量发射变为将能量充电至电感器L31中。

[0629] 重复以上操作。

[0630] 在该情况下，发电元件（太阳能电池）20-1和20-2在参考电压Vref附近的电压处操作。

[0631] 参考电压Vref可通过第一控制单元34来改变，以控制发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的操作点（操作电压）。

[0632] 根据本实施方式，可提供切断功能，以当不执行升压时，切断比较器或者PFM控制电路。

[0633] 也有可能提供复位功能，以当如上所述不管什么原因导致停止自激振荡时复位。

[0634] 切换晶体管Q31的导通时间影响电感器L31的峰值电流。因此，本实施方式可被配置为使得导通时间根据输入电流或者连接的发电元件（太阳能电池）变化。

[0635] PFM脉冲宽度（切换导通时间）需要调整为使得电感器L31的峰值电流在一定范围内。

[0636] 优选地，从额定值、噪声、效率等角度来看，可从各范围内多个类型作出选择。

[0637] 可如下所述构成电压转换单元。

[0638] 从切换频率变化检测周围环境变化。

[0639] 在该情况下，在Δt间隔处对切换次数计数，并且确定与上一次计数的差。

[0640] 在切换测量中，因为增加的频率相当于增加的发电量，所以参考电压Vref改变，并且路径被切换。

[0641] 当频率降低，即，电力量降低时，响应于此，参考电压Vref改变，路径切换，并且升压操作终止。

[0642] 此外，从切换频率测量电流。

[0643] 当参考电压Vref以及切换晶体管Q31的导通时间为固定时，切换频率取决于输入电流。

[0644] 因此，可从切换频率计算电流。

[0645] 将描述参考电压Vref根据切换频率增加或者降低而变化的具体构成实例。

[0646] 图49示出具有检测系统的升压型开关调节器的构成实例的电路图，所述检测系统用于检测图46的PFM控制单元的操作频率变化。

[0647] 在图49中，为了便于理解，与图46所示相似的构成部分将利用相似参考符号来标记。

[0648] 图49所示的开关调节器31B包括：除了图46构成之外，断开时间检测单元313、充电结束检测单元314、计数器315、寄存器316和减法器317。

[0649] 断开时间检测单元313和充电结束检测单元314可由比较器构成。

[0650] 电阻器R31连接于切换晶体管Q31的源极与参考电位VSS之间，并且所述连接的连接点形成节点ND31。

[0651] 断开时间检测单元313比较阈值Vref1与节点ND31的电位，以检测切换晶体管Q31的断开时间，并且将检测结果输出至PFM控制单元312。

[0652] 充电结束检测单元314比较输出电压（二极管的阴极侧电位）与阈值Vref2，以检测充电结束，并且将检测结果输出至PFM控制单元312。

[0653] 由于通过发电元件20-1和20-2（即，太阳能电池）的电流改变（照明度改变），PFM控制单元312（其为变压器电路）的操作频率改变。

[0654] 由于通过发电元件20-1和20-2的电流改变（照明度改变），电感器L31的充电时间改变。在该情况下，电流越大，充电时间将越短。

[0655] 当使用变压器电路（PFM）时，可基于切换频率变化来测量照明度变化。

[0656] 与涉及通过定期停止PFM控制单元312（即，变压器电路）的开路电压测量的技术相比，本技术不需要ADC，因此本技术能够通过使用低电力频率作为触发来执行控制。

[0657] 在图49实例中，可通过使用计数器315对切换晶体管Q31的栅极控制信号计数来测量频率。

[0658] 可以判定，通过发电元件20-1和20-2（即，太阳能电池）的电流越大，频率越高。

[0659] 可以判定，当通过发电元件20-1和20-2（即，太阳能电池）的电流越小时，频率越低，或者切换处于终止状态。

[0660] 当在第一控制单元34的控制单元控制下频率变化等于或者大于预定值时，再次执行I-V特性（或者短路电流）测量，并且再次执行MPPT控制。

[0661] 它可被配置为当变化增加时再次执行测量。

[0662] 通过由计数器315对PFM控制单元312（即，变压器电路）的切换脉冲信号计数，在M间隔处轮询计数值，然后使用减法器317来判定差，可实现频率测量。

[0663] 通过使用跟踪触发作为频率改变，MPPT误差和控制电力的测量次数可减少。

[0664] 也有可能根据温度变化进行MPPT控制。

[0665] 图50示出根据温度变化的发电元件（太阳能电池）I-V特性变化。

[0666] 如图50所示，发电元件（太阳能电池）I-V特性根据温度变化而变化。因此，通过第二控制单元35来监测热敏电阻器50，并且检测到的温度信息被供应给第一控制单元34。

[0667] 第一控制单元34根据温度信息来选择与预先温度相关联的系数。例如，第一控制单元34然后将MPPT控制参考电压Vref与所述系数相乘，并且执行MPPT控制，以此方式跟踪温度转换。

[0668] 在该情况下，各种实施方式可行。例如，在一个实施方式中，在相对于室温25°C的正常温度范围±10-±15内执行正常MPPT控制，第一系数被用于比正常温度范围更高的温度范围内，第二系数被用于更低温度范围内。

[0669] MPPT可不仅施加于电压转换单元31的控制，而且施加于电力切换电路32的电力路径连接切换。

[0670] 虽然在前面描述中，电压转换单元31由升压型开关调节器提供，但是也有可能应用降压型开关调节器31C，如图51所示。

[0671] 基本上，除了电感器L31和二极管D31的连接模式之外，降压型开关调节器31C具有与升压型开关调节器相似的构成。

[0672] 因此，实际上可应用图49的电路构成。

[0673] <4-5.逆流防止电路的构成实例>

[0674] 图52示出根据本实施方式的逆流防止电路的构成实例的电路图。

[0675] 逆流防止电路36设置于从电力切换电路32的输出到蓄电元件40的电压供应线LV中。

[0676] 逆流防止电路36包括电阻器R41、由PMOSFET形成的切换晶体管Q41、二极管D41和比较器361。

[0677] 电阻器R41和切换晶体管Q41串联连接于发电元件侧上节点ND41与电压供应线LV1的蓄电元件40上节点ND42之间。用于逆流防止的二极管D41并联连接至切换晶体管Q41。

[0678] 比较器361比较节点ND41的电位与节点ND42的电位，并且根据比较结果来打开或者关闭切换晶体管Q41。

[0679] 逆流防止电路36执行二极管的旁通控制，以防止从蓄电元件40逆流到发电元件（太阳能电池）。

[0680] 逆流防止电路36减少归因于正向电压VF的损耗，同时防止逆流。

[0681] 当节点ND41的电位高于节点ND42的电位并且没有逆流状态时，没有检测到逆流，并且比较器361输出低电平。

[0682] 因此，切换晶体管Q41导通，并且逆流防止二极管D41旁通。

[0683] 当节点ND42的电位高于节点ND41的电位并且有逆流状态时，检测到逆流，并且比较器361输出高电平。

[0684] 因此，切换晶体管Q41断开，并且提供专用于逆流防止二极管D41的连接线。

[0685] 在本构成中，归因于逆流防止电路的损耗需要小于归因于二极管连接的损耗。

[0686] 也有可能构成为使得仅经由MOSFET导通电阻可检测逆流。

[0687] 优选地，比较器361的电力消耗被最小化。

[0688] 也有可能通过利用二次电池特性来执行逆流防止。

[0689] 在该情况下，当在充电期间蓄电池电压急剧下降（充电电压>放电电压）时，提供专用于逆流防止的二极管D41。

[0690] <4-6.充电控制>

[0691] 接着，将描述通过电力控制装置30的限流/限压电路37的蓄电元件40充电控制。

[0692] 图53为根据本实施方式的限流/限压电路的构成实例的电路图。

[0693] 限流/限压电路37包括设置于电压供应线中的MOSFET Q51和Q52、误差放大器371至373、恒定电流源I51和I52以及外部电阻器R51至R55。

[0694] 在限流/限压电路37中，MOSFET Q51和Q52的栅极电位由误差放大器371至373控制。

[0695] 在电压调节情况下，提供给误差放大器371的参考电压Vref1被用作控制电压。

[0696] 在电流调节情况下，通过当由恒定电流源I51和I52从蓄电元件（BAT）40拉取电流时下降的电压来提供控制电压。

[0697] 提供两个类型控制，即，最大限制和初始充电限制。

[0698] [在负载拉取（pulling）情况下的充电终止方法（1）]

[0699] 当负载LD（图1）连接至蓄电元件40时，电压未被限制于完全充电电压4.2V，而是限制于更低电压，诸如4.1V。

[0700] 例如，可以有充电不终止或者当ΔV无限接近于4.1V时充电终止的方面。

[0701] 浮动时间（Floating time）可以延长，并且有时利用更低电压充电可能更佳。

[0702] 在本实例中，未达到完全充电。例如，获得大约90%电压。

[0703] 通过延长充电时间，可能逐渐接近完全充电。

[0704] [在负载拉取情况下的充电终止方法（2）]

[0705] 除了以上方法（1）之外，当有来自控制引脚的信号（无负载连接）时，可以通过4.2V调节/ΔV检测技术（4.1xV）来终止充电。

[0706] 在独立充电器情况下，所述引脚（pin）可被配置为提供固定电位，使得可一直执行蓄电元件40的充电电压控制。

[0707] [ΔV检测技术]

[0708] 在CV充电开始之后，例如，以五分钟间隔开始ΔV检测。

[0709] 例如，鉴于发电元件（太阳能电池）20-1和20-2的输出电力性能或者蓄电元件40的充电容量，可采用五分钟周期。

[0710] 在ΔV检测期间终止充电，并且测量蓄电元件40的开路电压。

[0711] 例如，可以终止充电两秒或者三秒。可考虑到ADC或者蓄电元件40的性能确定终止时间。

[0712] 充电电压与开路电压之差被测量为ΔV。例如，当ΔV等于或者小于50mV时，终止充电。

[0713] <4-7.整个充电控制>

[0714] 接着，将描述通过电力控制装置30的蓄电元件40充电控制。

[0715] 图54为用于描述通过根据本实施方式的电力控制装置的整个充电控制的流程图。

[0716] 例如，第二控制单元35基于来自热敏电阻器50的检测结果来控制电力切换电路32等。

[0717] 在下文中，将描述整个充电控制，包括第二控制单元35和启动电路38的操作。

[0718] 首先，判定在MPPT充电断开（ST101）并且初始充电断开（ST102）的状态中，发电元件20-1和20-2的输入电压VIN是否高于蓄电元件40的电压VBAT（ST103）。

[0719] 当在步骤ST103中判定输入电压VIN高于蓄电元件40的电压VBAT时，判定低、活动充电使能信号EN_X是否为低电平（ST104）。

[0720] 当充电使能信号EN_X为低电平时，当来自热敏电阻器50的温度不为0°或者更低（ST105）并且不为60°或者更大（ST106）时，初始充电导通（ST107）。

[0721] 因此，利用由发电元件20-1和20-2产生的电力来执行蓄电元件40的初始充电，并且处理返回至步骤ST103。

[0722] 当在步骤ST105至ST107中获得否定判定结果时，处理返回至步骤ST103，同时使初始充电断开（ST108）。

[0723] 当在步骤ST103中判定输入电压VIN低于蓄电元件40的电压VBAT时，初始充电断开（ST109），并且MPPT充电保持断开（ST110）。

[0724] 然后，判定蓄电元件40的电压VBAT是否低于4.1V（其为限制完全充电电压4.2V）（ST111）。

[0725] 当蓄电元件40的电压VBAT低于4.1V时，判定发电元件20-1和20-2的输入电压VIN是否高于蓄电元件40的电压VBAT（ST112）。

[0726] 当输入电压VIN高于蓄电元件40的电压VBAT时，处理返回至步骤ST103。当输入电压VIN更低时，判定开始电压VSTART是否低于充电系统电路的开始阈值电压VSCEN（ST113）。

[0727] 当开始电压VSTART高于开始阈值电压VSCEN时，处理返回至步骤ST109。

[0728] 当开始电压VSTART低于开始阈值电压VSCEN时，以下适用。

[0729] 即，当来自热敏电阻器50的温度不为0°或者更低（ST114）并且不为60°或者更高（ST115）时，并且当充电使能信号EN_X为低电平（ST116）时，MPPT充电导通（ST117）。

[0730] 因此，当执行切换使得电压转换单元31适用时，执行MPPT充电控制（ST118）。

[0731] 在MPPT充电控制之后，MPPT充电断开（ST119），然后判定蓄电元件40的电压VBAT是否低于完全充电电压4.2V（ST120）。

[0732] 当蓄电元件40的电压VBAT低于完全充电电压4.2V时，判定输入电压VIN是否高于蓄电元件40的电压VBAT（ST121）。当输入电压VIN更高时，处理返回至步骤ST103。

[0733] 当输入电压VIN低于蓄电元件40的电压VBAT时，判定发电元件20-1和20-2的输出电压VSC1和VSC2是否低于电压VTHR（ST122）。

[0734] 当输出电压VSC1和VSC2低于电压VTHR时，处理返回至步骤ST103。当输出电压VSC1和VSC2更高时，处理返回至步骤ST114。

[0735] 当在步骤ST120中判定蓄电元件40的电压VBAT高于完全充电电压4.2V时，系统给电功能打开（ST123）。

[0736] 然后判定蓄电元件40的电压VBAT是否低于4.1V（即，限制完全充电电压4.2V）（ST124）。当蓄电元件40的电压VBAT更低时，系统给电功能关闭（ST125），并且处理返回至步骤ST103。

[0737] 当通过限流/限压电路37来限制电力供应时，逆流防止电路36的逆流防止功能可被控制为终止。

[0738] 所述控制可被配置为通过限流/限压电路37或者通过第一控制单元或者第二控制单元35来直接执行。

[0739] 第二控制单元35也有可能控制蓄电元件40（即，二次电池）的电压VBAT监测，并且在完全充电时关闭电压转换单元31。

[0740] 此外，如图55所示，限流/限压电路37-2和37-3可设置于发电元件20-1和20-2连接的部分中，并且被配置为使得当发电元件20-1和20-2产生的电力等于或者大于某个值时，可限制电力供应。

[0741] 此外，当通过限流/限压电路37-2和37-3来限制电力供应时，逆流防止电路36的逆流防止功能可被控制为终止。

[0742] 在图55的构成中，限流/限压电路设置于电力控制装置30的输入级和输出级处。限流/限压电路可被配置为设置于输入级和输出级之一处。

[0743] <5.使用不同类型太阳能电池的情况>

[0744] 图56示出根据太阳能电池类型相对于照明度变化的电压（开路电压或者最大操作点电压）变化率。

[0745] 在非晶硅（a-Si）情况下，相对于照明度的电压变化率小。

[0746] 在晶体硅（c-Si）情况下，相对于照明度的电压变化率大。

[0747] 图57为图示在使用不同类型太阳能电池的情况下连接模式的图。

[0748] 在该情况下，具有大电压变化率的太阳能电池和具有小电压变化率的太阳能电池并联连接。

[0749] 当电压（开路电压或者最大操作点电压）等于或者小于V1时，来自具有大电压变化率的太阳能电池的输出被控制为由DC-DC转换器（即，电压转换单元31）升压。

[0750] 当所述电压等于或者大于V2时，所述输出被控制为由DC-DC转换器降压。当所述电压在V1和V2之间时，所述输出为在不通过DC-DC转换器情况下的输出。

[0751] 当在以上电路构成中，太阳能电池电压不足以对二次电池充电时，相应太阳能电池串联连接。

[0752] 根据本实施方式的电力供给系统，不仅在太阳光下，而且在阴暗处或者在间接光下，或者在其它日常环境下（诸如，在明亮房间内），可从发电元件20-1（SC1）和20-1（SC2）（诸如太阳能电池）对蓄电元件（蓄电池）40（即，二次电池）充电（或者促使存储电力）。

[0753] 尤其是，发电元件（诸如太阳能电池）的最大操作点可被控制为保持，使得可避免电力损耗。

[0754] 参考本发明实施方式所述的处理步骤可视为包括一系列步骤的方法。处理步骤也可视为用于促使电脑执行一系列步骤的程序，或者存储程序的记录介质。CD（紧凑型光盘）、MD（迷你光盘）、DVD（数字多功能光盘）、存储卡、蓝光光盘（注册商标）等可被用作所述记录介质。

[0755] 参考符号列表

[0756] 10 电力供给系统

[0757] 20-1、20-1 发电元件

[0758] 30 电力控制装置

[0759] 31 电压转换单元

[0760] 32 电力切换电路（电力路径切换电路）

[0761] 33 特性测量电路

[0762] 34 第一控制单元

[0763] 35 第二控制单元

[0764] 36 逆流防止电路

[0765] 37 限流/限压电路

[0766] 38 启动电路

[0767] 40 蓄电元件