近年，Machine to Machine（M2M）や，Internet of Things（IoT）といった考え方に基づくスマート社会の実現構想が加速している．この傾向の中で，各電子デバイスが，必要な時に，必要な場所で，必要な量だけの電力を獲得することを目的とした，小規模発電技術の開発が求められている．こうした要求への技術的解決策として，周辺環境に潜在する環境エネルギを伝送・貯蔵が容易な電気エネルギに変換し，回収（収穫，ハーベスト）する，エネルギハーベスティング技術が着目されている．これらの技術は，従来の電気配線の敷設範囲に限らずに電力を回収できる利点を持つ．本研究では，振動構造物の内在する振動エネルギを電気エネルギに変換し，回収する振動発電技術の中でも，圧電素子を用いた圧電素振動発電に着目する．圧電振動発電技術の至上課題は，発電性能の向上である．発電性能を向上させる研究において，発電回路にスイッチ素子を組み込み，スイッチ素子のオン・オフ制御によって回路の構成を適切に切り替える手法が注目されている．特に，圧電素子の内包するキャパシタンスと回路に接続されたインダクタの直列共振現象を用いる電荷反転増幅手法は非常に有用な手段である．Guyomar らはSynchronized Switch Harvesting on Inductor(SSHI)を提案した．SSHI は，振動構造物の変位の極値と同調してスイッチ操作をすることで効率的な発電を実現する手法である．これらの研究では，変位一定加振される振動構造物を仮定しているものが多く，この仮定を実現するために，圧電素子が振動構造物に対して与える制御力が小さくなるような振動構造物を採用している．しかしながら，圧電素子の制御力が振動構造物の動的挙動に対して影響を与える場合，変位一定加振の仮定は満たされない．圧電素子は，エネルギ変換器だけでなくアクチュエータとしての役割も担う．電荷反転増幅手法によって増幅された電荷は，振動構造物を制振する力を発生させ，振動発電にとってのエネルギ源である機械エネルギを減衰させる．その結果，発電性能が低下してしまうことが問題視された．著者らは，これらの問題を解決するために，時間当たりのスイッチ操作回数を減らし，振動変位を回復させることを目的としたSwitching Considering Vibration Suppression（SCVS）を提案した．適切な時間長さを待つことで，振動変位振幅をスイッチ操作前の状態まで回復させ，機械エネルギの減衰を回避して効率的な発電を実現する．また，スイッチ操作を待つ最適回数を振動構造物の物性値を用いずに決定するAdaptive SCVS （ASCVS）も提案した．
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机译：近年来，基于机器对机器（M2M）和物联网（IoT）概念的智能社会的实现加速了。在这种趋势下，要求每个电子设备开发小型发电技术，以在需要的时间和地点获得所需的电量。 。作为对这种要求的技术解决方案，将周围环境中潜在的环境能量转换为易于传输和存储的电能，并进行回收（收获，收获）。技术正在引起人们的注意。这些技术具有恢复电力的优点，而不仅限于常规的电线范围。在这项研究中，我们重点研究\ r \ n振动发电技术中使用压电元件的压电元件发电，该技术将振动结构的内部振动能转换为电能并加以回收。压电振动发电技术的最终挑战是发电性能的提高。在改善发电性能的研究中，将开关元件结合在发电电路中并通过开关元件的开/关控制来适当地开关电路构造的方法引起了人们的关注。特别地，利用包含在压电元件和连接到电路的电感器中的电容的串联谐振现象的电荷反转放大方法是非常有用的手段。 Guyomar等人提出了电感上的同步开关收集（SSHI）。 SSHI是一种通过与振动结构\ r \ n的位移的极值同步操作开关来实现高效发电的方法。在大多数这些研究中，假设振动结构受变量\ r \ n的恒定激励，并且为了实现这一假设，将压电元件应用于振动结构\ r \ n。使用减小控制力的振荡结构。但是，如果压电元件的控制力影响振动结构的动力学行为，则不能满足恒定位移激励的假设。压电元件不仅起到能量转换器的作用，而且还起到致动器的作用。通过电荷反转放大法放大的电荷产生用于控制振动结构的力，并使作为振动发电的能量源的机械能衰减。结果，存在发电性能降低的问题。为了解决这些问题，作者提出了考虑振动抑制的切换（SCVS），旨在通过减少每小时的切换操作次数来恢复振动位移。做到了。通过等待适当的时间，振动位移振幅恢复到开关操作之前的状态，并且避免了机械能的衰减，从而实现了有效的发电。我们还提出了自适应SCVS（ASCVS），它确定了不使用振动结构的物理特性而等待开关操作的最佳次数。
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