JP2010061263A - 最大電力制御装置および最大電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池の最大電力点を精度良く追尾することを課題とする。
【解決手段】最大電力制御装置１は、ＦＥＴ（Ｑ１）１２を短絡し、太陽電池１０の短絡電流を計測する。また、最大電力制御装置１は、太陽電池１０の温度を計測する。また、最大電力制御装置１は、計測した短絡電流と計測した温度とを用いて、太陽電池１０の出力電力が最大となる最大電力点における太陽電池１０の電圧値を導出する。具体的には、最大電力制御装置１は、最大電力点における太陽電池１０の電圧値を短絡電流と温度との組合せに対応づけて記憶部に記憶しており、計測した短絡電流と温度との組合せを用いて記憶部を参照することで、最大電力点における電圧値を導出する。そして、最大電力制御装置１は、導出した電圧値の電圧が太陽電池１０から出力されるように、ＦＥＴ（Ｑ２）１３をスイッチング制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、最大電力制御装置および最大電力制御方法に関する。

近年、太陽電池と蓄電池とを組み合わせた太陽電池システムが数多く提案されている（特許文献１、特許文献２など）。太陽電池システムは、例えば、昼間、太陽電池の出力電力を負荷に供給するとともに余剰電力を用いて蓄電池を充電し、夜間、蓄電池に充電された電力を負荷に供給する。

ところで、従来、太陽電池の出力電力が最大となるように太陽電池の出力電圧および出力電流をＩ−Ｖ特性に基づいて制御する最大電力制御（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracker）が行われている。例えば、特許文献３には、太陽電池の動作点を少しずつ変化させ、出力電力が増加すれば動作点を変化させる方向を維持し、減少すれば動作点を変化させる方向を反転させることで、出力電力が最大となる動作点（以下、最大電力点）を探索する手法が開示されている。

特開２０００−２５０６４６号公報 特開２００１−０６９６８８号公報 特開平６−８３４６５号公報

ところで、上記した従来の技術では、太陽電池の最大電力点を精度良く追尾することができないという課題があった。すなわち、太陽電池のＩ−Ｖ特性は、日射量や温度の影響を受けて変動する。このため、太陽電池の最大電力点も日射量や温度の影響を受けて変動するが、従来の最大電力制御は、日射量や温度の影響を考慮するものではない。

そこで、本発明は、上記した従来の技術の課題を解決するためになされたものであり、太陽電池の最大電力点を精度良く追尾することが可能な最大電力制御装置および最大電力制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、太陽電池の出力電力が最大となるように制御する最大電力制御装置であって、前記太陽電池の短絡電流を計測する短絡電流計測手段と、前記太陽電池の温度を計測する温度計測手段と、前記短絡電流計測手段によって計測された短絡電流と前記温度計測手段によって計測された温度とを用いて、前記太陽電池の出力電力が最大となる最大電力点における当該太陽電池の電圧値を導出する最大電力点導出手段と、前記最大電力点導出手段によって導出された電圧値の電圧が前記太陽電池から出力されるように、当該太陽電池からの出力をスイッチング制御するスイッチング制御手段と、を備えたことを特徴とする。

太陽電池の最大電力点を精度良く追尾する。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る最大電力制御装置および最大電力制御方法の実施例を詳細に説明する。まず、実施例１に係る最大電力制御装置の概要を説明し、続いて、最大電力制御装置の構成、処理手順、実施例１の効果を説明する。その後、他の実施例を説明する。

［実施例１に係る最大電力制御装置の概要］
まず、図１を用いて、実施例１に係る最大電力制御装置の概要を説明する。図１は、実施例１に係る最大電力制御装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、実施例１に係る最大電力制御装置１において、まず、短絡制御部３３ａが、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ、Field Effect Transistor）（Ｑ１）１２を制御して『ＯＮ』の状態とし、ＦＥＴ（Ｑ２）１３を制御して『ＯＦＦ』の状態とする。すると、抵抗１１に太陽電池１０の短絡電流が流れるので、電流計測部２１が、太陽電池１０の短絡電流を計測する。また、温度計測部２２が、太陽電池１０の温度を計測する。

続いて、最大電力点電圧導出部３１が、電流計測部２１によって計測された太陽電池１０の短絡電流と、温度計測部２２によって計測された太陽電池１０の温度とを用いて、最大電力点における太陽電池１０の電圧値（以下、最大電力点電圧）を導出する。

例えば、実施例１における最大電力点電圧記憶部３２は、太陽電池１０の短絡電流と温度との組合せに対応づけて、最大電力点電圧を記憶している。このため、最大電力点電圧導出部３１は、電流計測部２１によって計測された短絡電流と温度計測部２２によって計測された温度とを用いて最大電力点電圧記憶部３２を参照し、計測された短絡電流と温度との組合せに対応づけて記憶されている最大電力点電圧を検索することで、最大電力点電圧を導出する。

そして、スイッチング制御部３３ｂが、ＦＥＴ（Ｑ１）１２を制御して『ＯＦＦ』の状態とし、ＦＥＴ（Ｑ２）１３をスイッチング制御する。すなわち、スイッチング制御部３３ｂは、最大電力点電圧導出部３１によって導出された最大電力点電圧が太陽電池１０から出力されるように、太陽電池１０からの出力をスイッチング制御する。

このように、実施例１に係る最大電力制御装置１は、太陽電池１０の短絡電流および温度を計測し、計測した短絡電流および温度を用いて最大電力点電圧を導出した上で太陽電池１０からの出力を制御するので、太陽電池１０の最大電力点を精度良く追尾することが可能になる。

すなわち、太陽電池１０の最大電力点は、日射量や温度の影響を受けて変動する。この点、実施例１に係る最大電力制御装置１は、計測した短絡電流および温度を用いて最大電力点電圧を導出することで、日射量や温度の影響を受けた最大電力点の変動を考慮する。このため、実施例１に係る最大電力制御装置１は、太陽電池１０の最大電力点を精度良く追尾することが可能になるのである。

［実施例１に係る最大電力制御装置１の構成］
次に、図１〜図５を用いて、実施例１に係る最大電力制御装置１の構成を説明する。実施例１に係る最大電力制御装置１は、図１に示すように、太陽電池１０と、抵抗１１と、ＦＥＴ（Ｑ１）１２と、ＦＥＴ（Ｑ２）１３と、ダイオード１４と、コイル１５と、コンデンサ１６と、蓄電池１７と、負荷１８と、電流計測部２１と、温度計測部２２と、電圧計測部２３と、制御部３０とを備える。なお、図１において、回路図と制御部３０等との間の点線の矢印は、回路と制御部３０等との間の信号線を意味する。

太陽電池１０は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する機器である。具体的には、太陽電池１０は、図１に示すように、ＦＥＴ（Ｑ２）１３、ダイオード１４、コイル１５、およびコンデンサ１６で構成される降圧型コンバータを介して蓄電池１７や負荷１８に接続され、太陽電池１０の出力電力は、蓄電池１７や負荷１８に供給される。

抵抗１１は、太陽電池１０の出力電流を計測するための素子である。具体的には、抵抗１１は、図１に示すように、太陽電池１０、ＦＥＴ（Ｑ１）１２、およびＦＥＴ（Ｑ２）１３に接続される。なお、抵抗１１の抵抗値は十分に小さく（例えば、数１０ｍΩ）、太陽電池１０の出力性能に影響を与えない。

ＦＥＴ（Ｑ１）１２およびＦＥＴ（Ｑ２）１３は、スイッチング素子である。具体的には、ＦＥＴ（Ｑ１）１２およびＦＥＴ（Ｑ２）１３は、図１に示すように、太陽電池１０の一端に接続される。

最大電力制御装置１において、ＦＥＴ（Ｑ１）１２が『ＯＮ』の状態に制御され、ＦＥＴ（Ｑ２）１３が『ＯＦＦ』の状態に制御されると、抵抗１１に太陽電池１０の短絡電流が流れる。また、最大電力制御装置１において、ＦＥＴ（Ｑ１）１２が『ＯＦＦ』の状態に制御され、ＦＥＴ（Ｑ２）１３が『ＯＮ』の状態に制御されると、太陽電池１０の出力電力は、蓄電池１７や負荷１８に供給される。この時、最大電力制御装置１において、ＦＥＴ（Ｑ２）１３がスイッチング制御されることで、太陽電池１０からの出力が制御される。

最大電力制御装置１において、ＦＥＴ（Ｑ２）１３、ダイオード１４、コイル１５、およびコンデンサ１６は、降圧型コンバータを構成する。実施例１においては、最大電力点電圧の値が蓄電池１７（１２Ｖ）の電圧よりも高いことから、最大電力制御装置１は、降圧型コンバータを備えることとした。なお、コンデンサ１６は、出力電圧を平滑化するための素子である。

蓄電池１７は、太陽電池１０によって発電された電力を蓄える素子である。なお、実施例１においては、１２Ｖ１００Ａｈの蓄電池１７を想定する。負荷１８は、太陽電池１０によって発電された電力を消費する素子である。

電流計測部２１は、太陽電池１０の短絡電流を計算する。具体的には、電流計測部２１は、短絡制御部３３ａから太陽電池１０を短絡した旨を通知されると、抵抗１１の両端に発生する電位差をセンサ機能によって計測し、計測した電位差と抵抗値とを用いて太陽電池１０の短絡電流を計算する。また、電流計測部２１は、計算した太陽電池１０の短絡電流を最大電力点電圧導出部３１に通知する。なお、実施例１においては、電流計測部２１が、計測した電位差から短絡電流を計算し、計算した短絡電流を最大電力点電圧導出部３１に通知する手法を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、最大電力点電圧記憶部３２が、電位差と温度との組合せに対応づけて最大電力点電圧を記憶していれば、電流計測部２１は、計測した電位差を最大電力点電圧導出部３１に通知すればよい。この場合には、電流計測部２１における処理負荷が軽減される。

温度計測部２２は、センサ機能によって太陽電池１０の温度を計測する。具体的には、温度計測部２２は、短絡制御部３３ａから太陽電池１０を短絡した旨を通知されると、太陽電池１０の温度を計測する。また、温度計測部２２は、計測した太陽電池１０の温度を最大電力点電圧導出部３１に通知する。

ここで、図２を用いて、太陽電池１０のＩ−Ｖ特性を説明する。図２は、太陽電池のＩ−Ｖ特性を説明するための図である。太陽電池１０のＩ−Ｖ特性は、図２の（Ａ）に示すように、曲線を描く。開放電圧Ｖ_oは、太陽電池１０の出力を開放した時の出力電圧であり、短絡電流Ｉ_sは、太陽電池１０の出力を短絡した時の出力電流である。

例えば、太陽電池１０に負荷を接続し、太陽電池１０の出力電圧がＶ₁、出力電流Ｉ₁である時、太陽電池１０が発電する発電電力Ｗ₁は、Ｗ₁＝Ｖ₁×Ｉ₁と計算される。すなわち、図２の（Ａ）の斜線で示す領域の面積が、太陽電池１０が発電する発電電力Ｗ₁に相当する。このため、実施例１に係る最大電力制御装置１は、太陽電池１０の出力電力が最大となるように、すなわち、斜線で示す領域の面積が最大となるように、出力電圧を制御する。

ここで、太陽電池１０のＩ−Ｖ特性は、日射量や温度の影響を受けて変動する。具体的には、太陽電池１０は、図２の（Ｂ）に示すように、日射量が減ると短絡電流Ｉ_sが減るというＩ−Ｖ特性を示す。また、太陽電池１０は、図２の（Ｃ）に示すように、温度が上がると開放電圧Ｖ_oが減るというＩ−Ｖ特性を示す。このため、実施例１に係る最大電力制御装置１において、電流計測部２１が、太陽電池１０の短絡電流を計測し、温度計測部２２が、太陽電池１０の温度を計測する。

電圧計測部２３は、センサ機能によって太陽電池１０の電圧を計測する。具体的には、電圧計測部２３は、スイッチング制御部３３による制御が行われている際に、太陽電池１０の電圧を計測する。また、電圧計測部２３は、計測した電圧をスイッチング制御部３３に通知する。

制御部３０は、図１に示すように、最大電力点電圧導出部３１と、最大電力点電圧記憶部３２と、ＦＥＴ制御部３３とを備える。

最大電力点電圧導出部３１は、太陽電池１０の最大電力点電圧を導出する。具体的には、最大電力点電圧導出部３１は、電流計測部２１から通知された太陽電池１０の短絡電流と、温度計測部２２から通知された太陽電池１０の温度とを用いて、最大電力点電圧記憶部３２を参照する。そして、最大電力点電圧導出部３１は、計測された短絡電流と温度との組合せに対応づけて記憶されている最大電力点電圧を検索することで、最大電力点電圧を導出し、導出した最大電力点電圧をスイッチング制御部３３ｂに通知する。

最大電力点電圧記憶部３２は、太陽電池１０の最大電力点電圧に関する情報を記憶する。例えば、最大電力点電圧記憶部３２は、図３に示すように、太陽電池１０の短絡電流と温度との組合せに対応づけて、最大電力点電圧を記憶している。図３は、最大電力点電圧記憶部を説明するための図である。

図３の例では、最大電力点電圧記憶部３２は、定格９０Ｗ、開放電圧２１Ｖ、短絡電流５．５Ａの太陽電池１０の最大電力点電圧に関する情報を記憶する。例えば、最大電力点電圧記憶部３２は、太陽電池１０の短絡電流５．０Ａと温度１５℃との組合せに対応づけて、最大電力点電圧１７．６Ｖを記憶する。

ＦＥＴ制御部３３は、図１に示すように、短絡制御部３３ａと、スイッチング制御部３３ｂとを備える。

短絡制御部３３ａは、太陽電池１０を短絡するように制御する。具体的には、短絡制御部３３ａは、ＦＥＴ（Ｑ１）１２およびＦＥＴ（Ｑ２）１３を制御し、太陽電池１０を短絡した旨を電流計測部２１および温度計測部２２に通知する。

例えば、短絡制御部３３ａは、図４に示すように、ＦＥＴ（Ｑ１）１２を制御して『ＯＮ』の状態とし、ＦＥＴ（Ｑ２）１３を制御して『ＯＦＦ』の状態とする。すると、図４に示すように、抵抗１１に太陽電池１０の短絡電流が流れる。なお、図４は、短絡制御を説明するための図である。

スイッチング制御部３３ｂは、太陽電池１０からの出力を制御する。具体的には、スイッチング制御部３３ｂは、ＦＥＴ（Ｑ２）１３を制御する。

ここで、スイッチング制御部３３ｂによるスイッチング制御を詳述する。スイッチング制御部３３ｂによるスイッチング制御は、ＦＥＴ（Ｑ２）１３へＰＷＭ信号を送信することにより行われる。ＰＷＭ信号とは、周期（周波数）とデューティー比とで決まるＯＮ／ＯＦＦ繰り返し信号である。デューティー比とは、ＯＮ時間／（ＯＮ＋ＯＦＦ時間）で決まるＯＮ時間の割合で、デューティー比が大きいほど、ＯＮ時間（つながっている時間）が長くなる。例えば、周期５０μｓｅｃ、デューティー比５０％というＰＷＭ信号は、２５μｓｅｃの間はＯＮ、２５μｓｅｃの間はＯＦＦという信号を繰り返すことになる。周期は５０μｓｅｃのままデューティー比を８０％に上げると、４０μｓｅｃの間はＯＮ、１０μｓｅｃの間はＯＦＦという信号を繰り返すことになる。

ところで、実施例１において、スイッチング制御部３３ｂが、太陽電池１０からの出力をスイッチング制御するとは、目標とする最大電力点電圧を太陽電池１０が出力するように、ＦＥＴ（Ｑ２）１３へのＰＷＭ信号のデューティー比を調整することである。スイッチ制御部３３ｂがスイッチング制御を開始すると、ＦＥＴ（Ｑ２）１３へ適当なＰＷＭ信号（初期値）が送信される。すると、回路自体は降圧型コンバータであるので、ある比率で降圧が起こり、電圧計測部２３によって計測された太陽電池１０の出力電圧が判明する。

すなわち、スイッチング制御部３３ｂは、電圧計測部２３から太陽電池１０の出力電圧を通知されると、通知された出力電圧が目標とする最大電力点電圧を超えている場合には、デューティー比を上げるように調整する。デューティー比を上げるとＯＮ時間の比率が高くなるので、より多くの充電電流が蓄電池１７へ流れ、太陽電池１０の出力電圧が低下する。

逆に、スイッチング制御部３３ｂは、通知された出力電圧が目標とする最大電力点電圧を下回る場合には、デューティー比を下げるように調整する。デューティー比を下げるとＯＮ時間の比率が下がるので、充電電流が減少し、太陽電池１０の出力電圧が上昇する。スイッチング制御部３３ｂは、このようなデューティー比の増減制御を行うことによって、太陽電池１０の出力電圧が目標とする最大電力点電圧となるように制御する。

［実施例１に係る最大電力制御装置による処理手順］
次に、図５を用いて、実施例１に係る最大電力制御装置１による処理手順を説明する。図５は、実施例１に係る最大電力制御装置による処理手順を示すフローチャートである。

まず、最大電力制御装置１において、短絡制御部３３ａが、太陽電池１０を短絡するタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。例えば、短絡制御部３３ａは、太陽電池１０を短絡するタイミングとして、１分毎など定期的なタイミングを定め、そのタイミングであるか否かを判定する。タイミングでないと判定した場合には（ステップＳ１０１否定）、短絡制御部３３ａは、タイミングを判定する処理に戻る。

一方、太陽電池１０を短絡するタイミングであると判定した場合には（ステップＳ１０１肯定）、短絡制御部３３ａは、ＦＥＴ（Ｑ１）１２を制御して短絡し、ＦＥＴ（Ｑ２）１３を制御して開放する（ステップＳ１０２）。そして、短絡制御部３３ａは、太陽電池１０を短絡した旨を電流計測部２１および温度計測部２２に通知する。

すると、短絡制御部３３ａから太陽電池１０を短絡した旨を通知されると、電流計測部２１は、抵抗１１に流れる短絡電流を計測し、温度計測部２２は、太陽電池１０の温度を計測する（ステップＳ１０３）。そして、電流計測部２１は、計測した短絡電流を最大電力点電圧導出部３１に通知し、温度計測部２２は、計測した温度を最大電力点電圧導出部３１に通知する。

続いて、最大電力点電圧導出部３１は、電流計測部２１から通知された太陽電池１０の短絡電流と、温度計測部２２から通知された太陽電池１０の温度とを用いて、最大電力点を与える太陽電池１０の出力電圧を導出する（ステップＳ１０４）。そして、最大電力点電圧導出部３１は、導出した出力電圧をスイッチング制御部３３ｂに通知する。

すると、スイッチング制御部３３ｂは、まず、ＦＥＴ（Ｑ１）１２を制御して開放し（ステップＳ１０５）、次に、最大電力点電圧導出部３１によって導出された最大電力点電圧が太陽電池１０から出力されるように、ＦＥＴ（Ｑ２）１３をスイッチング制御する（ステップＳ１０６）。そして、最大電力制御装置１は、処理を終了する。

［実施例１の効果］
上記してきたように、実施例１に係る最大電力制御装置１は、ＦＥＴ（Ｑ１）１２を短絡し、太陽電池１０の短絡電流を計測する。また、最大電力制御装置１は、太陽電池１０の温度を計測する。また、最大電力制御装置１は、計測した短絡電流と計測した温度とを用いて、太陽電池１０の出力電力が最大となる最大電力点における太陽電池１０の電圧値を導出する。そして、最大電力制御装置１は、導出した電圧値の電圧が太陽電池１０から出力されるように、ＦＥＴ（Ｑ２）１３をスイッチング制御する。

このようなことから、実施例１に係る最大電力制御装置１は、太陽電池１０の短絡電流および温度を計測し、計測した短絡電流および温度を用いて最大電力点電圧を導出した上で太陽電池１０からの出力を制御するので、太陽電池１０の最大電力点を精度良く追尾することが可能になる。

すなわち、太陽電池１０の最大電力点は、日射量や温度の影響を受けて変動する。この点、実施例１に係る最大電力制御装置１は、計測した短絡電流および温度を用いて最大電力点電圧を導出することで、日射量や温度の影響を受けた最大電力点の変動を考慮する。このため、実施例１に係る最大電力制御装置１は、太陽電池１０の最大電力点を精度良く追尾することが可能になるのである。

また、実施例１に係る最大電力制御装置１は、最大電力点における太陽電池１０の電圧値を、太陽電池１０の短絡電流と温度との組合せに対応づけて記憶する最大電力点電圧記憶部３２を備える。また、最大電力制御装置１は、計測した短絡電流と温度とを用いて最大電力点電圧記憶部３２を参照することで、短絡電流と当該温度との組合せに対応づけて記憶されている電圧値を、最大電力点における太陽電池１０の電圧値として導出する。このようなことから、実施例１に係る最大電力制御装置１は、容易な手法で、太陽電池１０の最大電力点を精度良く追尾することが可能になる。

［他の実施例］
さて、これまで本発明の実施例１について説明してきたが、本発明は上記した実施例１以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

［最大電力点電流］
実施例１においては、最大電力制御装置１が、太陽電池１０の最大電力点における電圧値を導出する手法を説明してきた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。最大電力制御装置１が、太陽電池１０の最大電力点における電流値を導出する手法にも、本発明を同様に適用することができる。この場合には、最大電力制御装置１は、太陽電池１０の短絡電流を計測する電流計測部２１と、計測した短絡電流を用いて太陽電池１０の出力電力が最大となる最大電力点における太陽電池１０の電流値を導出する最大電力点電流導出部と、導出した電流値の電流が太陽電池１０から出力されるように、太陽電池からの出力をスイッチング制御するスイッチング制御部３３ｂとを備える。

すなわち、最大電力制御装置１は、最大電力点電圧記憶部３２の代わりに、最大電力点電流記憶部を備える。最大電力点電流記憶部は、例えば、定格９０Ｗ、開放電圧２１Ｖ、短絡電流５．５Ａの太陽電池１０について、短絡電流が５．０Ａの場合に４．８Ａ、短絡電流が３．０Ａの場合に２．９Ａ、短絡電流が１．０Ａの場合に０．９Ａ、といった最大電力点電流を記憶する。なお、最大電力点電流は、太陽電池１０の温度によっても変化するが、その変化が非常に小さいことから、ここでは、同じ値を用いることとする。

また、最大電力制御装置１は、最大電力点電圧導出部３１の代わりに、最大電力点電流導出部を備える。そして、最大電力点電流導出部は、電流計測部２１から通知された短絡電流を用いて最大電力点電流記憶部を参照し、計測された短絡電流に対応づけて記憶されている最大電力点電流を検索することで、最大電力点電流を導出し、導出した最大電力点電流をスイッチング制御部３３ｂに通知する。なお、最大電力点電流記憶部が、短絡電流と温度との組合せに対応づけて最大電力点電流を記憶している場合には、最大電力点電流導出部は、温度計測部２２から通知された温度も用いて最大電力点電流記憶部を参照することになる。

そして、スイッチング制御部３３ｂは、実施例１と同様、ＰＷＭ信号をＦＥＴ（Ｑ２）１３に送信する。実施例２においてスイッチング制御部３３ｂが目標とするのは、最大電力点電流である。このため、スイッチング制御部３３ｂは、電流計測部２１によって計算された電流値を電流計測部２１から通知されると、通知された出力電流が目標とする最大電力点電流を超えている場合には、デューティー比を下げるように調整する。デューティー比を下げるとＯＮ時間の比率が下がるので、出力電流が減少する。

逆に、スイッチング制御部３３ｂは、通知された出力電流が目標とする最大電力点電流を下回る場合には、デューティー比を上げるように調整する。デューティー比を上げるとＯＮ時間の比率が上がるので、出力電流が増加する。スイッチング制御部３３ｂは、このようなデューティー比の増減制御を行うことによって、太陽電池１０の出力電流が目標とする最大電力点電流となるように制御する。

［最大電力点電圧、最大電力点電流の導出］
また、実施例１においては、最大電力点電圧記憶部３２が、太陽電池１０の短絡電流と温度との組合せと予め計算された最大電力点電圧との対応表を記憶しており、最大電力点電圧導出部３１が、最大電力点電圧記憶部３２の対応表を参照することで、最大電力点電圧を導出する手法を説明してきた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、最大電力制御装置１は、太陽電池１０のＩ−Ｖ特性を示す計算式を記憶していてもよい。すなわち、最大電力点電圧導出部３１は、電流計測部２１から通知された短絡電流と温度計測部２２から通知された温度とをＩ−Ｖ特性を示す計算式に代入し、計算式を計算することで、太陽電池１０の最大電力点電圧をその都度導出してもよい。この手法によれば、最大電力制御装置１は、太陽電池１０の最大電力点電圧をより精度良く導出することが可能になる。

もっとも、計算式による手法では、計算量が膨大になり、計算方法が複雑になる。すなわち、最大電力点電圧導出部３１は、Ｉ−Ｖカーブを求め、面積（発電量）と電圧の関係を求め、さらに、最大電力を与える電圧を求めることになる。このため、通常は対応表による手法の方を適用することになると考えられるが、例えば、制御部３０の性能が高性能な場合などには、計算式による手法を適用してもよい。なお、最大電力制御装置１が、最大電力点電圧導出部３１の代わりに最大電力点電流導出部を備える場合も同様に、最大電力制御装置１は、太陽電池１０のＩ−Ｖ特性を示す計算式を記憶していてもよい。

［短絡の契機］
また、実施例１においては、短絡制御部３３ａが太陽電池１０を短絡するタイミングとして、１分毎などの定期的なタイミングを想定してきた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、短絡制御部３３ａは、太陽電池１０からの入力電流が想定値を逸脱した時（例えば、短絡電流５．０Ａならば４．８±０．３Ａを逸脱した時）に、太陽電池１０を短絡してもよい。太陽電池１０を短絡している間は蓄電池１７を充電することができないので、想定値を逸脱した時に太陽電池１０を短絡する手法の方が、定期的なタイミングで短絡する手法よりも効率的であるといえる。もっとも、想定値を逸脱した時に太陽電池１０を短絡する手法を用いる場合においては、デューティー比の調整中、目標値に到達する前に逸脱と判定してしまうことがないように、スイッチング制御を開始してから目標値に到達するまで（１秒未満）逸脱の判定を行わないようにする。

［ＦＥＴ］
また、実施例１においては、ＦＥＴ（Ｑ１）１２を用いる手法を説明してきたが、本発明はこれに限られるものではなく、ＦＥＴ（Ｑ１）１２の代わりに、他のスイッチ（例えば、リレーなど）を用いることもできる。すなわち、ＦＥＴ（Ｑ１）１２は、スイッチング制御によるスイッチング動作をするわけではなく、太陽電池１０の短絡電流を計測する時に『ＯＮ』の状態に制御されるだけである。このため、他のスイッチで代用することもできる。

［システム構成等］
また、明細書や図面で示した処理手順（図５など）、具体的名称（図１〜図５など）、各種のデータやパラメータを含む情報（図３など）については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、図示した最大電力制御装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。また、最大電力点電圧導出部３１、最大電力点電圧記憶部３２、ＦＥＴ制御部３３は、一つのマイクロプロセッサ上で、ソフトウェア処理によって行うことでもよい。

以上のように、本発明に係る最大電力制御装置および最大電力制御方法は、太陽電池の出力電力が最大となるように制御することに有用であり、特に、太陽電池の最大電力点を精度良く追尾することに適する。

実施例１に係る最大電力制御装置の構成を示すブロック図である。 太陽電池のＩ−Ｖ特性を説明するための図である。 最大電力点電圧記憶部を説明するための図である。 短絡制御を説明するための図である。 実施例１に係る最大電力制御装置による処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 最大電力制御装置
１０ 太陽電池
１１ 抵抗
１２ ＦＥＴ（Ｑ１）
１３ ＦＥＴ（Ｑ２）
１４ ダイオード
１５ コイル
１６ コンデンサ
１７ 蓄電池
１８ 負荷
２１ 電流計測部
２２ 温度計測部
２３ 電圧計測部
３０ 制御部
３１ 最大電力点電圧導出部
３２ 最大電力点電圧記憶部
３３ ＦＥＴ制御部
３３ａ 短絡制御部
３３ｂ スイッチング制御部

Claims (8)

1. 太陽電池の出力電力が最大となるように制御する最大電力制御装置であって、
   前記太陽電池の短絡電流を計測する短絡電流計測手段と、
   前記太陽電池の温度を計測する温度計測手段と、
   前記短絡電流計測手段によって計測された短絡電流と前記温度計測手段によって計測された温度とを用いて、前記太陽電池の出力電力が最大となる最大電力点における当該太陽電池の電圧値を導出する最大電力点導出手段と、
   前記最大電力点導出手段によって導出された電圧値の電圧が前記太陽電池から出力されるように、当該太陽電池からの出力をスイッチング制御するスイッチング制御手段と、
   を備えたことを特徴とする最大電力制御装置。
2. 前記最大電力点における太陽電池の電圧値を当該太陽電池の短絡電流と温度との組合せに対応づけて記憶する最大電力点電圧記憶手段をさらに備え、
   前記最大電力点導出手段は、前記短絡電流計測手段によって計測された短絡電流と前記温度計測手段によって計測された温度とを用いて前記最大電力点電圧記憶手段を参照し、当該短絡電流と当該温度との組合せに対応づけて記憶されている電圧値を、前記最大電力点における太陽電池の電圧値として導出することを特徴とする請求項１に記載の最大電力制御装置。
3. 前記最大電力点における太陽電池の電圧値を当該太陽電池の短絡電流と温度とから計算する計算式を記憶する最大電力点計算式記憶手段をさらに備え、
   前記最大電力点導出手段は、前記短絡電流計測手段によって計測された短絡電流と前記温度計測手段によって計測された温度とを前記最大電力点計算式記憶手段によって記憶された計算式に代入し、当該計算式を計算することで、前記最大電力点における太陽電池の電圧値を導出することを特徴とする請求項１に記載の最大電力制御装置。
4. 太陽電池の出力電力が最大となるように制御する最大電力制御方法であって、
   前記太陽電池の短絡電流を計測する短絡電流計測工程と、
   前記太陽電池の温度を計測する温度計測工程と、
   前記短絡電流計測工程によって計測された短絡電流と前記温度計測工程によって計測された温度とを用いて、前記太陽電池の出力電力が最大となる最大電力点における当該太陽電池の電圧値を導出する最大電力点導出工程と、
   前記最大電力点導出工程によって導出された電圧値の電圧が前記太陽電池から出力されるように、当該太陽電池からの出力をスイッチング制御するスイッチング制御工程と、
   を含んだことを特徴とする最大電力制御方法。
5. 太陽電池の出力電力が最大となるように制御する最大電力制御装置であって、
   前記太陽電池の短絡電流を計測する短絡電流計測手段と、
   前記短絡電流計測手段によって計測された短絡電流を用いて、前記太陽電池の出力電力が最大となる最大電力点における当該太陽電池の電流値を導出する最大電力点導出手段と、
   前記最大電力点導出手段によって導出された電流値の電流が前記太陽電池から出力されるように、当該太陽電池からの出力をスイッチング制御するスイッチング制御手段と、
   を備えたことを特徴とする最大電力制御装置。
6. 前記最大電力点における太陽電池の電流値を当該太陽電池の短絡電流に対応づけて記憶する最大電力点電流記憶手段をさらに備え、
   前記最大電力点導出手段は、前記短絡電流計測手段によって計測された短絡電流を用いて前記最大電力点電流記憶手段を参照し、当該短絡電流に対応づけて記憶されている電流値を、前記最大電力点における太陽電池の電流値として導出することを特徴とする請求項５に記載の最大電力制御装置。
7. 前記最大電力点における太陽電池の電流値を当該太陽電池の短絡電流から計算する計算式を記憶する最大電力点計算式記憶手段をさらに備え、
   前記最大電力点導出手段は、前記短絡電流計測手段によって計測された短絡電流を前記最大電力点計算式記憶手段によって記憶された計算式に代入し、当該計算式を計算することで、前記最大電力点における太陽電池の電流値を導出することを特徴とする請求項５に記載の最大電力制御装置。
8. 太陽電池の出力電力が最大となるように制御する最大電力制御方法であって、
   前記太陽電池の短絡電流を計測する短絡電流計測工程と、
   前記短絡電流計測工程によって計測された短絡電流を用いて、前記太陽電池の出力電力が最大となる最大電力点における当該太陽電池の電流値を導出する最大電力点導出工程と、
   前記最大電力点導出工程によって導出された電流値の電流が前記太陽電池から出力されるように、当該太陽電池からの出力をスイッチング制御するスイッチング制御工程と、
   を含んだことを特徴とする最大電力制御方法。

Images