JP2013191688A - 光発電モジュール、および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】不要な出力を防止して感電防止などの安全性を確保することができる光発電モジュール、このような光発電モジュールを搭載した移動体を提供する。
【解決手段】光発電モジュール１は、光を電気に変換する光発電部１０と、光発電部１０に接続された接続部１１と、接続部１１を開閉する開閉部１３とを備える。光発電モジュール１では、行列状に光発電部１０が配置され、開閉部１３も同様に行列状に配置されている。したがって、開閉部１３は、直列開閉部１３ｓおよび並列開閉部１３ｐを備え、制御線１４は、直列制御線１４ｓおよび並列制御線１４ｐを備えている。なお、実際には、直列制御線１４ｓおよび並列制御線１４ｐは、一体化されて制御線１４として共通に接続されている。つまり、直列開閉部１３ｓおよび並列開閉部１３ｐは、制御線１４を介して入力される制御信号ＣＳによって同時に開閉を制御される。
【選択図】図３

Description

本発明は、光発電部を複数配置して形成された光発電モジュール、および光発電モジュールを搭載した移動体に関する。

近年の太陽電池に関する技術の進歩に伴い、太陽電池によって発電した電力を自動車の動力や車載機器の電源電力として活用することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、単に車に搭載しただけであり、安全対策などが十分か否かについての問題がある。例えば、事故、故障などによって太陽電池モジュールの一部が外部へ露出した場合、あるいは、浸水した場合などにおいて、正常に動作している部分における発電によって生じた電気が外部へ導出され感電事故を生じる虞がある。

特許文献１に記載された技術は、太陽電池で発電した電力を車両に適用し、充電式の電源を構成するものである。しかし、車両事故などについての対策が皆無であり、光が照射された状態では常に発電することから、事故や故障時などの異常事態で発電を停止することができないという問題があった。また、車両を廃棄する場合においても、車両解体時における発電の継続によって不用意な感電事故を生じる虞がある。

また、住宅用太陽電池、産業用太陽電池を設置する際、あるいは取り外す際において、出力端子に電気が導出されることがあり、感電事故を生じる虞が増している。

特開２００８−２７１６１９号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、２次元に配置された光発電部に接続された接続部を開閉する開閉部を実装部内に２次元で配置することによって、光発電部の相互間を精細に分断あるいは接続して光発電部で発生した光起電力の出力状態を制御し、実装部からの不要な出力を防止して感電防止などの安全性を確保することができる光発電モジュールを提供することを目的とする。

また、本発明は、本発明に係る光発電モジュールを搭載した移動体とすることによって、搭載した光発電モジュールの実装部からの不要な出力を防止して感電防止などの安全性を確保できる移動体を提供することを他の目的とする。

本発明に係る光発電モジュールは、２次元に配置された光発電部と、前記光発電部を相互に接続する接続部と、前記光発電部の間に２次元で配置されて前記接続部を開閉する開閉部と、前記光発電部、前記接続部、および前記開閉部を内部に収容して実装する実装部とを備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、２次元に配置された光発電部と、光発電部の間に２次元で配置され接続部を開閉する開閉部と、光発電部、接続部および開閉部を内部に収容して実装する実装部とを備えることから、実装部に内包された光発電部に対する開閉を２次元で施すことが可能となり、２次元に配置された光発電部を２次元で分断あるいは接続して光発電部で発生した光起電力の出力を精細に制御できるので、光発電部から実装部の出力端を介して不要に出力されることを高精度に防止して光発電モジュールの扱いにおける感電防止などの安全性を確保することができる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記接続部は、前記光発電部を直列に接続する直列接続部であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、光発電部を直列に接続する直列接続部を備えることから、開閉部を閉（オン）としたときは、光発電部を直列接続して直列数に応じた高い電圧を確保する稼働状態とし、他方、開閉部を開（オフ）としたときは、光発電部の直列接続を解除して高い電圧の発生を防止した非稼働状態とすることから、直列接続による高い電圧が不用意に外部へ出力されることを防止する。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記接続部は、前記光発電部を並列に接続する並列接続部であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、光発電部を並列に接続する並列接続部を備えることから、開閉部を閉（オン）としたときは、光発電部を並列接続して並列数に応じた大きい電流を確保する稼働状態として日影による影響を抑制した並列状態を実現することが可能となり、他方、開閉部を開（オフ）としたときは、光発電部の並列接続を解除して電流経路の発生を防止することから、並列接続を介して形成された直列接続による高い電圧の発生を防止する。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記開閉部は、複数の前記光発電部に対して飛び飛びに配置されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、直列接続された複数の光発電部あるいは並列接続された複数の光発電部に対して飛び飛びに開閉部を配置することから、必要に応じた個数の開閉部を配置するので、複数の光発電部をグループ別に分割することができ、また開閉部の個数を制限して配線構造を簡略化することができる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記開閉部の開閉を制御する制御信号を伝送する制御線を備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、開閉部の開閉を制御する制御信号を伝送する制御線を備えることから、開閉部の開閉を容易に制御することができる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記制御信号を生成する制御信号生成部を備え、前記制御信号生成部は、前記光発電部が電源として接続されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、開閉部の開閉を制御する制御信号生成部を備え、制御信号生成部の電源電力（回路駆動電力）を光発電部から供給することから、光発電部が所定の発電状態になったとき、制御信号生成部が動作し、光発電部の直列接続あるいは並列接続を確立し、または、直列接続あるいは並列接続を切断することができる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記制御信号生成部は、外部からの指示信号を受信する指示信号受信部と、前記指示信号に基づいて前記制御信号を生成して出力する制御信号出力部とを備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、外部からの指示信号を受信する指示信号受信部と、指示信号に基づいて制御信号を出力する制御信号出力部とによって制御信号を開閉部に印加することから、指示信号に基づいて光発電部の接続状態を変更できるので、開閉部を確実に制御することが可能となり、安全性を確保することができる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記指示信号は、外部に配置されて周囲環境の状態を検出する周囲環境センサーから送信されたセンサー信号であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、周囲環境センサーからのセンサー信号に基づいて制御信号を生成して開閉部を開閉制御することから、周囲環境センサーが検出した周囲環境に応じて光発電部の接続部に対する開閉制御が可能となり、高い安全性と信頼性を確保することができる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記センサー信号は、無線通信で送信されることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、センサー信号を無線通信によって受信することから、センサー信号を受信するための配線が不要となり、配線構造を簡略化することができる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、第１極性の第１出力端と、第２極性の第２出力端とを備え、前記接続部は、前記第１出力端と前記光発電部とを相互に接続した第１出力接続部と、前記第２出力端と前記光発電部とを相互に接続した第２出力接続部とを備え、前記開閉部は、前記第１出力接続部を開閉する第１出力開閉部と、前記第２出力接続部を開閉する第２出力開閉部とを備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、第１出力端に接続された第１出力接続部を開閉する第１出力開閉部と、第２出力端に接続された第２出力接続部を開閉する第２出力開閉部とを備えることから、光発電部の出力が第１出力端あるいは第２出力端から外部へ導出されることを防止できるので、第１出力端および第２出力端を介した出力による感電の虞を確実に解消することができる。

また、本発明に係る移動体は、複数の光発電部を備える光発電モジュールと、前記光発電モジュールによって充電される電池電源とを備える移動体であって、前記光発電モジュールは、本発明に係る光発電モジュールであることを特徴とする。

したがって、本発明に係る移動体は、複数の光発電部を互いに分断あるいは接続して光発電部で発生した電力が実装部の出力端から外へ出力されることを抑制できるので、搭載した光発電モジュールの実装部の出力端からの不要な出力を防止して感電防止などの安全性を確保した移動体となる。

また、本発明に係る移動体では、前記光発電モジュールとは異なる位置に配置されて周囲環境の状態を検出する周囲環境センサーを備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る移動体は、周囲環境センサーが検出した状態に応じて前記開閉部の制御を実行することが可能となるので、光発電モジュールの安全性を確保することができる。

本発明に係る光発電モジュールは、２次元に配置された光発電部に対する開閉を２次元で施す開閉部を実装部に内包し、光発電部を２次元で分断あるいは接続して光発電部で発生した光起電力の出力を精細に制御する。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、光発電部から実装部の出力端を介して不要に出力されることを高精度に防止して光発電モジュールの扱いにおける感電防止などの安全性を確保することができるという効果を奏する。

本発明に係る移動体は、複数の光発電部を互いに分断あるいは接続して光発電部で発生した電力が実装部の出力端から外へ出力されることを抑制できる。

したがって、本発明に係る移動体は、搭載した光発電モジュールの実装部の出力端からの不要な出力を防止して感電防止などの安全性を確保した移動体となるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール（実施例１）における光発電部の配置状態と接続状態とを示す概略配線図である。 本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール（実施例２）における光発電部の配置状態と接続状態とを示す概略配線図である。 本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール（実施例３）における光発電部の配置状態と接続状態とを示す概略配線図である。 本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール（実施例４）における光発電部の配置状態と開閉部の配置状態を示す概略配線図である。 本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール（実施例５）における光発電部の配置状態と開閉部の配置状態を示す概略配線図である。 本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール（実施例６）における光発電部の配置状態と開閉部の配置状態を示す概略配線図である。 本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール（実施例１〜実施例６）における光発電部の等価回路の一例を示す等価回路図である。 本発明の実施の形態２に係る光発電モジュールにおける制御信号生成部の配置状態を説明する概略配線図である。 本発明の実施の形態２に係る光発電モジュールにおける制御信号生成部の内部ブロック構成を示す概略ブロック構成図である。 本発明の実施の形態２に係る制御信号生成部における処理フローの一例を示す概略フロー図である。 本発明の実施の形態２に係る光発電モジュールにおける制御信号生成部が制御信号を生成する状態（その１）を示す概略ブロック構成図である。 本発明の実施の形態２に係る光発電モジュールにおける制御信号生成部が制御信号を生成する状態（その２）を示す概略ブロック構成図である。 本発明の実施の形態３に係る移動体の機能ブロックを示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

＜実施の形態１＞
図１ないし図７を参照して、本実施の形態に係る光発電モジュール１について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール１（実施例１）における光発電部１０の配置状態と接続状態とを示す概略配線図である。

実施例１に係る光発電モジュール１は、２次元に配置された光発電部１０と、光発電部１０を相互に接続する接続部１１と、光発電部１０の間に２次元で配置されて接続部１１を開閉する開閉部１３と、光発電部１０、接続部１１、および開閉部１３を内部に収容して実装する実装部１ｊｓとを備える。

したがって、実施例１に係る光発電モジュール１は、２次元に配置された光発電部１０と、光発電部１０の間に２次元で配置され接続部１１を開閉する開閉部１３と、光発電部１０、接続部１１および開閉部１３を内部に収容して実装する実装部１ｊｓとを備えることから、実装部１ｊｓに内包された光発電部１０に対する開閉を２次元で施すことが可能となり、２次元に配置された光発電部１０を２次元で分断あるいは接続して光発電部１０で発生した光起電力の出力を精細に制御できるので、光発電部１０から実装部１ｊｓの出力端（図４〜図６参照。第１出力端２５ｐ、第２出力端２５ｍ）を介して不要に出力されることを高精度に防止して光発電モジュール１の扱いにおける感電防止などの安全性を確保することができる。

光発電モジュール１は、複数の光発電部１０が２次元的に配置されて光発電を行う形態とされている。光発電部１０は、光発電素子（例えば太陽電池セル）単独で、あるいは、複数の光発電素子を一群にまとめた光発電素子群（例えば太陽電池セル群）として構成される。光発電素子群は、複数の光発電素子を直列接続したもの、あるいは複数の光発電素子を並列接続したもの、更には複数の光発電素子を直列および並列接続によって接続したものなど複数の光発電素子を内蔵した状態のものを含む。

接続部１１は、一方が１つの光発電部１０の正極に接続され、他方が隣接する他の光発電部１０の負極に接続されて光発電部１０を相互に直列接続している。つまり、接続部１１は、例えばインターコネクタによる直列接続配線（直列接続部１１ｓ）である。インターコネクタは、例えば薄い銅板に錫めっきを施して形成される。また、接続部１１に対して開閉部１３が直列に接続されている。

直列部１２は、光発電部１０が接続部１１を介して直列に接続されている（なお、直列部１２は、一般的に形成される接続状態であることから、以下では、適宜説明を省略する。）。接続部１１の開閉を行う開閉部１３が接続部１１の経路中に配置されている。光発電部１０は、少なくとも人体に危険を生じる電圧以下の電圧となるように直列接続の個数を制限されることが好ましい。ここでは、１個の光発電部１０に対して１個の開閉部１３が配置されている。

したがって、光発電部１０が発電する電圧以上の電圧は、開閉部１３によって分断することができる。光発電部１０が直列接続される適宜の位置へ開閉部１３を配置することによって、高電圧の出力による危険性を解消して感電事故を防止することが可能となる。

光発電モジュール１は、開閉部１３の開閉を制御する制御信号ＣＳを伝送する制御線１４を備える。したがって、光発電モジュール１は、開閉部１３の開閉を制御する制御信号ＣＳを伝送する制御線１４を備えることから、開閉部１３の開閉を容易に制御することができる。

なお、制御信号ＣＳは、光発電モジュール１の外部へ導出された制御線１４を介して伝送され、直接開閉部１３を制御する形態とされている。また、制御信号生成部１６（実施の形態２（図８など）参照）を内部に配置して制御信号ＣＳを形成することも可能である。制御信号ＣＳの伝送形態については、実施の形態２で別途説明する。

開閉部１３は、接続部１１を適宜開閉（オン／オフ）する。例えばＭＯＳ電界効果トランジスタを開閉部１３とすることができ、ＭＯＳ電界効果トランジスタのゲート電極へ印加するゲート電圧を制御することによって接続部１１（開閉部１３）のオンオフを制御する。例えば、ゲート電極には、制御線１４が接続され、ゲート電圧をオンオフ制御することによってＭＯＳ電界効果トランジスタを開状態（オフ状態：電流経路が開放された状態）、閉状態（オン状態：電流経路が短絡された状態）とし、接続部１１を開閉する。

つまり、開閉部１３が開（オフ）のときは、接続部１１は切断状態であり電流は流れない。開閉部１３が閉（オン）のときは、接続部１１は接続状態であり電流が流れ、外部へ光発電部１０の出力を取り出すことができる。

なお、ＭＯＳ電界効果トランジスタの他にリレーなどを適用することができる。また、ＭＯＳ電界効果トランジスタは、光発電部１０の電流定格、電圧定格に基づいて選択すれば良い。

開閉部１３は、光発電部１０の背面、あるいは光発電部１０の間の隙間に配置される。なお、受光面の側に露出して配置する場合は、適宜の遮光部を受光面側に配置することが好ましい。

実施例１に係る光発電モジュール１では、接続部１１は、光発電部１０を直列に接続する直列接続部１１ｓである。したがって、実施例１に係る光発電モジュール１は、光発電部１０を直列に接続する直列接続部１１ｓを備えることから、開閉部１３を閉（オン）としたときは、光発電部１０を直列接続して直列数に応じた高い電圧を確保する稼働状態とし、他方、開閉部１３を開（オフ）としたときは、光発電部１０の直列接続を解除して高い電圧の発生を防止した非稼働状態とすることから、直列接続による高い電圧が不用意に実装部１ｊｓの出力端（図４〜図６参照。第１出力端２５ｐ、第２出力端２５ｍ。）を介して外部へ出力されることを防止する。

制御信号ＣＳの作用としては、光発電モジュール１が何らかの異常状態となったとき、予め制御信号ＣＳによって開閉部１３を開状態とし、光発電部１０の相互間を分断することによって外部への出力を事前に防止することなどがある。

また、開閉部１３は、直列接続部１１ｓに対応することから直列開閉部１３ｓとされている。また、制御線１４は、直列開閉部１３ｓに対応することから直列制御線１４ｓとされている。

実装部１ｊｓは、例えば透光性絶縁基板（ガラス板など）で受光面を確定し、光発電部１０を適宜の個数で配置（形成）した後、裏面を耐候性樹脂などで封止することによって形成される。

図２は、本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール１（実施例２）における光発電部１０の配置状態と接続状態とを示す概略配線図である。

図２に示す光発電モジュール１（実施例２）は、図１に示した光発電モジュール１（実施例１）と基本的な構成は共通することから、符号を適宜援用し主に異なる事項について説明する。

実施例２に係る光発電モジュール１は、２次元に配置された光発電部１０と、光発電部１０を相互に接続する接続部１１と、光発電部１０の間に２次元で配置されて接続部１１を開閉する開閉部１３と、光発電部１０、接続部１１、および開閉部１３を内部に収容して実装する実装部１ｊｓとを備える。なお、光発電部１０は、一般的に図１（実施例１）で示した直列接続を前提とすることから、図２（実施例２）では、直列接続部１１ｓ、直列開閉部１３ｓ、直列制御線１４ｓが既に配置された状態を示す。

実施例２に係る光発電モジュール１では、接続部１１は、光発電部１０を並列に接続する並列接続部１１ｐである。したがって、実施例２に係る光発電モジュール１は、光発電部１０を並列に接続する並列接続部１１ｐを備えることから、開閉部１３を閉（オン）としたときは、光発電部１０を並列接続して並列数に応じた大きい電流を確保する稼働状態として日影による影響を抑制した並列状態を実現することが可能となり、他方、開閉部１３を開（オフ）としたときは、光発電部１０の並列接続を解除して電流経路の発生を防止することから、並列接続を介して形成された直列接続による高い電圧の発生を防止する。

直列接続部１１ｓを前提とし、直列接続部１１ｓに追加して並列接続部１１ｐを配置することによって、直列並列を併用した光発電部１０の接続、配置が可能となる。直列接続、並列接続を２次元的に併用することによって日影による影響を抑制できる。直列接続に加えて並列接続を併用した光発電モジュール１において直列接続部１１ｓを切断した場合、例え直列部の直列接続部１１ｓを分断したとしても並列接続部１１ｐを介して電流経路が発生することから、外部に高電圧が出力されるという不都合を生じる。したがって、並列接続部１１ｐに対しても開閉部１３を配置することが好ましい。

また、開閉部１３は、並列接続部１１ｐに対応することから並列開閉部１３ｐとされている。また、制御線１４は、並列開閉部１３ｐに対応することから並列制御線１４ｐとされている。

図３は、本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール１（実施例３）における光発電部１０の配置状態と接続状態とを示す概略配線図である。

図３に示す光発電モジュール１（実施例３）は、図１に示した光発電モジュール１（実施例１）と図２に示した光発電モジュール１（実施例２）とを一体化したものである。共通する事項については、適宜説明を省略する。

実施例３に係る光発電モジュール１は、２次元に配置された光発電部１０と、光発電部１０を相互に接続する接続部１１と、光発電部１０の間に２次元で配置されて接続部１１を開閉する開閉部１３と、光発電部１０、接続部１１、および開閉部１３を内部に収容して実装する実装部１ｊｓとを備える。

したがって、実施例３に係る光発電モジュール１は、光発電部１０に接続された接続部１１を開閉する開閉部１３を備えることから、光発電部１０を分断あるいは接続して光発電部１０で発生した光起電力の出力状態を制御できるので、光発電部１０から実装部１ｊｓの出力端（図４〜図６参照。第１出力端２５ｐ、第２出力端２５ｍ）を介して不要に出力されることを高精度に防止して光発電モジュール１の扱いにおける感電防止などの安全性を確保することができる。

実施例３に係る光発電モジュール１では、光発電部１０が行列状に２次元で配置され、開閉部１３も同様に行列状に２次元で配置されている。したがって、開閉部１３は、直列開閉部１３ｓおよび並列開閉部１３ｐを備え、制御線１４は、直列制御線１４ｓおよび並列制御線１４ｐを備えている。なお、実際には、直列制御線１４ｓおよび並列制御線１４ｐは、一体化されて制御線１４として共通に接続されている。つまり、直列開閉部１３ｓおよび並列開閉部１３ｐは、制御線１４を介して入力される制御信号ＣＳによって同時に開閉を制御される。

実施例３の接続形態によれば、光発電部１０を個別に他の光発電部１０に対して切断、接続することができるので、光発電部１０を最小単位に分断することができるので安全性を最大に確保することができる。

図４は、本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール１（実施例４）における光発電部１０の配置状態と開閉部１３の配置状態を示す概略配線図である。

実施例４に係る光発電モジュール１は、例えば４個の光発電部１０によって直列部１２が形成され、更に４個の直列部１２を直列接続し、直列部１２の間に配置された接続部１１（直列接続部１１ｓ）と開閉部１３（直列開閉部１３ｓ）を備える。

また、実施例４に係る光発電モジュール１は、直列部１２を直列接続して形成されたストリングにおける端部に、プラス（第１極性）の出力端となる第１出力端２５ｐ、マイナス（第２極性）の出力端となる第２出力端２５ｍが配置されている。更に、光発電部１０と第１出力端２５ｐとの間には、第１出力接続部２６ｐが配置され、光発電部１０と第２出力端２５ｍとの間には、第２出力接続部２６ｍが配置されている。なお、開閉部１３は、図示を省略した制御線１４を介して伝送される制御信号ＣＳによって制御される。

つまり、実施例４に係る光発電モジュール１は、第１極性の第１出力端２５ｐと、第２極性の第２出力端２５ｍとを備え、接続部１１（直列接続部１１ｓ）は、第１出力端２５ｐと光発電部１０とを相互に接続した第１出力接続部２６ｐと、第２出力端２５ｍと光発電部１０とを相互に接続した第２出力接続部２６ｍとを備え、開閉部１３（直列開閉部１３ｓ）は、第１出力接続部２６ｐを開閉する第１出力開閉部２７ｐと、第２出力接続部２６ｍを開閉する第２出力開閉部２７ｍとを備えることが好ましい。

したがって、実施例４に係る光発電モジュール１は、第１出力端２５ｐに接続された第１出力接続部２６ｐを開閉する第１出力開閉部２７ｐと、第２出力端２５ｍに接続された第２出力接続部２６ｍを開閉する第２出力開閉部２７ｍとを備えることから、光発電部１０の出力が第１出力端２５ｐあるいは第２出力端２５ｍから外部へ導出されることを防止できるので、第１出力端２５ｐおよび第２出力端２５ｍを介した出力による感電の虞を確実に解消することができる。

また、光発電モジュール１では、開閉部１３は、複数（例えば４個）の光発電部１０に対して飛び飛びに配置されていることが好ましい。この構成によって、光発電モジュール１は、直列接続された複数の光発電部１０に対して飛び飛びに開閉部１３を配置することから、必要に応じた個数の開閉部１３を配置するので、複数の光発電部１０をグループ別に分割することができ、また開閉部１３の個数を制限して配線構造を簡略化することができる。

つまり、複数の光発電部１０によって生じる電圧が他（例えば、周囲にいる人、周囲の部材）に対して大きな影響（感電事故など）を及ぼさないときは、複数の光発電部１０相互間の接続部１１をリード線（接続部１１）のみで構成することによって開閉部１３を省略することができる。開閉部１３の配置を抑制することから、必要以上の製造工程、作業コスト、部品コストなどを抑制することができ、生産性を向上し、低コストを実現することができる。

実装部１ｊｓは、第１極性の第１出力端２５ｐと、第２極性の第２出力端２５ｍとを備える。また、第１出力端２５ｐ、第２出力端２５ｍは、実装部１ｊｓの裏面側に配置された端子ボックスで端子板に連結され、端子板に接続された電力ケーブルが端子ボックスから導出される。

接続部１１は、第１出力端２５ｐと光発電部１０とを相互に接続した第１出力接続部２６ｐと、第２出力端２５ｍと光発電部１０とを相互に接続した第２出力接続部２６ｍとを備え、開閉部１３は、第１出力接続部２６ｐを開閉する第１出力開閉部２７ｐと、第２出力接続部２６ｍを開閉する第２出力開閉部２７ｍとを備える。

また、実施の形態４では、光発電部１０の接続を簡略化した場合を示したが、実施例１ないし実施例３で示した光発電部１０の配置構造、接続部１１の配線構造、開閉部１３の配置構造に対して、外部に取り出すための出力端である第１出力端２５ｐ、第２出力端２５ｍを適用することが好ましい。

その他の事項は、実施例１ないし実施例３と同様であるので説明を省略する。

図５は、本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール１（実施例５）における光発電部１０の配置状態と開閉部１３の配置状態を示す概略配線図である。

実施例５に係る光発電モジュール１は、実施例４に係る光発電モジュール１を更に変形したものであり、直列接続されたストリングが更に複数並列接続されている。

つまり、実施例５に係る光発電モジュール１は、直列方向において光発電部１０を複数個ずつグループに分けてグループ間に開閉部１３（直列開閉部１３ｓ）を配置し、並列方向において光発電部１０を複数個ずつグループに分けてグループ間に開閉部１３（並列開閉部１３ｐ）を配置している。

実施例５に係る光発電モジュール１では、開閉部１３は、複数の光発電部１０に対して飛び飛びに配置されている。したがって、直列接続された複数の光発電部１０あるいは並列接続された複数の光発電部１０に対して飛び飛びに開閉部１３を配置することから、必要に応じた個数の開閉部１３を配置するので、複数の光発電部１０をグループ別に分割することができ、また開閉部１３の個数を制限して配線構造を簡略化することができる。

その他の事項は、実施例１ないし実施例４と同様であるので説明を省略する。

図６は、本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール１（実施例６）における光発電部１０の配置状態と開閉部１３の配置状態を示す概略配線図である。

実施例６に係る光発電モジュール１は、実施例５に係る光発電モジュール１を更に変形したものであり、直列方向に配置された開閉部１３（直列開閉部１３ｓ）を途中で１箇所にまとめたものである。したがって、配線アーキテクチャに応じた開閉部１３の配置を実現することができる。

その他の事項は、実施例１ないし実施例５と同様であるので説明を省略する。

図７は、本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール１（実施例１〜実施例６）における光発電部１０の等価回路の一例を示す等価回路図である。

実施例１ないし実施例６に示した光発電モジュール１に採用された光発電部１０は、例えば太陽電池セルである。したがって、図７に示したとおりの等価回路で表される。

単一のｐｎ接合を有する光発電ダイオードＰＶに対して光照射によって定電流を生じる定電流源Ｉｐおよび並列抵抗Ｒｓｈが並列に接続され、更に直列抵抗Ｒｓが端子との間に直列に接続されている。

なお、単一のｐｎ接合を例示するが多接合型の太陽電池セルを適用することが可能である。

＜実施の形態２＞
図８ないし図１１Ｂを参照して、本実施の形態に係る光発電モジュール１に適用される制御信号生成部１６について説明する。実施の形態１では、制御信号ＣＳについて光発電モジュール１の外部からの伝送を例示したが、光発電モジュール１の内部で制御信号ＣＳを形成することも可能である。

図８は、本発明の実施の形態２に係る光発電モジュール１における制御信号生成部１６の配置状態を説明する概略配線図である。

本実施の形態に係る光発電モジュール１は、制御線１４（直列制御線１４ｓ、並列制御線１４ｐ）に制御信号ＣＳを伝送するとき、制御信号ＣＳを内部（実装部１ｊｓ）で生成する構成とされている。つまり、光発電モジュール１は、制御信号ＣＳを生成する制御信号生成部１６を備え、制御信号生成部１６は、光発電部１０が電源として接続されている。

したがって、本実施の形態に係る光発電モジュール１は、開閉部１３の開閉を制御する制御信号生成部１６を備え、制御信号生成部１６の電源電力（回路駆動電力）を光発電部１０から供給することから、光発電部１０が所定の発電状態になったとき、制御信号生成部１６が動作し、光発電部１０の直列接続あるいは並列接続を確立し、または、直列接続あるいは並列接続を切断することができる。

なお、光発電部１０の配置状態は、例えば実施の形態１に置ける実施例３（図３）の場合を例示するが、制御信号生成部１６は、どのような配線状態に対しても適用できる。また、制御信号生成部１６は、例えば行方向で数個置きに配置、列方向で数個置きに配置することによって、部品点数の削減と、確実な動作を実現することができる。

図９は、本発明の実施の形態２に係る光発電モジュール１における制御信号生成部１６の内部ブロック構成を示す概略ブロック構成図である。

制御信号生成部１６は、光発電部１０に接続された電源部１７を備え、制御信号生成部１６として機能するための電源電力を取得する。電源部１７は、光発電部１０のプラス端子、マイナス端子に接続されて光発電部１０の発電状態に応じて電力を受け取ることができる。したがって、開閉部１３は、光発電部１０が発電していない状態ではオフ状態（開状態）を確保し、光発電部１０によって発電が行われている状態で、制御信号生成部１６によって制御される。

電源部１７は、光発電部１０の出力を必要に応じて昇圧し、制御信号生成部１６の動作に適合する電源電圧を生成する。例えば光発電部１０が出力した電圧がＶｐｖ、開閉部１３が例えばＭＯＳ電界効果トランジスタであり閾値がＶｔｈであれば、マージン電圧をＶｍとして、制御信号生成部１６から出力される電圧Ｖｃｓ＝Ｖｐｖ＋Ｖｔｈ＋Ｖｍとなるように設定されている。

制御信号生成部１６は、光発電モジュール１の中に配置されたいくつかの内で動作が可能となったものが制御信号ＣＳを制御線１４に出力し、開閉部１３の開閉動作を制御することができる構成とされている。

制御信号生成部１６は、電源部１７を電源とする指示信号受信部１８（無線で受信する場合は指示信号受信部１８ｒ）および制御信号出力部１９を備える。指示信号ＳＳが外部から指示信号受信部１８に入力されると、制御信号生成部１６において制御信号ＣＳが生成され、制御信号出力部１９（制御信号生成部１６）は、指示信号ＳＳに応じて適宜の出力（制御信号ＣＳ）を制御線１４へ出力して開閉部１３を機能させる。

つまり、制御信号生成部１６は、外部からの指示信号ＳＳを受信する指示信号受信部１８と、指示信号ＳＳに基づいて制御信号を生成して出力する制御信号出力部１９とを備えることが好ましい。

したがって、本実施の形態に係る光発電モジュール１は、外部からの指示信号ＳＳを受信する指示信号受信部１８と、指示信号ＳＳに基づいて制御信号ＣＳを出力する制御信号出力部１９とによって制御信号ＣＳを開閉部１３に印加することから、指示信号ＳＳに基づいて光発電部１０の接続状態を変更できるので、開閉部１３を確実に制御することが可能となり、安全性を確保することができる。制御信号生成部１６は、制御信号ＣＳを生成する。

なお、指示信号受信部１８は、有線、あるいは無線のいずれも可能であり、無線で指示信号ＳＳを受信する場合は、説明の便宜上指示信号受信部１８ｒとして示す（図１１Ｂ参照）。

指示信号ＳＳは、事故時に開閉部１３を開状態にして光発電部１０の相互の接続を分断する攻勢とされることから、事故などに対する対応を迅速に行い自動的に安全状態を確保することができる。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る制御信号生成部１６における処理フローの一例を示す概略フロー図である。

制御信号生成部１６は、ステップＳ２からステップＳ８の処理フローによって、外部からの指示信号ＳＳを受信し、制御信号ＣＳを出力する構成とされている。なお、処理フローを実行する適宜のコンピュータプログラムが予め制御信号生成部１６にインストールされている。

ステップＳ２：
制御信号生成部１６は動作できる状態か否かが判断される。つまり、制御信号生成部１６の動作に十分な電力が光発電部１０から供給されているかが判断される。このステップは、ハードウエアで自立型として判断させることができる。すなわち、十分な電力が供給された状態で自動的に制御信号生成部１６が立ち上がる構成とされている。

複数の制御信号生成部１６が同一の制御線１４に接続されている場合は、いずれか早く立ち上がった制御信号生成部１６が制御線１４に制御信号ＣＳを出力することになる。

動作できる状態である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）は、ステップＳ４へ移行し、動作できない状態である場合（ステップＳ２：ＮＯ）は、元へ戻る。

ステップＳ４：
指示信号受信部１８（あるいは指示信号受信部１８ｒ）は、指示信号ＳＳを受信したか否かが判断される。指示信号ＳＳを受信した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）は、ステップＳ６へ移行し、指示信号ＳＳを受信していない場合（ステップＳ４：ＮＯ）は、元へ戻る。

ステップＳ６：
制御信号生成部１６は、制御信号ＣＳを生成し、制御信号出力部１９を介して制御信号を制御線１４へ出力する。

ステップＳ８：
制御信号ＣＳに応じて開閉部１３が開閉動作を実行する。開閉部１３の開閉に伴って、光発電部１０相互間での接続、分断が適宜実行される。

次に、指示信号ＳＳを受信する例について、図１１Ａ、図１１Ｂを参照して説明する。図１１Ａでは、制御信号生成部１６が有線を介して指示信号ＳＳを取得し、制御信号ＣＳを生成する例について説明する。また、図１１Ｂでは、制御信号生成部１６が無線を介して指示信号ＳＳを取得し、制御信号ＣＳを生成する例について説明する。

図１１Ａは、本発明の実施の形態２に係る光発電モジュール１における制御信号生成部１６が制御信号を生成する状態（その１）を示す概略ブロック構成図である。

光発電モジュール１の外部に周囲環境の状態を検出する周囲環境センサーＳｓｒが配置され、また、光発電モジュール１の外部に手動によって操作される手動操作部Ｔｍａｎが配置されている。

周囲環境センサーＳｓｒからセンサー信号ＳＤが伝送され入力部１６ｓに入力される。また、手動操作部Ｔｍａｎから手動指示信号ＳＭが伝送され入力部１６ｓに入力される。入力部１６ｓは、オア回路で構成され、センサー信号ＳＤ、または、手動指示信号ＳＭのいずれかが入力されると指示信号ＳＳを形成して指示信号受信部１８へ入力する。

センサー信号ＳＤによって指示信号ＳＳが形成された場合、指示信号ＳＳは、外部に配置されて周囲環境の状態を検出する周囲環境センサーＳｓｒから送信されたセンサー信号ＳＤである。したがって、光発電モジュール１は、周囲環境センサーＳｓｒからのセンサー信号ＳＤに基づいて制御信号を生成して開閉部１３を開閉制御することから、周囲環境センサーＳｓｒが検出した周囲環境に応じて光発電部１０の接続部１１に対する開閉制御が可能となり、高い安全性と信頼性を確保することができる。

周囲環境センサーＳｓｒと入力部１６ｓとの間、手動操作部Ｔｍａｎと入力部１６ｓとの間は、それぞれ有線で接続されている。したがって、無線送信に必要な回路構成を省略することができるので、信号処理を簡略化することができる。なお、逆に配線形態は複雑になる。

なお、周囲環境センサーＳｓｒの具体例については、実施の形態３で更に説明する。

図１１Ｂは、本発明の実施の形態２に係る光発電モジュール１における制御信号生成部１６が制御信号を生成する状態（その２）を示す概略ブロック構成図である。

周囲環境センサーＳｓｒは、無線送信回路３０ｓ（無線送信回路３０）を備え、無線送信回路３０ｓを介してセンサー信号ＳＤを制御信号生成部１６（アンテナ部１８ｄ）へ送信する。また、手動操作部Ｔｍａｎは、無線送信回路３０ｍ（無線送信回路３０）を備え、無線送信回路３０ｍを介して手動指示信号ＳＭを制御信号生成部１６（アンテナ部１８ｄ）へ送信する。

アンテナ部１８ｄで受信されたセンサー信号ＳＤ、または、手動指示信号ＳＭは、指示信号ＳＳとして指示信号受信部１８ｒ（無線受信回路）へ入力される。つまり、センサー信号ＳＤによって指示信号ＳＳが形成された場合、指示信号ＳＳは、外部に配置されて周囲環境の状態を検出する周囲環境センサーＳｓｒから送信されたセンサー信号ＳＤである。その他の事項は図１１Ａと同様であるので説明を省略する。

上記したとおり、光発電モジュール１では、センサー信号ＳＤは、無線通信で送信されることが好ましい。したがって、光発電モジュール１は、センサー信号ＳＤを無線通信によって受信することから、センサー信号ＳＤを受信するための配線が不要となり、配線構造を簡略化することができる。

なお、センサー信号ＳＤ、手動指示信号ＳＭを無線通信で送信する場合は、配線自体は簡略化されるが、無線通信に伴う信号処理の複雑化が生じ、信号処理部（制御信号生成部１６）における消費電力が生じる。

＜実施の形態３＞
図１２を参照して、本実施の形態に係る移動体５０について説明する。

移動体５０は、実施の形態１、実施の形態２に係る光発電モジュール１を光発電モジュール５１として搭載したものである。また、光発電モジュール５１は、実施の形態２に係る制御信号生成部１６を備えている。

図１２は、本発明の実施の形態３に係る移動体５０の機能ブロックを示すブロック図である。

本実施の形態に係る移動体５０は、光発電モジュール５１（実施の形態１、実施の形態２に係る光発電モジュール１に相当する。）および光発電モジュール５１の出力に対する最大出力点追従制御（ＭＰＰＴ制御）を行う追従制御装置としてのＭＰＰＴ制御部５２を備える光発電装置と、光発電装置（光発電モジュール５１およびＭＰＰＴ制御部５２）によって充電される電池電源（主電池ＢＴｍ、副電池ＢＴｓ、および主電池ＢＴｍおよび副電池の連係を制御する電池連係部ＢＴｃ）と、電池電源から供給される電力によって動作するモーター５６とを備え、モーター５６によって走行する。

また、副電池ＢＴｓは、副制御部５３に対する電源であり、主電池ＢＴｍは、主制御部５４に対する電源である。副制御部５３は、例えば駆動系とは関係の無い例えば信号系で使われるランプＬＰなどを制御し、主制御部５４は、主電池ＢＴｍから供給される電力によってインバーター５５を制御し、インバーター５５は、モーター５６を駆動することによって車輪５７に連結された駆動軸５８を回転させる。したがって、移動体５０は、搭載した光発電装置（光発電モジュール５１、ＭＰＰＴ制御部５２）によって走行が可能となる。なお、移動体５０は、具体的には電動車両（電動自動車）などに相当する。

移動体５０は、光発電部１０を備える光発電モジュール５１と、光発電モジュール５１によって充電される電池電源（主電池ＢＴｍおよび副電池ＢＴｓ、電池連係部ＢＴｃ）とを備える。

上記したとおり、光発電モジュール５１は、実施の形態１、実施の形態２における光発電モジュール１であることが好ましい。したがって、光発電モジュール１は、光発電部１０を互いに分断あるいは接続して光発電部１０で発生した電力が実装部１ｊｓの出力端から外へ出力されることを抑制できることから、移動体５０は、搭載した光発電モジュール５１（光発電モジュール１）の実装部１ｊｓの出力端（第１出力端２５ｐ、第２出力端２５ｍ。図４〜図６参照）からの不要な出力を防止して感電防止などの安全性を確保した移動体となる。

移動体５０は、周囲環境センサーＳｓｒとして、加速度センサーＳａｃｃ、圧力センサーＳｐｒｓ、温度センサーＳｔｅｍ、水センサーＳｗａｔを備える。つまり、移動体５０は、光発電モジュール５１とは異なる位置に配置されて周囲環境の状態を検出する周囲環境センサーＳｓｒを備えることが好ましい。

したがって、移動体５０は、周囲環境センサーＳｓｒが検出した状態に応じて開閉部１３の制御を実行することが可能となるので、光発電モジュール５１の安全性（感電防止）を確保することができる。

加速度センサーＳａｃｃは、移動体５０の加速度を検出することから急速な車速度の変化を検出することができる。また、圧力センサーＳｐｒｓは、移動体５０に加わる圧力を検出することができる。したがって、加速度センサーＳａｃｃおよび圧力センサーＳｐｒｓは、衝突などにおける衝撃を検出して、予め光発電モジュール１における光発電部１０のそれぞれを切断にすることができる。

また、水センサーＳｗａｔは、移動体５０の下部に配置され水分の存否を検出することができる。したがって、移動体５０が水に浸かった場合に予め光発電モジュール１における光発電部１０のそれぞれを切断することができる。

また、温度センサーＳｔｅｍは、移動体５０の温度状態を検出することができる。したがって、火災などによって温度が上昇したことを検出して予め光発電モジュール１における光発電部１０のそれぞれを切断することができる。

また、本実施の形態に係る移動体５０において、周囲環境センサーＳｓｒとしての加速度センサーＳａｃｃ、圧力センサーＳｐｒｓ、温度センサーＳｔｅｍ、水センサーＳｗａｔは、それぞれ無線送信回路３０を備えた構造とされている。

したがって、配線を施すことが困難な移動体５０においても、配線上の制限を受けることなくセンサー信号ＳＤを制御信号生成部１６へ入力して指示信号ＳＳに基づく制御信号ＣＳを生成することができる。

また、移動体５０は、周囲環境センサーＳｓｒに加えて、手動操作部Ｔｍａｎを備えることが好ましい。周囲環境センサーＳｓｒによるセンサー信号ＳＤとは異なる判断をする場合などに有効に機能することができる。例えば、解体を実行する前に手動操作部Ｔｍａｎによって予め光発電部１０を分断し、外部への出力を抑制し、安全性を確保することができる。なお、手動操作部Ｔｍａｎは、周囲環境センサーＳｓｒと同様に、無線による信号の伝送が可能となっている。

上記した無線に限らず、手動操作部Ｔｍａｎ、周囲環境センサーＳｓｒを移動体５０のいずれかに配置し、有線で光発電モジュール５１の外部から制御信号ＣＳを送信する構成とすることも可能である（図１１Ａ、図１１Ｂ参照）。手動操作部Ｔｍａｎによる場合は、移動体５０を例えば廃棄するときに、光発電モジュール５１の光発電部１０から出力が外部へ導出されないようにすることができる。

また、上記した実施の形態１ないし実施の形態３に係る事項は、技術的に矛盾が生じない範囲で相互に重複して適用することができる。

１ 光発電モジュール
１ｊｓ 実装部
１０ 光発電部
１１ 接続部
１１ｓ 直列接続部
１１ｐ 並列接続部
１２ 直列部
１３ 開閉部
１３ｐ 並列開閉部
１３ｓ 直列開閉部
１４ 制御線
１４ｐ 並列制御線
１４ｓ 直列制御線
１６ 制御信号生成部
１６ｓ 入力部
１７ 電源部
１８ 指示信号受信部
１８ｒ 指示信号受信部
１８ｄ アンテナ部
１９ 制御信号出力部
２５ｐ 第１出力端（出力端）
２５ｍ 第２出力端（出力端）
２６ｐ 第１出力接続部
２６ｍ 第２出力接続部
２７ｐ 第１出力開閉部
２７ｍ 第２出力開閉部
３０ 無線送信回路
３０ｓ 無線送信回路
３０ｍ 無線送信回路
５０ 移動体
５１ 光発電モジュール
５２ ＭＰＰＴ制御部
５３ 副制御部
５４ 主制御部
５５ インバーター
５６ モーター
５７ 車輪
５８ 駆動軸
ＢＴｃ 電池連係部
ＢＴｍ 主電池（電池電源）
ＢＴｓ 副電池（電池電源）
ＣＳ 制御信号
ＳＤ センサー信号
ＳＭ 手動指示信号
ＳＳ 指示信号
Ｓａｃｃ 加速度センサー
Ｓｐｒｓ 圧力センサー
Ｓｓｒ 周囲環境センサー
Ｓｔｅｍ 温度センサー
Ｓｗａｔ 水センサー
Ｔｍａｎ 手動操作部
Ｖｃｓ 電圧
Ｖｐｖ 電圧

Claims (12)

1. ２次元に配置された光発電部と、前記光発電部を相互に接続する接続部と、前記光発電部の間に２次元で配置されて前記接続部を開閉する開閉部と、前記光発電部、前記接続部、および前記開閉部を内部に収容して実装する実装部とを備えること
   を特徴とする光発電モジュール。
2. 請求項１に記載の光発電モジュールでは、
   前記接続部は、前記光発電部を直列に接続する直列接続部であること
   を特徴とする光発電モジュール。
3. 請求項１または請求項２に記載の光発電モジュールであって、
   前記接続部は、前記光発電部を並列に接続する並列接続部であること
   を特徴とする光発電モジュール。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の光発電モジュールであって、
   前記開閉部は、複数の前記光発電部に対して飛び飛びに配置されていること
   を特徴とする光発電モジュール。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の光発電モジュールであって、
   前記開閉部の開閉を制御する制御信号を伝送する制御線を備えること
   を特徴とする光発電モジュール。
6. 請求項５に記載の光発電モジュールであって、
   前記制御信号を生成する制御信号生成部を備え、
   前記制御信号生成部は、前記光発電部が電源として接続されていること
   を特徴とする光発電モジュール。
7. 請求項６に記載の光発電モジュールであって、
   前記制御信号生成部は、外部からの指示信号を受信する指示信号受信部と、前記指示信号に基づいて前記制御信号を生成して出力する制御信号出力部とを備えること
   を特徴とする光発電モジュール。
8. 請求項７に記載の光発電モジュールであって、
   前記指示信号は、外部に配置されて周囲環境の状態を検出する周囲環境センサーから送信されたセンサー信号であること
   を特徴とする光発電モジュール。
9. 請求項８に記載の光発電モジュールであって、
   前記センサー信号は、無線通信で送信されること
   を特徴とする光発電モジュール。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一つに記載の光発電モジュールであって、
    第１極性の第１出力端と、第２極性の第２出力端とを備え、
    前記接続部は、前記第１出力端と前記光発電部とを相互に接続した第１出力接続部と、前記第２出力端と前記光発電部とを相互に接続した第２出力接続部とを備え、
    前記開閉部は、前記第１出力接続部を開閉する第１出力開閉部と、前記第２出力接続部を開閉する第２出力開閉部とを備えること
    を特徴とする光発電モジュール。
11. 複数の光発電部を備える光発電モジュールと、前記光発電モジュールによって充電される電池電源とを備える移動体であって、
    前記光発電モジュールは、請求項１から請求項１０までのいずれか一つに記載の光発電モジュールであることを特徴とする移動体。
12. 請求項１１に記載の移動体であって、
    前記光発電モジュールとは異なる位置に配置されて周囲環境の状態を検出する周囲環境センサーを備えること
    を特徴とする移動体。

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