JP2014042403A - Charging device, solar system, electrical system, and vehicle - Google Patents

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健治 小宮
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耕太郎 片岡
Hiroshi Iwata
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively transmit power generated by a solar cell, to a secondary cell.SOLUTION: An on-vehicle solar system 100 is provided for charging a secondary cell 111 with power from a solar cell module 101. The on-vehicle solar system 100 has: a capacitor 102 that accumulates the power from the solar cell module 101 and outputs the accumulated power to the secondary cell 111; and a maximum power point tracking module for a solar cell.

Description

本発明は、太陽電池からの電気エネルギーを二次電池に充電するための充電装置、ソーラーシステム、電気システム、および車両に関するものである。   The present invention relates to a charging device, a solar system, an electric system, and a vehicle for charging a secondary battery with electric energy from a solar battery.

近年、エネルギーに関する問題を解決するという観点から、風力、太陽光などの再生可能エネルギーの利用が盛んに検討されている。例えば、特許文献1には、太陽電池モジュールを用いた自動車用電力供給システムが開示されている。上記自動車用電力供給システムは、太陽電池モジュールからの電力を、蓄電池(二次電池)および制御回路を介して、負荷に供給している。これにより、発電機(オルタネータ)からの電力を負荷に供給することによる燃費の低下を抑えることができる。   In recent years, from the viewpoint of solving energy-related problems, the use of renewable energy such as wind power and sunlight has been actively studied. For example, Patent Document 1 discloses an automobile power supply system using a solar cell module. The power supply system for automobile supplies power from a solar battery module to a load via a storage battery (secondary battery) and a control circuit. Thereby, the fall of the fuel consumption by supplying the electric power from a generator (alternator) to a load can be suppressed.

特開平6−98477号公報(1994年4月8日公開)JP-A-6-98477 (published April 8, 1994)

しかしながら、車載用の太陽電池モジュールは、その設置面積が車両の寸法に限定されるため、その出力する電力(単位時間当たりの電気エネルギー)も限定される。また、太陽電池モジュールが生成した電力を二次電池に充電する間は、車載のECU(Electronic Control Unit、電子制御ユニット)、コンバータなどのような充電に関する回路が動作している。従って、太陽電池モジュールが生成した電力の相当部分が上記回路を動作させるために消費されてしまい、前記生成した電力に対し二次電池に充電される電力の割合が著しく減少することになっていた。   However, since the installation area of the on-vehicle solar cell module is limited to the dimensions of the vehicle, the output electric power (electric energy per unit time) is also limited. In addition, while charging the power generated by the solar cell module to the secondary battery, a circuit related to charging such as an in-vehicle ECU (Electronic Control Unit), a converter, and the like is operating. Therefore, a considerable portion of the power generated by the solar cell module is consumed to operate the circuit, and the ratio of the power charged in the secondary battery to the generated power is significantly reduced. .

例えば、太陽電池モジュールの太陽電池セル面積が1mであって、変換効率が20%の場合は、太陽電池モジュールの定格出力は200Wである。これに対して、上記充電に関する回路の消費電力は数10Wに達する。 For example, when the solar cell area of the solar cell module is 1 m 2 and the conversion efficiency is 20%, the rated output of the solar cell module is 200 W. On the other hand, the power consumption of the circuit related to the charging reaches several tens of watts.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池が生成した電力を効率よく二次電池に供給することにある。   This invention is made | formed in view of said problem, The objective is to supply the electric power which the solar cell produced | generated to a secondary battery efficiently.

本発明に係る充電装置は、太陽電池からの電気エネルギーを二次電池に充電するための充電装置であって、上記課題を解決するために、前記太陽電池からの電気エネルギーを蓄積し、蓄積した電気エネルギーを前記二次電池に出力するキャパシタを備えることを特徴としている。   A charging device according to the present invention is a charging device for charging electric energy from a solar battery to a secondary battery, and in order to solve the above problems, the electric energy from the solar battery is accumulated and accumulated. A capacitor for outputting electric energy to the secondary battery is provided.

上記構成によれば、大電流での充放電が可能なキャパシタは、太陽電池で生成された電気エネルギー(電力)を蓄積し、蓄積した電気エネルギーを大電流で二次電池に供給して、該二次電池を充電することができる。すなわち、上記二次電池への充電を間欠的に行うことができる。これにより、上記充電に関する回路を間欠的に動作させればよいので、上記充電に関する回路を連続的に動作させていた従来技術に比べて、上記充電に関する回路の消費電力を小さくすることができる。その結果、上記太陽電池が生成した電力を効率よく二次電池に供給することができる。   According to the above configuration, the capacitor capable of charging and discharging with a large current accumulates electric energy (electric power) generated by the solar cell, supplies the accumulated electric energy to the secondary battery with a large current, and The secondary battery can be charged. That is, the secondary battery can be charged intermittently. As a result, the circuit related to charging only needs to be operated intermittently, so that the power consumption of the circuit related to charging can be reduced as compared with the prior art in which the circuit related to charging is continuously operated. As a result, the electric power generated by the solar cell can be efficiently supplied to the secondary battery.

なお、上記二次電池は、例えば車載の補器および電装品を動作させるための小出力用の二次電池であってもよいし、例えば車載の電気モータを動作させるための大出力用の二次電池であってもよい。   The secondary battery may be, for example, a secondary battery for small output for operating on-vehicle auxiliary equipment and electrical components, or for example, a secondary battery for high output for operating an on-vehicle electric motor. A secondary battery may be used.

本発明に係る充電装置では、前記太陽電池に対する最大電力点追従モジュールをさらに備えており、前記太陽電池からの電気エネルギーは、前記最大電力点追従モジュールを介して前記キャパシタに供給されることが好ましい。   The charging device according to the present invention further includes a maximum power point tracking module for the solar cell, and electrical energy from the solar cell is preferably supplied to the capacitor via the maximum power point tracking module. .

ここで、最大電力点追従モジュール(Maximum Power Point Tracking Module、以下MPPTモジュールと略称する)とは、出力を最大化できる最適な電流および電圧の組合せである最大電力点を自動で追従できる制御装置のことである。   Here, the maximum power point tracking module (hereinafter referred to as MPPT module) is a control device that can automatically follow the maximum power point, which is an optimal combination of current and voltage that can maximize the output. That is.

上記MPPTモジュールにより、上記太陽電池が生成する電力を効率よく上記キャパシタに供給できるので、上記太陽電池が生成した電力をさらに効率よく二次電池に供給することができる。   Since the MPPT module can efficiently supply the power generated by the solar battery to the capacitor, the power generated by the solar battery can be supplied to the secondary battery more efficiently.

本発明に係る充電装置では、前記キャパシタからの出力電圧を所定の電圧に変換するコンバータをさらに備えており、前記キャパシタからの電気エネルギーは、前記コンバータを介して前記二次電池に出力されることが好ましい。   The charging device according to the present invention further includes a converter that converts an output voltage from the capacitor into a predetermined voltage, and electrical energy from the capacitor is output to the secondary battery via the converter. Is preferred.

上記キャパシタからの電気エネルギーを上記二次電池に出力し続けると、上記キャパシタの電圧が低くなる。この場合でも、上記コンバータにより所定の電圧で上記二次電池を印加するので、上記キャパシタからの電気エネルギーを上記二次電池に出力し続けることができる。従って、上記キャパシタは、1回の出力当たりの電力量(電気エネルギー)を大きくすることができ、その結果、上記コンバータを設けない場合に比べて、容量が小さくて済む。   If the electric energy from the capacitor continues to be output to the secondary battery, the voltage of the capacitor decreases. Even in this case, since the secondary battery is applied at a predetermined voltage by the converter, the electric energy from the capacitor can be continuously output to the secondary battery. Therefore, the capacitor can increase the amount of electric power (electric energy) per output, and as a result, can have a smaller capacity than the case where the converter is not provided.

なお、太陽電池と、該太陽電池からの電気エネルギーを二次電池に充電するための充電装置であって、上記構成の充電装置とを備えることを特徴とするソーラーシステムであれば、上述と同様の効果を奏することができる。   In addition, if it is a solar system characterized by comprising a solar cell and a charging device for charging electric energy from the solar cell to a secondary battery, the charging device having the above-described configuration, the same as described above The effect of can be produced.

本発明に係るソーラーシステムでは、前記太陽電池は、太陽電池セルを複数個並列接続した並列接続ユニットを複数個直列接続した直並列接続ユニットを、少なくとも1つ備える太陽電池モジュールであることが好ましい。   In the solar system according to the present invention, the solar cell is preferably a solar cell module including at least one series-parallel connection unit in which a plurality of parallel connection units in which a plurality of solar cells are connected in parallel are connected in series.

この場合、上記並列接続ユニットを構成する複数の太陽電池セルについて、日陰、表面の汚れおよび付着物などにより、一部の太陽電池セルから出力されなくなっても、並列接続された残りの太陽電池セルから出力されるので、当該構成からの出力がゼロとなることを防止できる。従って、上記並列接続ユニットを複数個直列接続した直並列接続ユニットは、出力を大きくすることができる一方、日陰、表面の汚れおよび付着物などにより、一部の太陽電池セルから出力されなくなっても、出力がゼロとなることを防止できる。   In this case, even if the plurality of solar cells constituting the parallel connection unit are not output from some of the solar cells due to shade, dirt on the surface, and attached matter, the remaining solar cells connected in parallel Therefore, it is possible to prevent the output from the configuration from becoming zero. Therefore, a series-parallel connection unit in which a plurality of the above-mentioned parallel connection units are connected in series can increase the output, but even if it is not output from some of the solar cells due to shade, dirt on the surface, and attached matter. The output can be prevented from becoming zero.

本発明に係るソーラーシステムでは、前記太陽電池セルは、マトリクス状に配置されており、前記並列接続ユニットのそれぞれについて、該並列接続ユニットを構成する複数の太陽電池セルは、全てが同一直線上に並ぶことがないように配置されていることが好ましい。   In the solar system according to the present invention, the solar cells are arranged in a matrix, and for each of the parallel connection units, the plurality of solar cells constituting the parallel connection unit are all on the same straight line. It is preferable that they are arranged so as not to line up.

この場合、上記太陽電池モジュールに対し、特定の方向に伸びた日陰がかかっても、上記並列接続ユニットを構成する複数の太陽電池セルは、全てが同一直線上に並ぶことがないように配置されているので、全てに日陰がかかることを防止できる。これにより、当該並列接続ユニットからの出力がゼロとなることを防止できる。従って、上記並列接続ユニットを複数個直列接続した直並列接続ユニットは、出力を大きくすることができる一方、特定方向に伸びる日陰により、一部の太陽電池セルから出力されなくなっても、出力がゼロとなることを防止できる。   In this case, even if the solar cell module is shaded in a specific direction, the plurality of solar cells constituting the parallel connection unit are not arranged on the same straight line. Therefore, it is possible to prevent everything from being shaded. Thereby, it can prevent that the output from the said parallel connection unit becomes zero. Therefore, a series-parallel connection unit in which a plurality of the above-mentioned parallel connection units are connected in series can increase the output. Can be prevented.

なお、上記構成のソーラーシステムと、該ソーラーシステムからの電気エネルギーが充電される二次電池とを備えることを特徴とする電気システムであれば、上述と同様の効果を奏することができる。   In addition, if it is an electrical system provided with the solar system of the said structure and the secondary battery with which the electrical energy from this solar system is charged, there can exist an effect similar to the above-mentioned.

本発明に係る電気システムでは、前記ソーラーシステムから前記二次電池に電気エネルギーを供給するための電源ラインと、該電源ラインに接続された負荷とをさらに備えてもよい。この場合、上記ソーラーシステムからの電気エネルギーは、上記二次電池に供給されると共に、例えば車載の種々の補器および電装品のような負荷に直接供給されることができる。これにより、当該負荷を直接動作させることができる。この場合、当該負荷を動作させる電気エネルギーは、上記二次電池に充電されないので、二次電池による充放電損失がない。従って、上記太陽電池が生成した電力を効率よく負荷に供給することができる。   The electric system according to the present invention may further include a power supply line for supplying electric energy from the solar system to the secondary battery, and a load connected to the power supply line. In this case, the electric energy from the solar system can be supplied to the secondary battery and directly to a load such as various on-vehicle auxiliary devices and electrical components. Thereby, the load can be directly operated. In this case, since the electric energy for operating the load is not charged in the secondary battery, there is no charge / discharge loss due to the secondary battery. Therefore, the electric power generated by the solar cell can be efficiently supplied to the load.

なお、上記構成の電気システムを備えることを特徴とする車両であれば、上述と同様の効果を奏することができる。なお、上記車両には、自動車、自動二輪車、自転車、リアカーなども含まれる。   In addition, if it is a vehicle characterized by providing the electric system of the said structure, there can exist an effect similar to the above-mentioned. The vehicle includes an automobile, a motorcycle, a bicycle, a rear car, and the like.

以上のように、本発明に係る充電装置は、キャパシタを備えることにより、太陽電池で生成された電気エネルギーの二次電池への充電を間欠的に行うことができるので、上記充電に関する回路の消費電力を小さくすることができる。その結果、上記太陽電池が生成した電力を効率よく二次電池に供給することができるという効果を奏する。   As described above, the charging device according to the present invention can intermittently charge the secondary battery with the electric energy generated by the solar battery by providing the capacitor, so that the circuit consumption related to the charging is consumed. Electric power can be reduced. As a result, the electric power generated by the solar cell can be efficiently supplied to the secondary battery.

本発明の一実施形態に係る自動車に搭載された車載電気システムの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an in-vehicle electric system mounted on an automobile according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る自動車に搭載された車載電気システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the vehicle-mounted electric system mounted in the motor vehicle which concerns on other embodiment of this invention. 上記車載電気システムにおける太陽電池モジュールの一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the solar cell module in the said vehicle-mounted electrical system. 上記太陽電池モジュールの他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the said solar cell module. 上記太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの配置の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of arrangement | positioning of the photovoltaic cell in the said solar cell module. 上記太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの配置の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of arrangement | positioning of the photovoltaic cell in the said solar cell module.

〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態について図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る自動車に搭載された車載電気システム1の概略構成を示すブロック図である。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an in-vehicle electric system 1 mounted on an automobile according to the present embodiment.

(車載ソーラーシステムの概要)
図1に示すように、車載電気システム1における車載ソーラーシステム100は、太陽電池モジュール101、キャパシタ102、端子103、MPPTモジュール104およびコンバータ105を備えている。
(Outline of in-vehicle solar system)
As shown in FIG. 1, the in-vehicle solar system 100 in the in-vehicle electric system 1 includes a solar cell module 101, a capacitor 102, a terminal 103, an MPPT module 104, and a converter 105.

太陽電池モジュール101は、1個または複数個の太陽電池セルからなり、太陽光エネルギーを電力に変換するものである。太陽電池モジュール101は、発生した電力をMPPTモジュール104に供給される。   The solar cell module 101 is composed of one or a plurality of solar cells, and converts solar energy into electric power. The solar cell module 101 supplies the generated power to the MPPT module 104.

MPPTモジュール104は、太陽電池モジュール101から最大の電力を取り出せるよう、最適な動作点を自動的に追従するものである。また、MPPTモジュール104は、太陽電池モジュール101からの電力を、適当な電圧に変換して、キャパシタ102に供給する。   The MPPT module 104 automatically follows the optimum operating point so that the maximum power can be extracted from the solar cell module 101. Further, the MPPT module 104 converts the electric power from the solar cell module 101 into an appropriate voltage and supplies it to the capacitor 102.

また、MPPTモジュール104は、キャパシタ102の電圧を監視し、キャパシタ102に蓄積された電気量がキャパシタ102の許容量に達した状態である満充電状態であるかどうかを、キャパシタ102の上記電圧から判断する。MPPTモジュール104は、キャパシタ102が満充電状態であると判断した場合、キャパシタ102への電力の供給を停止する。   Further, the MPPT module 104 monitors the voltage of the capacitor 102, and determines whether or not the fully charged state in which the amount of electricity stored in the capacitor 102 has reached the allowable amount of the capacitor 102 from the voltage of the capacitor 102. to decide. When the MPPT module 104 determines that the capacitor 102 is fully charged, the MPPT module 104 stops supplying power to the capacitor 102.

キャパシタ102は、太陽電池モジュール101からMPPTモジュール104を介して供給された電力を一時的に蓄積するものである。キャパシタ102は、蓄積した電力をコンバータ105に供給する。   The capacitor 102 temporarily stores the power supplied from the solar cell module 101 via the MPPT module 104. Capacitor 102 supplies the stored power to converter 105.

コンバータ105は、キャパシタ102から供給された直流電流の電圧(直流電圧)を所定の電圧に変換(昇圧または降圧)して、端子103に出力するものである。端子103には、二次電池111と、補器、電装品などの負荷112が接続される。   The converter 105 converts the voltage (DC voltage) of the DC current supplied from the capacitor 102 into a predetermined voltage (steps up or down) and outputs it to the terminal 103. The terminal 103 is connected to a secondary battery 111 and a load 112 such as an auxiliary device or electrical equipment.

MPPTモジュール104、キャパシタ102、コンバータ105、および端子103によって、太陽電池モジュール101からの電気エネルギーを二次電池111に供給するための充電装置が構成される。   The MPPT module 104, the capacitor 102, the converter 105, and the terminal 103 constitute a charging device for supplying electric energy from the solar cell module 101 to the secondary battery 111.

(車載ソーラーシステムの詳細)
次に、車載ソーラーシステム100の各構成の詳細について説明する。
(Details of in-vehicle solar system)
Next, the detail of each structure of the vehicle-mounted solar system 100 is demonstrated.

太陽電池モジュール101を構成する太陽電池セルとしては、例えば、シリコン単結晶セル、シリコン多結晶セル、アモルファスシリコンセル、化合物半導体セル(GaAs系、InGaAs系、CIS(Cu In Se)系等)、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池などを用いることができる。太陽電池モジュール101の定格発電量は、例えば50W〜1kWとすることができる。上記定格発電量に対応する太陽電池モジュール101の電池領域は、例えば変換効率20%のシリコン太陽電池を用いた場合、0.25m〜5mとなる。 Examples of solar cells constituting the solar cell module 101 include a silicon single crystal cell, a silicon polycrystalline cell, an amorphous silicon cell, a compound semiconductor cell (GaAs-based, InGaAs-based, CIS (Cu In Se-based), etc.), organic A thin film solar cell, a dye-sensitized solar cell, etc. can be used. The rated power generation amount of the solar cell module 101 can be set to, for example, 50 W to 1 kW. Cell region of the solar cell module 101 corresponding to the rated power generation amount, for example, when using a silicon solar cell conversion efficiency of 20%, a 0.25m 2 ~5m 2.

太陽電池モジュール101の出力電圧は、例えば2.5V〜100Vとすることができる。なお、二次電池111の電圧が12Vである場合、これに近い5V〜20Vとすることが好ましい。   The output voltage of the solar cell module 101 can be set to 2.5V to 100V, for example. In addition, when the voltage of the secondary battery 111 is 12V, it is preferable to set it as 5V-20V close | similar to this.

太陽電池モジュール101の設置場所は、上記自動車のルーフが最も好ましいが、ボンネットやドアなどにも分割して配置してもよい。   The solar cell module 101 is most preferably installed on the roof of the automobile. However, the solar cell module 101 may be divided into a hood and a door.

MPPTモジュール104は、太陽電池モジュール101で発生した電力を効率よく伝送するため、自動的に最適な動作点を追従する。また、MPPTモジュール104は、キャパシタ102に適切な電圧を印加するため、直流電圧を変換するコンバータの機能も内蔵している。   The MPPT module 104 automatically follows the optimum operating point in order to efficiently transmit the power generated by the solar cell module 101. The MPPT module 104 also has a built-in converter function for converting a DC voltage in order to apply an appropriate voltage to the capacitor 102.

なお、キャパシタ102に過大な電圧を与えないように太陽電池モジュール101の出力電圧を設定すれば、MPPTモジュール104は必ずしも必要ではない。この場合、MPPTモジュール104の代わりに、ダイオード等の逆流防止回路を設ければよい。   Note that the MPPT module 104 is not necessarily required if the output voltage of the solar cell module 101 is set so as not to apply an excessive voltage to the capacitor 102. In this case, a backflow prevention circuit such as a diode may be provided instead of the MPPT module 104.

キャパシタ102としては、大容量の電気二重層キャパシタを用いることができる。また、キャパシタ102の定格電圧は、2.5V〜100Vとすることができる。なお、二次電池111の電圧が12Vである場合、これに近い5V〜20Vとするのが好ましい。   As the capacitor 102, a large-capacity electric double layer capacitor can be used. The rated voltage of the capacitor 102 can be set to 2.5V to 100V. In addition, when the voltage of the secondary battery 111 is 12V, it is preferable to set it as 5V-20V close | similar to this.

キャパシタ102の容量は、キャパシタ102の定格電圧を15Vとした場合、例えば、50F〜1000Fとすることができる。定格電圧2.5Vのキャパシタを直列接続して定格電圧を15Vとする場合は、300F〜6000Fのキャパシタを6個直列接続すればよい。   The capacity of the capacitor 102 can be set to 50F to 1000F, for example, when the rated voltage of the capacitor 102 is 15V. When capacitors with a rated voltage of 2.5V are connected in series and the rated voltage is set to 15V, six capacitors of 300F to 6000F may be connected in series.

コンバータ105は、上述のように、キャパシタ102からの直流電圧を、所定の電圧に昇圧または降圧するものである。キャパシタ102の出力電圧は、蓄積された電荷量により変動するが、コンバータ105により所定の電圧を出力することができる。コンバータ105の出力電圧は、二次電池111の電圧が12Vの鉛蓄電池である場合、14.5V程度とするのが好ましい。   As described above, the converter 105 boosts or steps down the DC voltage from the capacitor 102 to a predetermined voltage. Although the output voltage of the capacitor 102 varies depending on the amount of accumulated charge, the converter 105 can output a predetermined voltage. The output voltage of converter 105 is preferably about 14.5 V when the voltage of secondary battery 111 is a lead storage battery of 12 V.

コンバータ105の入出力電力は、太陽電池モジュール101の定格出力より十分大きくなるように設定される。好ましくは、太陽電池モジュール101の定格出力の2倍〜100倍に設定される。例えば、太陽電池モジュール101の定格出力が200Wの場合、コンバータ105の入出力電力を1.5kWとすることができる。   The input / output power of converter 105 is set to be sufficiently larger than the rated output of solar cell module 101. Preferably, it is set to 2 to 100 times the rated output of the solar cell module 101. For example, when the rated output of the solar cell module 101 is 200 W, the input / output power of the converter 105 can be 1.5 kW.

本実施形態では、コンバータ105は、キャパシタ102が満充電状態であり、かつ、二次電池111および負荷112の少なくとも一方に電力を供給する必要がある場合には、キャパシタ102から供給された電力について、上記電圧の変換(昇圧または降圧)を行った上で、端子103に出力する。一方、コンバータ105は、キャパシタ102が充電中である場合、または二次電池111および負荷112に電力を供給する必要がない場合には、上記電圧の変換および端子103への出力を休止する。このとき、コンバータ105は、ほとんど電力を消費しなくて済む。さらに、上記自動車が駐車しているときは、コンバータ105を制御するために車載のECUを起動する必要がない。   In the present embodiment, the converter 105 uses the power supplied from the capacitor 102 when the capacitor 102 is fully charged and it is necessary to supply power to at least one of the secondary battery 111 and the load 112. The voltage is converted (step-up or step-down) and output to the terminal 103. On the other hand, when capacitor 102 is being charged or when it is not necessary to supply power to secondary battery 111 and load 112, converter 105 stops the conversion of the voltage and the output to terminal 103. At this time, the converter 105 hardly consumes power. Furthermore, when the vehicle is parked, it is not necessary to start an in-vehicle ECU in order to control the converter 105.

なお、キャパシタ102が充電中であるか、或いは満充電状態であるかの判断は、コンバータ105がキャパシタ102の電圧を監視することにより行うことができる。また、二次電池111に電力を供給する必要があるか否かの判断は、コンバータ105が二次電池111の電圧を直接監視することにより行うことができるし、車載のECU等の制御装置からの指示に基づき行うことができる。また、負荷112に電力を供給する必要があるか否かの判断は、上記制御装置からの指示に基づき行うことができる。   Whether the capacitor 102 is being charged or fully charged can be determined by the converter 105 monitoring the voltage of the capacitor 102. Further, whether or not it is necessary to supply power to the secondary battery 111 can be determined by the converter 105 directly monitoring the voltage of the secondary battery 111, or from a control device such as an in-vehicle ECU. This can be done based on the instructions. Further, whether or not it is necessary to supply power to the load 112 can be determined based on an instruction from the control device.

端子103は、キャパシタ102から二次電池111および負荷112に電力を供給するために設けられている。この端子103は、車載ソーラーシステム100と外部との境界を規定するものである。従って、車載ソーラーシステム100は、端子103にて取り外し可能であってもよいし、取り外し可能でなくてもよい。また、端子103は、端子として明確な形状であってもよいし、明確な形状でなくてもよい。また、コンバータ105(コンバータ105が省略される場合はキャパシタ102)と、二次電池111および負荷112とが電源ラインで直接接続されていてもよい。この場合、上記電源ラインにおける何れかの部分が端子103となる。   Terminal 103 is provided to supply power from capacitor 102 to secondary battery 111 and load 112. This terminal 103 defines the boundary between the vehicle-mounted solar system 100 and the outside. Therefore, the vehicle-mounted solar system 100 may be removable at the terminal 103 or may not be removable. Further, the terminal 103 may have a clear shape as a terminal or may not have a clear shape. Further, converter 105 (capacitor 102 when converter 105 is omitted), secondary battery 111 and load 112 may be directly connected via a power line. In this case, any part of the power supply line becomes the terminal 103.

(その他の構成)
本実施形態では、車載ソーラーシステム100は、二次電池111を充電するために用いられているが、更に、負荷112を動作させるために用いられてもよい。
(Other configurations)
In the present embodiment, the in-vehicle solar system 100 is used to charge the secondary battery 111, but may further be used to operate the load 112.

また、車載ソーラーシステム100の端子103に接続された二次電池111は、12Vの鉛蓄電池を用いるのが現在の主流であるが、その他の電圧の鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等であってもよい。   Moreover, as for the secondary battery 111 connected to the terminal 103 of the vehicle-mounted solar system 100, the current mainstream is to use a 12V lead-acid battery. However, other voltage lead-acid batteries, nickel-metal hydride batteries, lithium-ion batteries, etc. There may be.

車載ソーラーシステム100の端子103に接続された負荷112は、種々の補器および電装品であってもよい。ここで、補器および電装品の例としては、スタータ、点火系(以上ガソリン車の場合)、ヘッドライト、制動灯、方向指示器、ECU、送風ファン、電動エアコン(エアーコンディショナー)、ステレオ、ナビゲーション等が挙げられる。   The load 112 connected to the terminal 103 of the vehicle-mounted solar system 100 may be various auxiliary devices and electrical components. Here, examples of auxiliary equipment and electrical equipment include starters, ignition systems (in the case of gasoline vehicles), headlights, brake lights, direction indicators, ECUs, blower fans, electric air conditioners (air conditioners), stereos, navigation Etc.

なお、上記自動車がハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、または電気自動車の場合、上記自動車には、図1に示すように、高圧二次電池113およびコンバータ114が更に設けられている。   When the vehicle is a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or an electric vehicle, the vehicle is further provided with a high voltage secondary battery 113 and a converter 114 as shown in FIG.

ここで、電気自動車は、電気モータおよび電池で走行する車両である。また、ハイブリッド車は、例えばエンジンおよび電気モータのように、2種類以上の動力源を組み合わせて走行する車両である。また、プラグインハイブリッド車は、ハイブリッド車の一種であって、車両に搭載された電気モータ用二次電池に対し、外部電源から充電可能にするシステムが搭載された車両である。   Here, the electric vehicle is a vehicle that runs on an electric motor and a battery. A hybrid vehicle is a vehicle that travels by combining two or more power sources, such as an engine and an electric motor. Further, the plug-in hybrid vehicle is a kind of hybrid vehicle, and is a vehicle equipped with a system capable of charging a secondary battery for an electric motor mounted on the vehicle from an external power source.

高圧二次電池113は、上記電気モータ、上記電動エアコンなどを駆動するために用いられる。コンバータ114は、高圧二次電池113からの電力の電圧を降圧し、二次電池111を充電し、負荷112を駆動するための電力を供給する。   The high-voltage secondary battery 113 is used to drive the electric motor, the electric air conditioner, and the like. Converter 114 steps down the voltage of power from high-voltage secondary battery 113, charges secondary battery 111, and supplies power for driving load 112.

以上のように、本実施形態の車載ソーラーシステム100は、太陽光エネルギーを電力に変換するとともに該電力により車載の二次電池111を充電するものであって、太陽光エネルギーを電力に変換する太陽電池モジュール101と、太陽電池モジュール101から供給された電力を蓄積するキャパシタ102と、キャパシタ102から二次電池111および負荷112に電力を供給する端子103とを備えている。   As described above, the in-vehicle solar system 100 according to the present embodiment converts solar energy into electric power and charges the in-vehicle secondary battery 111 with the electric power, and converts the solar energy into electric power. The battery module 101 includes a capacitor 102 that stores electric power supplied from the solar cell module 101, and a terminal 103 that supplies electric power from the capacitor 102 to the secondary battery 111 and the load 112.

上記構成によれば、太陽電池モジュール101で生成された電力を、大電流での充放電が可能なキャパシタ102に一旦充電し、キャパシタ102から端子103を介して大電流で二次電池111に供給して二次電池111を充電することができる。すなわち、二次電池111への充電を間欠的に行うことができる。これにより、二次電池111の充電に必要なコンバータ、上記自動車のECU(図示せず)などのような、充電に関する回路を間欠的に動作させればよいので、上記充電に関する回路を連続的に動作させていた従来技術に比べて、上記充電に関する回路の消費電力を小さくすることができる。従って、太陽電池モジュール101が生成した電力を効率よく二次電池111に供給することができる。その結果、上記自動車の燃費(燃料消費)または電費(電力消費)を改善することができる。   According to the above configuration, the power generated by the solar cell module 101 is once charged in the capacitor 102 that can be charged and discharged with a large current, and then supplied from the capacitor 102 to the secondary battery 111 with a large current through the terminal 103. Thus, the secondary battery 111 can be charged. That is, the secondary battery 111 can be charged intermittently. Accordingly, since a circuit related to charging, such as a converter necessary for charging the secondary battery 111 and an ECU (not shown) of the automobile, may be operated intermittently, the circuit related to charging is continuously provided. Compared with the prior art that has been operated, the power consumption of the circuit relating to the charging can be reduced. Therefore, the electric power generated by the solar cell module 101 can be efficiently supplied to the secondary battery 111. As a result, the fuel consumption (fuel consumption) or power consumption (power consumption) of the automobile can be improved.

この効果は、日照が弱かったり、設置面積が狭かったりして、太陽電池モジュール101の出力が小さいときに特に顕著である。例えば、太陽電池モジュール101の出力が50Wで、コンバータ105の消費電力が30Wであり、発電した電力をそのまま二次電池111に供給した場合、太陽電池モジュール101の出力の60%がコンバータ105の消費電力として失われてしまう。しかしながら、キャパシタ102から1.5kWの電力を二次電池111に供給すれば、コンバータ105の消費電力による損失は2%となる。   This effect is particularly remarkable when the sunlight is weak or the installation area is small and the output of the solar cell module 101 is small. For example, when the output of the solar cell module 101 is 50 W, the power consumption of the converter 105 is 30 W, and the generated power is supplied to the secondary battery 111 as it is, 60% of the output of the solar cell module 101 is consumed by the converter 105. It will be lost as electric power. However, if 1.5 kW of power is supplied from the capacitor 102 to the secondary battery 111, the loss due to the power consumption of the converter 105 is 2%.

また、本実施形態では、太陽電池モジュール101とキャパシタ102の間には、最大電力点追従機能を有するMPPTモジュール104が設けられている。これにより、太陽電池モジュール101が生成する電力を効率よくキャパシタ102に供給できるので、太陽電池モジュール101が生成した電力をさらに効率よく二次電池111に供給することができる。その結果、上記自動車の燃費または電費をさらに改善することができる。   In the present embodiment, an MPPT module 104 having a maximum power point tracking function is provided between the solar cell module 101 and the capacitor 102. Thereby, since the electric power generated by the solar cell module 101 can be efficiently supplied to the capacitor 102, the electric power generated by the solar cell module 101 can be supplied to the secondary battery 111 more efficiently. As a result, it is possible to further improve the fuel consumption or power consumption of the automobile.

また、本実施形態では、キャパシタ102と端子103との間には、電圧を変換するコンバータが設けられている。これにより、キャパシタ102からの放電によりキャパシタ102からの電圧が低下しても、車載ソーラーシステム100は、コンバータ105により所定の電圧で二次電池111を印加するので、キャパシタ102からの電力を二次電池111に出力し続けることができる。従って、キャパシタ102は、1回の出力当たりの電力量を大きくすることができ、その結果、コンバータ105を設けない場合に比べて、容量が小さくて済む。   In the present embodiment, a converter that converts a voltage is provided between the capacitor 102 and the terminal 103. As a result, even if the voltage from the capacitor 102 decreases due to the discharge from the capacitor 102, the in-vehicle solar system 100 applies the secondary battery 111 at a predetermined voltage by the converter 105, so that the power from the capacitor 102 is secondary The output to the battery 111 can be continued. Therefore, the capacitor 102 can increase the amount of electric power per output, and as a result, can have a smaller capacity than the case where the converter 105 is not provided.

(動作例)
以下、車載ソーラーシステム100の動作例を説明する。
(Operation example)
Hereinafter, an operation example of the vehicle-mounted solar system 100 will be described.

ここでは、一例として、太陽電池モジュール101の定格電圧を10V、定格発電量を200W、キャパシタ102の定格電圧を15V、静電容量を200Fとする。   Here, as an example, the rated voltage of the solar cell module 101 is 10 V, the rated power generation amount is 200 W, the rated voltage of the capacitor 102 is 15 V, and the capacitance is 200 F.

車載の太陽電池モジュール101は、太陽光エネルギーを電力に変換し、MPPTモジュール104を経てキャパシタ102を充電する。MPPTモジュール104は、太陽電池モジュール101で発生した電力を効率よく供給するため、自動的に最適な動作点を追従する。また、MPPTモジュール104は、太陽電池モジュール101から受けた電力の電圧を15Vに昇圧してキャパシタ102を充電する。   The on-vehicle solar cell module 101 converts solar energy into electric power, and charges the capacitor 102 via the MPPT module 104. The MPPT module 104 automatically follows the optimum operating point in order to efficiently supply the power generated by the solar cell module 101. In addition, the MPPT module 104 boosts the voltage of the power received from the solar cell module 101 to 15 V and charges the capacitor 102.

なお、キャパシタ102の電圧は、電荷の蓄積と共に上昇するので、MPPTモジュール104の出力電圧をキャパシタ102の電圧にあわせて変化させることにより、充電効率をより向上させることができる。   Note that since the voltage of the capacitor 102 increases with the accumulation of electric charges, the charging efficiency can be further improved by changing the output voltage of the MPPT module 104 in accordance with the voltage of the capacitor 102.

キャパシタ102が全く充電されていない状態から満充電状態になるまでの時間は、太陽電池モジュール101が定格通りの出力をしている場合、225秒である。さらに、MPPTモジュール104の出力電圧をキャパシタ102の電圧にあわせて変化させた場合、112.5秒である。   The time from when the capacitor 102 is not charged to the fully charged state is 225 seconds when the solar cell module 101 is outputting as rated. Furthermore, when the output voltage of the MPPT module 104 is changed in accordance with the voltage of the capacitor 102, it is 112.5 seconds.

キャパシタ102に蓄積された電力により、二次電池111の充電が行われる。また、種々の補器および電装品である負荷112に給電して動作させてもよい。キャパシタ102に蓄積される最大電力は、電圧が15V、静電容量が200Fのとき、22.5kWsである。   The secondary battery 111 is charged by the electric power stored in the capacitor 102. In addition, the load 112 which is various auxiliary devices and electrical components may be fed to operate. The maximum power stored in the capacitor 102 is 22.5 kWs when the voltage is 15 V and the capacitance is 200 F.

キャパシタ102に蓄積された電力は、コンバータ105によって例えば12Vに変換され、例えば1.5kWの電力(すなわち、125Aの電流)で二次電池111を充電する。この場合、キャパシタ102に蓄積された電力は15秒で全て二次電池111に移動し、コンバータ105は停止する。すなわち、コンバータ105は常時動作している必要はなく、キャパシタ102の充放電サイクルのうち15秒間動作させるだけでよい。   The electric power stored in the capacitor 102 is converted to, for example, 12 V by the converter 105, and the secondary battery 111 is charged with, for example, 1.5 kW electric power (that is, 125 A current). In this case, all the electric power stored in the capacitor 102 moves to the secondary battery 111 in 15 seconds, and the converter 105 stops. In other words, the converter 105 does not need to be constantly operated, and only needs to be operated for 15 seconds in the charge / discharge cycle of the capacitor 102.

この動作例では、車載ソーラーシステム100は、二次電池111の充電に加えて、種々の補器および電装品である負荷112に直接給電している。この場合、車載ソーラーシステム100から出力した電力のうち上記給電分は、二次電池111に一旦充電されてから負荷112に給電されることがないので、二次電池111による充放電損失がない。従って、自動車の燃費または電費が更に向上する。   In this operation example, the in-vehicle solar system 100 directly supplies power to the load 112 which is various auxiliary devices and electrical components in addition to charging the secondary battery 111. In this case, the power supplied from the in-vehicle solar system 100 is not charged to the load 112 after the secondary battery 111 is once charged, so there is no charge / discharge loss due to the secondary battery 111. Therefore, the fuel consumption or power consumption of the automobile is further improved.

〔実施の形態2〕
次に、本発明の他の実施形態について、図2を参照して説明する。図2は、本実施形態に係る自動車における車載電気システムの概略構成を示すブロック図である。なお、上記実施形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the in-vehicle electric system in the automobile according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in the said embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態の車載電気システム2は、図1に示す車載電気システム1に比べて、車載ソーラーシステム100に代えて車載ソーラーシステム200が設けられている点が異なり、その他の構成は同様である。本実施形態の車載ソーラーシステム200は、図1に示す車載ソーラーシステム100に比べて、コンバータ105および端子103に代えて、コンバータ205および端子203がそれぞれ設けられている点が異なり、その他の構成は同様である。   The in-vehicle electric system 2 of the present embodiment is different from the in-vehicle electric system 1 shown in FIG. 1 in that an in-vehicle solar system 200 is provided instead of the in-vehicle solar system 100, and the other configurations are the same. The in-vehicle solar system 200 of the present embodiment is different from the in-vehicle solar system 100 shown in FIG. 1 in that a converter 205 and a terminal 203 are provided instead of the converter 105 and the terminal 103, respectively. It is the same.

本実施形態における端子203は、図1に示す端子103に比べて、接続先が、二次電池111から高圧二次電池113に変更されている。このため、本実施形態におけるコンバータ205は、図1に示すコンバータ105に比べて、二次電池111を充電するための電圧から、高圧二次電池113を充電するための電圧に昇圧されている。   The connection destination of the terminal 203 in this embodiment is changed from the secondary battery 111 to the high-voltage secondary battery 113 as compared to the terminal 103 shown in FIG. For this reason, the converter 205 in this embodiment is boosted from the voltage for charging the secondary battery 111 to the voltage for charging the high-voltage secondary battery 113 as compared to the converter 105 shown in FIG.

(動作例)
以下、図2に示す車載ソーラーシステム200の動作例を説明する。なお、太陽電池モジュール101にて発生した電力を、MPPTモジュール104を介してキャパシタ102に充電するまでは、図1に示す車載ソーラーシステム100と同様である。
(Operation example)
Hereinafter, an operation example of the in-vehicle solar system 200 illustrated in FIG. 2 will be described. In addition, it is the same as that of the vehicle-mounted solar system 100 shown in FIG. 1 until the electric power generated in the solar cell module 101 is charged into the capacitor 102 via the MPPT module 104.

キャパシタ102に蓄積された電力により、高圧二次電池113の充電が行われる。キャパシタ102に蓄積される最大電力は、電圧が15V、静電容量が200Fのとき、22.5kWsである。   The high voltage secondary battery 113 is charged by the electric power stored in the capacitor 102. The maximum power stored in the capacitor 102 is 22.5 kWs when the voltage is 15 V and the capacitance is 200 F.

キャパシタ102に蓄積された電力は、コンバータ205によって例えば300Vに変換され、例えば1.5kWの電力(すなわち、5Aの電流)で高圧二次電池113を充電する。この場合、キャパシタ102に蓄積された電力は15秒で全て高圧二次電池113に移動し、コンバータ205は停止する。すなわち、コンバータ205は常時動作している必要はなく、キャパシタ102の充放電サイクルのうち15秒間動作させるだけでよい。   The electric power stored in the capacitor 102 is converted to, for example, 300 V by the converter 205, and the high-voltage secondary battery 113 is charged with, for example, 1.5 kW electric power (that is, 5 A current). In this case, all the electric power stored in the capacitor 102 moves to the high voltage secondary battery 113 in 15 seconds, and the converter 205 stops. In other words, the converter 205 does not need to be constantly operated, and only needs to be operated for 15 seconds in the charge / discharge cycle of the capacitor 102.

(太陽電池モジュールの回路例)
なお、上記実施形態の太陽電池モジュール101における太陽電池セルの回路および配置としては、種々のものが考えられる。
(Circuit example of solar cell module)
In addition, various things can be considered as a circuit and arrangement | positioning of the photovoltaic cell in the photovoltaic module 101 of the said embodiment.

図3は、太陽電池モジュール101の一例である太陽電池モジュール10の回路図である。図示のダイオード記号は、1枚の太陽電池セル11を示している。図示の太陽電池モジュール10は、複数(図示の例では24)の太陽電池セル11が直列に接続された構成である。太陽電池セル11がシリコン太陽電池である場合、出力電圧は約12Vとなる。太陽電池セル11の枚数を変えることにより、出力電圧を変えることができる。   FIG. 3 is a circuit diagram of the solar cell module 10 which is an example of the solar cell module 101. The illustrated diode symbol indicates one solar battery cell 11. The illustrated solar cell module 10 has a configuration in which a plurality (24 in the illustrated example) of solar cells 11 are connected in series. When the solar battery cell 11 is a silicon solar battery, the output voltage is about 12V. The output voltage can be changed by changing the number of solar cells 11.

図3に示す太陽電池モジュール10の例では、1つの太陽電池セル11に太陽光が全く入射しなかった場合、他の全ての太陽電池セル11に太陽光が入射したとしても太陽電池モジュール10の出力は0になってしまう。1つの太陽電池セル11に入射する太陽光の強度が小さくなった場合も、当該太陽電池セル11が流すことができる電流が制限されるため、太陽電池モジュール10の出力は著しく小さくなってしまう。このような状況は、部分的な日陰、太陽電池セル11の表面における汚れおよび異物の付着などにより起こりうる。   In the example of the solar cell module 10 illustrated in FIG. 3, when no sunlight is incident on one solar cell 11, the solar cell module 10 is not affected even if sunlight is incident on all other solar cells 11. The output will be zero. Even when the intensity of sunlight incident on one solar battery cell 11 is reduced, the current that can be passed through the solar battery cell 11 is limited, and thus the output of the solar battery module 10 is significantly reduced. Such a situation may occur due to partial shade, dirt on the surface of the solar battery cell 11 and adhesion of foreign matter.

このような問題点を回避した太陽電池モジュールの例を図4に示す。図4は、太陽電池モジュール101の他の例である太陽電池モジュール20の回路図である。図示の太陽電池モジュール20は、複数(図示の例では8)の太陽電池セル11が並列に接続された並列接続ユニットを複数個(図示の例では8個)備え、複数の並列接続ユニットR1〜R8が直列に接続された直並列接続ユニットの構成である。   An example of a solar cell module that avoids such problems is shown in FIG. FIG. 4 is a circuit diagram of a solar cell module 20 which is another example of the solar cell module 101. The illustrated solar cell module 20 includes a plurality (eight in the illustrated example) of parallel connection units in which a plurality (eight in the illustrated example) of the solar cells 11 are connected in parallel. This is a configuration of a series-parallel connection unit in which R8 is connected in series.

図4に示す太陽電池モジュール20では、1つの太陽電池セル11に太陽光が全く入射しなかった場合でも、同じ並列接続ユニットに属する他の7つの太陽電池セル11は電流を流すことができる。従って、出力は理想状態の7/8に減少するだけで済む。従って、上記部分的な日陰などによる太陽電池モジュールの出力低下を抑えることができる。   In the solar cell module 20 shown in FIG. 4, even when no sunlight is incident on one solar cell 11, the other seven solar cells 11 belonging to the same parallel connection unit can pass current. Therefore, the output need only be reduced to 7/8 of the ideal state. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the output of the solar cell module due to the partial shade.

なお、図4の例では、8×8の太陽電池セル11で直並列接続した構成を示しているが、並列の接続数および直列の接続数はこの限りではない。また、図4に示す構成を複数個並列または直列に接続して、さらに大規模な太陽電池モジュール101を形成してもよい。   In addition, in the example of FIG. 4, although the structure connected in series and parallel by the 8 * 8 photovoltaic cell 11 is shown, the number of parallel connections and the number of series connections are not this limitation. Further, a larger-scale solar cell module 101 may be formed by connecting a plurality of configurations shown in FIG. 4 in parallel or in series.

(太陽電池モジュールの配置例)
図5は、図4に示す構成を有する太陽電池モジュール20における、太陽電池セル11の配置の一例を示す平面図である。図5では、太陽電池セル11は正方形であり、8×8のマトリクス状に配置されている。図5において、図4に示す並列接続ユニットR1を構成する8個の太陽電池セル11は番号1で示され、並列接続ユニットR2を構成する8個の太陽電池セル11は番号2で示され、以下同様である。また、図5では、部分日陰の例として長方形の影A・B・Cが破線で示されている。
(Solar cell module arrangement example)
FIG. 5 is a plan view showing an example of the arrangement of the solar battery cells 11 in the solar battery module 20 having the configuration shown in FIG. In FIG. 5, the solar cells 11 are square and are arranged in an 8 × 8 matrix. In FIG. 5, the eight solar cells 11 constituting the parallel connection unit R1 shown in FIG. 4 are indicated by the number 1, the eight solar cells 11 constituting the parallel connection unit R2 are indicated by the number 2, The same applies hereinafter. Moreover, in FIG. 5, the rectangular shadow A * B * C is shown with the broken line as an example of a partial shade.

図5に示す太陽電池モジュール20上に、影Aが形成される場合、並列接続ユニットR1〜R8のそれぞれは、8個の太陽電池セル11のうち1つのみが影となる。従って、太陽電池モジュール20の出力は理想状態の7/8に減少するだけで済む。また、図5に示す太陽電池モジュール20上に影Bが形成される場合も同様である。   When the shadow A is formed on the solar cell module 20 illustrated in FIG. 5, only one of the eight solar cells 11 is shaded in each of the parallel connection units R <b> 1 to R <b> 8. Accordingly, the output of the solar cell module 20 only needs to be reduced to 7/8 of the ideal state. The same applies when the shadow B is formed on the solar cell module 20 shown in FIG.

一方、図5に示す太陽電池モジュール20上に、影Cが形成される場合、並列接続ユニットR1を構成する8個の太陽電池セル11の全てが影となる。このため、太陽電池モジュール20の出力は0となってしまう。このように、並列接続ユニットR1〜R8のそれぞれについて、該並列接続ユニットを構成する全ての太陽電池セルが同一直線上に並ぶ配置では、当該直線方向に長く伸びた影に対して太陽電池モジュール20の出力が著しく小さくなってしまう。   On the other hand, when the shadow C is formed on the solar cell module 20 shown in FIG. 5, all the eight solar cells 11 constituting the parallel connection unit R1 are shaded. For this reason, the output of the solar cell module 20 will be zero. As described above, with respect to each of the parallel connection units R1 to R8, in the arrangement in which all the solar cells constituting the parallel connection unit are arranged on the same straight line, the solar battery module 20 against the shadow extending long in the straight direction. Output will be significantly smaller.

このような問題点を回避した太陽電池モジュールの例を図6に示す。図6は、図4に示す構成を有する太陽電池モジュール20における、太陽電池セル11の配置の他の例を示す平面図である。図6に示す太陽電池モジュール20は、図5に示す太陽電池モジュール20に比べて、並列接続ユニットR1〜R8のそれぞれについて、該並列接続ユニットを構成する全ての太陽電池セル11が一直線上に並ぶことがないように、太陽電池セル11が配置されている。また、図6では、部分日陰の例として長方形の影D・E・Fが破線で示されている。   An example of a solar cell module that avoids such problems is shown in FIG. FIG. 6 is a plan view showing another example of the arrangement of the solar battery cells 11 in the solar battery module 20 having the configuration shown in FIG. Compared to the solar cell module 20 shown in FIG. 5, the solar cell module 20 shown in FIG. 6 has all of the solar cells 11 constituting the parallel connection unit aligned in a straight line for each of the parallel connection units R1 to R8. The solar battery cell 11 is arrange | positioned so that it may not happen. In FIG. 6, rectangular shadows D, E, and F are indicated by broken lines as an example of partial shade.

図6に示す太陽電池モジュール20上に、影Dが形成される場合、並列接続ユニットR1〜R8のそれぞれは、8個の太陽電池セル11のうち1つのみが影となる。従って、太陽電池モジュール20の出力は理想状態の7/8に減少するだけで済む。また、図6に示す太陽電池モジュール20上に影Fが形成される場合も同様である。   When the shadow D is formed on the solar cell module 20 illustrated in FIG. 6, only one of the eight solar cells 11 is shaded in each of the parallel connection units R <b> 1 to R <b> 8. Accordingly, the output of the solar cell module 20 only needs to be reduced to 7/8 of the ideal state. The same applies when the shadow F is formed on the solar cell module 20 shown in FIG.

一方、図6に示す太陽電池モジュール20上に、影Eが形成される場合、4個の並列接続ユニットR1・R3・R5・R7のそれぞれは、8個の太陽電池セル11のうち2つのみが影となる。従って、太陽電池モジュール20の出力は理想状態の6/8に減少するだけで済む。   On the other hand, when the shadow E is formed on the solar cell module 20 shown in FIG. 6, each of the four parallel connection units R1, R3, R5, and R7 is only two of the eight solar cells 11. Becomes a shadow. Accordingly, the output of the solar cell module 20 only needs to be reduced to 6/8 of the ideal state.

このように、図6に示す太陽電池セル11の配置例では、図5に示す太陽電池セル11の配置例に比べて、特定の方向に長く伸びた影に対する太陽電池モジュール20の出力の著しい低下を防ぐことができる。   As described above, in the arrangement example of the solar battery cells 11 shown in FIG. 6, the output of the solar battery module 20 is significantly reduced with respect to the shadow extending long in a specific direction as compared with the arrangement example of the solar battery cells 11 shown in FIG. 5. Can be prevented.

すなわち、並列接続ユニットを構成する全ての太陽電池セル11が一直線上に並ぶことがないように配置することにより、特定の方向に伸びた部分日陰等に対する太陽電池モジュール20の出力の低下を大幅に抑えることができる。従って、太陽電池セル11の表面の汚れ、付着物などがあった場合の太陽電池モジュール20の出力の低下も更に効率的に防止することができる。   That is, by arranging so that all the solar cells 11 constituting the parallel connection unit do not line up in a straight line, the output of the solar cell module 20 is greatly reduced with respect to partial shade extending in a specific direction. Can be suppressed. Therefore, it is possible to more efficiently prevent the output of the solar cell module 20 from being reduced when there is dirt or deposits on the surface of the solar cell 11.

なお、図6に示す太陽電池セル11の配置は一例にすぎず、並列接続ユニットを構成する全ての太陽電池セル11が一直線上に並ぶことがないような任意の配置を選択することができる。   Note that the arrangement of the solar cells 11 shown in FIG. 6 is merely an example, and any arrangement in which all the solar cells 11 constituting the parallel connection unit are not arranged in a straight line can be selected.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、自動車に搭載された車載電気システム1・2に本発明を適用しているが、自動二輪車、自転車、リアカーに搭載された車載電気システムに本発明を適用することができる。さらに、太陽電池を備えた携帯電話機、太陽光発電設備など、太陽電池にて生成された電気エネルギーを二次電池に充電する任意の電気システムに本発明を適用することができる。   For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the in-vehicle electric systems 1 and 2 mounted on an automobile. However, the present invention can be applied to an in-vehicle electric system mounted on a motorcycle, a bicycle, and a rear car. . Furthermore, the present invention can be applied to any electric system that charges a secondary battery with electric energy generated by a solar battery, such as a mobile phone equipped with a solar battery and a photovoltaic power generation facility.

以上のように、本発明に係る充電装置は、キャパシタを備えることにより、太陽電池で生成された電気エネルギーの二次電池への充電を間欠的に行うことができ、上記太陽電池が生成した電力を効率よく二次電池に供給できるので、上記太陽電池にて生成された電気エネルギーを二次電池に充電する任意の充電装置に本発明を適用することができる。   As described above, the charging device according to the present invention includes the capacitor, so that the secondary battery can be intermittently charged with the electric energy generated by the solar cell, and the electric power generated by the solar cell. Can be efficiently supplied to the secondary battery, and therefore the present invention can be applied to any charging device that charges the secondary battery with the electric energy generated by the solar battery.

1・2 車載電気システム
10・20 太陽電池モジュール
11 太陽電池セル
100・200 車載ソーラーシステム
101 太陽電池モジュール
102 キャパシタ
103・203 端子
104 MPPTモジュール
105・205 コンバータ
111 二次電池
112 負荷
113 高圧二次電池
114 コンバータ
1.2 In-vehicle electrical system 10/20 Solar cell module 11 Solar cell 100/200 In-vehicle solar system 101 Solar cell module 102 Capacitor 103/203 Terminal 104 MPPT module 105/205 Converter 111 Secondary battery 112 Load 113 High voltage secondary battery 114 converter

Claims (9)

太陽電池からの電気エネルギーを二次電池に充電するための充電装置であって、
前記太陽電池からの電気エネルギーを蓄積し、蓄積した電気エネルギーを前記二次電池に出力するキャパシタを備えることを特徴とする充電装置。
A charging device for charging a secondary battery with electric energy from a solar battery,
A charging device comprising: a capacitor that accumulates electric energy from the solar cell and outputs the accumulated electric energy to the secondary battery.
前記太陽電池に対する最大電力点追従モジュールをさらに備えており、
前記太陽電池からの電気エネルギーは、前記最大電力点追従モジュールを介して前記キャパシタに供給されることを特徴とする請求項1に記載の充電装置。
Further comprising a maximum power point tracking module for the solar cell;
The charging device according to claim 1, wherein electric energy from the solar cell is supplied to the capacitor via the maximum power point tracking module.
前記キャパシタからの出力電圧を所定の電圧に変換するコンバータをさらに備えており、
前記キャパシタからの電気エネルギーは、前記コンバータを介して前記二次電池に出力されることを特徴とする請求項1または2に記載の充電装置。
A converter for converting the output voltage from the capacitor into a predetermined voltage;
3. The charging device according to claim 1, wherein electrical energy from the capacitor is output to the secondary battery via the converter.
太陽電池と、
該太陽電池からの電気エネルギーを二次電池に充電するための充電装置であって、請求項1から3までの何れか1項に記載の充電装置とを備えることを特徴とするソーラーシステム。
Solar cells,
A solar system comprising: a charging device for charging electrical energy from the solar cell to a secondary battery; and the charging device according to any one of claims 1 to 3.
前記太陽電池は、太陽電池セルを複数個並列接続した並列接続ユニットを複数個直列接続した直並列接続ユニットを、少なくとも1つ備える太陽電池モジュールであることを特徴とする請求項4に記載のソーラーシステム。   The solar cell according to claim 4, wherein the solar cell is a solar cell module including at least one series-parallel connection unit in which a plurality of parallel connection units in which a plurality of solar cells are connected in parallel are connected in series. system. 前記太陽電池セルは、マトリクス状に配置されており、
前記並列接続ユニットのそれぞれについて、該並列接続ユニットを構成する複数の太陽電池セルは、全てが同一直線上に並ぶことがないように配置されていることを特徴とする請求項5に記載のソーラーシステム。
The solar cells are arranged in a matrix,
The solar cell according to claim 5, wherein, for each of the parallel connection units, the plurality of solar cells constituting the parallel connection unit are arranged so as not to be aligned on the same straight line. system.
請求項4から6までの何れか1項に記載のソーラーシステムと、
該ソーラーシステムからの電気エネルギーが充電される二次電池とを備えることを特徴とする電気システム。
A solar system according to any one of claims 4 to 6,
An electrical system comprising: a secondary battery charged with electrical energy from the solar system.
前記ソーラーシステムから前記二次電池に電気エネルギーを供給するための電源ラインと、
該電源ラインに接続された負荷とをさらに備えることを特徴とする請求項7に記載の電気システム。
A power line for supplying electrical energy from the solar system to the secondary battery;
The electric system according to claim 7, further comprising a load connected to the power supply line.
請求項7または8に記載の電気システムを備えることを特徴とする車両。   A vehicle comprising the electrical system according to claim 7 or 8.
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