JP2015173519A - 評価装置、評価方法及び、太陽光発電システム - Google Patents

評価装置、評価方法及び、太陽光発電システム Download PDF

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Abstract

【課題】太陽電池の出力の特性評価をより精度良く実施することができる技術を提供する。【解決手段】上記課題を解決するための本発明は、複数のサブユニットが互いに接続されてなる電池ユニットの出力電圧値を変化させた時の出力電圧値に対する出力電流値を取得し、前記出力電圧値に対する前記出力電流値又は前記出力電圧値に対する前記出力電力値を二階微分し、前記二階微分の結果が閾値を超えた場合に、前記電池ユニットを異常と評価する。【選択図】図９

Description

本発明は、太陽電池のＩ−Ｖ特性を評価する評価装置、評価方法及び、Ｉ−Ｖ特性を評価する評価装置を備える太陽光発電システムに関する。
近年、地球環境問題が注目される中、クリーンなエネルギーである太陽光エネルギーを利用した太陽光発電システムの普及が進んでいる。この太陽光発電システムにおいては、点検時にＩ−Ｖ特性を計測することが推奨されている。この評価においては、太陽電池の直流電圧に対応した直流電流を測定し、これから図３１に示すような、直流電流と直流電圧との関係のカーブ（以下、Ｉ−Ｖカーブともいう。）を計測する。しかし、計測結果を評価する指標がないため、確たる評価が難しいという問題点があった。
図３２に示すシステムでは、Ｉ−Ｖカーブを日照補正部１０４が日射強度を用いて補正した後、異常診断部１０８が補正後のＩ−Ｖカーブを閾値と比べて異常の有無を判定する。このように日射強度を用いた補正を行う場合、例えば、予め日射計で測定した日射量と太陽光発電システムの発電量との相関関係を求めておき、この相関関係に基づいて日射強度の違いを相殺するように補正する（特許文献１参照）。しかしながら、計測時に日射計に影がかかった場合や、太陽電池パネルに影がかかった場合に、日射強度と発電量の相関が崩れて、正しく評価できないことがある。
また、このように日射強度を用いるためには、日射計を必要とするため、装置構成が複雑化し、コストの増加や故障率の増加を招きやすい。また、日射計の校正や受光部の清掃などが必要となり、メンテナンスの手間が増加してしまう。
図３３は、太陽電池のＩ−Ｖカーブを計測する装置の従来例を示す図である。図３３において、太陽電池アレイ９１は、複数の太陽電池モジュールａ−１〜ａ−１２を直列に接続した太陽電池ストリング９２Ａと、複数の太陽電池モジュールｂ−１〜ｂ−１２を直列に接続した太陽電池ストリング９２Ｂとを並列に接続して有している。
この太陽電池アレイ９１の出力電圧を変化させた場合に、Ｉ−Ｖチェッカ９２で太陽電池アレイ９１の出力電圧値に対する電流値を測定する。また、日射計９５は、このときの日照強度を計測してＩ−Ｖチェッカ９２に入力する。
ＰＣ９４は、Ｉ−Ｖチェッカ９２の測定結果を表示出力する。図３４は、この測定結果を示す図であり、図３４（ａ）は正常な状態、図３４（ｂ）は一部の太陽電池モジュールに断線が発生した状態、図３４（ｃ）は、一部の太陽電池モジュールが影で覆われている状態を示す。
図３４（ａ）は正常な状態、図３４（ｂ）は一部の太陽電池モジュールに断線が発生した状態、図３４（ｃ）は、一部の太陽電池モジュールが影で覆われている状態を示す。
ＰＣ９４は、図３４（ａ）〜図３４（ｃ）に示すように、横軸に電圧をとり、縦軸に電流をとって、Ｉ−Ｖチェッカ９２の測定結果をＩ−Ｖカーブ９６として表示する。また、ＰＣ９４は、Ｉ−Ｖチェッカ９２の測定結果を微分し、変化率９７を表示する。
このように変化率９７を表示することで、Ｉ−Ｖカーブ９６の変動がピークとして視認できる。例えば、正常な場合には図３４（ａ）のようにピークＰ１，Ｐ２が現れるのに対
し、断線が生じるとピークＰ１の高さが下がり、ピークＰ３が生じる。また、一部の太陽電池モジュールが影で覆われた場合には、図３４（ｃ）のようにピークＰ４が現れる。
従って評価者は、変化率９７のピークの状態に基づいて太陽電池アレイ９１の異常の有無を判断する。
しかしながら、図３４の例では、変化率９７のどの部分をピークとして捉え、ピークがどの様な状態のときに異常であるといった判断は、評価者の経験や勘によるところが大きく、誰もが精度良く評価できるものではなかった。このため効率良く自動的に評価を行うことのできる評価装置が望まれていた。
特開２０１２−１９５４９５号公報
本発明は、上記の従来技術に鑑みて発明されたものであり、その目的は、太陽電池の出力特性の評価をより精度良くまたは効率的に実施することができる技術を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明の評価装置は、
複数のサブユニットが互いに接続されてなる電池ユニットの出力電圧値を変化させた時の出力電圧値に対する出力電流値を取得する取得部と、
前記出力電圧値に対する前記出力電流値又は前記出力電圧値に対する出力電力値を二階微分する演算部と、
前記二階微分の結果が閾値を超えた場合に、前記電池ユニットを異常と評価する評価部と、
を備える。
前記評価装置は、複数の前記サブユニットが直列に接続され、
前記閾値が、複数の前記サブユニットを直列に接続した数毎に定められても良い。
前記評価装置は、直列に接続された前記サブユニットの列が複数並列に接続され、
前記閾値が、複数の前記サブユニットを直列に接続した数、及び前記サブユニットの列の列数毎に定められても良い。
前記評価装置は、前記評価部が、前記サブユニットの開放電圧値と、前記電池ユニットの開放電圧値とから、直列に接続された前記サブユニットの数を求め、当該サブユニットの数に対応する閾値を用いて前記評価を行っても良い。
前記評価装置は、前記評価部が、前記サブユニットの短絡電流値と、前記電池ユニットの短絡電流値とから、並列に接続された前記サブユニットの列数を求め、当該サブユニットの列数に対応する閾値を用いて前記評価を行っても良い。
前記評価装置は、前記評価部が、前記電池ユニットの識別情報の入力を受け、前記電池ユニットの識別情報と対応付けて、前記電池ユニットを構成するサブユニット一つ当たりの開放電圧を記憶する諸元記憶部から、入力された識別情報と対応する開放電圧を取得して前記サブユニットの数を求めることを特徴としても良い。
前記評価装置は、前記評価部が、前記電池ユニットの識別情報の入力を受け、前記電池ユニットの識別情報と対応付けて、前記電池ユニットを構成するサブユニット一つ当たりの短絡電流を記憶する諸元記憶部から、入力された識別情報と対応する短絡電流を取得して前記サブユニットの列数を求めても良い。
前記評価装置は、前記取得部と、前記演算部と、前記評価部のうち、少なくとも一つを、可搬性の筐体内に収納しても良い。
前記評価装置の前記評価部は、前記二階微分の結果が閾値を超えた場合に、前記電池ユニットが最大動作電圧低下モード又は最大操作電流低下モードの異常を生じていると評価しても良い。
また、上記課題を解決するため、本発明のパワーコンディショナは、
上記評価装置における前記取得部と前記演算部と前記評価部のうちの少なくとも一つと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、インバータと、を有する。
また、上記課題を解決するため、本発明の太陽光発電システムは、
太陽電池モジュールと、
請求項１から７のいずれか一項に記載の評価装置と、
電池ユニットの出力を昇圧するとともに直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、を備える。
前記太陽光発電システムは、前記取得部と、前記演算部と、前記評価部のうち、少なくとも一つを、前記パワーコンディショナ内に組み込んだ構成でも良い。
また、上記課題を解決するため、本発明の評価方法は、
複数のサブユニットが互いに接続されてなる電池ユニットの出力電圧値を変化させた時の出力電圧値に対する出力電流値を取得し、
前記出力電圧値に対する前記出力電流値又は前記出力電圧値に対する出力電力値を二階微分し、
前記二階微分の結果が閾値を超えた場合に、前記電池ユニットを異常と評価する。
前記評価方法は、
複数の前記サブユニットが直列に接続され、
前記閾値が、複数の前記サブユニットを直列に接続した数毎に定められても良い。
なお、上記した課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することが可能である。
本発明によれば、太陽電池の出力の特性評価をより精度良く又は容易に実施することが可能となる。
図１は、太陽電池の説明図である。 図２は、モジュールにおける不具合の形態毎にＩ−Ｖカーブを示したグラフである。 図３は、不具合のモードのＩ−Ｖカーブに係る演算結果を示す図である。 図４は、電圧値に対する電力値を二階微分した結果を示す図である。 図５は、ストリングにおける不具合の形態（モード）毎にＩ−Ｖカーブを示したグラフである。 図６は、不具合のモードのＩ−Ｖカーブに係る演算結果を示す図である。 図７は、電圧値に対する電力値を二階微分した結果を示す図である。 図８は、実施例１における太陽電池評価システムの概略構成を示す図である。 図９は、実施例１における評価方法の説明図である。 図１０は、実施例１における評価方法の説明図である。 図１１は、モジュール数の異なるストリングにおいて不具合が発生した場合のＩ−Ｖカーブを示す図である。 図１１は、モジュール数の異なるストリングにおいて不具合が発生した場合の二階微分の結果を示す図である。 図１３は、ストリングを構成するモジュールの直列に接続された数と、ピークの高さの関係を示す図である。 図１４は、電池ユニットを構成するサブユニット一つ当たりの開放電圧を記憶する諸元記憶部の一例を示す図である。 図１５は、サブユニットの数毎に閾値を記憶した閾値記憶部の一例を示す図である。 図１６は、実施例２における太陽電池評価システムが実行する評価方法の説明図である。 図１７は、実施例３における太陽電池評価システムが実行する評価方法の説明図である。 図１８は、アレイにおける不具合の形態（モード）毎にＩ−Ｖカーブを示したグラフである。 図１９は、アレイにおける不具合の形態（モード）毎にＩ−Ｖカーブに係る二階微分の結果を示すグラフである。 図２０は、電圧値に対する電力値を二階微分した結果を示す図である。 図２１は、実施例４における太陽電池評価システムが実行する評価方法の説明図である。 図２２は、実施例４における太陽電池評価システムが、出力電力値に対して二階微分して評価を行う評価方法の説明図である。 図２３は、サブユニットの数、及び列数毎に閾値を記憶した閾値記憶部の一例を示す図である。 図２４は、実施例５における太陽電池評価システムが実行する評価方法の説明図である。 図２５は、実施例６における太陽電池評価システムが実行する評価方法の説明図である。 図２６は、本発明の実施例７における陽電池評価システムの第１の態様の概略構成を示す図である。 図２７は、本発明の実施例７における陽電池評価システムの第２の態様の概略構成を示す図である。 図２８は、本発明の実施例７における陽電池評価システムの第３の態様の概略構成を示す図である。 図２９は、本発明の実施例７における陽電池評価システムの第４の態様の概略構成を示す図である。 図３０は、本発明の実施例７における陽電池評価システムの第５の態様の概略構成を示す図である。 図３１は、直流電流と直流電圧との関係のカーブ（Ｉ−Ｖカーブ）の説明図である。 図３２は、従来の異常診断装置を示す図である。 図３３は、従来のＩ−Ｖカーブを計測する装置の従来例を示す図である。 図３４は、従来の計測装置による測定結果を示す図である。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。
＜実施例１＞
図１は、太陽電池の説明図である。太陽電池２において、セル２１は直列に複数接続され、このセル２１の列と並行にバイパスダイオード２２が接続されてクラスタ２３が形成される。また、クラスタ２３が、直列に複数接続されてモジュール２４を形成し、モジュール２４が、直列に複数接続されてストリング２５を形成し、ストリング２５が、並列に複数接続されてアレイ２６を形成している。
本実施例では、この複数接続する単位をサブユニット、複数のサブユニットで構成されるものを電池ユニットとも称する。即ち、セル２１をサブユニットとしてクラスタ２３の電池ユニットが形成され、クラスタ２３をサブユニットとしてモジュール２４の電池ユニットが形成され、モジュール２４をサブユニットとしてストリング２５の電池ユニットが形成され、ストリング２５をサブユニットとしてアレイ２６の電池ユニットが形成される。
図２は、モジュール２４における不具合の形態（モード）毎にＩ−Ｖカーブを示したグラフである。図２（ａ）は、開放電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ３１を示している。また、図２（ａ）では、開放電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ３１を実線で示したのに対し、正常時、即ち故障が無い状態のＩ−Ｖカーブ４１を点線で示した。
開放電圧低下モードは、モジュール２４に含まれる一部のクラスタ２３が故障した状態である。この場合、故障した分の電圧が低下するので、図２（ａ）に示すように、開放電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ３１は、最大動作点３２及び開放電圧３３が共に、正常時のＩ−Ｖカーブ４１の最大動作点４２及び開放電圧４３と比べて低下する。
図２（ｂ）は、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ５１を示している。最大動作電圧低下モードは、モジュール２４に含まれる一部のクラスタ２３に影がかかる又は汚れが付着する等によって電圧が低下した状態である。この場合、図２（ｂ）に示すように、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ５１は、最大動作点５２の電圧が、正常時のＩ−Ｖカーブ４１の最大動作点４２の電圧と比べて低下する。また、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ５１は、最大動作点５２より電圧値が高くなると、大きな傾きで電流値が低下し、更に電圧値が高くなると傾きが小さくなる。即ち、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ５１は、この大きな傾きから小さな傾きに変化する変曲点５４を有する。
図２（ｃ）は、最大動作電圧・電流低下モードのＩ−Ｖカーブ６１を示している。最大動作電圧・電流低下モードは、モジュール２４内のケーブル等の抵抗分が増加することによって電圧及び電流が低下した状態である。この場合、図２（ｃ）に示すように、開放電圧・電流低下モードのＩ−Ｖカーブ６１は、最大動作点６２の電圧及び電流が共に、正常時のＩ−Ｖカーブ４１の最大動作点４２の電圧及び電流と比べて低下する。
図２（ｄ）は、短絡電流低下モードのＩ−Ｖカーブ７１を示している。短絡電流低下モードは、モジュール２４に含まれる全てのクラスタ２３の電流値が低下した状態である。この場合、図２（ｄ）に示すように、短絡電流低下モードのＩ−Ｖカーブ７１は、短絡電流及び最大動作点７２の電流値が共に、正常時のＩ−Ｖカーブ４１の短絡電流及び最大動作点４２の電流と比べて低下する。
図２（ｅ）は、最大動作電流低下モードのＩ−Ｖカーブ８１を示している。最大動作電流低下モードは、モジュール２４に含まれる一部のクラスタ２３の電流が低下した状態で
ある。この場合、図２（ｅ）に示すように、最大動作電流低下モードのＩ−Ｖカーブ８１は、最大動作点８２の電流が、正常時のＩ−Ｖカーブ４１の最大動作点４２の電流と比べて低下する。また、最大動作電流低下モードのＩ−Ｖカーブ８１は、図２（ｂ）と同様に大きな傾きから小さな傾きに変化する変曲点８４を有する。
図２（ｆ）は、出力停止モードを示している。出力停止モードは、出力ラインの損傷等により、電力が完全に出力されない状態である。
このようにＩ−Ｖカーブは、不具合のモードによって異なるため、このＩ−Ｖカーブの特徴的変化を求めることにより、異常の有無の評価が可能になる。図３は、図２に示した各不具合のモードのＩ−Ｖカーブに係る演算結果を示す図である。図３の例では、各不具合のモードにおいて、電圧値Ｖを最小値から開放電圧（最大値）まで変化させた時の電圧値Ｖに対する電流値Ｉを式１のように二階微分した。
Ｐｄ＝ｄ２Ｉ／ｄＶ２ ・・・式１
図３（ａ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）に示すように、開放電圧低下モード、最大動作電圧・電流低下モード、及び短絡電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄは、略フラットとなる。
一方、図３（ｂ）、図３（ｅ）に示すように、最大動作電圧低下モード及び最大動作電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄは、図２（ｂ）、図２（ｅ）に示した変曲点５４，８４の位置に先鋭なピーク５８，８８が生じる。そこで、ピーク５８，８８の高さ以下であって、ピーク５８，８８以外の二階微分の結果Ｐｄよりも高い閾値Ｔａを設定する。これにより、二階微分の結果Ｐｄを閾値Ｔａと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａ以上であれば最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていると評価できる。また、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａよりも低ければ最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていないと評価できる。なお、出力停止モードでは、出力が無いため、二階微分を行わず、図３（ｆ）には、二階微分の結果を示していない。
また、図３は、電圧値に対する電流値を二階微分した例を示したが、これに限らず各不具合のモードにおいて、電圧値Ｖを最小値から開放電圧（最大値）まで変化させた時の電圧値Ｖに対する電力値Ｐを式２のように二階微分しても良い。
Ｐｄ＝ｄ２Ｐ／ｄＶ２ ・・・式２
図４は、電圧値に対する電力値を二階微分した結果Ｐｄを示す図である。図４（ａ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、開放電圧低下モード、最大動作電圧・電流低下モード、及び短絡電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄは、略フラットとなる。
一方、図４（ｂ）、図４（ｅ）に示すように、最大動作電圧低下モード及び最大動作電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄは、図２（ｂ）、図２（ｅ）に示した変曲点５４，８４の位置に先鋭なピーク５９，８９が生じる。そこで、ピーク５９，８９の高さ以下であって、ピーク５９，８９以外の二階微分の結果Ｐｄよりも高い閾値Ｔａを設定する。これにより、図３と同様に二階微分の結果Ｐｄを閾値Ｔａと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａ以上であれば最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていると評価できる。また、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａよりも低ければ最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていないと評価できる。
図３，図４では、モジュール２４について評価する例を示したが、これに限らず、ストリング２５やアレイ２６についても同様に評価できる。
図５は、ストリング２５における不具合の形態（モード）毎にＩ−Ｖカーブを示したグラフである。図５（ａ）は、開放電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ１３１を示している。また、図５（ａ）では、開放電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ１３１を実線で示したのに対し、正常時、即ち故障が無い状態のＩ−Ｖカーブ１４１を点線で示した。
開放電圧低下モードは、ストリング２５に含まれる一部のモジュール２４が故障した状態である。この場合、故障した分の電圧が低下するので、図５（ａ）に示すように、開放電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ１３１は、最大動作点１３２及び開放電圧１３３が共に、正常時のＩ−Ｖカーブ１４１の最大動作点１４２及び開放電圧４３と比べて低下する。
図５（ｂ）は、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ１５１を示している。最大動作電圧低下モードは、ストリング２５に含まれる一部のモジュール２４に影がかかる又は汚れが付着する等によって電流が低下した状態である。この場合、図５（ｂ）に示すように、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ１５１は、最大動作点１５２の電圧が、正常時のＩ−Ｖカーブ１４１の最大動作点１４２の電圧と比べて低下する。また、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ１５１は、最大動作点１５２より電圧値が高くなると、大きな傾きで電流値が低下し、更に電圧値が高くなると傾きが小さくなる。即ち、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ１５１は、この大きな傾きから小さな傾きに変化する変曲点１５４を有する。
図５（ｃ）は、最大動作電圧・電流低下モードのＩ−Ｖカーブ１６１を示している。最大動作電圧・電流低下モードは、ストリング２５内のケーブル等の抵抗分が増加することによって電圧及び電流が低下した状態である。この場合、図５（ｂ）に示すように、開放電圧・電流低下モードのＩ−Ｖカーブ１６１は、最大動作点１６２の電圧及び電流が共に、正常時のＩ−Ｖカーブ１４１の最大動作点１４２の電圧及び電流と比べて低下する。
図５（ｄ）は、短絡電流低下モードのＩ−Ｖカーブ１７１を示している。短絡電流低下モードは、ストリング２５に含まれる全てのモジュール２４の電流値が低下した状態である。この場合、図５（ｄ）に示すように、短絡電流低下モードのＩ−Ｖカーブ１７１は、短絡電流及び最大動作点１７２の電流値が共に、正常時のＩ−Ｖカーブ１４１の短絡電流及び最大動作点１４２の電流と比べて低下する。
図５（ｅ）は、最大動作電流低下モードのＩ−Ｖカーブ１８１を示している。最大動作電流低下モードは、ストリング２５に含まれる一部のモジュール２４の電流が低下した状態である。この場合、図５（ｅ）に示すように、最大動作電流低下モードのＩ−Ｖカーブ１８１は、最大動作点１８２の電流が、正常時のＩ−Ｖカーブ１４１の最大動作点１４２の電流と比べて低下する。また、最大動作電流低下モードのＩ−Ｖカーブ１５１は、図５（ｂ）と同様に大きな傾きから小さな傾きに変化する変曲点１８４を有する。
図５（ｆ）は、出力停止モードを示している。出力停止モードは、出力ラインの損傷等により、電力が完全に出力されない状態である。
このようにＩ−Ｖカーブは、不具合のモードによって異なるため、このＩ−Ｖカーブの特徴的変化を求めることにより、異常の有無の評価が可能になる。図６は、図５に示した各不具合のモードのＩ−Ｖカーブに係る演算結果を示す図である。図６の例では、各不具合のモードにおいて、電圧値Ｖを最小値から開放電圧（最大値）まで変化させた時の電圧値Ｖに対する電流値Ｉを前記式１のように二階微分した。
図６（ａ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）に示すように、開放電圧低下モード、最大動作電
圧・電流低下モード、及び短絡電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄは、略フラットとなる。
一方、図６（ｂ）、図６（ｅ）に示すように、最大動作電圧低下モード及び最大動作電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄでは、図５（ｂ）、図５（ｅ）に示した変曲点１５４，１８４の位置に先鋭なピーク１５８，１８８が生じる。そこで、ピーク１５８，１８８の高さ以下であって、ピーク１５８，１８８以外の二階微分の結果Ｐｄよりも高い閾値Ｔａを設定する。これにより、二階微分の結果Ｐｄを閾値Ｔａと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａ以上であれば最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていると評価できる。また、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａよりも低ければ最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていないと評価できる。なお、出力停止モードでは、出力が無いため、二階微分を行わず、図６（ｆ）には、二階微分の結果を示していない。
また、図６は、電圧値に対する電流値を二階微分した例を示したが、これに限らず各不具合のモードにおいて、電圧値Ｖを最小値から開放電圧（最大値）まで変化させた時の電圧値Ｖに対する電力値Ｐを式２のように二階微分しても良い。
Ｐｄ＝ｄ（ｄＰ／ｄＶ） ・・・式２
図７は、電圧値に対する電力値を二階微分した結果Ｐｄを示す図である。図７（ａ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）に示すように、開放電圧低下モード、最大動作電圧・電流低下モード、及び短絡電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄは、略フラットとなる。
一方、図７（ｂ）、図７（ｅ）に示すように、最大動作電圧低下モード及び最大動作電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄは、図１１（ｂ）、図１１（ｅ）に示した変曲点１５４，１８４の位置に先鋭なピーク１５９，１８９が生じる。そこで、ピーク１５９，１８９の高さ以下であって、ピーク１５９，１８９以外の二階微分の結果Ｐｄよりも高い閾値Ｔａを設定する。これにより、図６と同様に二階微分の結果Ｐｄを閾値Ｔａと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａ以上であれば最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていると評価できる。また、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａよりも低ければ最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていないと評価できる。
図８は、本実施例１における太陽電池評価システム１の概略構成を示す図である。太陽電池評価システム１においては、太陽電池２が計測データ取得部５に接続されており、太陽電池２の出力が計測データ取得部５に入力されるようになっている。また、計測データ取得部５は、太陽電池２の出力電圧値を変化させるように設定する電圧設定部５１と、この出力電圧値を変化させたときの出力電圧値と、当該出力電圧値に対する出力電流値を計測する計測部５２を有する。
計測データ取得部５において取得されたデータは、演算部６に入力される。演算部６は、入力されたデータを演算して、異常に伴う特徴的変化を求める。例えば、演算部６は、前記出力電圧値に対する前記出力電流値又は前記出力電圧値に対する出力電力値を二階微分し、この二階微分の結果Ｐｄ（図３）を演算結果（異常に伴う特徴的変化）とする。また、演算部６は、前記出力電圧値に対する前記出力電流値又は前記出力電圧値に対する出力電力値を微分し、この微分した値の前後の差を演算結果（異常に伴う特徴的変化）として求めても良い。
なお、演算部６は、異常に伴う特徴的変化として、前記二階微分を行う場合、図１２に示すように、二階微分の結果Ｐｄのうち、開放電圧付近の値は、異常の有無にかかわらず
生じるノイズのため、開放電圧から所定の範囲の値を除外しても良い。
演算部６における演算結果は、評価部８に入力される。評価部８は、閾値記憶部７から閾値Ｔａを読出し、前記演算結果と比較して、例えば前記二階微分の結果Ｐｄや、前記微分した値の前後の差が閾値Ｔａを超えたか否かを判定し、前記演算結果が閾値Ｔａを超えた場合に、前記電池ユニットを異常と評価する。
出力部９は、評価部８による評価結果を出力する。出力部９は、例えば表示、印刷、音声出力、記憶媒体への書き込み、他の装置への送信等によって評価結果を出力する。これにより、太陽電池２に異常があった場合には、操作者や管理者へ異常を通知する。
図９は、本実施例１における太陽電池評価システム１が実行する評価方法の説明図である。
まず、計測データ取得部５が、太陽電池２のストリング２５からＩ−Ｖカーブを取得する(ステップＳ１０)。例えば、電圧設定部５１が、ストリング２５の出力電圧を最小値から開放電圧値まで変化させて、計測部５２が、このときの出力電圧値に対する出力電流値を計測してメモリ（不図示）に記憶する。
次に演算部６が、ステップＳ１１で計測した出力電流値Ｉに対して出力電圧値Ｖで二階微分し、二階微分の結果Ｐｄを求める(ステップＳ２０)。
評価部８は、閾値記憶部７から閾値Ｔａを取得して、二階微分の結果Ｐｄと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えているか否かを判定する(ステップＳ３０)。
二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていなければ(ステップＳ３０，Ｎｏ)、図９の処理を終了し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていれば(ステップＳ３０，Ｙｅｓ)、出力部９が異常を通知する出力を行う(ステップＳ４０)。
図９では、出力電流値Ｉに対して二階微分した例を示したが、これに限らず、出力電力値Ｐに対して二階微分しても良い。
図１０は、本実施例１における太陽電池評価システム１が、出力電力値Ｐに対して二階微分して評価を行う評価方法の説明図である。
まず、計測データ取得部５が、太陽電池２のストリング２５からＩ−Ｖカーブを取得する(ステップＳ５０)。例えば、電圧設定部５１が、ストリング２５の出力電圧を最小値から開放電圧値まで変化させて、計測部５２が、このときの出力電圧値に対する出力電流値を計測してメモリ（不図示）に記憶する。
次に演算部６が、ステップＳ５０計測した出力電流値Ｉと出力電圧値Ｖを乗じて出力電力値Ｐを算出する(ステップＳ６０)。
また演算部６が、ステップＳ６０で算出した出力電力値Ｐに対して出力電圧値Ｖで二階微分し、二階微分の結果Ｐｄを求める(ステップＳ７０)。
評価部８は、閾値記憶部７から閾値Ｔａを取得して、二階微分の結果Ｐｄと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えているか否かを判定する(ステップＳ８０)。
二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていなければ(ステップＳ８０，Ｎｏ)、図９の処
理を終了し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていれば(ステップＳ８０，Ｙｅｓ)、出力部９が異常を通知する出力を行う(ステップＳ９０)。
なお、図９、図１０では、出力電圧値を最小値から最大値（開放電圧）まで変化させて、この範囲の出力電圧値に対する出力電力値を全て計測した後に二階微分を行ったが、出力電圧値を変化させつつ出力電流値を計測する毎に二階微分を行っても良い。
以上のように、本実施例１によれば、電池ユニットとしてのストリング２５の出力電圧を変化させた時の出力電圧値に対する出力電流値を二階微分して、異常の発生に伴って生じる特徴的変化の値（図３（ｂ）：ピーク５８の高さ）とし、この二階微分した値を閾値Ｔａと比較することで異常の有無を評価できる。
特に、本実施例１によれば、前記二階微分して得られる値が、例えば図３（ｂ）に示すように、異常が発生したときのみ生じる先鋭なピークとして求められるので、容易、また高精度に異常の有無を評価できる。
＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２について説明する。実施例１においては、二階微分の結果を特定の閾値Ｔａと比較して評価を行った。これに対し本実施例２においては、電池ユニットを構成するサブユニットの数に応じた閾値Ｔａを用いて評価を行った。なお、この他の構成は、前述の実施例１と同じであるので、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。
図１１は、モジュール数の異なるストリング２５において不具合が発生した場合のＩ−Ｖカーブを示す図である。
図１１（ａ）は、５つのモジュール２４を直列に接続してなるストリング２５の正常なＩ−Ｖカーブを示す図である。図１１（ｂ）は、５つのモジュール２４を直列に接続してなるストリング２５において、１つのモジュール２４に最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じた場合のＩ−Ｖカーブを示す図である。
図１１（ｃ）は、４つのモジュール２４を直列に接続してなるストリング２５において、１つのモジュール２４に最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じた場合のＩ−Ｖカーブを示す図である。
図１１（ｄ）は、３つのモジュール２４を直列に接続してなるストリング２５において、１つのモジュール２４に最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じた場合のＩ−Ｖカーブを示す図である。
図１１（ｅ）は、２つのモジュール２４を直列に接続してなるストリング２５において、１つのモジュール２４に最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じた場合のＩ−Ｖカーブを示す図である。
図１１（ｆ）は、１つのモジュール２４から構成されるストリング２５において、１つのモジュール２４に最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じた場合のＩ−Ｖカーブを示す図である。
図１１（ｂ）〜図１１（ｆ）に示すように、ストリング２５を構成するモジュールの数が異なっても、最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じた場合には、図５（ｂ），図５（ｅ）と同様に変曲点９８が現れる。
図１１（ａ）〜図１１（ｆ）のストリング２５について、出力電圧値に対する出力電流値を二階微分すると、図１２（ａ）〜図１２（ｆ）のように、図１２（ａ）では二階微分の結果Ｐｄがフラットになるのに対し、図１２（ｂ）〜図１２（ｆ）では二階微分の結果Ｐｄにピーク９９が現れる。
このようにストリング２５に、最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じた場合には、ストリング２５を構成するモジュールの数に関わらず、ピーク９９が現れるが、そのピーク９９の高さはストリング２５を構成するモジュールの数に依存する。
図１３は、ストリング２５を構成するモジュール２４の直列に接続された数と、ピーク９９の高さの関係を示す図である。
ストリング２５を構成するモジュール２４の直列に接続された数が異なると、ストリング全体の出力電圧が異なるので、一つのモジュール２４に異常が生じて低下する電圧が、ストリング全体の出力電圧に与える影響が異なり、この影響の違いがピーク９９の高さの違いとして現れる。
そこで、異常を評価する際に、ピーク９９と比較する閾値Ｔａは、ピーク９９の高さに応じた値に設定することが望ましい。即ち、閾値Ｔａは、ストリング２５を構成するモジュール２４の直列に接続された数に応じた値に設定されることが望ましい。
図１４は、電池ユニットを構成するサブユニット一つ当たりの開放電圧を記憶する諸元記憶部の一例を示す図である。
諸元記憶部７５は、サブユニット、本実施例２ではモジュール２４一つ当たりの開放電圧や短絡電流等の規定値を、型番、商品名、販売時期及びメーカ名等のサブユニットを識別するための識別情報と対応付けて記憶している。
図１５は、サブユニットの数毎に閾値Ｔａを記憶した閾値記憶部７の一例を示す図である。図１５の閾値Ｔａは、図１２、図１３に示すようなモジュール数とピーク９９の高さとの関係から、モジュール数毎に定められ、このモジュール数と対応付けて閾値記憶部７に記憶されている。
図１６は、本実施例２における太陽電池評価システム１が実行する評価方法の説明図である。
まず、計測データ取得部５が、太陽電池２のストリング２５からＩ−Ｖカーブを取得する(ステップＳ１０)。例えば、電圧設定部５１が、ストリング２５の出力電圧を最小値から開放電圧値まで変化させて、計測部５２が、このときの出力電圧値に対する出力電流値を計測してメモリ（不図示）に記憶する。
次に演算部６が、ステップＳ１１で計測した出力電流値Ｉに対して出力電圧値Ｖで二階微分し、二階微分の結果Ｐｄを求める(ステップＳ２０)。
評価部８は、操作者によるサブユニットの型番、商品名、販売時期及びメーカ名等の識別情報の入力を受け付ける(ステップＳ２３)。この識別情報の入力は、操作者がキーボードを操作して入力する構成やバーコードを読み取って入力する構成等でも良い。
評価部８は、通信回線を介してデータベースサーバとしての諸元記憶部７５にアクセスし、ステップＳ２３で入力された識別情報と対応する規定値（開放電圧）を読み出す(ス
テップＳ２５)。
評価部８は、ステップＳ１０で計測したストリング（電池ユニット）２５の開放電圧をステップＳ２５で取得したモジュール（サブユニット）２４の開放電圧で除して、ストリング２５を構成するモジュール２４の直列に接続した数を算出する(ステップＳ２７)。
そして評価部８は、ステップＳ２７で算出したモジュール２４の数と対応する閾値Ｔａを閾値記憶部７から取得して、二階微分の結果Ｐｄと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えているか否かを判定する(ステップＳ３０)。
二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていなければ(ステップＳ３０，Ｎｏ)、図９の処理を終了し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていれば(ステップＳ３０，Ｙｅｓ)、出力部９が異常を通知する出力を行う(ステップＳ４０)。
図１６では、出力電流値Ｉに対して二階微分した例を示したが、これに限らず、図１０のように出力電力値Ｐに対して二階微分し、この二階微分の結果と本実施形態２の処理（Ｓ２３〜Ｓ３０）で求めた閾値Ｔａとを比較して評価を行っても良い。この場合、閾値Ｔａの値は、出力電力値Ｐに対して二階微分したときのピークの高さとモジュール数との関係から、モジュール数毎に定め、このモジュール数と閾値Ｔａの値とを対応付けて閾値記憶部７に記憶させれば良い。
以上のように本実施例２によれば、ストリング２５を構成するモジュール２４の数に基づいて、適切な閾値Ｔａを選択できるので、精度良く評価を行うことができる。
＜実施例３＞
次に、本発明の実施例３について説明する。実施例１においては、二階微分の結果を、用いて最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの評価を行った。これに加えて本実施例３においては、開放電圧低下モード、短絡電圧低下モード、出力停止モードの評価も行う。なお、この他の構成は、前述の実施例１と同じであるので、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。
図５（ａ）に示すように、開放電圧低下モードでは、計測した開放電圧１３３が、正常な開放電圧１４３と比べて低くなっている。従ってこの開放電圧１３３，１４３を比較することで、開放電圧低下モードの評価を行う。
また、図５（ｄ）に示すように、短絡電流低下モードでは、計測した短絡開放電圧が、正常な短絡電流と比べて低くなっている。従ってこの短絡電流を比較することで、短絡電流低下モードの評価を行う。
更に、図５（ｆ）に示すように、出力停止モードでは、出力電力が完全に停止する。従って出力電力の有無で、出力停止モードの評価を行う。
図１７は、本実施例３における太陽電池評価システム１が実行する評価方法の説明図である。
まず、評価部８は、太陽電池２のストリング２５からの出力電力が有るか否かを取得する(ステップＳ５)。出力電力が無い場合(ステッ・BR>VＳ５，Ｎｏ)、評価部８は、出力停止モードと判定してステップＳ４０へ移行する。
一方、出力電力が有る場合には(ステップＳ５，Ｙｅｓ)、計測データ取得部５が、太陽電池２のストリング２５からＩ−Ｖカーブを取得する(ステップＳ１０)。例えば、電圧設定部５１が、ストリング２５の出力電圧を最小値から開放電圧値まで変化させて、計測部５２が、このときの出力電圧値に対する出力電流値を計測してメモリ（不図示）に記憶する。
次に演算部６が、ステップＳ１１で計測した出力電流値Ｉに対して出力電圧値Ｖで二階微分し、二階微分の結果Ｐｄを求める(ステップＳ２０)。
評価部８は、閾値記憶部７から閾値Ｔａを取得して、二階微分の結果Ｐｄと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えているか否かを判定する(ステップＳ３０)。
二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていなければ(ステップＳ３０，Ｎｏ)、ステップＳ５０へ移行し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていれば(ステップＳ３０，Ｙｅ
ｓ)、最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常である旨をメモリに記
憶させる(ステップＳ３５)。
次に評価部８は、ストリング２５の正常な開放電圧（規定値）を取得する(ステップＳ
５０)。このストリング２５の規定値は、例えば操作者がキーボード等から直接入力する
。また、図１４のような諸元記憶部７５にストリング２５の正常な開放電圧（規定値）をストリング２５の識別情報と対応付けて登録しておき、操作者がキーボード等からストリング２５の識別情報を入力した場合に、この識別情報と対応する規定値を諸元記憶部７５から読み出して取得するものでも良い。
評価部８は、ステップＳ１０で計測したストリング２５の開放電圧と規定値とを比較し、計測したストリング２５の開放電圧が、規定値より低下しているか否かを判定する(ス
テップＳ５５)。
計測したストリング２５の開放電圧が、規定値より低下していなければ(ステップＳ５
５，Ｎｏ)、ステップＳ６０へ移行し、計測したストリング２５の開放電圧が、規定値よ
り低下していれば(ステップＳ５５，Ｙｅｓ)、開放電圧低下モードの異常である旨をメモリに記憶させる(ステップＳ５７)。
更に評価部８は、ストリング２５の正常な短絡電流値（規定値）を取得する(ステップ
Ｓ６０)。このストリング２５の規定値は、例えば操作者がキーボード等から直接入力す
る。また、図１４のような諸元記憶部７５にストリング２５の正常な短絡電流値（規定値）をストリング２５の識別情報と対応付けて登録しておき、操作者がキーボード等からストリング２５の識別情報を入力した場合に、この識別情報と対応する規定値を諸元記憶部７５から読み出して取得するものでも良い。
評価部８は、ステップＳ１０で計測したストリング２５の短絡電流と規定値とを比較し、計測したストリング２５の短絡電流値が、規定値より低下しているか否かを判定する(
ステップＳ６５)。
計測したストリング２５の短絡電流値が、規定値より低下していなければ(ステップＳ
６５，Ｎｏ)、ステップＳ７０へ移行し、計測したストリング２５の短絡電流値が、規定
値より低下していれば(ステップＳ６５，Ｙｅｓ)、短絡電流低下モードの異常である旨をメモリに記憶させる(ステップＳ６７)。
そして出力部９は、ステップＳ３５，Ｓ５７，Ｓ６７で記録された評価結果をメモリから読み出して出力する(ステップＳ７０)。なお、ステップＳ３５，Ｓ５７，Ｓ６７で、メモリに何れの異常も記録されなかった場合には、正常である旨の評価結果を出力する。
以上のように、本実施例３によれば、最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの評価に加えて、開放電圧低下モードや、出力停止モードの評価も行うことができる。
＜実施例４＞
次に、本発明の実施例４について説明する。実施例１においては、実施例１においては、モジュール２４を複数直列に接続したストリング２５を評価対象とした。これに対し本実施例４においては、ストリングを複数並列に接続したアレイ２６を測定対象とした。なお、この他の構成は、前述の実施例１と同じであるので、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。
図１８は、アレイ２６における不具合の形態（モード）毎にＩ−Ｖカーブを示したグラフである。図１８（ａ）は、開放電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ２３１を示している。また、図１８（ａ）では、開放電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ２３１を実線で示したのに対し、正常時、即ち故障が無い状態のＩ−Ｖカーブ２４１を点線で示した。
開放電圧低下モードは、アレイ２６に含まれる一部のストリング２５が故障した状態である。この場合、故障した分の電圧が低下するので、図１８（ａ）に示すように、開放電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ２３１は、最大動作点２３２及び開放電圧２３３が共に、正常時のＩ−Ｖカーブ２４１の最大動作点２４２及び開放電圧４３と比べて低下する。
図１８（ｂ）は、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ２５１を示している。最大動作電圧低下モードは、アレイ２６に含まれる一部のストリング２５に影がかかる又は汚れが付着する等によって電圧が低下した状態である。この場合、図１８（ｂ）に示すように、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ２５１は、最大動作点２５２の電圧が、正常時のＩ−Ｖカーブ２４１の最大動作点２４２の電圧と比べて低下する。また、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ２５１は、最大動作点２５２より電圧値が高くなると、大きな傾きで電流値が低下し、更に電圧値が高くなると傾きが小さくなる。即ち、最大動作電圧低下モードのＩ−Ｖカーブ２５１は、この大きな傾きから小さな傾きに変化する変曲点２５４を有する。
図１８（ｃ）は、最大動作電圧・電流低下モードのＩ−Ｖカーブ２６１を示している。最大動作電圧・電流低下モードは、アレイ２６内のケーブル等の抵抗分が増加することによって電圧及び電流が低下した状態である。この場合、図１８（ｂ）に示すように、開放電圧・電流低下モードのＩ−Ｖカーブ２６１は、最大動作点２６２の電圧及び電流が共に、正常時のＩ−Ｖカーブ２４１の最大動作点２４２の電圧及び電流と比べて低下する。
図１８（ｄ）は、短絡電流低下モードのＩ−Ｖカーブ２７１を示している。短絡電流低下モードは、アレイ２６に含まれる全てのストリング２５の電流値が低下した状態である。この場合、図１８（ｄ）に示すように、短絡電流低下モードのＩ−Ｖカーブ２７１は、短絡電流及び最大動作点２７２の電流値が共に、正常時のＩ−Ｖカーブ２４１の短絡電流及び最大動作点２４２の電流と比べて低下する。
図１８（ｅ）は、最大動作電流低下モードのＩ−Ｖカーブ２８１を示している。最大動作電流低下モードは、アレイ２６に含まれる一部のストリング２５の電流が低下した状態である。この場合、図１８（ｅ）に示すように、最大動作電流低下モードのＩ−Ｖカーブ
２８１は、最大動作点２８２の電流が、正常時のＩ−Ｖカーブ２４１の最大動作点２４２の電流と比べて低下する。また、最大動作電流低下モードのＩ−Ｖカーブ２５１は、図１８（ｂ）と同様に大きな傾きから小さな傾きに変化する変曲点２８４を有する。
図１８（ｆ）は、出力停止モードを示している。出力停止モードは、出力ラインの損傷等により、電力が完全に出力されない状態である。
このようにＩ−Ｖカーブは、不具合のモードによって異なるため、このＩ−Ｖカーブの特徴的変化を求めることにより、異常の有無の評価が可能になる。図１９は、図１８に示した各不具合のモードのＩ−Ｖカーブに係る演算結果を示す図である。図１９の例では、各不具合のモードにおいて、電圧値Ｖを最小値から開放電圧（最大値）まで変化させた時の電圧値Ｖに対する電流値Ｉを前記式１のように二階微分した。
図１９（ａ）、図１９（ｃ）、図１９（ｄ）に示すように、開放電圧低下モード、最大動作電圧・電流低下モード、及び短絡電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄは、略フラットとなる。
一方、図１９（ｂ）、図１９（ｅ）に示すように、最大動作電圧低下モード及び最大動作電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄは、図１８（ｂ）、図１８（ｅ）に示した変曲点２５４，１８４の位置に先鋭なピーク２５８，２８８が生じる。そこで、ピーク２５８，２８８の高さ以下であって、ピーク２５８，２８８以外の二階微分の結果Ｐｄよりも高い閾値Ｔａを設定する。これにより、二階微分の結果Ｐｄを閾値Ｔａと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａ以上であれば最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていると評価できる。また、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａよりも低ければ最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていないと評価できる。なお、出力停止モードでは、出力が無いため、二階微分を行わず、図１９（ｆ）には、二階微分の結果を示していない。
本実施例４では、アレイ２６を評価対象としているため、一つのモジュール２４に不具合が発生しても、不具合による電力の低下がモジュール２４全体の電力に与える影響が小さく、図１８のＩ−Ｖカーブに現れる変化が小さくなる。しかし、この場合でも二階微分の結果Ｐｄは、図１９（ｂ）、図１９（ｅ）に示すように、不具合による変化が先鋭なピーク２５８，２８８として現れるので、精度良く評価できる。
また、図１９は、電圧値に対する電流値を二階微分した例を示したが、これに限らず各不具合のモードにおいて、電圧値Ｖを最小値から開放電圧（最大値）まで変化させた時の電圧値Ｖに対する電力値Ｐを前記式２のように二階微分しても良い。
図２０は、電圧値に対する電力値を二階微分した結果Ｐｄを示す図である。図２０（ａ）、図２０（ｃ）、図２０（ｄ）に示すように、開放電圧低下モード、最大動作電圧・電流低下モード、及び短絡電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄは、略フラットとなる。
一方、図２０（ｂ）、図２０（ｅ）に示すように、最大動作電圧低下モード及び最大動作電流低下モードの二階微分の結果Ｐｄは、図１１（ｂ）、図１１（ｅ）に示した変曲点２５４，１８４の位置に先鋭なピーク２５９，２８９が生じる。そこで、ピーク２５９，２８９の高さ以下であって、ピーク２５９，２８９以外の二階微分の結果Ｐｄよりも高い閾値Ｔａを設定する。これにより、図１９と同様に二階微分の結果Ｐｄを閾値Ｔａと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａ以上であれば最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていると評価できる。また、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａよりも低ければ最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常が生じていない
と評価できる。
図２１は、本実施例４における太陽電池評価システム１が実行する評価方法の説明図である。
まず、計測データ取得部５が、太陽電池２のアレイ２６からＩ−Ｖカーブを取得する(
ステップＳ１１０)。例えば、電圧設定部５１が、アレイ２６の出力電圧を最小値から開
放電圧値まで変化させて、計測部５２が、このときの出力電圧値に対する出力電流値を計測してメモリ（不図示）に記憶する。
次に演算部６が、ステップＳ１１１で計測した出力電流値Ｉに対して出力電圧値Ｖで二階微分し、二階微分の結果Ｐｄを求める(ステップＳ１２０)。
評価部８は、閾値記憶部７から閾値Ｔａを取得して、二階微分の結果Ｐｄと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えているか否かを判定する(ステップＳ１３０)。
二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていなければ(ステップＳ１３０，Ｎｏ)、図２１の処理を終了し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていれば(ステップＳ１３０，Ｙ
ｅｓ)、出力部９が異常を通知する出力を行う(ステップＳ１４０)。
図２１では、出力電流値Ｉに対して二階微分した例を示したが、これに限らず、出力電力値Ｐに対して二階微分しても良い。
図２２は、本実施例４における太陽電池評価システム１が、出力電力値Ｐに対して二階微分して評価を行う評価方法の説明図である。
まず、計測データ取得部５が、太陽電池２のアレイ２６からＩ−Ｖカーブを取得する(
ステップＳ１５０)。例えば、電圧設定部５１が、アレイ２６の出力電圧を最小値から開
放電圧値まで変化させて、計測部５２が、このときの出力電圧値に対する出力電流値を計測してメモリ（不図示）に記憶する。
次に演算部６が、ステップＳ１５０計測した出力電流値Ｉと出力電圧値Ｖを乗じて出力電力値Ｐを算出する(ステップＳ１６０)。
また演算部６が、ステップＳ１６０で算出した出力電力値Ｐに対して出力電圧値Ｖで二階微分し、二階微分の結果Ｐｄを求める(ステップＳ１７０)。
評価部８は、閾値記憶部７から閾値Ｔａを取得して、二階微分の結果Ｐｄと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えているか否かを判定する(ステップＳ１８０)。
二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていなければ(ステップＳ１８０，Ｎｏ)、図９の処理を終了し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていれば(ステップＳ１８０，Ｙｅ
ｓ)、出力部９が異常を通知する出力を行う(ステップＳ１９０)。
なお、図２１、図２２では、出力電圧値を最小値から最大値（開放電圧）まで変化させて、この範囲の出力電圧値に対する出力電力値を全て計測した後に二階微分を行ったが、出力電圧値を変化させつつ出力電流値を計測する毎に二階微分を行っても良い。
以上のように、本実施例４によれば、電池ユニットとしてのアレイ２６の出力電圧を変化させた時の出力電圧値に対する出力電流値を二階微分して、異常の発生に伴って生じる
特徴的変化の値（例えば図１９（ｂ）：ピーク２５８の高さ）とし、この二階微分した値を閾値Ｔａと比較することで異常の有無を評価できる。
＜実施例５＞
次に、本発明の実施例５について説明する。実施例４においては、二階微分の結果を特定の閾値Ｔａと比較して評価を行った。これに対し本実施例５においては、電池ユニットを構成するサブユニットの数に応じた閾値Ｔａを用いて評価を行った。なお、この他の構成は、前述の実施例１と同じであるので、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。
本実施例５では、アレイ２６を評価対象とする。アレイ２６は、サブユニットとしてのモジュール２４が複数直列に接続されてストリング２５を構成し、この直列に接続されたモジュール２４（ストリング２５）が、複数並列に接続されることで構成されている。
アレイ２６を構成するモジュール２４の直列に接続された数、及び直列に接続されたモジュール２４（ストリング２５）の列数が異なると、アレイ全体の出力電圧が異なるので、一つのモジュール２４に異常が生じて低下する電圧が、アレイ全体の出力電圧に与える影響が異なり、この影響の違いが二階微分の結果Ｐｄにおけるピーク（例えば図１９のピーク２５８）の高さの違いとして現れる。
そこで、異常を評価する際に、二階微分の結果Ｐｄと比較する閾値Ｔａは、アレイ２６を構成するモジュール２４の直列に接続された数、及びモジュール２４の列数に応じた値に設定されることが望ましい。
図２３は、サブユニットの数、及び列数毎に閾値Ｔａを記憶した閾値記憶部７の一例を示す図である。図２３の例では、モジュール数及び列数毎に、一つのモジュールの不具合によって生じるピークの高さが求められ、このピークの高さから閾値Ｔａがモジュール数及び列数毎に定められ、このモジュール数及び列数と閾値Ｔａとが対応付けられて閾値記憶部７に記憶されている。
図２４は、本実施例５における太陽電池評価システム１が実行する評価方法の説明図である。
まず、計測データ取得部５が、太陽電池２のアレイ２６からＩ−Ｖカーブを取得する(
ステップＳ１０)。例えば、電圧設定部５１が、アレイ２６の出力電圧を最小値から開放
電圧値まで変化させて、計測部５２が、このときの出力電圧値に対する出力電流値を計測してメモリ（不図示）に記憶する。
次に演算部６が、ステップＳ１１で計測した出力電流値Ｉに対して出力電圧値Ｖで二階微分し、二階微分の結果Ｐｄを求める(ステップＳ２０)。
評価部８は、操作者によるサブユニット（モジュール２４）の型番、商品名、販売時期及びメーカ名等の識別情報の入力を受け付ける(ステップＳ２３)。この識別情報の入力は、操作者がキーボードを操作して入力する構成やバーコードを読み取って入力する構成等でも良い。
評価部８は、通信回線を介してデータベースサーバとしての諸元記憶部７５（図１４）にアクセスし、ステップＳ２３で入力された識別情報と対応する規定値（開放電圧及び短絡電流）を読み出す(ステップＳ２５)。
評価部８は、ステップＳ１０で計測したアレイ（電池ユニット）２６の開放電圧をステップＳ２５で取得したモジュール（サブユニット）２４の開放電圧で除して、アレイ２６を構成するモジュール２４の直列に接続した数を算出する(ステップＳ２７)。
また、評価部８は、ステップＳ１０で計測したアレイ（電池ユニット）２６の短絡電流をステップＳ２５で取得したモジュール（サブユニット）２４の短絡電流で除して、アレイ２６を構成する直列に接続したモジュール２４の列数、即ちストリング２５の数を算出する(ステップＳ２８)。
そして評価部８は、ステップＳ２７、Ｓ２８で算出したモジュール２４の数及び列数と対応する閾値Ｔａを閾値記憶部７（図２３）から取得して、二階微分の結果Ｐｄと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えているか否かを判定する(ステップＳ３０)。
二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていなければ(ステップＳ３０，Ｎｏ)、図９の処理を終了し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていれば(ステップＳ３０，Ｙｅｓ)、出力部９が異常を通知する出力を行う(ステップＳ４０)。
図２４では、出力電流値Ｉに対して二階微分した例を示したが、これに限らず、図１０のように出力電力値Ｐに対して二階微分し、この二階微分の結果と本実施形態２の処理（Ｓ２３〜Ｓ３０）で求めた閾値Ｔａとを比較して評価を行っても良い。
以上のように本実施例２によれば、アレイ２６を構成するモジュール２４の数に基づいて、適切な閾値Ｔａを選択できるので、精度良く評価を行うことができる。
＜実施例６＞
次に、本発明の実施例６について説明する。実施例４においては、二階微分の結果を、用いて最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの評価を行った。これに加えて本実施例６においては、開放電圧低下モード、短絡電圧低下モード、出力停止モードの評価も行った。なお、この他の構成は、前述の実施例４と同じであるので、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。
図２５は、本実施例６における太陽電池評価システム１が実行する評価方法の説明図である。
まず、評価部８は、太陽電池２のアレイ２６からの出力電力が有るか否かを取得する(
ステップＳ５)。出力電力が無い場合(ステップＳ５，Ｎｏ)、評価部８は、出力停止モー
ドと判定してステップＳ４０へ移行する。
一方、出力電力が有る場合には(ステップＳ５，Ｙｅｓ)、計測データ取得部５が、太陽電池２のアレイ２６からＩ−Ｖカーブを取得する(ステップＳ１０)。例えば、電圧設定部５１が、アレイ２６の出力電圧を最小値から開放電圧値まで変化させて、計測部５２が、このときの出力電圧値に対する出力電流値を計測してメモリ（不図示）に記憶する。
次に演算部６が、ステップＳ１１で計測した出力電流値Ｉに対して出力電圧値Ｖで二階微分し、二階微分の結果Ｐｄを求める(ステップＳ２０)。
評価部８は、閾値記憶部７から閾値Ｔａを取得して、二階微分の結果Ｐｄと比較し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えているか否かを判定する(ステップＳ３０)。
二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていなければ(ステップＳ３０，Ｎｏ)、ステップ
Ｓ５０へ移行し、二階微分の結果Ｐｄが閾値Ｔａを超えていれば(ステップＳ３０，Ｙｅ
ｓ)、最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの異常である旨をメモリに記
憶させる(ステップＳ３５)。
次に評価部８は、アレイ２６の正常な開放電圧（規定値）を取得する(ステップＳ５０)。このアレイ２６の規定値は、例えば操作者がキーボード等から直接入力する。また、図１４のような諸元記憶部７５にアレイ２６の正常な開放電圧（規定値）をアレイ２６の識別情報と対応付けて登録しておき、操作者がキーボード等からアレイ２６の識別情報を入力した場合に、この識別情報と対応する規定値を諸元記憶部７５から読み出して取得するものでも良い。
評価部８は、ステップＳ１０で計測したアレイ２６の開放電圧と規定値とを比較し、計測したアレイ２６の開放電圧が、規定値より低下しているか否かを判定する(ステップＳ
５５)。
計測したアレイ２６の開放電圧が、規定値より低下していなければ(ステップＳ５５，
Ｎｏ)、ステップＳ６０へ移行し、計測したアレイ２６の開放電圧が、規定値より低下し
ていれば(ステップＳ５５，Ｙｅｓ)、開放電圧低下モードの異常である旨をメモリに記憶させる(ステップＳ５７)。
更に評価部８は、アレイ２６の正常な短絡電流値（規定値）を取得する(ステップＳ６
０)。このアレイ２６の規定値は、例えば操作者がキーボード等から直接入力する。また
、図１４のような諸元記憶部７５にアレイ２６の正常な短絡電流値（規定値）をアレイ２６の識別情報と対応付けて登録しておき、操作者がキーボード等からアレイ２６の識別情報を入力した場合に、この識別情報と対応する規定値を諸元記憶部７５から読み出して取得するものでも良い。
評価部８は、ステップＳ１０で計測したアレイ２６の短絡電流と規定値とを比較し、計測したアレイ２６の短絡電流値が、規定値より低下しているか否かを判定する(ステップ
Ｓ６５)。
計測したアレイ２６の短絡電流値が、規定値より低下していなければ(ステップＳ６５
，Ｎｏ)、ステップＳ７０へ移行し、計測したアレイ２６の短絡電流値が、規定値より低
下していれば(ステップＳ６５，Ｙｅｓ)、短絡電流低下モードの異常である旨をメモリに記憶させる(ステップＳ６７)。
そして出力部９は、ステップＳ３５，Ｓ５７，Ｓ６７で記録された評価結果をメモリから読み出して出力する(ステップＳ７０)。なお、ステップＳ３５，Ｓ５７，Ｓ６７で、メモリに何れの異常も記録されなかった場合には、正常である旨の評価結果を出力する。
以上のように、本実施例６によれば、最大動作電圧低下モード又は最大動作電流低下モードの評価に加えて、開放電圧低下モードや、出力停止モードの評価も行うことができる。
＜実施例７＞
次に、実施例７について説明する。本実施例７においては、太陽電池評価システムの構成の様々な態様について説明する。
図２６には、本実施例における太陽電池評価システム１Ａの態様について示す。この態様における構成要素の太陽電池２、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価
部８、出力部９については、各々、図８の太陽電池評価システム１に示した構成と同等である。一方、図２６の態様においては、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８が、可搬型の評価装置、いわゆるカーブトレーサ１０１内に搭載されている点が異なる。この態様において、出力部９は、モニターやプリンター、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等として、カーブトレーサ１０１と独立に構成されている。
これによれば、操作者が太陽電池２の敷設されている現場にカーブトレーサ１０１を持参し、設置した上で、適時評価を行うといった運用が可能になる。
次に、図２７には、本実施例における太陽電池評価システム１Ｂの態様について示す。この態様における構成要素の太陽電池２、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８、出力部９については、各々、図２６の太陽電池評価システム１Ａに示した構成と同等である。一方、図２７の態様においては、出力部９が、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８と共にカーブトレーサ１０１内に搭載されている点が異なる。
これによれば、操作者が太陽電池２の設置されている現場にカーブトレーサ１０１を持参し、設置する際の搬送や取扱いが容易となる。
図２８には、本実施例における太陽電池評価システム１Ｃの態様について示す。この態様における構成要素の太陽電池２、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８、出力部９については、各々、図２６の太陽電池評価システム１Ａに示した構成と同等である。
図２８において、パワーコンディショナ７４は、太陽電池２の出力を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ７４ａや、この昇圧後の直流電力を交流電力に変換するインバータ７４ｂを備えている。また、パワーコンディショナ７４は、太陽電池２の出力電圧及び出力電流を検出する電流電圧特性計測部７３を備えている。電流電圧特性計測部７３は、太陽電池２の出力電圧及び出力電流を検出することで、Ｉ−Ｖカーブを取得する機能を有している。
図２８の態様においては、パワーコンディショナ７４の電流電圧特性計測部７３が、太陽電池２の出力電圧を変化させたときの出力電圧値と出力電流値を計測し、評価装置１０２は、この計測結果を計測データ取得部５で取得して前述の評価に用いる。
このように太陽電池評価システム１Ｃは、パワーコンディショナ７４のＩ−Ｖカーブトレース機能を利用して評価を行う構成とした。から演算部６、閾値記憶部７、評価部８と共にカーブトレーサ１０１内に搭載されている点が異なる。
図２９には、本実施例における太陽電池評価システム１Ｄの態様について示す。この態様における、太陽電池２、及び評価装置１０３の構成要素の計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８、出力部９については、各々、図２８の太陽電池評価システム１Ｃに示した構成と同等である。一方、図２９の態様においては、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８が、パワーコンディショナ７４内に搭載されている点が異なる。
このように、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８の機能を有する評価装置１０３をパワーコンディショナ７４に内蔵させた構成としても良い。
図３０には、本実施例における太陽電池評価システム１Ｅの態様について示す。この態様における、太陽電池２、及び評価装置１０４の構成要素の計測データ取得部５、演算部
６、閾値記憶部７、評価部８、出力部９については、各々、図２８の太陽電池評価システム１Ｃに示した構成と同等である。一方、図３０の態様においては、出力部９が、計測データ取得部５、演算部６、閾値記憶部７、評価部８と共にパワーコンディショナ７４内に搭載されている点が異なる。
このように、評価装置１０４をパワーコンディショナ７４に内蔵させたことで、評価装置を別途用意する必要が無く、容易に太陽電池２の評価を行うことができる。
なお、上記実施例では、電池ユニットとして太陽電池を用いた例を示したが、本発明は、これに限らず、電池ユニットとして燃料電池を採用し、燃料電池の異常を評価するものでも良い。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 太陽電池評価システム
２ 太陽電池
５ 計測データ取得部
６ 演算部
７ 閾値記憶部
８ 評価部
９ 出力部
２１ セル
２２ バイパスダイオード
２３ クラスタ
２４ モジュール
２５ ストリング
２６ アレイ
７４ パワーコンディショナ

Claims (14)

  1. 複数のサブユニットが互いに接続されてなる電池ユニットの出力電圧値を変化させた時の出力電圧値に対する出力電流値を取得する取得部と、
    前記出力電圧値に対する前記出力電流値又は前記出力電圧値に対する出力電力値を二階微分する演算部と、
    前記二階微分の結果が閾値を超えた場合に、前記電池ユニットを異常と評価する評価部と、
    を備えることを特徴とする評価装置。
  2. 複数の前記サブユニットが直列に接続され、
    前記閾値が、複数の前記サブユニットを直列に接続した数毎に定められていることを特徴とする請求項１に記載の評価装置。
  3. 直列に接続された前記サブユニットの列が複数並列に接続され、
    前記閾値が、複数の前記サブユニットを直列に接続した数、及び前記サブユニットの列の列数毎に定められていることを特徴とする請求項２に記載の評価装置。
  4. 前記評価部が、前記サブユニットの開放電圧値と、前記電池ユニットの開放電圧値とから、直列に接続された前記サブユニットの数を求め、当該サブユニットの数に対応する閾値を用いて前記評価を行うことを特徴とする請求項２に記載の評価装置。
  5. 前記評価部が、前記サブユニットの短絡電流値と、前記電池ユニットの短絡電流値とから、並列に接続された前記サブユニットの列数を求め、当該サブユニットの列数に対応する閾値を用いて前記評価を行うことを特徴とする請求項３に記載の評価装置。
  6. 前記評価部が、前記電池ユニットの識別情報の入力を受け、前記電池ユニットの識別情報と対応付けて、前記電池ユニットを構成するサブユニット一つ当たりの開放電圧を記憶する諸元記憶部から、入力された識別情報と対応する開放電圧を取得して前記サブユニットの数を求めることを特徴とする請求項４に記載の評価装置。
  7. 前記評価部が、前記電池ユニットの識別情報の入力を受け、前記電池ユニットの識別情報と対応付けて、前記電池ユニットを構成するサブユニット一つ当たりの短絡電流を記憶する前記諸元記憶部から、入力された識別情報と対応する短絡電流を取得して前記サブユニットの列数を求めることを特徴とする請求項５に記載の評価装置。
  8. 前記取得部と、前記演算部と、前記評価部のうち、少なくとも一つを、可搬性の筐体内に収納したことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の評価装置。
  9. 前記評価部は、前記二階微分の結果が閾値を超えた場合に、前記電池ユニットが最大動作電圧低下モード又は最大操作電流低下モードの異常を生じていると評価する請求項１から７のいずれか一項に記載の評価装置。
  10. 請求項１から７のいずれか一項に記載の評価装置における前記取得部と前記演算部と前記評価部のうちの少なくとも一つと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、インバータと、を有するパワーコンディショナ。
  11. 太陽電池モジュールと、
    請求項１から７のいずれか一項に記載の評価装置と、
    電池ユニットの出力を昇圧するとともに直流電力を交流電力に変換するパワーコンディ
    ショナと、を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
  12. 前記取得部と、前記演算部と、前記評価部のうち、少なくとも一つを、前記パワーコンディショナ内に組み込んだことを特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電システム。
  13. 複数のサブユニットが互いに接続されてなる電池ユニットの出力電圧値を変化させた時の出力電圧値に対する出力電流値を取得し、
    前記出力電圧値に対する前記出力電流値又は前記出力電圧値に対する出力電力値を二階微分し、
    前記二階微分の結果が閾値を超えた場合に、前記電池ユニットを異常と評価する
    ことを特徴とする評価方法。
  14. 複数の前記サブユニットが直列に接続され、
    前記閾値が、複数の前記サブユニットを直列に接続した数毎に定められていることを特徴とする請求項１３に記載の評価方法。
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