JP2016158396A - 太陽光発電の開始判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡単な構成で太陽電池が出力可能な電力を高い精度で判定することができる太陽光発電の開始判定装置を提供する。【解決手段】 太陽電池２の発電量ＰＭが、電圧変換回路１１と、バッテリ１５及び車両電気負荷２０との間に設けられた計測回路１３において計測され、計測された発電量ＰＭが判定閾値ＰＭＴＨ以上であるときは、太陽電池２の発電電力の負荷への供給を許可する判定が行われる。電圧変換回路１１と電気的負荷との間に設けられた計測回路１３において発電量ＰＭを計測することにより、より精度の高い発電量を得ることができる。計測回路１３において計測される発電量ＰＭが判定閾値ＰＭＴＨより小さいときは、太陽電池２の発電電力の電気的負荷への供給を禁止する電力供給不可判定が行われ、その時点から再判定禁止期間ＴＩＮＴが経過した時点で、電力供給可否判定が再度行われる。【選択図】 図２

Description

本発明は、太陽電池による発電電力を電気的負荷へ供給可能か否かを判定する太陽光発電の開始判定装置に関する。

特許文献１には、太陽電池の発電電力を電力変換装置を介して負荷に供給する太陽光発電システムが示されている。このシステムでは、太陽電池と電力変換装置との間に、電流検出抵抗と、この電流検出抵抗を介して太陽電池の出力端子を短絡する短絡器とが設けられ、短絡器を作動させたときに電流検出抵抗によって検出される短絡電流が所定閾値を超えたときに、太陽電池の出力電力の負荷への供給が開始される。

特許文献２には、太陽電池と、太陽電池の出力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太陽光発電装置が示されている。この装置によれば、太陽電池の近傍に設けられる日射計及び太陽電池の温度を検出する温度センサによって日射量及び温度が検出され、検出される日射量及び温度に基づいて期待発電量が算出、表示される。

特開平２−１５６３１３号公報 特開２００６−１０１５９１号公報

特許文献１に示されたシステムでは、短絡電流の検出は太陽電池と電力変換装置との間で行われ、その検出短絡電流に基づいて電力供給の可否が判定される。したがって、出力電圧が考慮されておらず、また最大電力点へ調整される前に判定されるため、判定精度の点で改善の余地があった。また、特許文献２に示される期待発電量に基づいて、太陽電池の発電電力を電気的負荷に供給可能か否かを判定することが可能であるが、日射計が必要である。このような高価かつ重量のある追加要素をできるだけ使用しない方が、コストやパッケージングの点で望ましく、また太陽電池を車両に搭載するような場合には、重量の増加が問題となることがある。

本発明は、上述した点を考慮してなされたものであり、比較的簡単な構成で太陽電池が出力可能な電力を高い精度で判定することができる太陽光発電の開始判定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、太陽電池（２）が発電した発電量（ＰＭ）を計測可能な発電量計測部（１３）と、前記太陽電池の出力電圧を変換して電気的負荷（１５，２０）へ供給する電圧変換部（１１）と、前記太陽電池が発電した電力の前記電気的負荷への供給可否の判定である電力供給可否判定を行う判定部（１０，１２）とを有する太陽光発電の開始判定装置において、前記発電量計測部（１３）は、前記電圧変換部（１１）と前記電気的負荷（１５，２０）との間に設けられ、前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量（ＰＭ）が判定閾値（ＰＭＴＨ）以上であるときは、前記太陽電池の発電電力の前記電気的負荷への供給を許可する判定を行うことを特徴とする。

この構成によれば、電圧変換部と電気的負荷との間に設けられた発電量計測部において計測される発電量が判定閾値以上であるときは、太陽電池の発電電力の電気的負荷への供給を許可する判定（発電開始の判定）が行われる。電圧変換部と電気的負荷との間に設けられた発電量計測部において発電量を計測することにより、電圧変換部の出力電圧を最大電力が得られる電圧に調整しつつ計測することが可能となり、より精度の高い発電量を得ることができる。その結果、比較的簡単な構成で太陽電池が出力可能な電力を高い精度で判定し、太陽電池の発電電力の電気的負荷への供給可否判定をより適切に行うことが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の太陽光発電の開始判定装置において、前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量（ＰＭ）が前記判定閾値（ＰＭＴＨ）より小さいときは、前記太陽電池の発電電力の前記電気的負荷への供給を禁止する判定を行い、該禁止判定を行った時点から再判定禁止期間（ＴＩＮＴ）が経過した時点で、前記電力供給可否判定を再度行うことを特徴とする。

この構成によれば、発電量計測部において計測される発電量が判定閾値より小さいときは、太陽電池の発電電力の電気的負荷への供給を禁止する判定が行われ、該禁止判定を行った時点から再判定禁止期間が経過した時点で、電力供給可否判定が再度行われる。再判定禁止期間が経過した後に再判定を行うことによって、太陽電池への日射量の増加などによる発電量の変化に対応することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の太陽光発電の開始判定装置において、前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量（ＰＭ）に基づいて、前記再判定禁止期間（ＴＩＮＴ）の修正を行うことを特徴とする。

この構成によれば、発電量計測部において計測される発電量に基づいて、再判定禁止期間の修正が行われるので、再判定禁止期間の設定が適切なものとなり、発電量が判定閾値以上となると期待される時期に次の電力供給可否判定を実行することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の太陽光発電の開始判定装置において、前記太陽電池の発電量と相関関係のある発電量相関パラメータ（ＴＡ）を取得するパラメータ取得部をさらに有し、前記判定部は、前記パラメータ取得部により取得された発電量相関パラメータに基づいて、前記再判定禁止期間（ＴＩＮＴ）の修正を行うことを特徴とする。

この構成によれば、発電量相関パラメータ（例えば外気温、日射量など）に基づいて再判定禁止期間の修正が行われる。発電量相関パラメータの値が、発電量が増加する可能性が高くなる方向へ変化したときに再判定禁止期間を短縮する方向へ修正することにより、より適切な時期に次の電力供給可否判定を実行することができる。その結果、電力供給許可判定の時期を早めること、あるいは電力供給可否判定の実行回数を抑制することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の太陽光発電の開始判定装置において、前記パラメータ取得部は、外気温（ＴＡ）を検出可能な外気温検出部（３２）を含み、前記発電量相関パラメータは前記外気温検出部により検出される外気温（ＴＡ）を含むこと特徴とする。

この構成によれば、検出される外気温に基づいて再判定禁止期間が修正される。太陽電池の発電量は外気温が高いほど増加する傾向があるので、例えば基準温度より高いときは、再判定禁止期間を短くする方向へ修正し、基準温度より低いときは再判定禁止期間を長くする方向へ修正することによって、より適切な時期に次の電力供給可否判定を実行することが可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１項に記載の太陽光発電の開始判定装置を有することを特徴とする車両（１）を提供する。この車両では、例えば外部の太陽電池の発電電力によって車両のバッテリを充電する場合に、適切な充電可否の判定を行うことができる。

請求項７に記載の発明は、車両（１）に搭載された太陽電池（２）が発電した発電量（ＰＭ）を計測可能な発電量計測部（１３）と、前記太陽電池の出力電圧を変換して電気的負荷（１５，２０）へ供給する電圧変換部（１１）と、前記太陽電池が発電した電力の前記電気的負荷への供給可否の判定である電力供給可否判定を行う判定部（１０，１２）とを有する太陽光発電の開始判定装置において、前記発電量計測部（１３）は、前記電圧変換部（１１）と前記電気的負荷（１５，２０）との間に設けられ、前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量（ＰＭ）が判定閾値（ＰＭＴＨ）以上であるときは、前記太陽電池の発電電力の前記電気的負荷への供給を許可する判定を行うことを特徴とする。

この構成によれば、電圧変換部と電気的負荷との間に設けられた発電量計測部において計測される発電量が判定閾値以上であるときは、車両に搭載された太陽電池の発電電力の電気的負荷への供給を許可する判定が行われる。電圧変換部と電気的負荷との間に設けられた発電量計測部において発電量を計測することにより、電圧変換部の出力電圧を最大電力が得られる電圧に調整しつつ計測することが可能となり、より精度の高い発電量を得ることができる。その結果、比較的簡単な構成で太陽電池が出力可能な電力を高い精度で判定し、太陽電池の発電電力の電気的負荷への供給可否判定をより適切に行うことが可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の太陽光発電の開始判定装置において、前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量（ＰＭ）が前記判定閾値（ＰＭＴＨ）より小さいときは、前記太陽電池の発電電力の前記電気的負荷への供給を禁止する判定を行い、該禁止判定を行った時点から再判定禁止期間（ＴＩＮＴ）が経過した時点で、前記電力供給可否判定を再度行うことを特徴とする。
この構成によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られる。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の太陽光発電の開始判定装置において、前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量（ＰＭ）に基づいて、前記再判定禁止期間（ＴＩＮＴ）の修正を行うことを特徴とする。
この構成によれば、請求項３に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、太陽電池の発電電力で車両を駆動する場合においては、再判定を早期に行うことができるときは走行可能な距離を延ばすことが可能となる。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の太陽光発電の開始判定装置において、前記太陽電池の発電量と相関関係のある発電量相関パラメータを取得するパラメータ取得部をさらに有し、前記判定部は、前記パラメータ取得部により取得された発電量相関パラメータに基づいて、前記再判定禁止期間（ＴＩＮＴ）の修正を行うことを特徴とする。
この構成によれば、請求項４に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、太陽電池の発電電力で車両を駆動する場合においては、再判定を早期に行うことができるときは走行可能な距離を延ばすことが可能となる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の太陽光発電の開始判定装置において、前記パラメータ取得部は、外気温（ＴＡ）を検出可能な外気温検出部（３２）を含み、前記発電量相関パラメータは前記外気温検出部により検出される外気温（ＴＡ）を含むこと特徴とする。
この構成によれば、請求項５に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、太陽電池の発電電力で車両を駆動する場合においては、再判定を早期に行うことができるときは走行可能な距離を延ばすことが可能となる。

請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の太陽光発電の開始判定装置において、前記パラメータ取得部は、当該車両の運転状態を示す運転状態パラメータ（ＶＰ，車両位置、前照灯点灯状態、ワイパ作動状態）を取得する運転状態パラメータ取得部を含み、前記発電量相関パラメータは前記運転状態パラメータ取得部により取得される運転状態パラメータを含むこと特徴とする。

この構成によれば、取得された運転状態パラメータに基づいて、再判定禁止期間の修正が行われる。車両に搭載された太陽電池の発電量は、車両の運転状態、例えば車速や走行位置などに依存して変化するため、取得された運転状態パラメータに基づいて再判定禁止期間の修正を行うことにより、発電量の変化に適切に対応することができる。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の太陽光発電の開始判定装置において、前記運転状態パラメータは、前記車両の車速、前記車両の位置、前記車両の前照灯の点灯状態、及び前記車両のワイパの作動状態を示すパラメータの少なくとも一つを含むことを特徴とする。

この構成によれば、車速、車両の位置、前照灯の点灯状態、及びワイパの作動状態を示すパラメータの少なくとも一つが取得され、その取得された状態に基づく再判定禁止期間の修正が行われる。例えば車速が高い場合には、日射量の多い位置へ早期に移動する可能性が高くなるので、再判定禁止期間を短くする方向へ修正する。また車両がトンネル内を走行しているときは、再判定禁止期間を長くする方向へ修正し、前照灯の点灯しているときやワイパが作動しているときは再判定禁止期間を相当程度長くする方向へ修正するか、あるいはトンネル走行、前照灯の点灯状態、あるいはワイパ作動状態が終了するまで、再判定禁止期間を例えば２４時間に修正して実質的に再判定を禁止する。このような修正によって、車両に搭載された太陽電池の発電電力の供給可否判定をより適切な時期に行うことが可能となる。

請求項１４に記載の発明は、請求項７から１３の何れか１項に記載の太陽光発電の開始判定装置を有することを特徴とする車両（１）を提供する。この車両では、例えば車載太陽電池の発電電力によって車載バッテリを充電する場合に、適切な充電可否の判定を行うことができる。

請求項１５に記載の発明は、太陽電池（２）が発電した発電量（ＰＭ）を計測可能な発電量計測部（１３）と、前記太陽電池の出力電圧を変換して電気的負荷へ供給する電圧変換部（１１）と、前記太陽電池が発電した電力の前記電気的負荷（１５，２０）への供給可否の判定である電力供給可否判定を行う判定部（１０，１２）とを有する太陽光発電の開始判定装置の使用方法において、前記発電量計測部（１３）は、前記電圧変換部（１１）と前記電気的負荷（１５，２０）との間に設けられ、前記発電量計測部において、前記発電量（ＰＭ）を計測するステップと、前記判定部によって、前記計測される発電量（ＰＭ）が判定閾値（ＰＭＴＨ）以上であるときは、前記太陽電池の発電電力の前記電気的負荷への供給を許可する判定を行うステップとを有することを特徴とする。
この構成によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られる。

本発明の一実施形態にかかる本発明の一実施形態にかかる太陽光発電装置を搭載した車両の要部の構成を示すブロック図である。 車両に搭載された電力供給系の構成を示す回路図である。 電力供給可否判定処理の概要（電力供給可能の場合）を説明するためのタイムチャートである。 電力供給可否判定処理の概要（電力供給不可の場合）を説明するためのタイムチャートである。 電力供給可否判定処理のフローチャート（第１の実施形態）である。 電力供給可否判定処理のフローチャート（第２の実施形態）である。 図６の処理で参照されるテーブルを示す図である。 再判定禁止期間（ＴＩＮＴ）を修正することによる効果を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態を示す図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の一実施形態にかかる太陽光発電装置（太陽光発電の開始判定装置を含む）を備える車両の要部の構成を示すブロック図である。車両１は、小型電気自動車であり、太陽電池２と、車両コントローラ１０と、太陽電池２の出力電圧ＶＳＯを昇圧または降圧する電圧変換回路１１と、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｅ）コントローラ１２と、計測回路１３と、リレー１４と、バッテリ１５と、インバータ１６、車両駆動用のモータ１７、及びヘッドライト２１やワイパ２２などの補機１８で構成される車両電気負荷２０と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を含むナビゲーション装置３０と、車両１の車速ＶＰを検出する車速センサ３１と、外気温ＴＡを検出する外気温センサ３２とを備えている。なお、判り易さを考慮して、ナビゲーション装置３０、車速センサ３１、及び外気温センサ３２は、補機１８とは別に示されているが、これらの構成要素３０〜３２も補機１８に含まれる。

ＭＰＰＴコントローラ１２は、計測回路１３において電圧変換回路１１の出力電力及び出力電圧ＶＣＯを計測しつつ、出力電圧ＶＣＯを調整することによって、最大電力点追従制御を実行する。本実施形態では、出力電圧ＶＣＯの標準値は４８Ｖ程度である。ＭＰＰＴコントローラ１２は、車両コントローラ１０に接続されており、車両コントローラ１０からの指令にしたがって、太陽電池２の発電量ＰＭの計測を行うとともに、計測結果を車両コントローラ１０に伝達する。

リレー１４は、車両コントローラ１０によってオンオフの制御が行われる。すなわち、後述する電力供給可否判定処理によって、太陽電池２の発電電力をバッテリ１５及び車両電気負荷２０に供給可能と判定されたときにリレー１４がオンされ、供給不可と判定されたときはオフ状態が維持される。

バッテリ１５は、標準的な出力電圧が４８Ｖの高圧バッテリであり、補機１８に含まれる電気負荷のうち、電源電圧が低いものについては、直流電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）によって降圧した電圧が供給される。図示は省略しているが、車両１は、バッテリ１５の外部充電装置による充電を行うための入力端子及び必要な回路も備えている。

車両コントローラ１０は、車両１の通常動作制御（運転者の操作に対応したモータ１７による車両駆動制御、ヘッドライトの点灯／消灯、ワイパの作動／停止など）を実行するとともに、計測回路１３において計測される発電量ＰＭに応じた電力供給可否判定処理を実行する。

図２は、車両１に搭載された電力供給系の構成を示す回路図である。太陽電池２の出力線は低圧側端子Ｔ１及び高圧側端子Ｔ２に接続されており、高圧側端子Ｔ２を介して発電電力が電圧変換回路１１に入力される。電圧変換回路１１は、スイッチ素子としての電界効果トランジスタ（以下単に「トランジスタ」という）Ｑ１〜Ｑ４と、コイルＬ１と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、抵抗Ｒ１とを備えており、抵抗Ｒ１の一端が高圧側端子Ｔ２に接続され、抵抗Ｒ１の他端がコンデンサＣ１の一端及びトランジスタＱ１のドレインに接続されている。コンデンサＣ１の他端は低圧側端子Ｔ１に接続されている。

トランジスタＱ１のソースはトランジスタＱ２のドレインに接続され、トランジスタＱ２のソースは低圧側端子Ｔ１に接続されている。電圧変換回路１１の出力端子Ｔ３は、トランジスタＱ３のドレイン及びコンデンサＣ２の一端に接続され、トランジスタＱ３のソースはトランジスタＱ４のドレインに接続されている。トランジスタＱ４のソース及びコンデンサＣ２の他端は低圧側端子Ｔ１に接続されている。トランジスタＱ１とＱ２の接続点Ｐ１とトランジスタＱ３とＱ４の接続点Ｐ２の間に、コイルＬ１が接続されている。

図示は省略しているが、トランジスタＱ１〜Ｑ４のゲートは、ＭＰＰＴコントローラ１２に接続されており、ＭＰＰＴコントローラ１２がトランジスタＱ１〜Ｑ４のオンオフ制御を行う。トランジスタＱ１をオンし、トランジスタＱ２をオフした状態で、トランジスタＱ３及びＱ４をオンオフスイッチングを行うことによって、昇圧動作が行われる一方、トランジスタＱ３をオンし、トランジスタＱ４をオフした状態で、トランジスタＱ１及びＱ２をオンオフスイッチングを行うことによって、降圧動作が行われる。電圧変換回路１１の出力電圧ＶＣＯの調整は、オンオフスイッチングを行うトランジスタのオンオフデューティ比を変更することによって行われる。

計測回路１３は、抵抗Ｒ２，Ｒ３と、トランジスタＱ５とを備えており、抵抗Ｒ２の一端は電圧変換回路１１の出力端子Ｔ３に接続され、他端はトランジスタＱ５のドレイン及びリレー１４の一端に接続されている。トランジスタＱ５のソースは抵抗Ｒ３を介して低圧側端子Ｔ１に接続されている。トランジスタＱ５のゲートは、ＭＰＰＴコントローラ１２に接続されており（図示省略）、ＭＰＰＴコントローラ１２によってオンオフ制御が行われる。

トランジスタＱ５はリレー１４がオフされている状態で発電量ＰＭを計測するときに、オンされる。その状態で、ＭＰＰＴコントローラ１２によって電圧変換回路１１の出力電圧ＶＣＯ及び抵抗Ｒ２を流れる出力電流ＩＣＯが計測される。出力電流ＩＣＯは、抵抗Ｒ２の両端電圧を計測することによって得られる。発電量ＰＭは、下記式（１）で算出される。
ＰＭ＝ＶＣＯ×ＩＣＯ （１）

リレー１４の他端は、バッテリ１５、インバータ１６、及び補機１８に接続されている。リレー１４のオンオフ制御は、車両コントローラ１０によって行われる。すなわち、電力供給可否判定処理において、供給可能と判定されたときにリレー１４がオンされる一方、供給不可と判定されたときはオフ状態が維持される。

図３及び図４は、電力供給可否判定処理の概要を説明するためのタイムチャートである。図３は電力供給が可能と判定される例を示し、図４は電力供給が不可と判定される例を示す。なお、図３及び図４は、説明のために示すものであり、トランジスタＱ３，Ｑ４のスイッチング周期は、分かり易くするため実際より長く示されている。

電力供給可否判定処理の開始時刻ｔ０において、トランジスタＱ５をオンするとともに、トランジスタＱ１をオンし、トランジスタＱ２をオフした状態で、トランジスタＱ３及びＱ４をオンオフする昇圧動作により最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ制御）を開始する。同時に計測される出力電圧ＶＣＯ及び出力電流ＩＣＯを式（１）に適用して発電量ＰＭを算出する。

図３に示す例では、発電量ＰＭが増加し続けて時刻ｔ１において判定閾値ＰＭＴＨ（例えば１５Ｗ）に到達する。したがって電力供給可能と判定し、リレー１４をオンするとともに、トランジスタＱ５をオフする。その後は、ＭＰＰＴコントローラ１２によって通常のＭＰＰＴ制御が継続され、出力電圧ＶＣＯが発電量ＰＭが最大となる電圧値に制御される。

図４に示す例では、発電量ＰＭが最初は増加するが判定閾値ＰＭＴＨに到達しないまま飽和する。この場合には、判定処理の開始時点から制限時間ＴＰＭが経過すると、電力供給不可と判定し、時刻ｔ２においてトランジスタＱ５をオフし、トランジスタＱ３，Ｑ４のオンオフスイッチングを終了して、電力供給可否判定を終了する。その後すぐに電力供給可否判定を再度行っても、再度不可判定が行われる可能性が高いため、一定の再判定禁止期間ＴＩＮＴが経過した時刻ｔ３において再判定が開始される。再判定は、電力供給可能と判定されるまで繰り返し実行される。

以上のように本実施形態では、最大電力点の探索を行いつつ発電量ＰＭが判定閾値ＰＭＴＨに到達するか否かの電力供給可否の判定が行われる。

図５は、上述した電力供給可否判定処理のフローチャートであり、この処理は車両コントローラ１０によって実行される。なお、初期状態においてリレー１４はオフされている。

ステップＳ１１では、上述した電圧変換回路１１の昇圧動作によるＭＰＰＴ制御、及び計測回路１３における発電量ＰＭの計測を行うようにＭＰＰＴコントローラ１２に指令し、発電量ＰＭを取得する。ステップＳ１２では、発電量ＰＭが判定閾値ＰＭＴＨ以上であるか否かを判別する。最初はその答は否定（ＮＯ）となり、ステップＳ１３に進んで処理の開始時点から制限時間ＴＰＭが経過したか否かを判別する。最初はこの答も否定（ＮＯ）となるのでステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）となる前にステップＳ１２の答が肯定（ＹＥＳ）となったときは電力供給可能と判定し、ステップＳ１７に進んでリレー１４をオンし、通常のＭＰＰＴ制御を継続するようにＭＰＰＴコントローラ１２に指令する。

一方、ステップＳ１２の答が肯定（ＹＥＳ）となる前にステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）となったときは電力供給不可と判定し、ステップＳ１４に進んでＭＰＰＴ制御を終了するようにＭＰＰＴコントローラ１２に指令するとともに再判定時間タイマＴの値を「０」に設定する。ステップＳ１５では再判定時間タイマＴの値が再判定禁止期間ＴＩＮＴを超えたか否かを判別する。最初はその答が否定（ＮＯ）となり、再判定時間タイマＴの値を演算周期に相当する時間ΔＴ（例えば１０ｍｓｅｃ）だけ増加させて（ステップＳ１６）、ステップＳ１５に戻る。ステップＳ１５及びＳ１６のループ演算、及びステップＳ１１〜Ｓ１３のループ演算は、演算周期ΔＴで繰り返し実行される。

したがって、電力供給不可と判定されたときは、再判定禁止期間ＴＩＮＴ経過後に再判定が実行され、その後は電力供給可能と判定されるまでステップＳ１１〜Ｓ１６の処理が繰り返される。

本実施形態では、制限時間ＴＰＭは、発電量計測による抵抗Ｒ３の温度が上限温度に達しないような一定時間（例えば１０秒）に設定され、再判定禁止期間ＴＩＮＴは、発電量が変化する可能性のある時間、例えば１０分程度に設定される。

以上のように本実施形態では、電圧変換回路１１と、電気的負荷（バッテリ１５及び車両電気負荷２０）との間に設けられた計測回路１３において計測される発電量ＰＭが判定閾値ＰＭＴＨ以上であるときは、太陽電池２の発電電力の電気的負荷への供給を許可する判定が行われる。電圧変換回路１１と電気的負荷との間に設けられた計測回路１３において発電量ＰＭを計測することにより、電圧変換回路１１の出力電圧ＶＣＯを最大電力が得られる電圧に調整しつつ計測することが可能となり、より精度の高い発電量を得ることができる。その結果、比較的簡単な構成で太陽電池２が出力可能な電力を高い精度で判定し、太陽電池２の発電電力の電気的負荷への供給可否判定をより適切に行うことが可能となる。

また計測回路１３において計測される発電量ＰＭが判定閾値ＰＭＴＨより小さいときは、太陽電池２の発電電力の電気的負荷への供給を禁止する電力供給不可判定が行われ、該電力供給不可判定を行った時点から再判定禁止期間ＴＩＮＴが経過した時点で、電力供給可否判定が再度行われる。再判定禁止期間ＴＩＮＴが経過した後に再判定を行うことによって、太陽電池２への日射量の増加などによる発電量ＰＭの変化に対応することができる。

本実施形態では、計測回路１３が発電量計測部に相当し、電圧変換回路１１が電圧変換部に相当し、ＭＰＰＴコントローラ１２及び車両コントローラ１０が判定部を構成する。

［第２の実施形態］
本実施形態は、第１の実施形態における再判定禁止期間ＴＩＮＴを一定時間に設定するのではなく、計測した発電量ＰＭや外気温ＴＡなどに応じて修正するようにしたものである。電力供給不可判定が行われた時点の発電量ＰＭやその後の環境条件に依存して発電量の増加または減少の態様が変化することを考慮し、再判定禁止期間ＴＩＮＴをより適切に設定するためである。以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。

図６は、本実施形態における電力供給可否判定処理のフローチャートである。この処理は、図５に示す処理にステップＳ２１及びＳ２２を追加したものである。
ステップＳ２１では、下記式（２）により、再判定禁止期間ＴＩＮＴを修正する（修正Ａ）。なお、再判定禁止期間ＴＩＮＴの初期値は、標準的な値、例えば１０分程度に設定される。
ＴＩＮＴ＝ＴＩＮＴ＋ＤＴＰＭ （２）

ここで、右辺のＴＩＮＴは前回値であり、ＤＴＰＭは今回計測された発電量ＰＭに応じて設定される発電量修正項である。発電量修正項ＤＴＰＭは、例えば図７（ａ）に実線で示すように発電量ＰＭが増加するほど減少するように設定される。すなわち、発電量修正項ＤＴＰＭは、発電量ＰＭが基準値ＰＭＲＥＦのとき「０」をとり、ＰＭ＞ＰＭＲＥＦの範囲では負の値をとり、ＰＭ＜ＰＭＲＥＦの範囲では正の値をとるように設定される。なお、同図に破線で示すようにステップ状に変化するように設定してもよい。基準値ＰＭＲＥＦは、標準的な再判定禁止期間ＴＩＮＴＲＥＦ（例えば１０分）に対応する発電量である。

ステップＳ２２では、下記式（３）により、再判定実行までの待機期間中における環境条件の変化に対応した修正（修正Ｂ）を行う。
ＴＩＮＴ＝ＴＩＮＴ＋ＤＴＴＡ＋ＤＴＶＰ＋ＤＴＴＮＬ＋ＤＴＬＴ＋ＤＴＷＰ （３）
ここで、右辺のＴＩＮＴは前回値、ＤＴＴＡは外気温ＴＡに応じて設定される外気温修正項、ＤＴＶＰは車速ＶＰに応じて設定される車速修正項、ＤＴＴＮＬは車両１がトンネル内を走行中であるか否かに応じて設定されるトンネル修正項、ＤＴＬＴはヘッドライト２１が点灯中であるか否かに応じて設定されるヘッドライト修正項、ＤＴＷＰはワイパ２２が作動中であるか否かに応じて設定されるワイパ修正項である。

外気温修正項ＤＴＴＡは、例えば図７（ｂ）に実線で示すように外気温ＴＡが増加するほど減少するように設定される。すなわち、外気温修正項ＤＴＴＡは、外気温ＴＡが基準温度ＴＡＲＥＦ（例えば２０℃）のとき「０」をとり、ＴＡ＞ＴＡＲＥＦの範囲では負の値をとり、ＴＡ＜ＴＡＲＥＦの範囲では正の値をとるように設定される。なお、同図に破線で示すようにステップ状に変化するように設定してもよい。外気温ＴＡが高いほど、発電量が増加する可能性が高くなると考えられるからである。

車速修正項ＤＴＶＰは、例えば図７（ｃ）に実線で示すように車速ＶＰが増加するほど減少するように設定される。すなわち、車速修正項ＤＴＶＰは、車速ＶＰが基準速度ＶＰＲＥＦ（例えば４０ｋｍ／ｈ）のとき「０」をとり、ＶＰ＞ＶＰＲＥＦの範囲では負の値をとり、ＶＰ＜ＶＰＲＥＦの範囲では正の値をとるように設定される。なお、同図に破線で示すようにステップ状に変化するように設定してもよい。車速ＶＰが高いほど車両位置の一定時間当たりの変化量が大きくなり、発電量が増加する可能性が高くなると考えられるからである。

トンネル修正項ＤＴＴＮＬは、ナビゲーション装置３０によって得られる車両位置情報に基づいて設定され、具体的には車両１がトンネル内を走行しているときは、正の所定修正値ＤＴＴＮＬＰをとり、トンネル内を走行していないときは、負の所定修正値ＤＴＴＮＬＭまたは「０」をとるように設定される。トンネル修正項ＤＴＴＮＬは、車両１がトンネル内を走行しているときは、太陽光発電を行うことができないことを考慮して設けられている。

ヘッドライト修正項ＤＴＬＴは、ヘッドライト２１が点灯しているか否か応じて設定され、具体的にはヘッドライト２１が点灯しているときは、正の所定修正値ＤＴＬＴＰをとり、ヘッドライト２１が点灯していないときは、負の所定修正値ＤＴＬＴＭまたは「０」をとるように設定される。ヘッドライト修正項ＤＴＬＴは、ヘッドライト点灯中は周囲が暗く日射量が少ないため、太陽光発電が期待できないことを考慮して設けられている。

ワイパ修正項ＤＴＷＰは、ワイパ２２が作動しているか否か応じて設定され、具体的にはワイパ２２が作動しているときは、正の所定修正値ＤＴＷＰＰをとり、ワイパ２２が作動していないときは、負の所定修正値ＤＴＷＰＭまたは「０」をとるように設定される。ワイパ修正項ＤＴＷＰは、ワイパ作動中は雨が降っているため、太陽光発電が期待できないことを考慮して設けられている。

図８は、再判定禁止期間ＴＩＮＴを修正することによる効果を説明するための図であり、発電量ＰＭの推移を示す。一番左側に実線で示す発電量は実際に計測された発電量であり、その右側に破線で示す発電量は予想される発電量の推移を示す。図８（ａ）に示すように、今回の発電量ＰＭが判定閾値ＰＭＴＨには達しないものの比較的大きな値であって、かつ環境条件が太陽光発電に比較的適したものである場合には、修正によって再判定禁止期間ＴＩＮＴは比較的短い時間ＴＩＮＴ１となり、早期に再判定が行われ、電力供給開始を早めることができる。

また図８（ｂ）に示すように、今回の発電量ＰＭが比較的小さい場合、または太陽光発電に適さない環境条件が継続する場合には、修正によって再判定禁止期間ＴＩＮＴは比較的長い時間ＴＩＮＴ２となり、無駄な発電量計測を回避することができる。

以上のように本実施形態では、再判定禁止期間ＴＩＮＴを、計測された発電量ＰＭ、あるいは環境条件の変化を示す種々のパラメータに応じて修正するようにしたので、再判定禁止期間ＴＩＮＴの設定が適切なものとなり、発電量ＰＭが判定閾値ＰＭＴＨに達すると期待される時期に次の電力供給可否判定を実行することが可能となる。

本実施形態では、外気温ＴＡ、車速ＶＰ、車両１がトンネル内を走行しているか否か（例えばトンネル内走行フラグの「１」「０」で示される）、ヘッドライトが点灯しているか否か（例えばヘッドライト点灯フラグの「１」「０」で示される）、及びワイパが作動しているか否か（例えばワイパ作動フラグの「１」「０」で示される）が、発電量相関パラメータに相当し、外気温センサ３２が外気温取得部に相当し、車速センサ３１、ナビゲーション装置３０、及び車両コントローラ１０が、運転状態パラメータ取得部を構成し、外気温取得部及び運転状態パラメータ取得部によってパラメータ取得部が構成される。

［第３の実施形態］
図９は、本発明の第３の実施形態にかかる家庭用の太陽光発電装置の構成を示すブロック図である。この太陽光発電装置は、太陽電池１０１と、電圧変換回路１０２と、ＭＰＰＴコントローラ１０３と、計測回路１０４と、リレー１０５と、インバータ１０６と、分電盤１０７と、外気温センサ１０８とを備えており、分電盤１０７を介して、家庭用電気機器１０９に交流電力を供給し、余剰の電力を電力系統１１０に出力する。電圧変換回路１０２及び計測回路１０４は、第１の実施形態における電圧変換回路１１及び計測回路１３と同一の構成を有する。

本実施形態では、太陽電池１０１の出力電圧が、電圧変換回路１０２によって家庭用電気機器１０９に適した電圧に変換され、リレー１０５がオフされた状態で、計測回路１０４において発電量ＰＭの計測が行われる。発電量ＰＭの計測結果に応じた電力供給可否判定処理（図５または図６に示す処理）がＭＰＰＴコントローラ１０３で実行され、電力供給可能と判定されたときに、リレー１０５がオンされる。インバータ１０６は、直流電力を家庭用の交流電力に変換する。再判定禁止期間ＴＩＮＴは、第１の実施形態と同様に一定時間に設定するか、または第２の実施形態と同様に修正を行う。

ただしこの太陽光発電装置では、再判定禁止期間ＴＩＮＴを修正する場合には、第２の実施形態に示した再判定禁止期間ＴＩＮＴを修正する式（３）に代えて下記式（３ａ）が適用される。式（３ａ）では、車速修正項ＤＴＶＰなど太陽電池が車両に搭載されている場合のみ適用可能な修正項は除かれている。外気温修正項ＤＴＴＡは、外気温センサ１０８によって検出される外気温ＴＡに応じて第２の実施形態と同様に設定される。
ＴＩＮＴ＝ＴＩＮＴ＋ＤＴＴＡ （３ａ）

本実施形態では、電圧変換回路１０２が電圧変換部に相当し、計測回路１０４が発電量計測部に相当し、ＭＰＰＴコントローラ１０３が判定部を構成する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、トンネル修正項ＤＴＴＮＬ、ヘッドライト修正項ＤＴＬＴ、及びワイパ修正項ＤＴＷＰを、トンネル内走行中、ヘッドライト点灯中、及びワイパ作動中においては、正の所定修正値ＤＴＴＮＬＰ，ＤＴＬＴＰ，ＤＴＷＰＰに設定し、再判定禁止期間ＴＩＮＴを延長する修正を行うようにしたが、これに代えて正の修正値を一時的に例えば２４時間に設定する、換言すればトンネル内走行中、ヘッドライト点灯中、及びワイパ作動中においては、実質的に電力供給可否判定の実行を禁止するようにしてもよい。また発電量相関パラメータは、上述したものに限るものではなく、太陽電池の発電量と相関関係のある他の物理量を選択してもよい。

また図９に示す家庭用の太陽光発電装置を、車両１に搭載されたバッテリ１５の外部充電装置として使用するようにしてもよい。また、コストあるいは重量の増加が許容できる場合には、発電量相関パラメータとして、日射計によって検出される日射量を採用してもよい。また、車両１は小型電気自動車に限るものではなく、通常サイズの電気自動車、モータ及び内燃機関によって駆動されるハイブリッド自動車、あるいは内燃機関のみによって駆動される自動車であってもよい。

１ 車両
２ 太陽電池
１０ 車両コントローラ（判定部）
１１ 電圧変換回路（電圧変換部）
１２ ＭＰＰＴコントローラ（判定部）
１３ 計測回路（発電量計測部）
１４ リレー
１５ バッテリ（電気的負荷）
２０ 車両電気負荷（電気的負荷）

Claims (15)

1. 太陽電池が発電した発電量を計測可能な発電量計測部と、
   前記太陽電池の出力電圧を変換して電気的負荷へ供給する電圧変換部と、
   前記太陽電池が発電した電力の前記電気的負荷への供給可否の判定である電力供給可否判定を行う判定部とを有する太陽光発電の開始判定装置であって、
   前記発電量計測部は、前記電圧変換部と前記電気的負荷との間に設けられ、
   前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量が判定閾値以上であるときは、前記太陽電池の発電電力の前記電気的負荷への供給を許可する判定を行うことを特徴とする太陽光発電の開始判定装置。
2. 前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量が前記判定閾値より小さいときは、前記太陽電池の発電電力の前記電気的負荷への供給を禁止する判定を行い、
   該禁止判定を行った時点から再判定禁止期間が経過した時点で、前記電力供給可否判定を再度行うことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電の開始判定装置。
3. 前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量に基づいて、前記再判定禁止期間の修正を行うことを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電の開始判定装置。
4. 前記太陽電池の発電量と相関関係のある発電量相関パラメータを取得するパラメータ取得部をさらに有し、
   前記判定部は、前記パラメータ取得部により取得された発電量相関パラメータに基づいて、前記再判定禁止期間の修正を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の太陽光発電の開始判定装置。
5. 前記パラメータ取得部は、外気温を検出可能な外気温検出部を含み、
   前記発電量相関パラメータは前記外気温検出部により検出される外気温を含むこと特徴とする請求項４に記載の太陽光発電の開始判定装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の太陽光発電の開始判定装置を有することを特徴とする車両。
7. 車両に搭載された太陽電池が発電した発電量を計測可能な発電量計測部と、
   前記太陽電池の出力電圧を変換して電気的負荷へ供給する電圧変換部と、
   前記太陽電池が発電した電力の前記電気的負荷への供給可否の判定である電力供給可否判定を行う判定部とを有する太陽光発電の開始判定装置であって、
   前記発電量計測部は、前記電圧変換部と前記電気的負荷との間に設けられ、
   前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量が判定閾値以上であるときは、前記太陽電池の発電電力の前記電気的負荷への供給を許可する判定を行うことを特徴とする太陽光発電の開始判定装置。
8. 前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量が前記判定閾値より小さいときは、前記太陽電池の発電電力の前記電気的負荷への供給を禁止する判定を行い、
   該禁止判定を行った時点から再判定禁止期間が経過した時点で、前記電力供給可否判定を再度行うことを特徴とする請求項７に記載の太陽光発電の開始判定装置。
9. 前記判定部は、前記発電量計測部において計測される発電量に基づいて、前記再判定禁止期間の修正を行うことを特徴とする請求項８に記載の太陽光発電の開始判定装置。
10. 前記太陽電池の発電量と相関関係のある発電量相関パラメータを取得するパラメータ取得部をさらに有し、
    前記判定部は、前記パラメータ取得部により取得された発電量相関パラメータに基づいて、前記再判定禁止期間の修正を行うことを特徴とする請求項８または９に記載の太陽光発電の開始判定装置。
11. 前記パラメータ取得部は、外気温を検出可能な外気温検出部を含み、
    前記発電量相関パラメータは前記外気温検出部により検出される外気温を含むこと特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電の開始判定装置。
12. 前記パラメータ取得部は、当該車両の運転状態を示す運転状態パラメータを取得する運転状態パラメータ取得部を含み、
    前記発電量相関パラメータは前記運転状態パラメータ取得部により取得される運転状態パラメータを含むこと特徴とする請求項１０または１１に記載の太陽光発電の開始判定装置。
13. 前記運転状態パラメータは、前記車両の車速、前記車両の位置、前記車両の前照灯の点灯状態、及び前記車両のワイパの作動状態を示すパラメータの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の太陽光発電の開始判定装置。
14. 請求項７から１３の何れか１項に記載の太陽光発電の開始判定装置を有することを特徴とする車両。
15. 太陽電池が発電した発電量を計測可能な発電量計測部と、
    前記太陽電池の出力電圧を変換して電気的負荷へ供給する電圧変換部と、
    前記太陽電池が発電した電力の前記電気的負荷への供給可否の判定である電力供給可否判定を行う判定部とを有する太陽光発電の開始判定装置の使用方法であって、
    前記発電量計測部は、前記電圧変換部と前記電気的負荷との間に設けられ、
    前記発電量計測部において、前記発電量を計測するステップと、
    前記判定部によって、前記計測される発電量が判定閾値以上であるときは、前記太陽電池の発電電力の前記電気的負荷への供給を許可する判定を行うステップとを有することを特徴とする太陽光発電の開始判定装置の使用方法。

Images