JP4130732B2 - ソラーモジュール用の保護システム、ソラーモジュールから負荷への電力伝送用の方法、ソラーモジュールの電力送出を遮断するための遮断装置、及び、イネーブル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、殊に、権限がない負荷によって利用されないようにソラーモジュールを保護するための、ソラーモジュール用の保護システム、ソラーモジュールから負荷への電力伝送用の方法、ソラーモジュールの電力送出を遮断するための遮断装置、並びに、ソラーモジュールから負荷への電力伝送を伝送可能（イネーブル）状態にするためのイネーブル装置に関する。
【０００２】
背景技術
益々増大する環境汚染によって、再生的な電力、例えば、太陽エネルギ利用の意義が大きくなっている。殊に、常に性能の良いソラーモジュールによって、再生的な太陽エネルギを広範囲な用途に利用することができる。電力給電網によって電力を自給する比較的小さな負荷（平均的な負荷以下の）では、ソラーモジュールは、その高性能、メンテナンスフリー及び簡単に使用できる利便性故に使用されている。しかし、一般的に監視し難い個所、例えば、電力給電網からかなり離れている道路標識板の電力給電用のソラーモジュール、又は、例えば、キャンピングカーの屋根に設けられたソラーモジュールは、盗まれたり、権限のないユーザが利用したりすることが屡々ある。
【０００３】
権限がないのにソラーモジュールを利用したり、ソラーモジュールを盗まれたりしないようにソラーモジュールを保護するための従来技術での通常の装置は、一般的に、強力な鍵が付けられた頑丈なケーシングで構成されている。しかし、この安全装置の欠点は、機械的な手段によって容易にこじ開けることができ、更に、有効に保護し難く、もっと頑丈に構成する必要がある点である。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願第３６４１２３０号公報からは、装置、殊に、オートラジオ装置の盗難防止用の方法及び回路装置が公知である。この際、自動車には、第１モジュールＡがオートラジオ内に収容されており、第２モジュールＢが、自動車内のアクセス不可能な、別の個所に収容されている。モジュールＡは、所定の時間経過後、モジュールＢ内で、安全コードについて問い合わせ、この安全コードが、記憶されている基準コードと比較される。安全コードと基準コードの両者が一致すると、ラジオは、直ぐ次の問い合わせ迄作動準備状態のままである。安全コードと基準コードの両者のコードが一致しないと、ラジオは遮断される。このようにして、アクセス不可能なモジュールＢなしにはラジオは機能しないので、泥棒が、たとえラジオを盗んだとしても、有益なことはなんにもない。
【０００５】
ドイツ連邦共和国特許出願第４１２３６６６号公報からは、例えば、車両用の、盗まれやすいモービル装置の保護システムが公知である。この際、点火キーに記憶されたコードとＣＰＵ内に記憶されたコードとの両者のコード比較が行われて、車両を盗難しようとする者にとって肝心要な所定の装置を作動できるようにしていいかどうか判定される。
【０００６】
発明の開示
発明が解決しようとする課題
従って、本発明が基づく技術的な課題は、簡単且つコスト上有利に構成して、ソラーモジュールを、権限のない者が利用できないように保護することができるにも拘わらず、権限のない者が利用できないようにし、又は、泥棒から比較的確実に保護することができるようにすることである。
【０００７】
課題を解決するための手段
本発明によると、この課題は、請求項１記載の保護システムによって、ソラーモジュール側の遮断装置と、負荷側のイネーブル装置とを備えたソラーモジュール用の保護システムにおいて、ソラーモジュール側の遮断装置が、負荷側のイネーブル装置に第１の信号を送信し、ソラーモジュール側の遮断装置と負荷側のイネーブル装置との間に、電力線路を備えており、該電力線路により、ソラーモジュールを用いて形成された電力が負荷側に伝送され、ソラーモジュール側の遮断装置が、第１の所定時間（ｔ _ｗ ）内で負荷側のイネーブル装置から第２の信号を受信しない場合に、ソラーモジュール側の遮断装置が、ソラーモジュールを用いて形成された電力が電力線路を介して負荷に伝送されるのを遮断し、第１及び第２の信号は、電力線路を介して伝送されることにより解決され、請求項５記載の方法によって、ソラーモジュールから負荷への電力伝送用の方法において、以下の各ステップ、ソラーモジュール側の遮断装置から負荷の負荷側のイネーブル装置に第１の信号を送信し、第１の信号への応答の際、負荷の負荷側のイネーブル装置からソラーモジュールのソラーモジュール側の遮断装置に、第２の信号を送信し、その際、第２の信号は、負荷の権限付与コードであり、負荷がソラーモジュールから電力を取り出す権限が付与されているかどうか判定するために第２の信号を検査し、第２の信号が第１の所定時間（ｔ _ｗ ） 内で受信され、且つ、負荷が電力を取り出す権限を付与されている場合、電力伝送をイネーブルし、第２の信号が第１の所定時間（ｔ _ｗ ）内で受信されず、又は、負荷が電力を受け取る権限を付与されていない場合、電力伝送を遮断し、その際、第１及び第２の信号は、ソラーモジュールと負荷との間に電力伝送のパルス状の遮断によって形成されることにより解決され、請求項８記載の遮断装置により、ソラーモジュールの電力出力側に設けられたソラーモジュールの電力送出を遮断するための遮断装置において、電力線路を介して第１の信号を送信するための送信装置、第２の信号を、電力線路を介して受信するための受信装置、ソラーモジュールの電力送出を遮断するための切換装置、切換装置の制御用の制御装置は、受信装置が第１の所定時間（ｔ _ｗ ）の間、第２の信号を受信しない場合に電力送出が遮断されるように構成されていることにより解決され、及び請求項１４記載のイネーブル装置により、ソラーモジュールから負荷への電力伝送のイネーブルのために、電力線路を介してソラーモジュールに接続可能な負荷の電力入力側に設けられたイネーブル装置において、電力線路を介してソラーモジュールから第１の信号を受信するのに適した受信装置、受信装置が、第１の信号を受信する場合、ソラーモジュールに電力線路を介して第２の信号を送信する送信装置を有することにより解決される。
【０００８】
発明を実施するための最良の形態
本発明の有利な実施例は、従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明のソラーモジュールの保護システムは、第１の信号を負荷側のイネーブル装置に電力線路を介して送信した後、第１の所定時間内に、ソラーモジュール側の遮断装置が第２の信号を、電力線路を介して受け取らない場合に、有利に、電力送出を停止する。権限のないユーザが、ソラーモジュールを権限なしに取り出そうとしたり、又は、盗んだり、ソラーモジュールに負荷を接続したりした場合に、ソラーモジュール側の遮断装置は、第１の信号を送信し、所定の第１の時間内に第２の信号を遮断装置が受信しない場合に、電力給電を遮断する。従って、ソラーモジュールは、第２の信号を知っている権限のあるユーザによってしか利用可能でなく、第２の信号を知らない権限のないユーザにとっては何の価値もない。
【００１０】
発明の効果
本発明によると、ソラーモジュールの保護システムを簡単に構成することができる。と言うのは、何れにせよ必要な電力線路以外に、ソラーモジュールと負荷との間に何ら付加的な接続部を必要としないからである。
【００１１】
本発明の保護システムの有利な実施例では、第１及び第２の信号は、電力伝送の遮断によって電力線路を介して形成された、各々少なくとも１つのプラス極を有している。
【００１２】
本発明のソラーモジュールの保護システムの別の有利な実施例では、ソラーモジュール側の遮断装置と負荷側のイネーブル装置とは、電力線路の短絡のために各々１つの切換装置を有しており、その際、電力伝送が遮断され、乃至、上述の第１及び第２の信号が形成される。
【００１３】
こうすることによって、有利に、分路方式で作動する負荷として充電調整器を有するバッテリ充電装置を具備したソラーモジュールを使用する際に、ソラーモジュールの保護システムを簡単に構成することができる。と言うのは、この充電調整器内には、既に、ソラーモジュールの保護システムによっても利用することができる短絡回路装置が設けられているからである。そうすることによって、回路構成を著しく簡単にすることができる。
【００１４】
本発明の方法によると、有利に、ソラーモジュールの許容し得ない利用に対して統合的にソラーモジュールを保護することができる。と言うのは、権限付与コード乃至第２の信号を知らずに電力伝送は可能でないからである。
【００１５】
本発明の遮断装置によると、有利に、簡単且つコスト上有利に製造して、ソラーモジュールを許可なく利用されないようにしたり、又は、盗難されないようにして、ソラーモジュールを保護することができる。
【００１６】
特に有利な実施例では、遮断装置は、ソラーモジュールと一緒に集積化して構成するとよい。
【００１７】
この装置構成により、有利に、本発明の遮断装置を、簡単に操作して作動することができないようにすることができる。遮断装置は、例えば、プラス導体とマイナス導体との間に面状の構成群として、ソラーモジュールをラミネートに配設するか、又は、ラミネートから導体を直接引き出して、端子ボックス内又は端子ボックスの下側に配設することができる。
【００１８】
本発明のイネーブル装置は、有利には、簡単な構造を有しており、従って、コスト上有利に製造することができる。
【００１９】
実施例
以下、図示の実施例を用いて、本発明について詳しく説明する。
【００２０】
図１は、ソラーモジュール側の遮断装置と負荷側のイネーブル装置を備えた本発明の保護システムの実施例である。その際、負荷として、バッテリと所定の負荷要素を備えた充電調整器が示されている。図２は、本発明の実施例の、ソラーモジュール側の遮断装置を備えた、２つのソラーセルアレイを有するソラーモジュールを示す。図３は、図２のソラーモジュール側の遮断装置の回路構成を示す。図４は、負荷側のイネーブル装置を備えたソラーモジュール用の本発明の保護システムの負荷側の部分を示し、その際、負荷として、負荷抵抗が示されている。図５は、ソラーモジュール側の遮断装置を備えた本発明の保護システムのソラーモジュール側の部分の別の実施例を示す。図６は、負荷側のイネーブル装置を有するソラーモジュール用の保護システムの負荷側の部分の別の実施例を示し、その際、負荷として充電調整器が示されている。図７ａは、図５及び図６に図示された保護システムでの、権限のある負荷に電力を送出する際の、時間を横軸にとった電圧経過特性を示す図である。図７ｂは、図５及び図６に指示が記載された保護システムでの、負荷がない、又は、権限のある負荷がない場合の、時間を横軸にとった電圧経過特性を示す図である。
【００２１】
図の以下の説明では、同一の構成要素又は相応の構成要素は、種々異なる図で同じ参照番号で示されている。この構成要素について繰り返して説明しない。
【００２２】
図１には、本発明のソラーモジュール用の保護システムの実施例の構成略図が示されている。図１のソラーモジュール１は、ソラーセルアレイ２と、ソラーモジュール側の遮断装置３とを有している。ソラーセルアレイ２は、１つ以上のソラーセルを有している。１つ以上のソラーセルは、相互に接続されて、所定の出力電圧乃至所定の出力電流を送出することができる。ソラーモジュール側の遮断装置３は、ソラーセルアレイ２に対して並列にソラーセルアレイ２の出力線路４と出力線路５との間に接続されている。出力線路４と出力線路５は、電力伝送線路６及び電力伝送線路７と接続されている。この電力伝送線路６及び電力伝送線路７を介して、電力を負荷側に伝送することができる。負荷側には、負荷として、充電調整器８が示されている。この充電調整器には、バッテリ９と負荷抵抗１０が接続されている。負荷側のイネーブル装置１１は、充電調整器８の各入力側間に接続されている。つまり、負荷側のイネーブル装置１１は、電力伝送線路６と電力伝送線路７との間に接続されている。
【００２３】
以下、図１の保護システムの作動について説明する。ソラーセルアレイ２が、例えば、夜間に電力を発電しない場合、ソラーモジュール側の遮断装置３の各入力側には、電圧は印加されない。ソラーモジュール側の遮断装置３は、この状態では、電力給電されず、つまり、作動しない。
【００２４】
以下、ソラーセルアレイ２が電力を発電する場合について説明する。その際、ソラーモジュール側の遮断装置３には、ソラーセルアレイ２の出力線路４及び５によって電圧が印加され、第１の信号乃至第１のコードを負荷側のイネーブル装置に送信する。図１に示されているように、電力伝送線路６及び電力伝送線路７を介して送信することができる。有利には、第１の信号は、電力伝送を遮断することにより、電力伝送線路６及び電力伝送線路７を介して形成され、即ち、１つ以上のパルスによって形成される。この信号によって示されるコードは、パルスの形状、長さ及び個数によって示すことができる。
【００２５】
負荷側のイネーブル装置１１は、第１の信号を検出又は受信し、第２の信号をソラーモジュール側の遮断装置３に送信する。図１に示されているように、これは、電力伝送線路６及び電力伝送線路７を介して行うことができる。しかし、他の伝送経路、例えば、別個の線路又は無線を介しての伝送経路でもよい。負荷側のイネーブル装置１１によって送信される第２の信号は、第１の信号と同様に、電力伝送を遮断することによって、ソラーセルアレイ２から電力伝送線路６及び７を介して負荷８，９及び１０に伝送されるようにしてもよい。即ち、第２の信号を１つ以上のパルスによって形成してもよい。
【００２６】
第１及び第２のコードを、所望のように、適切に形成してもよい。最も簡単な場合、固定して設定された２つの信号にしてもよく、その際、この信号は、例えば、簡単な回路要素（コンデンサ、インダクタンス、等）によって形成されるが、マイクロプロセッサ及び暗号化方法によって得られた信号を用いてもよい。同様に、離れた所から無線、又は制御線路を介して信号を変えてもよい。
【００２７】
ソラーモジュール側の遮断装置３は、予め決められた時間内に、送信された第１の信号に対して相応に応答する信号を、負荷側のイネーブル装置１１が受信しない場合、即ち、負荷側のイネーブル装置によって第２の信号が受信されない場合に、ソラーセルアレイ２を用いて発電された電力が、電力伝送線路６及び７を介して、負荷８，９及び１０に伝送されるのが遮断される。このような遮断は、例えば、負荷、及び、負荷側のイネーブル装置１１もソラーモジュールに接続されていない場合、又は、負荷８，９及び１０が負荷側のイネーブル装置１１を有していない場合に生じる。
【００２８】
最初に応答する場合は、問題はない。と言うのは、最初に応答する場合、ソラーモジュールが無負荷であるからである。第２の場合、即ち、負荷８，９及び１０が、負荷側のイネーブル装置１１を用いずに、ソラーモジュール１を利用しようとする場合、ソラーモジュール側の安全回路３が第１の信号を送信した後、予め決められた第１の所定期間経過後直ぐに、伝送線路６及び７を介しての負荷８，９及び１０への電力伝送が遮断される。
【００２９】
従って、ソラーモジュール１が許可なく利用されるのを、有効に阻止することができる。
【００３０】
図１に示されているように、ソラーモジュール側の遮断装置３は、ソラーモジュール１内に収容されており、有利には、ソラーモジュール１と共に集積化して構成されている。このために、ソラーモジュール側の遮断装置３は、例えば、ソラーセルアレイ乃至接続されたソラーセルの装置構成の出力線路５と出力線路６との間に接続されていて、ソラーモジュール１のラミネート内に収容されている面状の構成群として構成するとよい。同様に、ソラーモジュール側の遮断装置３は、端子ボックス内又は端子ボックスの下側に、ソラーセルアレイ２の出力線路４及び５がソラーモジュールのラミネートから出る個所に直接設けてもよい。つまり、有利には、遮断装置３の距離を、ソラーモジュール１を利用できない程にするとよい。例えば、遮断装置の距離が、モジュール内の電流線路の数分の一であるように、遮断装置３を、ソラーモジュール１と接続するとよい。
【００３１】
以下、図２を用いて、本発明の保護システムのソラーモジュール側の部分について説明する。
【００３２】
図２に示されているように、ソラーモジュール側の遮断装置３を多数のソラーセルアレイ２用に設けてもよい。図２には、２つの直列接続されたソラーセルアレイ２が図示されている。
【００３３】
図２に示されたソラーモジュール側の遮断装置３は、送信装置２０を第１の信号の送信用に有している。送信装置２０には、スイッチとしてシンボリックに図示されている切換装置２２の制御用の制御装置２１が設けられている。この切換装置は、ソラーセルアレイ２の出力線路４と出力線路５との間に接続されている。切換装置２２が閉じられている場合、ソラーセルアレイ２の出力線路４及び出力線路５は短絡され、従って、ソラーモジュール１の各出力側は短絡される。
【００３４】
更に、図２に示されたソラーモジュール側の遮断装置３は、第２の信号の受信用の受信装置２３を有しており、第２の信号は、負荷側のイネーブル装置１１（図２には図示されていない）によって、ソラーモジュール１の各出力側と接続された電力伝送線路６及び７を介して伝送される。
【００３５】
以下、本発明の保護システムの、図２に示されたソラーモジュール側の部分の作動について説明する。
【００３６】
ソラーセルアレイ２が電圧を形成しない場合、ソラーモジュール側の遮断装置３は電力給電されず、従って、ソラーモジュール側の遮断装置３は作動しない。ソラーモジュール２が電圧を形成する場合、送信装置２０は、第１の信号を送信する。この第１の信号の送信は、送信装置２０が相応の信号を制御装置２１に送出して、切換装置２２が、第１の信号に相応するパルス列が形成されるように制御して行われる。このパルス列は、電力線路上の、少なくとも１つの、有利には、順次連続する複数の短絡パルスから形成される。この短絡パルスは、前述のように、切換装置２２を閉じたり、開いたりして形成される。このようにして、第１の信号を用いて、種々の情報を伝送することができる。その際、この情報は、例えば、一連の短絡パルスと休止期間（ＰＰＭ変調）を用いて伝送される。第１の信号がこのようにして送信された場合、ソラーモジュール側の遮断装置又は安全回路３は、第１の所定の時間の間待機状態となる。第２の信号の受信用の受信装置２３は、第２の信号を第１の所定期間中受信すると、権限のある負荷、即ち、負荷側にイネーブル装置１１を備えた負荷がソラーモジュール１と接続される。従って、電力送出が遮断される。
【００３７】
第２の信号の受信用の受信装置２３が、第１の所定時間中、第２の信号を受信しない場合、受信装置２３は、相応の信号を、制御装置２１に出力する。その結果、制御装置２１は、切換装置２２を制御して、電力給電を遮断する。このために、ソラーモジュール２の出力線路４及び５は短絡される。
【００３８】
以下、図３を用いて、有利なソラーモジュール側の遮断装置又は保護装置３の回路について説明する。図３に示された遮断装置は、ソラーセルアレイ２の出力線路４と出力線路５との間に接続されている。
【００３９】
図３では、電力蓄積器として使われるダイオードＤ１及びコンデンサＣ_１が直列接続され、ソラーモジュール２の出力線路４と出力線路５との間に接続されている。ダイオードＤ１とコンデンサＣ_１との接続点から構成されたノードＫは、モノフロップ３２，アンドゲート３３及びメモリ素子３４（以下、ＲＳフリップフロップとも呼ばれる）の電流給電入力側と接続されている。第１のトランジスタＴ_１のゲートは、抵抗Ｒ_１を介してノードＫと接続されており、抵抗Ｒ_２を介して出力線路５と接続されている。トランジスタＴ_１のドレインは、モノフロップ３２の入力側と接続されている。モノフロップ３２の入力側は、抵抗Ｒ_３を介してノードＫと接続されている。トランジスタＴ_１のソースは、出力線路５と接続されている。モノフロップ３２、アンドゲート３３及びＲＳフリップフロップのアース端子は、各々出力線路５と接続されている。モノフロップ３２の反転出力側は、アンドゲート３３の一方の入力側３５と接続されている。ＲＳフリップフロップのＱ出力側は、アンドゲートの他方の入力側３６と接続されている。アンドゲート３３の出力側３７は、ＲＳフリップフロップ３４のセット入力側Ｓ及びトランジスタＴ_２のゲートと接続されている。トランジスタＴ_２は、出力線路４及び５間に接続されている。ＲＳフリップフロップのリセット入力側Ｒは、出力線路４と接続されている。この回路では、出力線路４は、単数又は複数のソラーセルアレイ２の正の出力線路であるものとする。
【００４０】
以下、上述の実施例の、遮断装置の回路動作について説明する。
【００４１】
ＲＳフリップフロップの出力側Ｑは、初期状態でＨＩＧＨであるとする。線路４及び５に接続されたソラーセルアレイが電圧を形成する場合、コンデンサＣ_１は、ダイオードＤ１を介して充電される。ノードＫの電位が構成素子の電力給電にとって十分なものとなると直ぐに、トランジスタＴ_２はスイッチオンされる。と言うのは、モノフロップ３２の反転出力側はＨＩＧＨであり、従って、ＨＩＧＨ信号がアンドゲート３３の入力側３５に供給され、ＲＳフリップフロップの出力側ＱはＨＩＧＨであるから、別のＨＩＧＨ信号がアンドゲート３３の第２の入力側３６に接続される。従って、短絡パルスは上述のような、電力伝送線路６及び７と接続可能な線路４及び線路５に作用する。
【００４２】
第１の信号に相応する、この第１の短絡パルスの長さは、Ｒ_１／Ｒ_２の比を用いて特定される。Ｒ_１／Ｒ_２の比を用いて特定するようにして、コンデンサＣ_１ の両端子間の電圧の所定値が決められると、トランジスタＴ_１は遮断され、そうすることによって、モノフロップ３２の入力側３８は、ＨＩＧＨ電位になり、乃至、正の側縁となる。
【００４３】
この正の側縁では、モノフロップ３２は、所定期間のＬＯＷパルスをアンドゲート３３の入力側３５に出力する。それに続いて、アンドゲート３３は、出力側３７にＬＯＷ信号を出力する。
【００４４】
従って、トランジスタＴ_２は、モノフロップ３２のＬＯＷパルスの期間中スイッチオフされる。
【００４５】
ＲＳフリップフロップ３４のセット入力側Ｓは、アンドゲート３３の出力側３７と接続されているので、ＲＳフリップフロップ３４のセット入力側Ｓには、同様にＬＯＷ信号が供給される。
【００４６】
負荷側の保護回路又はイネーブル回路１１からの応答短絡パルスが、トランジスタＴ_２がスイッチオフされている期間中、即ち、モノフロップ３２のＬＯＷパルスの期間中、線路４及び５上で受信されない場合、トランジスタＴ_２は、ＬＯＷパルスの終端で再度スイッチオンされ、従って、線路４及び５が短絡される。
【００４７】
線路４及び５は短絡されるので、コンデンサＣ_１は放電される。コンデンサＣ _１ の両端子間の電圧が、所定値に低下する場合、トランジスタＴ_１はスイッチオフされ、トランジスタＴ_１のドレインはＬＯＷになり、そうすることによって、モノフロップ３２の入力側３８には、ＬＯＷ信号が供給される。
【００４８】
ノードＫの電位が、構成素子への電力給電値を下回ると、トランジスタＴ２はスイッチオフされる。従って、コンデンサＣ_１が所定値迄放電されると、つまり、電力蓄積器Ｃ_１が「空」の蓄積状態になると直ぐに、トランジスタＴ_２、有利には電力トランジスタはスイッチオフされ、従って、線路４及び５は短絡状態ではなくなる。従って、回路全体は基本状態に戻り、最初の状態から作動開始する。
【００４９】
負荷側の保護回路又はイネーブル回路１１が、モノフロップ３２の出力側がＬＯＷである期間及びトランジスタＴ_２がスイッチオフされている期間中、第２の信号に相応する応答短絡パルスを、線路４及び５と接続されている電力伝送線路６及び７を介して送信する場合、ＲＳフリップフロップ３４のリセット入力側ＲにＬＯＷパルスが供給される。そうすることによって、ＲＳフリップフロップ３４はリセットされる。従って、ＲＳフリップフロップ３４のＱ出力側はＬＯＷとなり、トランジスタＴ_２は、モノフロップ３３のＬＯＷパルス後再度スイッチオンされない。従って、負荷側のイネーブル回路１１が適切な第２の信号を短絡パルスの形式でソラーモジュール側の遮断装置又は保護回路３に送信した場合に電力が伝送される。
【００５０】
図４には、本発明の保護システムの負荷側の部分の実施例が示されている。図４に示されているように、負荷側のイネーブル装置１１は、電力給電線路６と電力給電線路７との間に接続されており、図１に示されているように、ソラーモジュール１に接続されている。負荷として、図４には、負荷抵抗４８が図示されている。負荷側のイネーブル装置１１は、電力伝送線路６及び７で伝送されるソラーモジュールの第１の信号乃至コードの受信用に適している負荷側の受信装置４５を有する。負荷側の受信装置４５は、負荷側の送信装置４６に接続されている。送信装置４６は、負荷側の切換装置４７と接続されていて、この切換装置を開いたり閉じたりする。
【００５１】
負荷側の切換装置４７は、電力伝送線路６及び電力伝送線路７間に接続されている。
【００５２】
以下、本発明の保護システムの、図４に示された負荷側の部分の作動状態について説明する。
【００５３】
本発明の保護システムの、図４に示された負荷側の部分がソラーモジュールと接続されていないか、又は、電力を発電しないソラーモジュールと接続されている場合、負荷側のイネーブル装置１１は休止状態となる。
【００５４】
電力伝送線路６及び電力伝送線路７に電圧が給電されると、負荷側のイネーブル装置１１に作動電力が給電される。前述のように、ソラーモジュール側の遮断装置３は、例えば、短絡パルス及び休止期間からなる第１の信号を送信する。負荷側の受信装置４５が、この第１の信号乃至第１のコードを検出すると、相応の信号が負荷側の送信装置４６に出力されて、切換装置４７が制御される。その際、例えば、短絡パルス及び休止期間を用いて、第２の信号が第１の信号への応答として電力伝送線路６及び７を介してソラーモジュールに伝送されるように制御される。
【００５５】
第２の信号が個別短絡パルスであるとすると、イネーブル装置１１は、モノフロップを用いて構成することができ、このモノフロップは、切換装置として使用されるトランジスタを制御する。
【００５６】
以下、図５及び６を用いて、本発明の保護システムの別の実施例について説明する。図５には、保護システムのソラーモジュール側の部分が示されており、図６には、負荷側の部分が示されている。
【００５７】
図５に示されているソラーモジュール１は、相互に直列に接続された複数のソラーセル２を有している。ソラーモジュールの出力線路４及び５は、ソラーモジュール１の各出力側で電力伝送線路６及び７と接続されている。図５に示されているソラーモジュール側の保護回路又は遮断装置３は、電力蓄積器５０（ここでは、コンデンサとして構成されている）を有している。この電力蓄積器は、ダイオード５１と直列にソラーモジュール２の出力線路４と出力線路５との間に接続されている。コンデンサ５０とダイオード５１との接続点を用いて形成されたノードＰは、マイクロプロセッサ装置５２の電圧給電端子Ｖ_ＣＣと接続されている。マイクロプロセッサ装置５２のデータ入力側Ｄａｔａ Ｉｎは、ソラーモジュール２の一方の出力線路４と接続されている。マイクロプロセッサ装置５２のアース端子ＧＮＤは、ソラーセルアレイ２の他方の出力線路５と接続されている。マイクロプロセッサ装置５２は、更に出力端子Ｏｕｔを有している。この出力端子は、ソラーセルアレイ２の出力線路４及び５間に接続された切換装置５３と接続されている。
【００５８】
切換装置５３は、有利には、ゲートがマイクロプロセッサ装置５２の出力端子Ｏｕｔと接続された電力トランジスタである。
【００５９】
図６に示された、本発明の保護システムの負荷側の部分は、電力伝送線路６及び電力伝送線路７に接続された充電調整器８を示す。図１に示されたバッテリ及び負荷抵抗１０は、ここでは分かり易くするために省略されている。
【００６０】
図６に示された負荷側のイネーブル装置１１は、負荷の各電力入力線路間に接続された負荷側の切換装置４７を有している。図６に示された装置構成では、負荷の電力入力側は、電力伝送線路６及び電力伝送線路７である。
【００６１】
負荷側の切換装置４７は、有利には、電力トランジスタとして構成されている。この電力トランジスタのゲートは、負荷側のマイクロプロセッサ装置５５の出力側Ｏｕｔと接続されている。負荷側のマイクロプロセッサ装置５５のデータ入力側Ｄａｔａ Ｉｎ及び負荷側のマイクロプロセッサ装置の電圧給電入力側Ｖ_ＣＣは、一方の電力伝送線路６と接続されている。負荷側のマイクロプロセッサ装置５５のアース端子ＧＮＤは、他方の電力伝送線路７と接続されている。
【００６２】
図５に示された、保護システムのソラーモジュール側の部分の、ソラーモジュール側の遮断装置３での作動、及び、図６に示された、負荷側の部分の、負荷側の保護装置又はイネーブル装置１１での作動について、以下、図７ａ及び７ｂを用いて説明する。
【００６３】
図７ａには、図５及び６を用いて説明した保護システムでの、権限を付与された負荷に電力を給電する際の時間軸を横軸にとった電圧経過特性を示すダイアグラムが示されている。
【００６４】
ソラーセルアレイ２が電圧を形成する際、コンデンサ５０は、ダイオード５１を介して充電される。ダイオード５１とコンデンサ５０との接続点の電位が、ソラーモジュール側のマイクロプロセッサ装置５２の電力給電を行う所定値を超過した場合、ソラーモジュール側のマイクロプロセッサ装置５２は、信号を出力側Ｏｕｔから切換装置５３に出力して、短絡パルスシーケンスの時点と時点ｔ_０での休止期間とを用いて、第１の信号が電力伝送線路６及び電力伝送線路７を用いて保護システムの負荷側の部分に伝送することができる。図７ｂには、このパルスシーケンスが多数の非常に短い短絡パルスを用いて示されている。パルスシーケンスは、暗号化方法を用いてマイクロプロセッサ装置５３で暗号化することができる。第１の信号の他に、例えば、ソラーモジュールの当該の識別データも含まれているようにすることができる。
【００６５】
マイクロプロセッサ装置５２の、ソラーモジュール側のＶ_ＣＣ入力側は、マイクロプロセッサ装置５２の、ソラーモジュール側のリセット入力側と接続されているので、所定の初期状態にすることができる。
【００６６】
負荷側のイネーブル装置１１では、負荷側のマイクロプロセッサ装置５５が、入力側Ｄａｔａ Ｉｎを介して、電力伝送線路６及び電力伝送線路７を介して伝送される第１の信号を検出する。この第１の信号の受信への応答として、負荷側のイネーブル装置１１は、相応の第２の信号を電力伝送線路６及び電力伝送線路７を介してソラーモジュールに返送する。その結果、負荷側のマイクロプロセッサ装置５５が切換装置４７を制御する。その結果、この切換装置が第２の信号に相応する短絡パルスシーケンスと時点ｔ_１での休止期間とを電力伝送線路６及び電力伝送線路７に形成するようにして行われる。
【００６７】
第２の信号は、各負荷に対して決定された識別信号にするとよい。負荷側のイネーブル装置１１は、更に、相応の制御プロセッサを有するチップカードリーダ、数字入力用、所定電力量イネーブル用のキー、イネーブルコードを遠隔制御して受信するための無線受信機、又は同様の制御システムを有している。第１の信号及び第２の信号を用いて、多数の情報をソラーモジュール側部分と負荷側部分とで交換することができるので、例えば、伝送される電力量を制限することができる。更に、例えば、前述のチップカードリーダを用いて、消費された電力量に相応するユーザのチップカードの金額量を直ぐに口座から引き落とすことができる。
【００６８】
ソラーモジュール側の遮断装置３に設けられたソラーモジュール側のマイクロプロセッサ装置５２は、電力伝送線路５及び電力伝送線路６を介して伝送された第２の信号を検出する。この第２の信号が、第１の信号の送信後又は装置のスイッチオン後の期間ｔ_ｗ内の所定時点ｔ_２で検出された場合、切換装置５３を相応に制御する。
【００６９】
第２の信号が、既述の実施例のように、負荷の権限付与コードを検出すると、ソラーモジュール側のマイクロプロセッサ装置５２は、その負荷に権限があるかどうかチェックする。その負荷が権限を付与されていて、権限付与コードが有効である場合、負荷側への電力伝送は遮断されない。権限付与コードの有効性をチェックするために、この権限付与コードは、例えば、ソラーモジュール側のマイクロプロセッサ装置５２で、基準コードと比較される。この基準コードは、ソラーモジュール側のマイクロプロセッサ装置５２のメモリ（図示していない）に記憶されている。
【００７０】
第２の信号が、例えば、負荷に伝送すべき電力量に関する指示を有している場合、図７ａに示されているように、期間ｔ_ａの間、相応の電力量が送出される。この電力量は、上述のように、例えば、負荷毎に個別に決定することができる。期間ｔ_ａ後、ソラーモジュール側の遮断装置３は、ソラーモジュールに再度第１の信号を送信し、第２の信号を受信するのを待つ。
【００７１】
図７ｂに示されているように、ソラーモジュール側の遮断装置３は、時点ｔ_０ で第１の信号が送信された後、所定期間ｔ_ｗ内に適切な信号を受信しない場合、即ち、第２の信号を受信しないか、又は、有効でない権限付与コードの第２の信号を受信した場合、切換装置５３は、電力伝送を遮断するか、又は、ソラーモジュール２の出力線路４及び出力線路５を短絡するように制御される。
【００７２】
この短絡は、所定期間ｔ_ｂの間維持される。この期間ｔ_ｂは、ダイオード５１とコンデンサ５０とのノードＰの電位が、ソラーモジュール側のマイクロプロセッサ装置５２の電力給電にとって十分でない限り、コンデンサ５０が放電される期間に相応している。そうすることによって、期間ｔ_ｂの間、ソラーモジュール２の各出力線路４及び出力線路５を切換装置５３によって短絡することによって電力伝送が遮断される。電力伝送が遮断される期間ｔ_ｂは、コンデンサ５０に蓄積される電力によって決められる。
【００７３】
ダイオード５１とコンデンサ５０とのノードＰの電位が所定値より下に低下すると、即ち、ダイオード５１とコンデンサ５０との電位が、ソラーモジュール側のマイクロプロセッサ装置５２の作動に必要な給電電圧を下回った場合に、ソラーモジュール側のマイクロプロセッサ装置５２はスイッチオフされ、そうすることによって、ソラーモジュール側のマイクロプロセッサ装置５２の出力側Ｏｕｔは、低レベルに低下する。従って、ソラーモジュール側の切換装置５３は再度遮断され、即ち、線路４と線路５とが短絡状態ではなくなる。
【００７４】
従って、システムは初期状態に戻り、初めから再度作動される（上述の通り）。
【００７５】
産業上の利用可能性
本発明は、特に、ソラーセルアレイがモジュラー構成されているような装置構成で有利である。例えば、個別ソラーモジュールを、安全装置を有する「スタンドアローン」モジュールとして構成することができる（相互に並列してもよい）。本発明の安全装置の機能は、個別ソラーモジュールの並列接続によって損なわれることはない。更に、モジュラー構成を用いると、１つの装置に簡単に統合することができる（ソラーファーム）。
【００７６】
小さな回路にするために、この回路は、有利には１チップ構成（ＰＩＣマイクロチップ）で構成される。更に、本発明は、スマートＦＥＴを用いて構成してもよく、その際、有利には、電力トランジスタ内にインテリジェント制御用のスペースを設けるとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ソラーモジュール側の遮断装置と負荷側のイネーブル装置を有する本発明の保護システムの実施例を示し、その際、負荷として、バッテリと所定の負荷要素を有する充電調整器が示されている。
【図２】 本発明の実施例の、ソラーモジュール側の遮断装置を備えた、２つのソラーセルアレイを有するソラーモジュールが示されている。
【図３】 図２のソラーモジュール側の遮断装置の回路構成が示されている。
【図４】 負荷側のイネーブル装置を有するソラーモジュール用の本発明の保護システムの負荷側の部分が示されている。
【図５】 ソラーモジュール側の遮断装置を有する本発明の保護システムのソラーモジュール側の部分の別の実施例が示されている。
【図６】 負荷側のイネーブル装置を有するソラーモジュール用の保護システムの負荷側の部分の別の実施例が示されている。
【図７】 図５及び図６に指示が記載された保護システムでの、権限のある負荷に電力を送出する際、及び、負荷がない、又は、権限のある負荷がない場合の、時間を横軸にとった電圧経過特性を示す図が示されている。

Claims (16)

1. ソラーモジュール側の遮断装置（３）と、負荷側のイネーブル装置（１１）とを備えたソラーモジュール（１）用の保護システムにおいて、
   前記ソラーモジュール側の遮断装置（３）が、前記負荷側のイネーブル装置（１１）に第１の信号を送信し、
   前記ソラーモジュール（１）側の遮断装置（３）と前記負荷側のイネーブル装置（１１）との間に、電力線路（６，７）を備えており、該電力線路（６，７）により、ソラーモジュール（１）を用いて形成された電力が前記負荷側に伝送され、
   前記ソラーモジュール側の遮断装置（３）が、第１の所定時間（ｔ_ｗ）内で前記負荷側のイネーブル装置（１１）から第２の信号を受信しない場合に、前記ソラーモジュール側の遮断装置（３）が、前記ソラーモジュールを用いて形成された電力が電力線路（６，７）を介して負荷に伝送されるのを遮断し、前記第１及び第２の信号は、前記電力線路（６，７）を介して伝送される
   ことを特徴とする保護システム。
2. ソラーモジュール側の遮断装置（３）と負荷側のイネーブル装置（１１）とは、電力線路（６，７）の短絡のために各々１つの切換装置（２２，Ｔ２，５３；４７）を有しており、その際、遮断装置（３）の切換装置による電力線路（６，７）の短絡状態は、第１の信号の形成又は電力伝送の遮断に使用される請求項１記載の保護システム。
3. ソラーモジュール側の遮断装置（３）は、電力蓄積器（Ｃ２，５０）を有しており、ソラーモジュール側の遮断装置（３）の切換装置（２２，Ｔ２，５３）を用いてのソラーモジュール（１）の電力送出は、前記電力蓄積器（Ｃ１，５０）が空になる迄行われる請求項１又は２記載の保護システム。
4. ソラーモジュール側の遮断装置（３）は、ソラーモジュール（１）と共に集積化して構成されている請求項１から３迄の何れか１記載の保護システム。
5. ソラーモジュール（１）から負荷（８，９，１０，４８）への電力伝送用の方法において、以下の各ステップ、
   ソラーモジュール側の遮断装置（３）から負荷（８，９，１０，４８）の負荷側のイネーブル装置（１１）に第１の信号を送信し、
   前記第１の信号への応答の際、前記負荷（８，９，１０，４８）の負荷側のイネーブル装置からソラーモジュール（１）の前記ソラーモジュール側の遮断装置に、第２の信号を送信し、その際、前記第２の信号は、前記負荷の権限付与コードであり、
   負荷（８，９，１０，４８）がソラーモジュール（１）から電力を取り出す権限が付与されているかどうか判定するために第２の信号を検査し、
   前記第２の信号が第１の所定時間（ｔ_ｗ）内で受信され、且つ、前記負荷（８，９，１０，４８）が電力を取り出す権限を付与されている場合、電力伝送をイネーブルし、
   第２の信号が第１の所定時間（ｔ_ｗ）内で受信されず、又は、負荷（８，９，１０，４８）が電力を受け取る権限を付与されていない場合、前記電力伝送を遮断し、その際、前記第１及び第２の信号は、前記ソラーモジュール（１）と前記負荷（８，９，１０，４８）との間に電力伝送のパルス状の遮断によって形成されることを特徴とする方法。
6. 電力伝送又は信号形成を、ソラーモジュール（１）と負荷（８，９，１０，４８）との間の電力伝送線路（６，７）の短絡によって遮断する請求項５記載の方法。
7. 第２の信号が第１の所定時間（ｔ_ｗ）内で受信されず、又は、負荷（８，９，１０，４８）に、電力取り出しの権限が付与されていない場合、電力伝送を、第２の所定時間（ｔ_ｂ）の間遮断する請求項５又は６記載の方法。
8. ソラーモジュール（１）の電力出力側に設けられた前記ソラーモジュール（１）の電力送出を遮断するための遮断装置（３）において、
   電力線路（６，７）を介して第１の信号を送信するための送信装置（２０，５２）、
   第２の信号を、前記電力線路（６，７）を介して受信するための受信装置（２３，５２）、
   ソラーモジュール（１）の電力送出を遮断するための切換装置（２２，５３）、
   前記切換装置（２２，５３）の制御用の制御装置（２１，５２）は、受信装置（２３，５２）が第１の所定時間（ｔ_ｗ）の間、第２の信号を受信しない場合に電力送出が遮断されるように構成されている遮断装置（３）。
9. 第１の信号及び第２の信号は、ソラーモジュール（１）の電力送出の遮断によって形成されたプラス極を有している請求項８記載の遮断装置（３）。
10. 電力蓄積器（Ｃ１，５０）が、電力量の蓄積のために設けられており、前記電力量は、第２の所定時間（ｔ_ｂ）の間電力送出を遮断するように制御装置（２１，５２）を用いて切換装置（２２，５３）を制御するのに十分な量である請求項８又は９記載の遮断装置（３）。
11. ソラーモジュール（１）の電力送出の遮断用の切換装置（２２，５３）は、前記ソラーモジュール（１）の電力出力を短絡する請求項８から１０迄の何れか１記載の遮断装置（３）。
12. 遮断装置（３）は、ソラーモジュール（１）と共に集積化して構成されている請求項８から１１迄の何れか１記載の遮断装置（３）。
13. 遮断装置（３）は、ソラーモジュール（１）のラミネート内に設けられている請求項１２記載の遮断装置（３）。
14. ソラーモジュール（１）から負荷（８，９，１０，４８）への電力伝送のイネーブルのために、電力線路（６，７）を介してソラーモジュール（１）に接続可能な負荷（８，９，１０，４８）の電力入力側に設けられたイネーブル装置（１１）において、
    電力線路を介してソラーモジュール（１）から第１の信号を受信するのに適した受信装置（４５，５５）、
    前記受信装置（４５，５５）が、第１の信号を受信する場合、前記ソラーモジュール（１）に前記電力線路を介して第２の信号を送信する送信装置（４６，５５）
    を有するイネーブル装置（１１）。
15. 第１の信号及び第２の信号は、ソラーモジュール（１）からの電力伝送の遮断によって形成される少なくとも１つのプラス極を有する請求項１４記載のイネーブル装置（１１）。
16. 第２の信号の形成用の負荷（８，９，１０，４８）の電力入力側を短絡する切換装置（４７）が設けられている請求項１４又は１５記載のイネーブル装置（１１）。

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