JP4635684B2 - 車輌走行に基づく太陽電池異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輌に搭載される太陽電池の異常を検出する装置に係る。

大気環境保全の必要性の高まりに伴って、車輌のエネルギ源として太陽電池を用いることが種々試みられている。太陽電池を車輌のエネルギ源として用いる場合に考慮すべき重要な事項の一つは、太陽電池の発電機能に異常が生じたときには、早急にそれに対処すべく早期にそれを検出することである。このことは、太陽電池が車輌の駆動源に使用される場合には、特に重要である。

ところで、太陽電池の出力は、それに当たる太陽光線の強さによって左右されるので、太陽電池の出力に基づいて誤り無くその異常を検出するには、太陽の照り具合が考慮されなければならない。この点に関し、夜間や悪天候時に誤って異常警報が発せられることがないよう、太陽電池の電圧が所定値以下になったとき第一の信号を出力し、外部からの光の受光強度が所定値以下になったとき第二の信号を出力し、第一と第二の信号の出力に応答して警報信号を発するようにすることが下記の特許文献１に記載されている。
特開平１０-３１９０８８

太陽電池の発電機能に異常が生じたとき、それを早期に検出するには、太陽電池が昼間の晴天時に直射日光に曝されている状態で、その出力を太陽光線の照射の度合（以下簡単のため太陽照度と云う）に対応した太陽電池の正常時の標準出力に対比させ、その偏差が比較的小さいうちに太陽電池の異常判定を行うことが望まれる。しかし、晴天時の昼間であっても、車輌の場合、その移動性のゆえに、車輌が建物や樹木の陰に駐停車されていたのでは、高い電池出力レベルでの異常判定はできない。

本発明は、上記の事情に鑑み、発電機能に異常が生じたときにはそれが早期に検出されることが望まれる車輌搭載の太陽電池について、その発電機能の異常を高い電池出力レベルにて早期に検出することができる太陽電池異常検出装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するものとして、本発明は、車輌に搭載された太陽電池の異常を検出する太陽電池異常検出装置にして、車速が０より大きい所定値以上でないときには前記太陽電池の出力を太陽照度に対比させて前記太陽電池の異常を検出することを行なわないようになっていることを特徴とする太陽電池異常検出装置を提案するものである。

この場合、前記太陽電池の異常検出は太陽照度が所定値以下であるときには行われないようになっていてよい。

太陽電池の異常判断は、太陽照度に対応する太陽電池の正常時の標準出力の値に対比して太陽電池の実際の出力の値が所定の偏差以上異なるとき、太陽電池が異常であると判断するものであっていてよい。

前記太陽電池正常時標準出力値と前記太陽電池実際出力値の対比は、所定時間内に於ける各値の平均値について、または所定時間内に於ける各値のピーク値について行われるようになっていていてよい。

太陽電池に近接して太陽照度検出手段が配置されているときには、前記太陽電池正常時標準出力値と前記太陽電池実際出力値の対比は同時の値について行われるようになっていてよい。

車輌に搭載された太陽電池では、昼間の晴天時であっても、車輌が建物や樹木の陰に駐車されていては、太陽電池の出力はさして上がらない。そこで、太陽電池異常検出装置が、車速が０より大きい所定値以上でないときには前記太陽電池出力検出手段により検出された太陽電池の出力を太陽照度に対比させて太陽電池の異常を検出することを行なわないようになっていれば、車輌が建物や樹木の陰に駐車されていている状態に留まることを確実に回避し、太陽電池が昼間の晴天時に直射日光に曝される状態を確保して太陽電池の異常を検出することができる。

太陽電池の異常検出は太陽照度が所定値以下であるときには行われないようにすることにより、太陽電池が昼間の晴天時に直射日光に曝される状態を選んで太陽電池の異常を検出することができる。

太陽電池異常検出装置が、太陽照度に対応する太陽電池の正常時の標準出力の値に対比して太陽電池の実際の出力の値が所定の偏差以上異なるとき、太陽電池が異常であると判断することにより、太陽電池の出力異常を太陽電池の正常時の性能に対比して高精度に検出することができる。太陽照度としては、車輌に搭載された光センサの如き太陽照度検出手段により得られる値の他に、多機能カーナビ等により収集された地域天候情報より得られる値が使用されてもよい。自動車等の車輌に従来より既に搭載されているヘッドライトの自動点滅用の光センサを利用することが考えられる。この場合、この種の光センサは、一般にフロントウインドの手前にあるインストルメントパネル上に配置されているので、太陽に対する車輌の向きによっては車輌の屋根の陰になる場合もあるが、車輌が走行していれば、やがては太陽光線の直射を受ける状態となるので、そのような状態を選んで太陽電池の出力を確実にチェックすることができる。

太陽電池正常時標準出力値と太陽電池実際出力値の対比が所定時間内に於ける各値の平均値について行われるようになっていれば、車輌の走行に伴って太陽電池対する太陽光線の照射状態が変化しても、それを均して太陽電池の出力性能をチェックすることができる。一方、太陽電池正常時標準出力値と太陽電池実際出力値の対比が所定時間内に於ける各値のピーク値について行われるようになっていれば、車輌が建物の影を横切って走行するよう市街地にて走行しているときにも、建物の陰にならない走行中に太陽電池の性能をチェックすることができる。

上記の如く太陽電池正常時標準出力値と太陽電池実際出力値の対比を所定時間内に於ける各値の平均値について、或いは所定時間内に於ける各値のピーク値について行うことは、太陽照度検出手段としてフロントウインドの手前にあるインストルメントパネル上に配置されているヘッドライトの自動点滅用の光センサを利用するような場合であって、光センサと車輌の天井に配置された太陽電池とが互いに離れて配置されていて、太陽に対する車輌の走行姿勢によっては両者に対する太陽光線の照射状態にかなりの差が出る場合にも有効であるが、太陽電池の異常検出のためにそれ専用の太陽照度検出手段が太陽電池に近接して配置されるような場合には、太陽電池正常時標準出力値と太陽電池実際出力値の対比を同時の値について行うことにより、所定時間内の平均値を求めたりピーク値を選択するような格別の操作を行うことなく太陽電池の状態を随時チェックすることができる。

添付の図１は、屋根に太陽電池が搭載され、また太陽照度検出手段として光センサが車輌に搭載されている車輌（自動車）の一例を示す斜視図である。尚、図には光センサがいくつかの設置可能な場所に重複して設置された状態にて示されている。即ち、図に於いて。１０は太陽電池であり、１２a〜１２ｆはいずれも光センサであるが、光センサ１２a〜１２ｆは、いずれか一つが設けられればよいものとする。また、これらの光センサのうち、特に１２aはヘッドライトの自動点滅用の光センサとしてインストルメントパネル上に配置されているものであり、本発明による太陽電池異常検出装置に対し利用できるものである。

１４はマイクロコンピュータを組み込んだ車輌の電気式制御装置であり、光センサ１２a等により検出された太陽照度に関する情報はこの電気式制御装置へ供給されるようになっている。太陽電池１０は充電制御装置１６を介してバッテリ１８に接続されている。充電制御装置１６は電気式制御装置１４により制御されるようになっており、また電気式制御装置１４は充電制御装置１６に於いて太陽電池１０の電圧および電流を検出することにより太陽電池の出力を検出するようになっている。また電気式制御装置１４には、車速センサ２０より車速に関する信号が供給されている。

電気式制御装置１４は、車速センサ２０からの信号により車輌が０でない或る所定の速度以上にて走行していることが確認されているとき、光センサ１２a等からの信号に基づき、マイクロコンピュータによる演算機能によって、太陽照度に対応する太陽電池１０の正常時の標準出力の値を算出し,これと充電制御装置１６にて検出した太陽電池１０の実際の出力の値とを比較し、その間の差が所定の偏差以上であるか否かを検出し、太陽電池１０に異常があるか否かを判断する。

図２はそのような制御プロセスをフローチャートにて表したものである。かかるフローチャートによる制御は、図には示されていない車輌のイグニッションスイッチが閉じられることにより車輌の運転が開始されると、車輌の運転中数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返される。

制御が開始されると、ステップ１０にて車速Ｖが０でない或る所定の車速Ｖaより大きいか否かが判断される。答えがノーであれば、この回の制御はこれにて終了するが、答えがイエス（Ｙ）であれば、制御はステップ２０へ進み、太陽照度Ｒsが検出される。太陽照度は、図１に例示したように車輌に搭載された光センサの如き太陽照度検出手段により得られる値の他に、多機能カーナビ等により収集された地域天候情報より得られる値が使用されてよい。尚、太陽照度として後者の値が使用されるときには、後述の下限値Ｒsmo，Ｗsmo，Ｒspo，Ｗspo，Ｒsro，Ｗsroを適切な大きさの値に設定することにより、太陽電池の異常検出が確実に晴天時の直射日光の下で行われるようにし、これによって太陽電池の異常検出を誤り無く行わせることができる。次いで制御はステップ４０へ進み、太陽電池の出力値Ｗsが検出される。次いで制御はステップ６０へ進み、太陽照度Ｒsに対応する太陽電池の正常時の標準出力値ＷsnがＲsの関数ｆ(Ｒs)として算出される。この演算は予め設定されたＲsに対応するＷsnをグラフにしたマップをＲsの値に基づいて読み取ることにより行われてよい。

次いで制御はステップ７０へ進み、Ｗsの値がＷsn＋ΔＷsとＷsn−ΔＷsの間にあるか否かが判断される。答はイエスであれば、制御はステップ８０へ進み、太陽電池は正常であると判断されるが、答がノー（Ｎ）であれば、制御はステップ９０へ進み、太陽電池に異常があることを知らせる警報が発生られる。

図３は、太陽電池正常時標準出力値と太陽電池実際出力値の対比を所定時間内に於ける各値の平均値について行う場合の一例を示す図２と同様のフローチャートである。図３に於いて、図２に示すステップに対応するステップは図２に於けると同じステップ番号により示されている。

この場合、ステップ１０の答がイエスのときには、制御はステップ１５へ進み、後述のステップ５０に於いて初期値０より始まってアップカウントされるサイクル回数の値Ｎが上記の平均値を求める所定時間の経過に対応するカウント値Ｎmを越えたか否かが判断される。答がノーの間、制御はステップ２０へ進む。

ステップ２０に於いては、各サイクルに於ける太陽照度の値Ｒsiが検出され、これらの値が、ステップ２１に於いて、積算値Ｒsmとして初期値０から始まって順次積算される。かかる詳細な太陽照度値Ｒsiとしては、図１に例示したように車輌に搭載された光センサの如き太陽照度検出装置により得られたものが望ましい。ステップ４０に於いては、各サイクルに於ける太陽電池出力の値Ｗsiが検出され、これらの値が、ステップ４１に於いて、積算値Ｗsmとして初期値０から始まって順次積算される。

ステップ５０に於いては、サイクル回数のカウント値Ｎが初期値０より始まってアップカウントされる

上記の所定時間が経過してステップ１５の答がノーからイエスに転ずると、制御はステップ５１へ進み、積算値Ｒsmをカウント値Ｎmで割って太陽照度の平均値Ｒsが算出される。次いで、制御はステップ５３へ進み、算出された太陽照度の平均値Ｒsが或る所定の下限値Ｒsmoより大きいか否かが判断される。この場合、Ｒsmoは、太陽照度の平均値がこれ以下であるような天候状態では、この制御態様による太陽電池の異常検出は行わないものとするための太陽照度の下限値である。答がイエスであれば、制御はステップ５５へ進むが、答がノーであれば、制御はこれよりそのままリターンする。

ステップ５５に於いては、積算値Ｗsmをカウント値Ｎmで割って太陽電池出力の平均値Ｗsが算出される。次いで、制御はステップ５７へ進み、算出された太陽電池出力の平均値Ｗsが或る所定の下限値Ｗsmoより大きいか否かが判断される。この場合にも、Ｗsmoは、太陽電池出力の平均値がこれ以下であるような天候状態では、この制御態様による太陽電池の異常検出は行わないものとするための太陽電池出力の下限値である。答がイエスであれば、制御はステップ６０へ進むが、答がノーであれば、制御はこれよりそのままリターンする。以下のステップ６０、７０、８０、９０による制御は、図２のフローチャートに於けると同じである。

図４は、太陽電池正常時標準出力値と太陽電池実際出力値の対比を所定時間内に於ける各値のピーク値について行う場合の一例を示す図２および図３と同様のフローチャートである。図４に於いても、図２および図３に示すステップに対応するステップは図２および図３に於けると同じステップ番号により示されている。

この場合にも、ステップ１０の答がイエスのときには、制御はステップ１５へ進み、ステップ５０に於いて初期値０より始まってアップカウントされるサイクル回数のカウント値Ｎが上記のピーク値を求める所定時間の経過に対応するカウント値Ｎpを越えたか否かが判断される。答がノーの間、制御はステップ２０へ進む。

ステップ２０に於いては、各サイクルに於ける太陽照度の値Ｒsiが検出され、次いでステップ２２に於いて、今回のサイクルに於ける検出値Ｒsi(Ｎ)の値が前回のサイクルに於ける検出値Ｒsi(Ｎ-１)より大きいか否かが判断される。答がイエスであれば、制御はステップ２４へ進み、今回の検出値Ｒsi(Ｎ)が太陽照度のピーク値Ｒsとされ、答がノーの時には、制御はステップ２６へ進み、前回の検出値Ｒsi(Ｎ-１)が太陽照度のピーク値Ｒsとされる。こうして所定期間内に於ける太陽照度のピーク値が求められる。いずれの場合にも制御は次いでステップ４０へ進む。

ステップ４０に於いては、各サイクルに於ける太陽電池出力の値Ｗsiが検出され、次いでステップ４２に於いて、今回のサイクルに於ける検出値Ｗsi(Ｎ)の値が前回のサイクルに於ける検出値Ｗsi(Ｎ-１)より大きいか否かが判断される。答がイエスであれば、制御はステップ４４へ進み、今回の検出値Ｗsi(Ｎ)が太陽照度のピーク値Ｗsとされ、答がノーの時には、制御はステップ４６へ進み、前回の検出値Ｗsi(Ｎ-１)が太陽照度のピーク値Ｗsとされる。こうして所定期間内に於ける太陽電池出力のピーク値が求められる。いずれの場合にも制御は次いでステップ５０へ進む。

上記の所定時間が経過してステップ１５の答がノーからイエスに転ずると、制御はステップ５２へ進み、算出された太陽照度のピーク値Ｒsが或る所定の下限値Ｒspoより大きいか否かが判断される。この場合にも、Ｒspoは、太陽照度のピーク値がこれ以下であるような天候状態では、この制御態様による太陽電池の異常検出は行わないものとするための太陽照度の下限値である。答がイエスであれば、制御はステップ５４へ進むが、答がノーであれば、制御はこれよりそのままリターンする。

ステップ５４に於いては、算出された太陽電池出力のピーク値Ｗsが或る所定の下限値Ｗspoより大きいか否かが判断される。この場合にも、Ｗspoは、太陽電池出力のピーク値がこれ以下であるような天候状態では、この制御態様による太陽電池の異常検出は行わないものとするための太陽電池出力の下限値である。答がイエスであれば、制御はステップ６０へ進むが、答がノーであれば、制御はこれよりそのままリターンする。以下のステップ６０、７０、８０、９０による制御は、図２および図３のフローチャートに於けると同じである。

図５は、太陽電池に近接して上記の光センサ１２b〜１２fの如き太陽照度検出手段が配置されている場合に、太陽電池正常時標準出力値と太陽電池実際出力値の対比を同時の値について行う一例を示す図２〜図４と同様のフローチャートである。図５に於いても、図２〜図４に示すステップに対応するステップは図２〜図４に於けると同じステップ番号により示されている。

この場合には、ステップ１０の答がイエスのときには、制御はステップ２０へ進み、各サイクルに於ける太陽照度の値Ｒsiが検出され、次いでステップ２８に於いて、Ｒsiの値が或る所定の下限値Ｒsroより大きいか否かが判断される。この場合にも、Ｒsroは、各サイクル時点に於ける太陽照度がこれ以下であるような天候状態では、この制御態様による太陽電池の異常検出は行わないものとするための太陽照度の下限値である。答がイエスであれば、制御はステップ４０へ進むが、答がノーであれば、制御はこれよりそのままリターンする。

ステップ４０に於いては、各サイクルに於ける太陽電池出力の値Ｗsiが検出され、次いでステップ４８に於いて、Ｗsiの値が或る所定の下限値Ｗsroより大きいか否かが判断される。この場合にも、Ｗsroは、各サイクル時点に於ける太陽電池出力がこれ以下であるような天候状態では、この制御態様による太陽電池の異常検出は行わないものとするための太陽電池出力の下限値である。答がイエスであれば、制御はステップ６０へ進むが、答がノーであれば、制御はこれよりそのままリターンする。以下のステップ６０、７０、８０、９０による制御は、図２〜図４のフローチャートに於けると同じである。

以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

屋根に太陽電池が搭載され、太陽照度検出手段として光センサが搭載されている車輌（自動車）の一例を示す斜視図。 本発明による太陽電池異常検出装置の制御プロセスの基本的一例を示すフローチャート。 本発明による太陽電池異常検出装置の制御プロセスのより詳細な第一の例を示すフローチャート。 本発明による太陽電池異常検出装置の制御プロセスのより詳細な第二の例を示すフローチャート。 本発明による太陽電池異常検出装置の制御プロセスのより詳細な第三の例を示すフローチャート。

符号の説明

１０…太陽電池、１２a〜１２ｆ…光センサ、１４…電気式制御装置、１６…充電制御装置、１８…バッテリ、２０…車速センサ

Claims (6)

1. 車輌に搭載された太陽電池の異常を検出する太陽電池異常検出装置にして、車速が０より大きい所定値以上でないときには前記太陽電池の出力を太陽照度に対比させて前記太陽電池の異常を検出することを行なわないようになっていることを特徴とする太陽電池異常検出装置。
2. 前記太陽電池の異常検出は太陽照度が所定値以下であるときには行われないようになっていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池異常検出装置。
3. 太陽照度に対応する前記太陽電池の正常時の標準出力の値に対比して前記太陽電池の実際の出力の値が所定の偏差以上異なるとき、前記太陽電池が異常であると判断するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池異常検出装置。
4. 前記太陽電池正常時標準出力値と前記太陽電池実際出力値の対比は所定時間内に於ける各値の平均値について行われるようになっていることを特徴とする請求項を３に記載の太陽電池異常検出装置。
5. 前記太陽電池正常時標準出力値と前記太陽電池実際出力値の対比は所定時間内に於ける各値のピーク値について行われるようになっていることを特徴とする請求項を３に記載の太陽電池異常検出装置。
6. 太陽照度が前記太陽電池に近接して配置された太陽照度検出手段により検出されるとき、前記太陽電池正常時標準出力値と前記太陽電池実際出力値の対比は同時の値について行われるようになっていることを特徴とする請求項を３に記載の太陽電池異常検出装置。

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