JP5156908B2 - Sensor unit, solar cell characteristics evaluation system - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池の電流−電圧特性等の諸特性を計測する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring various characteristics such as current-voltage characteristics of a solar cell.
近年、地球環境問題が注目される中、無尽蔵でクリーンなエネルギーである太陽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。日本は世界の太陽光発電システムの市場で第一位のシェアを持っており、国内においては、地球温暖化対策の一環として2010年に482万kWの発電量に相当する太陽光システムの導入が目標とされている。太陽光発電システムが一般家庭へ普及するにつれて、システムの保守・管理技術が重要になってくる(非特許文献1参照)。例えば、システムを構成する個々の太陽電池の中には、施工時の配線ミス、近隣の樹木や構造物等による影の影響、あるいは経時劣化など様々な要因により、当初目論んでいた規定の出力が得られない場合がある。ところが、一般に太陽光発電システムの設置場所は屋上であるために、太陽電池の特性を計測し、評価することには困難が伴う。例えば、太陽電池の設置場所である屋上に登り、日射計、リファレンス用太陽電池セル、温度センサなどを太陽電池の近隣に配置するとともに、これらの日射計等に接続された配線を太陽電池の特性計測装置(I−Vカーブトレーサ)まで引き回す必要があり、非常に煩わしいという不都合がある。 In recent years, with the global environmental problems attracting attention, the spread of solar power generation systems using solar energy, which is inexhaustible and clean energy, is progressing. Japan has the top share in the global photovoltaic power generation system market, and in Japan, as part of the global warming countermeasures, the introduction of a solar power system equivalent to 4.82 million kW in 2010 was introduced. It has been targeted. As the solar power generation system spreads to general households, system maintenance and management techniques become important (see Non-Patent Document 1). For example, among the individual solar cells that make up the system, the expected output that was originally intended is due to various factors such as wiring mistakes during construction, the effects of shadows from nearby trees and structures, and deterioration over time. It may not be obtained. However, since the installation place of the photovoltaic power generation system is generally on the roof, it is difficult to measure and evaluate the characteristics of the solar cell. For example, climb the rooftop where the solar cells are installed, place solar meters, reference solar cells, temperature sensors, etc. in the vicinity of the solar cells, and connect the wiring connected to these solar meters etc. It is necessary to route to the measuring device (IV curve tracer), which is inconvenient.
そこで本発明は、屋上等に設置された太陽電池の特性の計測を容易にすることが可能な技術を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the technique which can make easy measurement of the characteristic of the solar cell installed in the rooftop etc.
本発明に係るセンサーユニットは、太陽電池の特性計測装置と組み合わせて用いられるセンサーユニットであって、
表面に目盛りを有するスクリーンと、表面にマークを有し、上記スクリーン上に配置された透明半球体と、日射計と、が第1面側に設けられた筐体と、
上記筐体を、当該筐体の上記第1面が水平面に対して傾く方向に回動自在に支持する台座と、
を備える。
The sensor unit according to the present invention is a sensor unit used in combination with a solar cell characteristic measuring device,
A housing provided with a screen having a scale on the surface, a transparent hemisphere having a mark on the surface and disposed on the screen, and a pyranometer on the first surface side;
A pedestal that supports the housing so as to be rotatable in a direction in which the first surface of the housing is inclined with respect to a horizontal plane;
Is provided.
上記構成によれば、計測対象となる太陽電池の近くへセンサーユニットだけを持っていき、筐体を適宜回転させることによりスクリーンの傾きを太陽電池パネルとほぼ平行になるように上記筐体の第1面の向きを調整し、定めることができる。また、このようにして太陽電池に対応して定めたセンサーユニットの配置状態を、透明半球体の表面に設けられたマークに太陽光線が照射されることによって形成されるマークの影のスクリーン上での位置を視認することにより簡易に記録することができる。このようにスクリーン上での影の位置を記録することにより、センサーユニットの配置を太陽電池パネルの表面近傍で定め、その後センサーユニットの設置に適した場所(例えば、太陽電池パネル付近の屋根上或いは当該屋根に近接したベランダ等)へ移動させた場合であっても、センサーユニットの配置を容易に再現して日射強度(日射量)を計測できる。したがって、本発明に係るセンサーユニットを用いることにより、屋上等に設置された太陽電池の特性の計測を容易にすることが可能となる。 According to the above configuration, only the sensor unit is brought close to the solar cell to be measured, and the case is rotated so that the screen tilts substantially parallel to the solar cell panel. The orientation of one surface can be adjusted and determined. In addition, the arrangement state of the sensor unit determined in accordance with the solar cell in this way is displayed on the screen of the shadow of the mark formed by irradiating the mark provided on the surface of the transparent hemisphere with sunlight. It is possible to easily record by visually recognizing the position. By recording the position of the shadow on the screen in this way, the arrangement of the sensor unit is determined in the vicinity of the surface of the solar cell panel, and then a place suitable for installation of the sensor unit (for example, on the roof near the solar cell panel or Even when moved to a veranda close to the roof or the like, the arrangement of the sensor unit can be easily reproduced to measure the solar radiation intensity (the amount of solar radiation). Therefore, by using the sensor unit according to the present invention, it becomes possible to easily measure the characteristics of the solar cell installed on the rooftop or the like.
好ましくは、上記センサーユニットの上記筐体の第1面側には更に水準器が設けられる。 Preferably, a level is further provided on the first surface side of the casing of the sensor unit.
水準器を用いることにより、スクリーンの姿勢をよりよい状態に定めることが可能となる。 By using the level, it becomes possible to determine the posture of the screen in a better state.
上記センサーユニットは更に、
上記筐体に内蔵された第1のデータ記憶部と、
上記筐体に内蔵されており、上記日射計の出力信号に基づいて日射強度を計測し、当該日射強度のデータを上記データ記憶部に格納する第1の制御部と、
を備えることも好ましい。
The sensor unit further includes
A first data storage unit built in the housing;
A first control unit that is built in the housing, measures solar radiation intensity based on an output signal of the pyranometer, and stores data of the solar radiation intensity in the data storage unit;
It is also preferable to comprise.
センサーユニット自体が日射強度を計測し、記憶する機能を備えることにより、従来のように日射強度計測用センサを太陽電池パネルの付近に設置し、このセンサに繋がった配線ケーブルを屋内等に設置された太陽電池の特性計測装置まで引き回すといった煩雑な準備が不要となる。したがって、本発明に係るセンサーユニットを用いることにより、屋上等に設置された太陽電池の特性の計測を容易にすることが可能となる。 The sensor unit itself has a function to measure and store the solar radiation intensity, so that a sensor for solar radiation intensity measurement is installed near the solar panel as in the past, and the wiring cable connected to this sensor is installed indoors etc. Moreover, complicated preparations such as routing to the solar cell characteristic measuring device are not required. Therefore, by using the sensor unit according to the present invention, it becomes possible to easily measure the characteristics of the solar cell installed on the rooftop or the like.
好ましくは、上記制御部は、更に、上記センサーユニットの外部に配置された温度計の出力信号に基づいて温度を計測し、当該温度のデータを上記データ記憶部に格納する。ここで「温度のデータ」とは、外気温度のデータ又は太陽電池の裏面温度のデータの少なくとも一方を含むことが好ましい。外気温度とは、計測対象となる太陽電池が設置されている場所(一般には屋外)又はその近隣における温度をいう。太陽電池の裏面温度とは、計測対象となる太陽電池の裏面側(太陽光線を受ける主面の裏側)又はその近隣における温度をいう。また「外部の」とは、温度計自体はセンサーユニットに備わっていない(構成要件ではない)場合、ということを意味する。 Preferably, the control unit further measures a temperature based on an output signal of a thermometer arranged outside the sensor unit, and stores the temperature data in the data storage unit. Here, the “temperature data” preferably includes at least one of data on the outside air temperature or data on the back surface temperature of the solar cell. The outside air temperature is a temperature at a location where the solar cell to be measured is installed (generally outdoors) or in the vicinity thereof. The back surface temperature of the solar cell refers to the temperature on the back side of the solar cell to be measured (the back side of the main surface that receives sunlight) or in the vicinity thereof. Further, “external” means that the thermometer itself is not provided in the sensor unit (not a component requirement).
これによれば、日射強度とともに外気温度等の温度データをもセンサーユニット単体で計測し、記憶可能となるので、太陽電池の特性計測が一層容易になる。すなわち、例えば太陽電池パネル付近に設置された外部の温度計を用いるにしても、その温度計からの配線ケーブルを上記のように太陽電池の特性計測装置まで引き回す必要がなく、同じく太陽電池パネル付近に設置されたセンサーユニットまでの短距離だけ引き回せばよいため、従来に比べて計測のための準備が非常に容易となる。 According to this, since it is possible to measure and store the temperature data such as the outside air temperature together with the solar radiation intensity with the sensor unit alone, it becomes easier to measure the characteristics of the solar cell. That is, for example, even if an external thermometer installed near the solar cell panel is used, it is not necessary to route the wiring cable from the thermometer to the solar cell characteristic measuring device as described above. Since it is only necessary to draw a short distance to the sensor unit installed in the instrument, preparation for measurement becomes much easier than in the past.
なお、温度計をセンサーユニットに内蔵させてもよい。その場合には、温度計は筐体の任意の場所に設置すればよいが、特に太陽電池の裏面温度を計測するための温度計については、筐体の第1面と背あわせに配置される第2面側に設置することが好ましい。それにより、第1面の日射計に日射が当たる状態とした際に、第2面側には直接的に日射が当たらない状態となるため、太陽電池の裏面温度を擬似的に再現し、より精度の高い温度計測が可能となる。また、温度計をセンサーユニットに内蔵させた場合であれば、配線ケーブルの引き回し等の準備が不要となり、更に計測作業が容易となる。 A thermometer may be built in the sensor unit. In that case, the thermometer may be installed at an arbitrary location of the housing, but in particular, a thermometer for measuring the back surface temperature of the solar cell is placed back-to-back with the first surface of the housing. It is preferable to install on the second surface side. As a result, when the solar radiation of the first surface is in a state where the solar radiation hits, since the second surface side is not directly exposed to the solar radiation, the back surface temperature of the solar cell is simulated and more Accurate temperature measurement is possible. In addition, when the thermometer is built in the sensor unit, preparations such as routing of the wiring cable are not required, and the measurement work is further facilitated.
また、上記センサーユニットは、上記制御部と上記太陽電池の特性計測装置との相互間におけるデータ通信処理を行う第1の通信処理部、を更に含むことが好ましい。そしてこの場合に、上記第1の制御部は、上記太陽電池の特性計測装置からの要求に応じて上記日射強度のデータ及び上記温度のデータを上記第1のデータ記憶部から読み出し、当該各データを上記第1の通信処理部へ引き渡して上記太陽電池の特性計測装置へ送信させることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the sensor unit further includes a first communication processing unit that performs data communication processing between the control unit and the solar cell characteristic measurement device. In this case, the first control unit reads the solar radiation intensity data and the temperature data from the first data storage unit in response to a request from the solar cell characteristic measurement device, and each of the data Is preferably transferred to the first communication processing unit and transmitted to the solar cell characteristic measuring apparatus.
これにより、センサーユニット単体で計測、記憶された日射強度や温度の各データを計測終了後の適宜のタイミングで太陽電池の特性計測装置へ取り込むことが可能となる。センサーユニットによる計測時には、センサーユニットと太陽電池の特性計測装置との間に配線ケーブルや通信用ケーブルを引き回す必要がないため、計測が容易になる。 As a result, it is possible to import the solar radiation intensity and temperature data measured and stored by the sensor unit alone into the solar cell characteristic measuring apparatus at an appropriate timing after the measurement is completed. At the time of measurement by the sensor unit, it is not necessary to route a wiring cable or a communication cable between the sensor unit and the solar cell characteristic measurement device, so that measurement is facilitated.
また、上記センサーユニットは、現在時刻を計時する第1の時計、を更に備えることが好ましい。そしてこの場合に、上記第1の制御部は、上記日射強度のデータ及び上記温度のデータを計測した時刻を上記第1の時計から取得し、当該取得した時刻のデータを上記日射強度のデータ及び上記温度のデータと関連付けて上記第1のデータ格納部へ格納することが好ましい。 The sensor unit preferably further includes a first timepiece that measures the current time. In this case, the first control unit obtains the time when the solar radiation intensity data and the temperature data are measured from the first clock, and obtains the obtained time data as the solar radiation intensity data and It is preferable to store the first data storage unit in association with the temperature data.
これにより、各計測データをその計測時刻とともに記録できるので、その後に当該各計測データを用いたデータ処理(分析、グラフ化等)が一層容易となる。また、例えば太陽電池の特性計測装置の側で計測された電流−電圧特性等についてもその計測時刻が記録されていたとすれば、計測時刻を媒介にして、センサーユニットによって計測された日射強度等のデータと電流−電圧特性等とを容易にリンクさせることが可能となる。 Thereby, since each measurement data can be recorded with the measurement time, the data processing (analysis, graphing, etc.) using each measurement data after that becomes still easier. Also, for example, if the measurement time is recorded for the current-voltage characteristics measured on the characteristic measurement device side of the solar cell, the solar radiation intensity measured by the sensor unit is measured using the measurement time as a medium. Data and current-voltage characteristics can be easily linked.
上記のようにセンサーユニットが時計を備える場合において、上記第1の制御部は、上記太陽電池の特性計測装置からの要求に応じて上記時計が計時する現在時刻を修正することも好ましい。 When the sensor unit includes a timepiece as described above, it is also preferable that the first control unit corrects the current time measured by the timepiece in response to a request from the solar cell characteristic measurement device.
それにより、例えば太陽電池の特性計測装置側で計時している現在時刻とセンサーユニット側で計時している現在時刻との間にズレがある場合に、これを容易に修正することが可能となる。特に、上記のように各データをリンクさせる場合に好適である。 Thereby, for example, when there is a gap between the current time measured on the solar cell characteristic measurement device side and the current time measured on the sensor unit side, this can be easily corrected. . In particular, it is suitable when linking data as described above.
上記センサーユニットにおいては、更に、上記スクリーン及び上記透明半球体が一体化されてアダプタを構成し、当該アダプタが上記筐体と着脱自在に設けられていることが好ましい。上記の水準器が更に一体化されることも好ましい。 In the sensor unit, it is preferable that the screen and the transparent hemisphere are integrated to form an adapter, and the adapter is detachably attached to the housing. It is also preferred that the above level is further integrated.
上記構成によれば、センサーユニット本体からアダプタだけを取り外し、当該アダプタだけを計測対象となる太陽電池の近くへ持っていくことにより、太陽電池の配置状態(向き、傾き)を、マークの影のスクリーン上での位置に対応付けて簡易に記録できる。このようにスクリーン上での影の位置を記録した後、アダプタをセンサーユニットに取り付けることにより、上記のマークの影の位置を目印にしてセンサーユニットを太陽電池の配置に対応付けて配置することが可能となる。したがって、太陽電池の近傍へはアダプタを持参すれば十分となり、より一層計測作業が容易になる。 According to the above configuration, by removing only the adapter from the sensor unit body and bringing only the adapter close to the solar cell to be measured, the solar cell arrangement state (direction, inclination) It can be easily recorded in association with the position on the screen. After recording the position of the shadow on the screen in this way, by attaching the adapter to the sensor unit, the sensor unit can be arranged in association with the arrangement of the solar cell with the position of the shadow of the mark as a mark. It becomes possible. Therefore, it is sufficient to bring an adapter near the solar cell, and the measurement work is further facilitated.
上述の透明半球体の上記マークは、少なくとも1つが上記透明半球体のほぼ頂上に設けられることが望ましい。 It is desirable that at least one of the marks of the transparent hemisphere described above is provided substantially on the top of the transparent hemisphere.
それにより、太陽高度が比較的に高い時間帯において、当該マークによって形成される影のスクリーン上における位置が視認しやすくなる。 Thereby, the position on the screen of the shadow formed by the mark becomes easy to visually recognize in a time zone where the solar altitude is relatively high.
また、透明半球体の上記マークは、更に上記透明半球体の端部に設けられることも望ましい。 The mark of the transparent hemisphere is preferably provided at the end of the transparent hemisphere.
それにより、太陽高度が比較的に低い時間帯において、当該マークによって形成される影のスクリーン上における位置が視認しやすくなる。 Thereby, in the time zone when the solar altitude is relatively low, the position of the shadow formed by the mark on the screen is easily visible.
本発明に係る太陽電池の特性計測システムは、上記のセンサーユニットと、太陽電池の特性計測装置と、を含んで構成される。そして、この太陽電池の特性計測システムにおいて、上記太陽電池の特性計測装置は、
計測対象となる太陽電池と接続されて、当該太陽電池の特性のうち少なくとも電流−電圧特性を計測する計測部と、
現在時刻を計時する第2の時計と、
第2のデータ記憶部と、
上記計測部によって計測された上記電流−電圧特性のデータを取得するとともに当該データが計測された時刻を上記第2の時計から取得し、当該時刻のデータと上記電流−電圧特性のデータとを関連付けて上記データ記憶部に格納する第2の制御部と、
上記制御部から出力される制御信号に基づいて画像を表示する表示部と、
上記第2の制御部と上記センサーユニットとの相互間におけるデータ通信処理を行う第2の通信処理部と、
を含み、
上記第2の制御部は、上記センサーユニットから送信され、上記第2の通信処理部によって受信された上記日射強度のデータ及び上記温度のデータを上記第2のデータ記憶部へ格納する。
A solar cell characteristic measurement system according to the present invention includes the sensor unit described above and a solar cell characteristic measurement device. And in this solar cell characteristic measurement system, the solar cell characteristic measurement device comprises:
A measurement unit connected to a solar cell to be measured and measuring at least a current-voltage characteristic among the characteristics of the solar cell;
A second clock that measures the current time;
A second data storage unit;
The current-voltage characteristic data measured by the measurement unit is acquired, the time when the data is measured is acquired from the second timepiece, and the time data and the current-voltage characteristic data are associated with each other. A second control unit stored in the data storage unit,
A display unit for displaying an image based on a control signal output from the control unit;
A second communication processing unit that performs data communication processing between the second control unit and the sensor unit;
Including
The second control unit stores the solar radiation intensity data and the temperature data transmitted from the sensor unit and received by the second communication processing unit in the second data storage unit.
上記構成においては、太陽電池の特性計測装置は、例えば屋内等に設置されるパワーコンディショナー(発電量の監視機能や太陽電池の直流出力を一般的に利用可能な交流出力に変換する機能等を備える装置)と接続して太陽電池の電流−電圧特性等の計測を行う。その際に、上述した本発明に係るセンサーユニットと組み合わせたことにより、太陽電池の特性計測装置は、電流−電圧特性等を計測している際にはセンサーユニットやその他適宜のセンサ類と接続することが不要となるので、配線ケーブルの設置等の煩わしい作業が不要となる。日射強度等のデータについては、センサーユニットが単体で収集したものをその後に適宜取り込めばよいからである。すなわち、太陽電池の特性計測装置(いわゆる親機側)では太陽電池の電流−電圧特性等を、センサーユニット(いわゆる子機側)では日射強度等をそれぞれ独立に計測することが可能となる。したがって、本システムによれば、屋上等に設置された太陽電池の特性の計測を容易にすることが可能となる。 In the above-described configuration, the solar cell characteristic measurement device includes, for example, a power conditioner (for example, a power generation monitoring function or a function for converting the DC output of the solar cell into a generally available AC output) installed indoors. Device) to measure the current-voltage characteristics of the solar cell. At that time, by combining with the above-described sensor unit according to the present invention, the solar cell characteristic measuring device is connected to the sensor unit and other appropriate sensors when measuring the current-voltage characteristic and the like. This eliminates the need for troublesome work such as installation of wiring cables. This is because, for data such as solar radiation intensity, what is collected by the sensor unit alone may be taken in as appropriate thereafter. In other words, the solar cell characteristic measuring device (so-called parent device side) can independently measure the solar cell current-voltage characteristics and the like, and the sensor unit (so-called child device side) can individually measure solar radiation intensity and the like. Therefore, according to the present system, it is possible to easily measure the characteristics of the solar cell installed on the rooftop or the like.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る一実施形態の太陽電池の特性計測装置の外観を示す斜視図である。本実施形態の太陽電池の特性計測装置1は、装置本体(親機)10と、センサーユニット(子機)20と、を含んで構成されている。装置本体10は、収容部11、カバー(蓋)12、操作部13、表示部14、を含んで構成されている。本実施形態に係る太陽電池の特性計測装置1は、手に持つことができる程度の大きさであり、電池(バッテリー)を装填することにより、外部からの電源供給を受けることなく動作可能である。また、太陽電池の特性計測装置1は、その大きさが例えば23cm×30cm×16cm程度であり、可搬性に富む。
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a solar cell characteristic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The solar cell
収容部11は、センサーユニット20を収容するための空間(凹部)を有する。センサーユニット20は、非使用時にはこの収容部11に収められ、使用時にはこの収容部11から取り出して用いられる。
The
カバー12は、開閉可能に構成されている。装置本体10を使用しない際にはこのカバー12を閉じることにより、収容部11、操作部13、表示部14がカバー12によって覆われる。それにより、収容部11に収容されたセンサーユニット20や、操作部13、表示部14が保護される。
The
操作部13は、複数の操作ボタンを含み、利用者が装置本体10に対して各種の操作指示を与えるために用いられる。複数の操作ボタンとは、例えば数字ボタン(テンキー)、電源ボタン、上下左右を任意に指示する方向指示ボタンなどである。この操作部13を用いて与えられた操作指示は装置本体10の内部に備わったCPUに入力される。
The
表示部14は、例えば液晶表示装置等の表示装置を用いて構成されており、装置本体10の使用に必要な各種情報を表示する。表示内容は、例えば計測メニュー、各種計測条件の設定画面、計測結果(グラフや数値データ等)などである。
The
図2は、センサーユニット20の外観を示す斜視図である。本実施形態のセンサーユニット20は、筐体21、日射計22、ノブ(調整用つまみ)23、台座24、電源スイッチ25、アングルキャプチャー(角度計測器)26、水準器27、ドーム(半球体)28、スクリーン(目盛り板)29、を含んで構成されている。また、図3は、アングルキャプチャー26の構成を示す平面図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the external appearance of the
筐体21は、例えばプラスチック等の素材を用いて形成された箱状体であり、後述するCPU等の構成を内蔵している。この筐体21は、図示のように日射計22などが配置された面21aを有する。ここでいう「面」とは必ずしも平坦な面(平面)のみを意味するものではなく、曲面でもよく、部分的に窪み或いは突起を有する面であってもよい。また、筐体21は、面21aが水平面に対して傾く方向に回動自在となるように台座24に支持されており、ノブ23を調整することにより、台座24に対する相対的な配置状態(角度)を自在に設定できる。本実施形態の筐体21は、その大きさが21cm×8.5cm×5.5cm程度、重量が500g弱と非常に持ち運びがしやすい。
The
日射計22は、日射強度を計測するためのセンサ(検出器)であり、上記のように筐体21の面(第1面)21aに配置されている。本例では、日射計22は、センサ面(検出面)が透明なドーム(半球体)によって覆われ、外界から保護されている。この日射計22は、日射強度に応じた大きさの電気信号を出力する。日射計22としては、例えば全天日射計が用いられる。日射計22による検出信号(日射検出結果)はCPU(後述する)に入力される。
The
アングルキャプチャー(アダプタ)26は、筐体21の凹部21bに取り付け可能に構成され(図1参照)、かつ凹部21bから取り外してセンサーユニット20とは独立して使用可能に構成されている。このアングルキャプチャー26は、図2に示すように水準器27、ドーム28、スクリーン29が配置される面26aを有し、これらを一体化する機能を担う。ここでいう「面」の意味は上記の面21aの場合と同様である。アングルキャプチャー26は、本実施形態の太陽電池の特性計測装置1による特性計測の対象となる太陽電池パネルの設置状態(方位角および水平面に対する傾斜角度)を簡易に計測するために用いられる。詳細については更に後述する。
The angle capture (adapter) 26 is configured to be attachable to the
水準器27は、アングルキャプチャーの面26aの一端側(本例では上端側;図3参照)に取り付けられている。この水準器27は、例えばガラス管にエーテルまたはアルコール等の液体を封入し、かつわずかに気泡を残しておくことにより、ガラス管が水平になった時にその気泡が中央に来るように構成されたものである。
The
ドーム(透明半球体)28は、半球状の透明体であり、アングルキャプチャー26の面26aに取り付けられている。このドーム28は、図2及び図3にそれぞれ示すように、スクリーン29を覆うようにしてスクリーン29上に配置されている。また、図3に示すように、ドーム28の表面には、マーク28a、28bが設けられている。マーク28aは、例えば図示のように円形であり、ドーム28の天頂部に設けられている。他のマーク28bは、例えばX字形であり、ドーム28の端部(縁部)近くに設けられている。このように、天頂部に設けるマーク28aと端部近くに設けるマーク28bとを互いに異なる形状にすることはより好ましい態様である。その理由は後述する。
The dome (transparent hemisphere) 28 is a hemispherical transparent body, and is attached to the
スクリーン29は、図2及び図3にそれぞれ示すように、表面に任意の目盛りが設けられた板状体である。本実施形態では、図3に示すようにこのスクリーン29には、複数の同心円と、これらの円の中心から放射状に伸びる複数の直線と、を含む目盛りが設けられている。更に、これらの目盛りには、方角を表す記号(S、SSW、Nなど)と、角度を示す数字(0、15、30など)が設けられている。なお、これらの目盛りの具体的態様は上記のように任意であり、相互に直交する複数の直線からなる方眼目盛りであってもよい。記号は数値を含めるか否かも任意であるが、これらも設けたほうが計測がより容易になる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図4は、ドームの断面図である。この図4を用いて、ドーム28上の各マーク28a、28bとスクリーン29との関係を説明する。上記のように、ドーム28は、その表面にマーク28aおよびマーク28bがそれぞれ設けられている。このようなドーム28を有するアングルキャプチャー26に太陽光線が入射すると、マーク28aやマーク28bによって太陽光線が遮られることにより、スクリーン29上に各マーク28a、28bに応じた影が生じる。このとき、ドーム28に設けられたマーク28aやマーク28bによって生じる影のスクリーン29上における位置は、太陽の位置(太陽高度)に応じて決まる。ドーム28の頂上部に設けられたマーク28aは、太陽高度がより高い場合(特に、正午やその前後)において使い勝手がよい。マーク28aに対して直角またはそれに近い角度で太陽光線が入射するので、マーク28aによってスクリーン29上に形成される影がより鮮明になり、影の位置が視認しやすくなるからである。反対に、ドーム28の周縁部に設けられたマーク28bは、太陽高度が低い場合(夕刻など)において使い勝手がよい。マーク28bに対して直角またはそれに近い角度で太陽光線が入射するので、マーク28bによって発生する影がより鮮明になり、影の位置が視認しやすくなるからである。また、このときに上記のように各マーク28aとマーク28bの形状を相違させておくことにより、スクリーン29上に形成された影がいずれのマークに起因するものであるかの識別がより容易になる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the dome. The relationship between the
図5は、上記の太陽電池の特性計測装置1を含んで構成される太陽電池の特性計測システムの全体構成を示すブロック図である。図5に示す太陽電池の特性計測システム100は、例えば住宅の屋上等に設置さえた太陽電池パネル(太陽電池モジュール)200の諸特性を計測するものであり、太陽電池の特性計測装置1、パーソナルコンピュータ(PC)2、太陽電池の裏面用の温度計(温度センサ)4、外気温用の温度計(温度センサ)5、基準セル(リファレンスセル)6、外部日射計6、を含んで構成されている。図示に示す例では、太陽電池の特性計測装置1と計測対象たる太陽電池パネル200との間は、接続ボックス(インバータ)3を介して接続されている。これは、多くの場合、太陽電池パネル200の発電量等を監視し、あるいは余剰電力を外部へ取り出すための接続ボックス3が屋内に配置されているため、この接続ボックス3を介して太陽電池の特性計測装置1と太陽電池パネル200とを接続した方が容易だからである。なお、太陽電池の特性計測装置1と太陽電池パネル200とを任意の配線ケーブルを介して直接的に接続してもよい。
FIG. 5 is a block diagram showing an overall configuration of a solar cell characteristic measurement system including the solar cell
太陽電池の特性計測装置1は、上記のように装置本体10とセンサーユニット20とを含んで構成されており、装置本体10が接続ボックス3を介して太陽電池パネル200と接続されている。この太陽電池の特性計測装置1は、装置本体10がUSB(universal Serial Bus)などの有線又は無線の通信手段を用いてコンピュータ2と接続されており、計測した特性値や評価結果などをコンピュータ2へ転送することができる。太陽電池の特性計測装置1は、上記のように操作部13や表示部14を備えており、コンピュータ2(或いはそのほかの外部装置)による動作制御を受けることなく、単独で太陽電池パネル200の特性値の計測、評価及び表示を行うことができる。なお、コンピュータ2によってリモート制御されてもよい。
The solar cell
コンピュータ2は、例えば汎用的なパーソナルコンピュータであり、太陽電池の特性計測装置1から取得したデータの集計、分析、表示等の情報処理を行う。なお、コンピュータ2を用いて太陽電池の特性計測装置1の動作を制御してもよい。また、コンピュータ2に備わった表示部を用いて、太陽電池の特性計測装置1による特性評価結果の内容を表示してもよい。このコンピュータ2による情報処理は、当該情報処理に適した動作プログラムを予めコンピュータにインストールしておき、当該動作プログラムを実行することによって実現される。
The
温度計4は、太陽電池パネル200の裏面側に配置され、当該裏面側の温度を検出する。ここで「裏面側」とは、太陽電池パネル200の受光面(太陽光を受けるべき面)と反対側の面である。温度計4としては、例えば熱電対型センサや放射温度計等が適宜用いられる。温度計4は、例えば太陽電池パネル200の裏面の中央付近に設置される。温度計4による検出信号(温度検出結果)は配線を介して太陽電池の特性計測装置1に入力される。
The thermometer 4 is arrange | positioned at the back surface side of the
温度計5は、太陽電池パネル200に近接する位置に設置され、外気温の検出に用いられる。温度計5としては、例えば熱電対型センサや白金測温抵抗体等が適宜用いられる。温度計5による検出信号(温度検出結果)は配線を介して太陽電池の特性計測装置1に入力される。
The thermometer 5 is installed at a position close to the
なお、上記の温度計4および(又は)温度計5をセンサーユニット20の裏面21c(図2参照)に設けてもよい。ここで「裏面」とは、センサーユニット20が面21a(より詳細には日射計22が配置された面)に日射(太陽光線)が当たる状態に設置された際に、日射が当たらずに日陰となる面をいう。この面21cが必ずしも平坦な面に限定されないのは上述した面21aの場合と同様である。センサーユニット20の裏面21cに温度計4を設けることで、センサーユニット20を太陽電池パネル200に近い距離で配置した際に、太陽電池パネル200の裏面側に温度計4を配置した場合に近似した状態を再現し、裏面温度を擬似的に計測することができる。温度計4を太陽電池パネル200の裏面に実際に配置した場合に比較して裏面温度の精度の点で劣る可能性はあるが、太陽電池パネル200の裏面に温度計4を設置し、太陽電池の特性計測装置1まで配線ケーブルを引き回す場合に比較して、特性計測が容易になる利点がある。同様に、センサーユニット20の裏面21cに温度計5を設けることで、センサーユニット20を太陽電池パネル200に近い距離で配置した際に、太陽電池パネル200の近隣に温度計5を配置した場合に近似した状態を再現し、外気温度を擬似的に計測することができる。温度計5を太陽電池パネル200の近隣に実際に配置した場合に比較して外気温度の精度の点で劣る可能性はあるが、太陽電池パネル200の近隣に温度計5を設置し、太陽電池の特性計測装置1まで配線ケーブルを引き回す場合に比較して、特性計測が容易になる利点がある。
Note that the thermometer 4 and / or the thermometer 5 may be provided on the
外部日射計6は、太陽光の入射状態が太陽電池パネル200と同条件になるように、例えば、太陽電池パネル200に近接する位置に設置される。外部日射計6としては、例えば全天日射計が用いられる。この外部日射計6は、必要に応じて適宜使用されるものである。具体的には、センサーユニット20に備わった日射計22では計測精度が不足する場合等である。
The external
基準セル7は、外部日射計6と同様に設置され、用いられる。基準セル7による検出信号は配線を介してセンサーユニット20に入力される。基準セル7としては、特に被測定太陽電池と特性の揃ったものを使用することにより、より正確な基準状態への換算を行うことができる。
The reference cell 7 is installed and used in the same manner as the
図6は、太陽電池の特性計測装置1を構成する装置本体10の内部構成を示すブロック図である。装置本体10は、上述した操作部13及び表示部14に加え、装置本体10の全体の動作を制御するCPU(Central Processing Unit)30と、インタフェース部(I/F)31、32、時計(計時手段)33、容量素子(コンデンサ)36、抵抗素子38、トランジスタ40、42、アンプ44、46、アナログ−デジタル変換器(A/D)48、50、メモリ52、を含んで構成されている。なお、容量素子36、抵抗素子38、トランジスタ40、42、アンプ44、46、アナログ−デジタル変換器(A/D)48、50が「計測部」に相当し、時計33が「第2の時計」に相当し、メモリ52が「第2のデータ記憶部」に相当し、CPU30が「第2の制御部」に相当し、インタフェース部32が「第2の通信処理部」に相当する。
FIG. 6 is a block diagram showing an internal configuration of the apparatus
表示部14は、CPU30から画像信号が供給され、当該画像信号に対応する画像を表示する。この表示部14は、例えば液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス装置、電気泳動装置等を用いて構成される。
The
インタフェース部31は、装置本体10とコンピュータ2との相互間で通信を行うためのものであり、上記のように例えばUSBなどの通信手段である。
The
インタフェース部32は、装置本体10とセンサーユニット20との相互間で通信を行うためのものである。このインタフェース部32を通じて、太陽電池裏面温度、日射強度、外気温度、基準セルの出力信号のそれぞれに対応するデジタルデータがCPU30に入力される。インタフェース部32としては、データ通信が可能であればいかなる形態の構成も採用し得るが、例えばRS−485規格に則った通信デバイスを用いることが好ましい。通信可能な距離が比較的に大きい点や、バス型のマルチポイント接続に対応している点で、他の規格に比較して有利だからである。なお、RS−232C、RS−422あるいはその他種々の規格による通信デバイスが採用されてもよい。
The
時計(計時手段)33は、現在時刻を計時する。CPU30はこの時計33から適宜、現在時刻を取得する。具体的には、CPU30は、太陽電池パネル200の特性を計測する際に、その特性が計測された時刻を時計33から取得し、計測データとその取得時刻とを関連付けてメモリ52に格納する。
The clock (time measuring means) 33 measures the current time. The
容量素子36と抵抗素子38とは、図示のように直列に接続され、太陽電池パネル200の出力端(+、−)の間に接続されている。本実施形態の装置本体10は、容量素子36を負荷として用い、この容量素子36の充電/放電を利用して太陽電池パネルの電流−電圧特性(I−V特性)等の各種特性を計測する。
The
トランジスタ40は、ゲートがCPU30と接続され、ソース、ドレインが容量素子36の両端にそれぞれ接続されている。このトランジスタ40は、CPU30からゲートに供給される制御信号を受けてオン状態とオフ状態が切り替わる。
The
トランジスタ42は、ゲートがCPU30と接続され、ソース−ドレイン経路が容量素子36と抵抗素子38との間に直列に接続されている。このトランジスタ42は、CPU30からゲートに供給される制御信号を受けてオン状態とオフ状態が切り替わることにより、容量素子36と抵抗素子38からなる電流経路を開閉するスイッチとして機能する。
The
アンプ(オペアンプ)44は、装置本体10の一方の入力端(+)に表れる電圧を増幅する。増幅された電圧信号はアナログ−デジタル変換器48によってデジタル信号に変換され、CPU30に取り込まれる。
The amplifier (op-amp) 44 amplifies the voltage appearing at one input terminal (+) of the
アンプ(オペアンプ)46は、抵抗素子38の一方端(装置本体10の他方の入力端と接続されていない側の端子)に表れる電圧を増幅する。増幅された電圧信号はアナログ−デジタル変換器50によってデジタル信号に変換され、CPU30に取り込まれる。
The amplifier (op-amp) 46 amplifies the voltage appearing at one end of the resistance element 38 (terminal not connected to the other input end of the apparatus body 10). The amplified voltage signal is converted into a digital signal by the analog-
メモリ52は、CPU30が太陽電池パネル200の特性評価を行うために必要な各種データを格納する。このメモリ52は、例えば動作プログラム等を格納するROM(Read Only Memory)と、I−V特性等のデータの保持及び書き換えの可能な不揮発性RAM或いはハードディスク装置等を含む。メモリ52は、例えばI−V特性のデータを300セット程度格納できる。
The
図7は、装置本体10による計測対象となる太陽電池パネル200の回路構成例について説明する図である。各太陽電池パネル201は、1つ又は複数の太陽電池を含んで構成される。各パネル群202a、202bは、それぞれ複数の太陽電池パネル201を直列に接続して構成される。これらのパネル群202a、202bを並列に接続して構成される。本実施形態の太陽電池モジュール200は、上記のように2つのパネル群202a、202bを並列接続して構成したモジュールを1つ又は複数含んで構成される。装置本体10はこのモジュールの両端に接続されて電圧、電流を計測する。なお、太陽電池パネル200の回路構成はこれに限定されるものではなく、任意である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a circuit configuration example of the
図8は、装置本体10の機能について概略的に説明する図である。図8では、特性計測装置1の表示部における表示画面例が示されている。本実施形態の装置本体10は、太陽電池パネル200について、(1)電流−電圧特性(I−V特性)を計測する機能、(2)電力−電圧特性(P−V特性)を計測する機能、(3)電流−時間特性(I−T特性)を計測する機能、(4)電圧−時間特性(V−T特性)を計測する機能、を備えている。そして、図8(A)はI−V特性の表示例、図8(B)はP−V特性の表示例、図8(C)はI−T特性の表示例、図8(D)はV−T特性の表示例、図8(E)は数値データの表示例、をそれぞれ示している。なお、複数の特性(例えば、I−V特性とP−V特性と数値データ)が合成して表示されてもよい。
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating functions of the apparatus
図9は、太陽電池の等価回路を示す図である。ここで、電流−電圧特性(I−V特性)について詳細に説明する。太陽電池の特性評価基準の1つであるI−V特性とは、太陽電池に光をあて、負荷の電圧を変化させたときに、太陽電池の出力端から得られる電流と電圧の特性をいう。太陽電池の性能を評価する重要なパラメータとしては、短絡電流Isc、開放電圧Voc、最大出力電力Pmax、などがある。短絡電流Iscとは、太陽電池の出力端を短絡させたときに流れる電流をいう。この短絡電流Iscの値に基づき、その太陽電池がどれだけ電流を流す能力があるかを評価できる。開放電圧Vocとは、太陽電池の出力端に負荷を接続しない状態(無負荷状態)にしたときの電圧をいう。この開放電圧Vocの値に基づき、その太陽電池がどれだけ電圧を発生する能力があるかを評価できる。最大出力電力Pmaxは、I−V特性の曲線上において電流と電圧の積である電力Pを演算し、電力が最大となる点の出力値をいう。図9に示す太陽電池パネル201について、負荷(Z)を変化させながら負荷の両端の電圧vを電流iを計測することによりI−V特性が得られる。電圧と電流の積算値が電力であるから、この電力値が最大となるところで太陽電池を動作させると、効率のよい使い方になる。本実施形態の太陽電池の特性計測装置1(装置本体10)は、このI−V特性を計測し、そのデータからP−V特性を算出することによって最大出力電力Pmaxを算出する。
FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit of the solar cell. Here, the current-voltage characteristics (IV characteristics) will be described in detail. The IV characteristic, which is one of the characteristics evaluation criteria of the solar cell, refers to the characteristics of current and voltage obtained from the output terminal of the solar cell when light is applied to the solar cell and the load voltage is changed. . Important parameters for evaluating the performance of the solar cell include the short circuit current Isc, the open circuit voltage Voc, the maximum output power Pmax, and the like. The short circuit current Isc is a current that flows when the output terminal of the solar cell is short-circuited. Based on the value of the short-circuit current Isc, it can be evaluated how much the solar cell is capable of flowing current. The open circuit voltage Voc is a voltage when a load is not connected to the output terminal of the solar cell (no load state). Based on the value of the open circuit voltage Voc, it is possible to evaluate how much the solar cell is capable of generating a voltage. The maximum output power Pmax is an output value at a point where the power becomes the maximum when the power P, which is the product of current and voltage, is calculated on the curve of the IV characteristic. With respect to the
図10は、太陽電池の特性計測装置1を構成するセンサーユニット20の内部構成を示すブロック図である。センサーユニット20は、上述した日射計22、電源スイッチ25等に加え、センサーユニット20の全体動作を制御するCPU60と、時計(計時手段)61、インタフェース部(I/F)62、メモリ64、不揮発性メモリ66、フィルタ/リミッタ回路68、マルチプレクサ(MUX)70、アンプ(オペアンプ)72、フィルタ/リミッタ回路74、マルチプレクサ(MUX)76、アンプ(オペアンプ)78、電源回路80、バッテリ82、GPSセンサ(GPS)84、を内蔵して構成されている。なお、CPU60が「第1の制御部」に相当し、時計61が「第1の時計」に相当し、メモリ64及び/又は不揮発メモリ66が「第1のデータ記憶部」に相当し、インタフェース部62が「第1の通信処理部」に相当する。
FIG. 10 is a block diagram showing an internal configuration of the
時計(計時手段)61は、現在時刻を計時する。CPU60はこの時計61から適宜、現在時刻を取得する。具体的には、CPU60は、日射強度、太陽電池裏面温度、外気温度、基準セルの特性を計測する際に、それらのデータが計測された時刻を時計61から取得し、計測データとその取得した時刻のデータとを関連付けて不揮発性メモリ66に格納する。この時計61が計時する現在時刻は、CPU60によって、装置本体10の時計33が計時する現在時刻と一致するように適宜修正される。
The clock (time measuring means) 61 measures the current time. The
インタフェース部62は、センサーユニット20と装置本体10との相互間におけるデータ通信処理を行うためのものである。このインタフェース部62を通じて、太陽電池裏面温度、日射強度、外気温度、基準セルの出力信号のそれぞれに対応するデジタルデータがCPU30に送信される。また、装置本体10のCPU30からの制御信号がこのインタフェース部62を通じてセンサーユニット20のCPU60に入力される。インタフェース部62としては、装置本体10との相互間でデータ通信が可能であればいかなる形態の構成も採用し得る。上述のように、装置本体10が例えばRS−485規格に則った通信デバイスを用いている場合には、これに対応してセンサーユニット20のインタフェース部62としてもRS−485規格の通信デバイスが採用される。
The
メモリ64は、CPU60が日射強度等の計測や当該計測結果のデータを装置本体10へ送信する等の制御を行うために必要な制御プログラムや各種データを格納する。このメモリ64は、例えば制御プログラム等を格納するROM(Read Only Memory)と、日射強度等のデータの保持及び書き換えの可能なRAM或いはハードディスク装置等を含む。
The
不揮発性メモリ66は、CPU60と接続されており、日射強度、太陽電池裏面温度、外気温度、基準セルの特性の各データを格納する。この不揮発性メモリ66としては、電源回路80による電力供給が停止した際にもデータを記憶可能なものが用いられる。なお、この不揮発性メモリ66は、センサーユニット20に対して着脱可能に構成された半導体メモリであってもよい。このように構成することにより、計測データの取り扱いが容易になる。
The
フィルタ/リミッタ回路68は、高周波ノイズを遮断するためのローパスフィルタ回路と、過電圧入力をカットするためのリミッタ回路と、を含む。このフィルタ/リミッタ回路68には、日射計22の出力信号、外部日射計6の出力信号(外部日射計6を使用した場合のみ)、基準セル7の出力信号が入力される。
The filter /
マルチプレクサ70は、複数の入力チャンネルを有しており、各入力チャンネルに入力された各信号を順番に切り替えて出力側に伝達する。マルチプレクサ70からの出力信号はアンプ72に入力され、増幅される。アンプ72によって増幅された信号は、CPU60に内蔵されるアナログ−デジタル変換器(図示省略)によってデジタル信号に変換され、CPU60に取り込まれる。マルチプレクサ70はCPU60の制御ポートと接続されており、上記のマルチプレクサ70の動作はCPU60によって制御される。
The
フィルタ/リミッタ回路74は、高周波ノイズを遮断するためのローパスフィルタ回路と、過電圧入力をカットするためのリミッタ回路と、を含む。このフィルタ/リミッタ回路74には、各温度計4、5のそれぞれの出力信号が入力される。
The filter /
マルチプレクサ76は、複数の入力チャンネルを有しており、各入力チャンネルに入力された各信号を順番に切り替えて出力側に伝達する。マルチプレクサ76からの出力信号はアンプ78に入力され、増幅される。アンプ78によって増幅された信号は、CPU60に内蔵されるアナログ−デジタル変換器(図示省略)によってデジタル信号に変換され、CPU60に取り込まれる。マルチプレクサ76はCPU60の制御ポートと接続されており、上記のマルチプレクサ76の動作はCPU60によって制御される。
The
電源回路80は、バッテリ82からの電力供給を受けて、センサーユニット20の各部へ電源電圧(例えば+3.3V、+5V、−5V)を供給する。バッテリ82は、例えば乾電池からなる。電源回路80とバッテリ82との間は電源スイッチ25を介して接続されている。
The
GPSセンサ84は、CPU60と接続されており、現在地の位置情報(緯度経度等)を計測し、当該位置情報のデータをCPU60へ出力する。このGPSセンサ84の出力データを参照することにより、センサーユニット20が設置されている位置が分かる。CPU60は、上記の日射強度等のデータと位置情報のデータとを関連付けて不揮発性メモリ66へ格納することも可能である。なお、このGPSセンサ84を装置本体10側へ内蔵させてもよい。
The
本実施形態の太陽電池の特性計測装置1および太陽電池の特性計測システムは上記のような構成を備えており、次に、これらの装置およびシステムにおける太陽電池の特性計測の方法について説明する。
The solar cell
始めに、本実施形態のセンサーユニット20に付属するアングルキャプチャー26の使用方法について、模式的な図面を用いて説明する。まず、使用者により、アングルキャプチャー26がセンサーユニット20から取り外される。次に、使用者により、太陽電池パネル200の表面(パネル面)にアングルキャプチャー26が置かれる(図11参照)。図示のように、アングルキャプチャー26の表側、すなわちドーム28が配置された側に太陽光線が当たるように配置される。また、このとき、水準器27の気泡が所定の位置(例えば真ん中)になるように位置が合わせられる。それにより、スクリーン29の位置が定まる。次に、アングルキャプチャー26のドーム28表面に設けられた各マーク28a、28bにより、スクリーン29上に影が発生する(図12参照)。図12の例では、ドーム頂上に設けられたマーク28aに対応する影29aが最も見やすい状態でスクリーン29上に形成されている。この影29aがスクリーン29上のどの位置であるかを、スクリーン29上に設けられた目盛りに基づいて計測する。この影29aの位置を使用者が記憶し、あるいは必要に応じて紙面等に記録する(メモする)。これにより、太陽電池パネル200の水平面からの角度θ1と空間的配置(配置の方向)とが、スクリーン29上に影29aの位置に置き換えて記録される。
First, a method for using the
次に、アングルキャプチャー26をセンサーユニット20に取り付け、太陽電池パネル200の付近の影にならない適当な場所(太陽光線の当たる場所)に設置する。場合によっては、住宅のベランダ等、設置の比較的容易な場所であって、太陽電池パネル200の受光環境と同程度の受光環境を確保できる場所にセンサーユニット20を設置してもよい。センサーユニット20を太陽電池パネル200の近傍に設置する場合に比較して、厳密に言えば精度の点で劣る可能性もあるが、設置、計測の容易さの点では好ましい。
Next, the
次に、先にアングルキャプチャー26を用いて太陽電池パネル200の表面で計測しておいたスクリーン29上における影29aの位置(図12参照)と同位置に影が生じるように、センサーユニット20の空間的配置(X,Y,Zの各方向)と水平面からの角度θ2とが調整される(図13参照)。具体的には、台座24の位置を三方向に適宜調整することによってセンサーユニット20の空間的配置が設定される。また、ノブ23を緩め、センサーユニット20の筐体21の面21aと水平面とのなす角度θ2を調整することにより、当該角度θ2が上記のθ1と等しくなるように設定される。すなわち、本実施形態のセンサーユニット20では、アングルキャプチャー26のスクリーン29上に各マーク29a、29bのいずれか(或いは両方)によって形成される影の位置を目印に使いながら、センサーユニット20の配置と角度を調整するという極めて簡便な操作により、太陽電池パネル200の設置状態と同様の設置状態を再現することができる。
Next, the
上記のようにしてセンサーユニット20の設置が完了した後に、センサーユニット20による日射強度等の計測が開始される。このとき、より好ましくは、アングルキャプチャー26はセンサーユニット20の筐体21から取り外しておく。アングルキャプチャー26を取り付けたまま計測する場合と比較して、ドーム28によって反射された太陽光線(日射)が日射計22に入射し、日射強度の計測値に誤差が生じるのを抑制できるからである。
After installation of the
図14は、本実施形態の太陽電池の計測システムによる特性計測の手順、より具体的には装置本体10およびセンサーユニット20のそれぞれの動作手順を示すフローチャートである。以下、図14に沿って本システムによる計測について詳述する。
FIG. 14 is a flowchart showing a procedure of characteristic measurement by the solar cell measurement system of the present embodiment, more specifically, an operation procedure of each of the apparatus
使用者により、センサーユニット20の配置が上述のようにセッティングされ(ステップS10)、電源スイッチ25を用いて電源がオン状態にされると(ステップS11)、センサーユニット20のCPU60等の各部が動作を開始する。また、装置本体10についても、使用者により予め電源がオン状態にされる(ステップS50)。
When the arrangement of the
装置本体10のCPU30は、使用者により操作部13を用いて入力される指示に応じて、或いは自動的に、センサーユニット20に対して、各々の時計(計時手段)によって計時される現在時刻を一致させる処理(同期処理)を指示する(ステップS51)。より具体的には、CPU30によって生成・出力される所定の制御信号がインタフェース部32を通じてセンサーユニット20へ向けて送信される。
The
センサーユニット20のCPU60は、装置本体10から同期処理の指示がなされたか否かを判定しており(ステップS12)、同期処理の指示がなされた場合には(ステップS12;YES)、CPU60は所定の同期処理を行う(ステップS13)。より具体的には、CPU60は、装置本体10との間でインタフェース部62を通じて通信しており、当該インタフェース部62を介して装置本体10のCPU30からの制御信号を受信する。なお、同期処理の指示がなされない間はCPU60は待機状態となる(ステップS12;NO)。
The
ここで「同期処理」について説明する。装置本体10のCPU30は、自装置の時計33から現在時刻を取得し、この現在時刻の情報を含めた制御信号をセンサーユニット20のCPU60に向けて送信する。この制御信号を受信したセンサーユニット20のCPU60は、自装置の時計61を制御し、当該時計61によって計時される現在時刻を、装置本体10からの制御信号に含まれる現在時刻に合わせて修正(再設定)する。なお、この同期処理は上記のように装置本体10からの指示を受けてセンサーユニット20側で計時される現在時刻を調整しているが、反対に、センサーユニット20からの指示を受けて装置本体10が現在時刻を調整してもよい。これにより、装置本体10とセンサーユニット20との間で相互に現在時刻が一致する。なお、ここでの「一致」とは、必ずしも厳密にミリ秒間、マイクロ秒間という精度で同じ時刻である必要はなく、一定の範囲内(例えば、±数秒間程度)で合致していればよい。その程度の相違は本実施形態の属する技術分野においてはほとんど無視できるからである。
Here, “synchronization processing” will be described. The
上記の同期処理が完了すると、センサーユニット20のCPU60は、太陽電池裏面温度、外気温度、基準セルの出力、日射強度のそれぞれを日射計22や各温度計4、6等の出力信号に基づいて計測し、各計測データを不揮発性メモリ66に格納する(ステップS14)。具体的には、上記のように、各フィルタ/リミッタ回路68、74、各マルチプレクサ70、76、各アンプ72、78を介して各データが順次CPU60に取り込まれる。このとき、CPU60は、時計61から現在時刻(上記のように修正後の現在時刻)を取得し、当該取得した現在時刻のデータと各計測データとを関連付けて、不揮発性メモリ66(或いはメモリ64)に格納する。また、必要に応じて(例えば、使用者による操作指示がなされた場合)、CPU60は、GPSセンサ84から取得した位置情報のデータを上記の現在時刻のデータ及び各計測データと関連づけて、不揮発性メモリ66(或いはメモリ64)に格納する。不揮発性メモリ66はCPU60から与えられるデータを記憶する(ステップS15)。なお、装置本体10側から所定の制御信号を送ることによってセンサーユニット20による計測開始のタイミングを装置本体10側から制御してもよい。
When the above synchronization processing is completed, the
また、上記と並行して装置本体10は、太陽電池パネル200の特性(電流−電圧特性など)を計測する(ステップS52)。このとき、装置本体10のCPU30は、時計33から現在時刻を取得し、当該取得した現在時刻と各データとを関連付けて、メモリ52に格納する。メモリ52はCPU30から与えられるデータを記憶する(ステップS53)。なお、装置本体10による計測開始のタイミングは、例えば装置本体10の操作部13を用いて入力される操作指示に基づいて制御される。
In parallel with the above, the
センサーユニット20のCPU60は、自装置が計測し、不揮発性メモリ66によって記憶している計測データ(日射強度等)を装置本体10へ向けて送信するように装置本体10から指示があったか否かを判定する(ステップS16)。具体的には、CPU60は、装置本体10のCPU30から所定の制御信号が送信され、これを受信したか否かを判断する。指示がない間はCPU60は待機状態となる(ステップS16;NO)。
The
また、装置本体10のCPU30から計測データの送信指示を表す制御信号が送信された際には(ステップS54)、センサーユニット20のCPU60は、上記ステップ16において肯定判断(YES)を行い、計測データを装置本体10へ向けて送信する(ステップS17)。具体的には、CPU60は、不揮発性メモリ66(或いはメモリ64)に記憶された各計測データを読み出し、これをインタフェース部62に出力する。インタフェース部62はCPU60から受け取ったデータを装置本体10のインタフェース部31へ向けて送信する。装置本体10のインタフェース部31は、センサーユニット20側から送信された計測データを受信し(ステップS55)、これをCPU30に出力する(引き渡す)。CPU30は、受信された計測データをメモリ52に格納する。メモリ52は、格納された計測データを記憶する(ステップS56)。なお、装置本体10側からセンサーユニット20側への計測データの送信指示は、例えば装置本体10の操作部13を用いて入力される指示に基づいて実行される。
When a control signal indicating an instruction to transmit measurement data is transmitted from the
その後、装置本体10のCPU30は、自装置にて計測・記憶されたI−V特性等の計測データと、センサーユニット20から取得した日射強度等の計測データとを用いて、適宜必要なデータ処理を行い、グラフや数値データ等を表示部14に表示させる(ステップS57)。また、コンピュータ2側から要求があった場合等においては、CPU30は、これらのデータ処理後のグラフ、数値データ等、或いはデータ処理前の各計測データをコンピュータ2へ送信する。
Thereafter, the
図15は、本実施形態の太陽電池の特性計測システムによって計測されるデータの内容を模式的に示した図である。具体的には図15(A)はセンサーユニット20において計測されるデータの内容を示す図である。この図15(A)に示すように、センサーユニット20においては、計測された時刻のデータに関連付けて、日射強度、太陽電池の裏面温度(図中「裏面温度」と略記)、外気温度、基準セルの出力値(図中「セル出力」と略記)の各データが計測され、記憶される。図15(B)は太陽電池の特性計測装置1において計測されるデータの内容を示す図である。この図15(B)に示すように、太陽電池の特性計測装置1においては、計測された時刻のデータに関連付けて、少なくとも太陽電池パネル200の出力電流(図中「電流I」と略記)および出力電圧(図中「電圧V」と略記)が計測され、記憶される。そして、センサーユニット20において計測された各データが太陽電池の特性計測装置1へ送信されると、時刻のデータを媒介として、各データが合成される。この様子を図15(C)に示す。
FIG. 15 is a diagram schematically showing the contents of data measured by the solar cell characteristic measurement system of the present embodiment. Specifically, FIG. 15A shows the contents of data measured by the
以上の本実施形態によれば、計測対象となる太陽電池パネル200の近くへアングルキャプチャー26だけを持っていき、これを適宜回転させることによりスクリーン29の傾きを太陽電池パネル200とほぼ平行になるように調整し、定めることができる。その際に、スクリーン29の姿勢を水準器27によって定めるので、スクリーン29の姿勢をより良好な状態に定めることができる。そして、ドーム28の表面に設けられたマーク28a又は28bに太陽光線が照射されることによって形成されるマークの影のスクリーン29上での位置を視認することにより、太陽電池パネル200の傾きや方位をスクリーン29上の影の位置に置き換えて簡易に記録することができる。このようにスクリーン29上での影の位置を記録した後、アングルキャプチャー26を筐体21へ取り付けることにより、例えば、太陽電池パネル200付近の屋根上或いは当該屋根に近接したベランダ等に適宜設置されたセンサーユニット20の傾きや方位(すなわち配置)を容易に太陽電池パネル200に対応させて日射強度を計測できる。
According to the present embodiment described above, only the
また、本実施形態によれば、センサーユニット20自体が日射強度の計測し、記憶する機能を備えているので、従来のように日射強度計測用センサを太陽電池パネル200の付近に設置し、このセンサに繋がった配線ケーブルを屋内等に設置された太陽電池の特性計測装置1まで引き回すといった煩雑な準備が不要となる。したがって、屋上等に設置された太陽電池の特性の計測を容易にすることが可能となる。
Moreover, according to this embodiment, since the
また、本実施形態によれば、センサーユニット20単体で計測、記憶された日射強度や温度の各データを計測終了後の適宜のタイミングで装置本体10へ取り込むことが可能となる。センサーユニット20による計測時には、センサーユニット20と装置本体10との間に配線ケーブルや通信用ケーブルを引き回す必要がないため、計測が容易になる。
Further, according to the present embodiment, it is possible to take in the solar radiation intensity and temperature data measured and stored by the
また、本実施形態によれば、各計測データをその計測時刻とともに記録できるので、その後に当該各計測データを用いたデータ処理(分析、グラフ化等)が一層容易となる。また、装置本体10で計測された電流−電圧特性等についてもその計測時刻が記録されるので、計測時刻を媒介にして、センサーユニット20によって計測された日射強度等のデータと電流−電圧特性等とを容易にリンクさせることが可能となる。
Moreover, according to this embodiment, since each measurement data can be recorded with the measurement time, data processing (analysis, graphing, etc.) using each measurement data after that becomes easier. Moreover, since the measurement time is recorded also about the current-voltage characteristic etc. which were measured with the apparatus
また、本実施形態によれば、例えば装置本体10側で計時している現在時刻とセンサーユニット20側で計時している現在時刻との間にズレがある場合に、これを容易に修正することが可能となる。特に、上記のように各データをリンクさせる場合に好適である。
In addition, according to the present embodiment, for example, when there is a difference between the current time measured on the apparatus
また、本実施形態によれば、装置本体10は、例えば屋内等に設置されるパワーコンディショナー(発電量の監視等を行う装置)と接続して太陽電池の電流−電圧特性等の計測を行う。その際に、上述したセンサーユニット20と組み合わせたことにより、装置本体10は、電流−電圧特性等を計測している際にはセンサーユニットやその他適宜のセンサ類と接続することが不要となるので、配線ケーブルの設置等の煩わしい作業が不要となる。日射強度等のデータについては、センサーユニット20が単体で収集したものをその後に適宜取り込めばよいからである。すなわち、装置本体10では太陽電池の電流−電圧特性等を、センサーユニット20では日射強度等をそれぞれ独立に計測することが可能となる。したがって、本システムによれば、屋上等に設置された太陽電池の特性の計測を容易にすることが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the apparatus
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施することが可能である。例えば、上述した実施形態においては、上記スクリーン、上記透明半球体及び上記水準器が一体化されたアダプタがセンサーユニットの筐体に対して着脱自在に構成されていたが、このようにアダプタ化されずにスクリーン等が筐体に取り付けられていてもよい。その場合でも、上述したように本実施形態のセンサーユニットは比較的に小型で可搬性に富むので、計測対象となる太陽電池パネルの近くへ持っていき、配置をセッティングすることは容易である。 In addition, this invention is not limited to the content of embodiment mentioned above, In the range of the summary of this invention, it can change and implement variously. For example, in the above-described embodiment, the adapter in which the screen, the transparent hemisphere, and the level are integrated is configured to be detachable with respect to the housing of the sensor unit. Instead, a screen or the like may be attached to the housing. Even in that case, as described above, the sensor unit of the present embodiment is relatively small and has high portability. Therefore, it is easy to bring the sensor unit close to the solar cell panel to be measured and set the arrangement.
また、上述した実施形態においては、センサーユニットにおいて計測、記憶された各計測データがデータ通信処理を介して太陽電池の特性計測装置へ引き渡されていたが、センサーユニットの不揮発性メモリを着脱自在に構成するとともに、太陽電池の特性計測装置側にはこの不揮発性メモリのデータを読み取る手段(メモリカードスロット)を設けておき、当該不揮発性メモリを介してデータを引き渡すようにしてもよい。すなわち、各計測データが記録された不揮発性メモリをセンサーユニットから取り外し、これを太陽電池の特性計測装置のメモリカードスロットに装着することにより、データの受け渡しが可能となる。それにより、センサーユニットと太陽電池の特性計測装置との間を通信ケーブルで繋ぐ必要がなくなる利点がある。 In the above-described embodiment, each measurement data measured and stored in the sensor unit is delivered to the solar cell characteristic measurement device via the data communication process. However, the nonvolatile memory of the sensor unit can be attached and detached. In addition to the configuration, a means (memory card slot) for reading the data of the nonvolatile memory may be provided on the side of the characteristic measuring device of the solar cell, and the data may be delivered via the nonvolatile memory. That is, the data can be transferred by removing the nonvolatile memory in which each measurement data is recorded from the sensor unit and attaching it to the memory card slot of the solar cell characteristic measurement device. Thereby, there is an advantage that it is not necessary to connect the sensor unit and the solar cell characteristic measuring device with a communication cable.
1…特性計測装置、 2…コンピュータ、 3…接続ボックス、 4…温度計、 5…温度計、 6…外部日射計、 7…基準セル、 10…装置本体、 11…収容部、 12…カバー、 13…操作部、 14…表示部、 20…センサーユニット、 21…筐体、 21a…面(第1面)、 21b…凹部、 21c…面(第2面)、 22…日射計、 23…ノブ、 24…台座、 25…電源スイッチ、 26…アングルキャプチャー、 26a…面、 27…水準器、 28…ドーム、 28a…マーク、 28b…マーク、 29…スクリーン、 29a…影、 31…インタフェース部、 32…インタフェース部、 33…時計、 36…容量素子、 38…抵抗素子、 40…トランジスタ、 42…トランジスタ、 44…アンプ、 48…デジタル変換器、 50…デジタル変換器、 52…メモリ、 60…CPU、 61…時計、 62…インタフェース部、 63…時計、 64…メモリ、 66…不揮発性メモリ、 68…リミッタ回路、 70…マルチプレクサ、 72…アンプ、 74…リミッタ回路、 76…マルチプレクサ、 78…アンプ、 80…電源回路、 82…バッテリ、 100…太陽電池の特性計測システム、 200…太陽電池パネル(太陽電池モジュール)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
台座と、
前記台座に対して傾斜自在に支持された筐体と、
前記筐体の第1面に配置された日射計と、
前記筐体の前記第1面に着脱可能に設けられたアダプタと、を備え、
前記アダプタは、
水準器と、
表面に目盛りを有するスクリーンと、
表面にマークを有し、前記スクリーンを覆うように配置された透明半球体と、
を備えるセンサーユニット。 A sensor unit used in combination with a solar cell characteristic measuring device,
A pedestal,
A housing that is tiltably supported with respect to the pedestal;
A pyranometer disposed on the first surface of the housing;
An adapter detachably provided on the first surface of the housing,
The adapter is
A spirit level,
A screen having a scale on the surface;
A transparent hemisphere having a mark on the surface and arranged to cover the screen;
Sensor unit equipped with.
前記筐体に内蔵されており、前記日射計の出力信号に基づいて日射強度を計測し、当該日射強度のデータを前記第1のデータ記憶部に格納する第1の制御部と、
を更に備える、請求項1に記載のセンサーユニット。 A first data storage unit built in the housing;
A first control unit that is built in the housing, measures solar radiation intensity based on an output signal of the pyranometer, and stores data of the solar radiation intensity in the first data storage unit;
The sensor unit according to claim 1, further comprising:
請求項2に記載のセンサーユニット。 The first control unit further measures a temperature based on an output signal of a thermometer arranged outside the sensor unit, and stores the temperature data in the first data storage unit.
The sensor unit according to claim 2.
請求項3に記載のセンサーユニット。 The temperature data includes at least one of outdoor temperature data and solar cell back surface temperature data,
The sensor unit according to claim 3.
前記第1の制御部は、前記太陽電池の特性計測装置からの要求に応じて前記日射強度のデータ及び前記温度のデータを前記第1のデータ記憶部から読み出し、当該各データを前記第1の通信処理部へ引き渡して前記太陽電池の特性計測装置へ送信させる、
請求項3に記載のセンサーユニット。 A first communication processing unit for performing data communication processing between the control unit and the solar cell characteristic measurement device;
The first control unit reads out the solar radiation intensity data and the temperature data from the first data storage unit in response to a request from the solar cell characteristic measurement device, and reads the data from the first data storage unit. Deliver it to the communication processing unit and send it to the solar cell characteristic measuring device,
The sensor unit according to claim 3.
前記第1の制御部は、前記日射強度のデータ及び前記温度のデータを計測した時刻を前記第1の時計から取得し、当該取得した時刻のデータを前記日射強度のデータ及び前記温度のデータと関連付けて前記第1のデータ記憶部へ格納する、
請求項3に記載のセンサーユニット。 A first clock that measures the current time,
The first control unit acquires the time when the solar radiation intensity data and the temperature data are measured from the first clock, and the acquired time data is the solar radiation intensity data and the temperature data. Associating and storing in the first data storage unit,
The sensor unit according to claim 3.
請求項6に記載のセンサーユニット。 The first control unit corrects the current time measured by the timepiece in response to a request from the solar cell characteristic measurement device.
The sensor unit according to claim 6.
前記太陽電池の特性計測装置が、
計測対象となる太陽電池と接続されて、当該太陽電池の特性のうち少なくとも電流−電圧特性を計測する計測部と、
現在時刻を計時する第2の時計と、
第2のデータ記憶部と、
前記計測部によって計測された前記電流−電圧特性のデータを取得するとともに当該データが計測された時刻を前記第2の時計から取得し、当該時刻のデータと前記電流−電圧特性のデータとを関連付けて前記データ記憶部に格納する第2の制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて画像を表示する表示部と、
前記第2の制御部と前記センサーユニットとの相互間におけるデータ通信処理を行う第2の通信処理部と、
を含み、
前記第2の制御部は、前記センサーユニットから送信され、前記第2の通信処理部によって受信された前記日射強度のデータ及び前記温度のデータを前記第2のデータ記憶部へ格納する、
太陽電池の特性計測システム。 A solar cell characteristic measurement system including the sensor unit according to any one of claims 1 to 9 and a solar cell characteristic measurement device,
The solar cell characteristic measuring device is
A measurement unit connected to a solar cell to be measured and measuring at least a current-voltage characteristic among the characteristics of the solar cell;
A second clock that measures the current time;
A second data storage unit;
Obtaining the current-voltage characteristic data measured by the measurement unit, obtaining the time when the data was measured from the second timepiece, and associating the time data with the current-voltage characteristic data A second control unit stored in the data storage unit,
A display unit for displaying an image based on a control signal output from the control unit;
A second communication processing unit for performing data communication processing between the second control unit and the sensor unit;
Including
The second control unit stores the solar radiation intensity data and the temperature data transmitted from the sensor unit and received by the second communication processing unit in the second data storage unit,
Solar cell characteristic measurement system.
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