JP6394652B2 - 太陽光発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、ソーラーパネルを用いた太陽光発電装置に関する。

例えば、特許文献１や特許文献２に、ソーラーパネルから出力される発電電力をソーラーバッテリに充電可能に構成された太陽光発電装置が開示されている。

これらの特許文献に記載された太陽光発電装置では、ソーラーパネルの発電電力が所定値を満たさない場合に、所定の省電力制御が実行される。そして、この実行された省電力制御は、予め定めた状態になったことを判断するなどによって解除される。

特開２０１４−２１７２１８号公報 特開２０１５−００２６４０号公報

上記特許文献１に記載の太陽光発電装置では、実行された省電力制御は、ソーラーパネルの発電状況（開放電圧など）を判断することなく、省電力制御を実行した時点から所定の時間が経過したことによって解除される。

このため、特許文献１に記載の太陽光発電装置では、所定の時間が経過した時点でソーラーパネルの発電電力が所定値に回復していなくても省電力制御が解除されたり、所定の時間が経過する前にソーラーパネルの発電電力が所定値にすでに回復していても省電力制御が解除されなかったり、する虞があった。

また、上記特許文献２に記載された太陽光発電装置では、実行された省電力制御は、ソーラーパネルの開放電圧が所定の閾値を超えたことによって解除される。しかし、この所定の閾値は、ソーラーパネルの温度環境に応じた電流電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）の変動分が考慮されていない固定値である。

このため、特許文献２に記載の太陽光発電装置では、開放電圧が所定の閾値を超えた時点でソーラーパネルの発電電力が所定値に回復していなくても省電力制御が解除されたり、開放電圧が所定の閾値を超える前にソーラーパネルの発電電力が所定値にすでに回復していても省電力制御が解除されなかったり、する虞があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、実行された省電力制御が、ソーラーパネルの発電電力が所定値に回復していなくても解除されたり、ソーラーパネルの発電電力が所定値に回復していても解除されなかったり、する虞を抑制することができる、太陽光発電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、ソーラーパネルを用いた太陽光発電装置であって、ソーラーパネルで発生した発電電力を入力し、発電電力を第１電力に変換して出力する第１電力変換部と、第１電力変換部に接続され、第１電力変換部が出力する第１電力によって充電可能なソーラーバッテリと、第１電力変換部およびソーラーバッテリに接続され、第１電力変換部から出力される第１電力およびソーラーバッテリから出力される第２電力の少なくとも一方を入力し、入力した電力を第３電力に変換して出力する第２電力変換部と、ソーラーパネルの状態に基づいて、ソーラーバッテリおよび第１電力変換部を制御する制御部とを備え、制御部は、ソーラーパネルの発電電力が所定値を満たさなくなったと判断した場合、ソーラーバッテリを第１電力変換部および第２電力変換部から切り離し、かつ、第１電力変換部への電源供給を停止して、省電力制御を実行すると共に、省電力制御の実行後所定の第１時間が経過するまでにソーラーパネルの開放電圧を基準電圧として記憶し、省電力制御を実行した後、ソーラーパネルの開放電圧が所定の第２時間継続して基準電圧を超えたと判断した場合、ソーラーバッテリを第１電力変換部および第２電力変換部に接続し、かつ、第１電力変換部への電源供給を開始して、省電力制御を解除する、ことを特徴とする。

上記第１の態様では、ソーラーパネルの発電電力が所定値を満たさなくなって省電力制御を実行する場合、ソーラーバッテリを第１電力変換部（例えばソーラー電力コンバータ）および第２電力変換部（例えば補機電力コンバータ）から切り離すと共に、第１電力変換部への電源供給を停止する。

この切り離し処理により、ソーラーバッテリから第２電力変換部への第２電力の放電ができなくなる。また、この電源供給停止処理により、第１電力変換部を動作停止の状態にさせることができ、内部回路が無駄に動作（スイッチ動作など）することを防ぐことができる。よって、太陽光発電装置における消費電力を削減することができる。

また、省電力制御を実行した際、実行後所定の第１時間が経過するまでに（例えば実行直後の）ソーラーパネルの出力端子に現れる開放電圧（基準電圧）を記憶しておく。そして、実行している省電力制御の解除は、省電力制御の実行中にソーラーパネルの出力端子に現れる開放電圧が、この記憶した基準電圧を所定の時間継続して越えるか否かで判断する。

この記憶した基準電圧は、ソーラーパネルの出力端子電圧の実測値であるため、省電力制御実行時におけるソーラーパネルの温度環境に応じたＩ−Ｖ特性の変動分を含んでいる。よって、実行している省電力制御の解除判断に、予め定められた固定の閾値ではなく、実測値である基準電圧を用いることで、ソーラーパネルの発電状況が省電力制御を実行した時点での温度環境における発電状況、つまりソーラーパネルの発電電力が所定値相当になった時点で、省電力制御を解除することが可能となる。

これにより、省電力制御を解除したときにソーラーパネルの発電電力が所定値に回復していない虞を抑制できる。また、ソーラーパネルの発電電力が所定値に回復していても省電力制御が解除されない虞を抑制できる。

また、本発明の第２の態様は、上記第１の態様において、制御部は、ソーラーパネルで発生した発電電力が閾値よりも低いことによって、ソーラーパネルの発電電力が所定値を満たさなくなったと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、上記第１の態様において、制御部は、ソーラーパネルの動作電圧とソーラーバッテリの端子電圧との差が定数以下になったことによって、ソーラーパネルの発電電力が所定値を満たさなくなったと判断する、ことを特徴とする。

上記第２および第３の態様における判断によって、太陽光発電装置における消費電力を削減することができる。

以上述べたように、本発明の太陽光発電装置によれば、実行された省電力制御が、ソーラーパネルの発電電力が所定値に回復していなくても解除されたり、ソーラーパネルの発電電力が所定値に回復していても解除されなかったり、する虞を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電装置の構成例を示す図 ソーラーパネルの発電能力を表すＩ−Ｖ特性を例示する図 ソーラーパネルのＩ−Ｖ特性がパネル温度によって変動することを示す図 ソーラーパネルのＩ−Ｖ特性が放射照度によって変動することを示す図 第１の実施形態の制御部が実行する制御の処理手順を示すフローチャート 本発明の第２の実施形態に係る太陽光発電装置の構成例を示す図 第２の実施形態の制御部が実行する制御の処理手順を示すフローチャート 制御部が実行する応用例１による制御の処理手順を示すフローチャート 制御部が実行する応用例２による制御の処理手順を示すフローチャート

［概要］
本実施形態に係るソーラーパネルを用いた太陽光発電装置は、ソーラーパネルの発電電力が所定値を満たさなくなって省電力制御を実行する場合、省電力制御を実行した後のソーラーパネルの開放電圧（＝基準電圧）を記憶しておく。省電力制御の解除は、ソーラーパネルの開放電圧と記憶した基準電圧とに基づいて判断する。基準電圧は、ソーラーパネルの温度環境に応じたＩ−Ｖ特性の変動分を含んでいるので、省電力制御を解除したときにソーラーパネルの発電電力が所定値相当に回復していない虞を抑制できる。

［第１の実施形態］
＜太陽光発電装置の構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電装置１の構成例を示す図である。図１に例示した本第１の実施形態に係る太陽光発電装置１は、ソーラーパネル１１と、ソーラー電力コンバータ１２と、補機電力コンバータ１３と、ソーラーバッテリ１４と、補機バッテリ１５と、制御部１６と、を備えている。制御部１６は、第１スイッチ１６１と、第２スイッチ１６２と、第１検出部１６３と、判断処理部１６４とを、含んでいる。

図１においては、電力（電圧および電流）信号が流れる配線を太い実線で示し、電源信号や制御信号（検出値や指示など）が流れる配線を細い実線で示している。

太陽光発電装置１において、ソーラーパネル１１の出力端子は、第１検出部１６３を介して、ソーラー電力コンバータ１２の入力端子に接続されている。ソーラー電力コンバータ１２の出力端子は、補機電力コンバータ１３の入力端子に接続されており、また第１スイッチ１６１を介して、ソーラーバッテリ１４の入出力端子に接続されている。補機電力コンバータ１３の出力端子は、補機バッテリ１５の入出力端子に接続されている。制御部１６は、第１スイッチ１６１、第２スイッチ１６２、第１検出部１６３、および判断処理部１６４を通じて、ソーラーパネル１１、ソーラー電力コンバータ１２、補機電力コンバータ１３、およびソーラーバッテリ１４に、各々接続されている。

・ソーラーパネル１１
ソーラーパネル１１は、太陽光の照射を受けて発電を行う、例えば太陽電池モジュールである。このソーラーパネル１１は、発電によって得られた電圧および電流（つまり電力）を、第１検出部１６３を介してソーラー電力コンバータ１２に出力する。ソーラーパネル１１の発電出力は、ソーラーパネル１１が受ける日射量に大きく依存し、日射量が多いほど増加する。

図２に、ソーラーパネル１１の発電能力を表すＩ−Ｖ特性を例示する。このＩ−Ｖ特性は、ソーラーパネル１１が光を受けて発電する電圧（横軸）と電流（縦軸）との対応関係を示している。開放電圧Ｖocは、ソーラーパネル１１の出力端子に負荷を接続せずに開放した状態、つまり動作電流Ｉopを「０」にした状態で出力端子に現れる電圧値である。短絡電流Ｉscは、ソーラーパネル１１の出力端子間を短絡した状態、つまり動作電圧Ｖopを「０」にした状態で出力端子に流れる電流値である。

このＩ−Ｖ特性は、ソーラーパネル１１の温度によって変動し、開放電圧Ｖocおよび短絡電流Ｉscの値も変化する。図３Ａに、同一の放射照度下でソーラーパネル１１の温度を変化させた場合のＩ−Ｖ特性を例示する。図３Ａに示すように、ソーラーパネル１１の開放電圧Ｖocは、日射量に依存する放射照度が一定の下では、ソーラーパネル１１の温度（本体温度、周囲温度）が高くなるほど、低下する傾向がある。

また、Ｉ−Ｖ特性は、ソーラーパネル１１の放射照度によって変動し、開放電圧Ｖocおよび短絡電流Ｉscの値も変化する。図３Ｂに、同一の温度下でソーラーパネル１１の放射照度を変化させた場合のＩ−Ｖ特性を例示する。図３Ｂに示すように、ソーラーパネル１１の開放電圧Ｖocは、ソーラーパネル１１の放射照度が低くなるほど、低下する傾向がある。

このように、ソーラーパネル１１が特徴的なＩ−Ｖ特性を有しているため、ソーラーパネル１１の開放電圧Ｖocに基づいて、ソーラーパネル１１が置かれている使用環境の状況をある程度推定することが可能となる。本実施形態は、このソーラーパネル１１が有するＩ−Ｖ特性に着目し、ソーラーパネル１１の開放電圧Ｖocに基づいて太陽光発電装置１の省電力制御を適切に行うこととしたものである。

・ソーラー電力コンバータ１２
ソーラー電力コンバータ１２は、ソーラーパネル１１で発生した発電電力を、第１検出部１６３を介して入力し、所定の第１電力に変換する。そして、ソーラー電力コンバータ１２は、変換後の第１電力を、第１スイッチ１６１を介してソーラーバッテリ１４へ出力し、また補機電力コンバータ１３へ出力する。このソーラー電力コンバータ１２は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータおよびこのＤＣ／ＤＣコンバータの動作を制御する制御部などで構成される（図示せず）。また、ソーラー電力コンバータ１２は、例えば周知の最大電力点追従（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御を用いて、ソーラーパネル１１の動作点を設定することができる。このソーラー電力コンバータ１２は、請求項における「第１電力変換部」に対応する。

・ソーラーバッテリ１４
ソーラーバッテリ１４は、例えばニッケル水素電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。このソーラーバッテリ１４は、ソーラー電力コンバータ１２が出力する第１電力によって充電可能に、第１スイッチ１６１を介してソーラー電力コンバータ１２と接続されている。また、ソーラーバッテリ１４は、補機バッテリ１５における蓄電容量が不足してきた際など、自らの蓄電電力の一部を第２電力として放電可能に、第１スイッチ１６１を介して補機電力コンバータ１３と接続されている。よって、ソーラーバッテリ１４の蓄電量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）は、ソーラー電力コンバータ１２から出力される第１電力から補機電力コンバータ１３へ出力する第２電力を差し引いた差分電力の積分値となる。

・補機電力コンバータ１３
補機電力コンバータ１３は、ソーラー電力コンバータ１２が出力する第１電力、およびソーラーバッテリ１４が第１スイッチ１６１を介して出力する第２電力、の少なくとも一方を入力し、その入力した電力を所定の第３電力に変換する。そして、補機電力コンバータ１３は、変換後の第３電力を補機バッテリ１５へ出力する。この補機電力コンバータ１３は、請求項における「第２電力変換部」に対応する。

・補機バッテリ１５
補機バッテリ１５は、例えば鉛蓄電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この補機バッテリ１５は、補機電力コンバータ１３が出力する第３電力によって充電可能に、補機電力コンバータ１３と接続されている。よって、補機電力コンバータ１３が出力する第３電力は、補機バッテリ１５を充電するための充電用電力となる。また、補機バッテリ１５は、図示しない補機負荷と放電可能に接続されており、補機負荷の動作に必要な電源電力を供給する。

・制御部１６
制御部１６は、構成に含まれる第１スイッチ１６１、第２スイッチ１６２、第１検出部１６３、および判断処理部１６４を通じ、ソーラーパネル１１の状態に基づいて、ソーラー電力コンバータ１２およびソーラーバッテリ１４の制御を、以下のように実行する。

第１スイッチ１６１は、ソーラー電力コンバータ１２および補機電力コンバータ１３とソーラーバッテリ１４との間に介在し、判断処理部１６４からの指示に応じて、ソーラー電力コンバータ１２および補機電力コンバータ１３とソーラーバッテリ１４との接続状態を制御する。この第１スイッチ１６１には、例えば、外部の指示に従って２端子間の電気的な導通／非導通の状態を切り替えることが可能な開閉器などを使用することができる。

具体的に、第１スイッチ１６１は、判断処理部１６４からバッテリ接続の指示を受けた場合には、２端子間を電気的に導通させた接続状態に変化させて、ソーラーバッテリ１４をソーラー電力コンバータ１２および補機電力コンバータ１３と繋げて接続する制御を行う。この接続状態では、ソーラー電力コンバータ１２から出力される第１電力（すなわち、ソーラーパネル１１で発生した発電電力）を、ソーラーバッテリ１４に充電することが可能となる。また、この接続状態では、ソーラーバッテリ１４に蓄電している第２電力を、補機電力コンバータ１３に供給（すなわち、補機バッテリ１５に充電）することも可能となる。

一方、第１スイッチ１６１は、判断処理部１６４からバッテリ開放の指示を受けた場合には、２端子間を電気的に非導通にさせた開放状態に変化させて、ソーラーバッテリ１４をソーラー電力コンバータ１２および補機電力コンバータ１３から切り離して遮断する制御を行う。この開放状態では、ソーラー電力コンバータ１２から出力される第１電力（すなわち、ソーラーパネル１１で発生した発電電力）を、ソーラーバッテリ１４に充電することが不可能となる。また、この開放状態では、ソーラーバッテリ１４に蓄電している第２電力を、補機電力コンバータ１３に供給（すなわち、補機バッテリ１５に充電）することも不可能となる。

第２スイッチ１６２は、所定の電源電圧＋Ｂが印加される信号線とソーラー電力コンバータ１２の電源端子（図示せず）との間に介在し、判断処理部１６４からの指示に応じて、電源電圧＋Ｂとソーラー電力コンバータ１２の電源端子との接続状態、つまりソーラー電力コンバータ１２への電源電圧供給状態を制御する。この第２スイッチ１６２には、例えば、外部の指示に従って２端子間の電気的な導通／非導通の状態を切り替えることが可能な開閉器などを使用することができる。

具体的に、第２スイッチ１６２は、判断処理部１６４から電源供給の指示を受けた場合には、２端子間を電気的に導通させた接続状態に変化させて、ソーラー電力コンバータ１２の電源端子を電源電圧＋Ｂと繋げて接続する制御を行う。この接続状態では、ソーラー電力コンバータ１２の電源回路（図示せず）へ電源電圧＋Ｂが供給されて、ソーラー電力コンバータ１２が動作状態となる。

一方、第２スイッチ１６２は、判断処理部１６４から電源非供給の指示を受けた場合には、２端子間を電気的に非導通にさせた開放状態に変化させて、ソーラー電力コンバータ１２の電源端子を電源電圧＋Ｂから切り離して遮断する制御を行う。この開放状態では、ソーラー電力コンバータ１２の電源回路（図示せず）へ電源電圧＋Ｂが供給されず、ソーラー電力コンバータ１２が動作停止状態となる。

なお、第２スイッチ１６２は、ソーラー電力コンバータ１２への電源電圧供給状態を制御できれば足りるので、上述した開閉器などの外部装置を用いる以外に、ソーラー電力コンバータ１２の電源回路に含まれるスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦさせるなどによって電源電圧供給／電源電圧遮断の状態を制御することも可能である。

第１検出部１６３は、ソーラーパネル１１とソーラー電力コンバータ１２との間に介在し、ソーラーパネル１１の出力端子に現れる電圧および電流を検出して、検出した電圧および電流を判断処理部１６４へ出力する。この第１検出部１６３には、例えば、電圧センサや電流センサなどを使用することができる。

具体的に、第１検出部１６３は、ソーラー電力コンバータ１２が動作している（第２スイッチ１６２が接続状態にあり、電源が供給されている）ときには、ソーラーパネル１１の出力端子に現れる動作電圧Ｖopおよび動作電流Ｉopを検出する。

一方、第１検出部１６３は、ソーラー電力コンバータ１２が動作していない（第２スイッチ１６２が開放状態にあり、電源が供給されていない）ときには、ソーラーパネル１１の出力端子に現れる開放電圧Ｖocを検出する。

判断処理部１６４は、第１検出部１６３で検出された動作電圧Ｖopおよび動作電流Ｉop、並びに開放電圧Ｖocを、第１検出部１６３からそれぞれ取得する。そして、判断処理部１６４は、この取得した電圧および電流と、予め設定している所定の閾値Ｔhや定数Ｎとに基づいて、第１スイッチ１６１に対するバッテリ接続／バッテリ開放の指示、および第２スイッチ１６２に対する電源供給／電源非供給の指示を行い、第１スイッチ１６１および第２スイッチ１６２の導通／非導通の状態を制御する。この制御については、後述する。

なお、上述したソーラー電力コンバータ１２、補機電力コンバータ１３、および制御部１６の判断処理部１６４などは、典型的には中央演算処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、および入出力インタフェースを含んだ電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）として構成することも可能である。この電子制御ユニット（ＥＣＵ）では、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵが読み出して解釈実行することによって、所定の機能を実現することができる。

＜太陽光発電装置で実行される省電力制御＞
次に、図４をさらに参照して、本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電装置１で実行される省電力制御を説明する。図４は、太陽光発電装置１の制御部１６が実行する制御の処理手順を示すフローチャートである。

図４に示す制御は、電源投入などによって太陽光発電装置１が稼働すると開始される。太陽光発電装置１が稼働すると、判断処理部１６４は、第１検出部１６３で検出されるソーラーパネル１１の動作電圧Ｖopおよび動作電流Ｉopを取得し、ソーラーパネル１１の発電電力Ｐ（＝Ｖop×Ｉop）を算出して、ソーラーパネル１１の発電状況を監視することを行う。

上記通常時におけるソーラーパネル１１の発電状況の監視では、判断処理部１６４は、ソーラーパネル１１の発電電力Ｐが、閾値Ｔhよりも低い状態（Ｐ＜Ｔh）にあるか否かを判断する（ステップＳ４０１）。さらに、発電電力Ｐが閾値Ｔhよりも低い状態である場合、判断処理部１６４は、この状態が所定の時間継続したか否かを判断する（ステップＳ４０２）。

ここで、閾値Ｔhは、ソーラーパネル１１の発電状況が良好な状態ではなくなり、ソーラーバッテリ１４からの電力持ち出しを回避する省電力制御を行う必要がある、と判断するため基準値である。この閾値Ｔhは、ソーラーパネル１１の発電能力やソーラーバッテリ１４の蓄電容量などに基づいて、任意に設定される。また、所定の時間は、太陽光の一瞬の陰りなどによる発電電力Ｐの短時間的な変化による影響を排除するために、適宜設定される。

ソーラーパネル１１の発電電力Ｐが閾値Ｔhよりも低い状態にあり（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、かつ、この状態が所定の時間継続した（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）と判断した場合、すなわちソーラーパネル１１の発電電力が所定値を満たさなくなったと判断した場合に、判断処理部１６４は、省電力制御を実行するため、第１スイッチ１６１に対してバッテリ開放指示を、第２スイッチ１６２に対して電源非供給指示を、それぞれ行う。

上述のバッテリ開放指示に従って、第１スイッチ１６１が開放状態となり、ソーラーバッテリ１４がソーラー電力コンバータ１２および補機電力コンバータ１３から切り離される（ステップＳ４０３）。この切り離し処理によって、ソーラーバッテリ１４から補機バッテリ１５への第２電力の放電をできなくすることができる。また、この切り離し処理によって、通常状時においてソーラーバッテリ１４が行っていたＥＣＵ用の電源供給が停止することができる（例えば、補機バッテリ１５からの電源供給に切り替えられる）。従って、ソーラーバッテリ１４からの電力持ち出しを回避することができる。

また、上述の電源非供給指示に従って、第２スイッチ１６２が開放状態となり、ソーラー電力コンバータ１２の電源端子が電源電圧＋Ｂから切り離され、電源供給が停止される（ステップＳ４０３）。この電源供給停止処理によって、ソーラー電力コンバータ１２を動作停止の状態にさせることができる。従って、ソーラーパネル１１で十分な発電電力Ｐが得られないにもかかわらず、ソーラー電力コンバータ１２に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）のスイッチ動作などによって電力が無駄に消費されることを回避することができる。すなわち、太陽光発電装置１における消費電力を削減することができる。

さらに、判断処理部１６４は、上記ステップＳ４０３において、ソーラーバッテリ１４の切り離し処理およびソーラー電力コンバータ１２への電源供給停止処理によって省電力制御が実行されると、省電力制御の実行後所定の時間（請求項における「第１時間」に対応する）が経過するまでにソーラーパネル１１の出力端子に現れている開放電圧Ｖocを第１検出部１６３から取得する。そして、判断処理部１６４は、この取得した開放電圧Ｖocを基準電圧Ｖrefとして記憶する（ステップＳ４０４）。この基準電圧Ｖrefは、後述する省電力制御の解除を判断するために用いられる。

上述した第１時間とは、省電力制御の実行後においてソーラーパネル１１の開放電圧Ｖoc（＝基準電圧Ｖref）が変動しないまたは変動が少ない時間に設定するとよい。例えば、省電力制御の実行後所定の第１時間が経過するまでとは、省電力制御の実行直後などが考えられる。

上記ステップＳ４０３およびＳ４０４においてソーラーバッテリ１４の切り離しおよびソーラー電力コンバータ１２の電源供給停止による省電力制御が実行され、かつ基準電圧Ｖrefが記憶された後、判断処理部１６４は、第１検出部１６３で検出されるソーラーパネル１１の開放電圧Ｖocを取得して、ソーラーパネル１１の発電状況を監視することを行う。

上記省電力時における発電状況の監視では、判断処理部１６４は、ソーラーパネル１１の開放電圧Ｖocと、記憶した基準電圧Ｖrefとの電圧差が、所定の定数Ｎを超えた状態（Ｖoc−Ｖref＞Ｎ）にあるか否かを判断する（ステップＳ４０５）。さらに、開放電圧Ｖocと基準電圧Ｖrefとの電圧差が定数Ｎを超えた状態である場合、判断処理部１６４は、この状態が所定の時間（請求項における「第２時間」に対応する）継続したか否かを判断する（ステップＳ４０６）。

ここで、定数Ｎは、現在のソーラーパネル１１の発電状況が、省電力制御を実行する前の発電状況以上の良好な状態にあり、省電力制御の必要がなくなった、と判断するため基準値である。この定数Ｎは、ソーラーパネル１１の発電能力などに基づいて、任意に設定される。また、所定の時間は、太陽光の一瞬の照りなどによる開放電圧Ｖｏｃの短時間的な変化による影響を排除するために、適宜設定される。

現在のソーラーパネル１１の開放電圧Ｖocと基準電圧Ｖrefとの電圧差が定数Ｎを超えた状態にあり（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、かつ、この状態が所定の時間継続した（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）と判断した場合、すなわちソーラーパネル１１の発電電力が所定値に回復したと判断した場合に、判断処理部１６４は、省電力制御を解除するため、第１スイッチ１６１に対してバッテリ接続指示を、第２スイッチ１６２に対して電源供給指示を、それぞれ行う。

上記のバッテリ接続指示に従って、第１スイッチ１６１が接続状態となり、ソーラーバッテリ１４がソーラー電力コンバータ１２および補機電力コンバータ１３に接続される（ステップＳ４０７）。この接続処理によって、ソーラー電力コンバータ１２からソーラーバッテリ１４への第１電力の充電が可能になり、ソーラーバッテリ１４から補機バッテリ１５への第２電力の放電が可能になる。また、この接続処理によって、ＥＣＵ用電源をソーラーバッテリ１４から供給することができる。

また、上述の電源供給指示に従って、第２スイッチ１６２が接続状態となり、ソーラー電力コンバータ１２の電源端子が電源電圧＋Ｂに接続され、電源供給が開始される（ステップＳ４０７）。この電源供給開始処理によって、ソーラー電力コンバータ１２の動作を開始させることができる。従って、ソーラーパネル１１で発生した発電電力Ｐを、ソーラー電力コンバータ１２を介してソーラーバッテリ１４に蓄電したり、補機電力コンバータ１３へ供給したり、することができる。

以上で、ソーラーパネル１１の発電電力の変動に応じて、省電力制御を実行し、その後省電力制御を解除するまでの一処理としては終了となる。しかし、実際には、次のソーラーパネル１１の発電電力の変動を継続して判断するため、上述したステップＳ４０１からステップＳ４０７までの一連の処理が繰り返し実行される。

＜本実施形態における作用・効果＞
上述した本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電装置１によれば、省電力制御を実行する判断となるソーラーパネル１１の発電電力が所定値を満たさなくなったかを、ソーラーパネル１１の発電電力Ｐが所定の時間継続して閾値Ｔhよりも低くなったかで判断する。そして、この判断に基づいて省電力制御を実行する場合、ソーラーバッテリ１４をソーラー電力コンバータ１２および補機電力コンバータ１３から切り離すと共に、ソーラー電力コンバータ１２への電源供給を停止する。

この電力コンバータ切り離し処理により、ソーラーバッテリ１４から補機電力コンバータ１３への第２電力の放電ができなくなる。また、この停止処理により、ソーラー電力コンバータ１２を動作停止の状態にさせることができ、内部回路が無駄に動作（スイッチ動作など）することを防ぐことができる。よって、太陽光発電装置１における消費電力を削減することができる。

また、省電力制御を実行した際、実行後所定の時間が経過するまでに（例えば実行直後の）ソーラーパネル１１の出力端子に現れる開放電圧（基準電圧Ｖref）を記憶しておく。そして、実行している省電力制御の解除は、ソーラーパネル１１の出力端子に現れる開放電圧Ｖocが、この記憶した基準電圧Ｖrefを所定の時間継続して越えるか否かで判断する。

この記憶した基準電圧Ｖrefは、ソーラーパネル１１の出力端子電圧の実測値であるため、省電力制御実行時におけるソーラーパネル１１の温度環境に応じたＩ−Ｖ特性の変動分を含んでいる。よって、実行している省電力制御の解除判断に、予め定められた固定の閾値ではなく、実測値である基準電圧Ｖrefを用いることで、ソーラーパネル１１の発電状況が省電力制御を実行した時点での温度環境における発電状況、つまりソーラーパネルの発電電力が所定値相当になった時点で、省電力制御を解除することが可能となる。

これにより、省電力制御を解除したときにソーラーパネル１１の発電電力が所定値に回復していない（発電電力Ｐ＜閾値Ｔh）虞を抑制できる。また、ソーラーパネル１１の発電電力が所定値に回復していても（発電電力Ｐ≧閾値Ｔh）省電力制御が解除されない虞を抑制できる。

［第２の実施形態］
＜太陽光発電装置の構成＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係る太陽光発電装置２の構成例を示す図である。図５に例示した本第２の実施形態に係る太陽光発電装置２は、ソーラーパネル１１と、ソーラー電力コンバータ１２と、補機電力コンバータ１３と、ソーラーバッテリ１４と、補機バッテリ１５と、制御部１７と、を備えている。制御部１７は、第１スイッチ１６１と、第２スイッチ１６２と、第１検出部１６３と、第２検出部１７１と、判断処理部１７２とを、含んでいる。

本第２の実施形態に係る太陽光発電装置２の構成は、上述した第１の実施形態に係る太陽光発電装置１の構成と比べて、制御部１７の第２検出部１７１および判断処理部１７２が異なる。以下、この第２検出部１７１および判断処理部１７２を中心に、第２の実施形態に係る太陽光発電装置２を説明する。なお、第１の実施形態に係る太陽光発電装置１と同一の構成および制御に関しては、同一の参照符号またはステップ番号を付して、その説明の全部または一部を省略する。

太陽光発電装置２において、ソーラーパネル１１の出力端子は、第１検出部１６３を介して、ソーラー電力コンバータ１２の入力端子に接続されている。ソーラー電力コンバータ１２の出力端子は、補機電力コンバータ１３の入力端子に接続されており、また第１スイッチ１６１および第２検出部１７１を介して、ソーラーバッテリ１４の入出力端子に接続されている。補機電力コンバータ１３の出力端子は、補機バッテリ１５の入出力端子に接続されている。制御部１６は、第１スイッチ１６１、第２スイッチ１６２、第１検出部１６３、第２検出部１７１、および判断処理部１７２を通じて、ソーラーパネル１１、ソーラー電力コンバータ１２、補機電力コンバータ１３、およびソーラーバッテリ１４に、各々接続されている。

ソーラー電力コンバータ１２は、ソーラーパネル１１で発生した発電電力を、第１検出部１６３を介して入力し、所定の第１電力に変換する。そして、ソーラー電力コンバータ１２は、変換後の第１電力を、第１スイッチ１６１および第２検出部１７１を介してソーラーバッテリ１４へ出力し、また補機電力コンバータ１３へ出力する。

補機電力コンバータ１３は、ソーラー電力コンバータ１２が出力する第１電力、およびソーラーバッテリ１４が第１スイッチ１６１および第２検出部１７１を介して出力する第２電力、の少なくとも一方を入力し、その入力した電力を所定の第３電力に変換する。

第２検出部１７１は、ソーラー電力コンバータ１２および補機電力コンバータ１３とソーラーバッテリ１４との間、より具体的には第１スイッチ１６１とソーラーバッテリ１４との間に介在し、ソーラーバッテリ１４の出力端子に現れる電圧を検出して、検出した電圧を判断処理部１６４へ出力する。この第２検出部１７１には、例えば、電圧センサなどを使用することができる。

判断処理部１７２は、第１検出部１６３で検出された動作電圧Ｖopおよび動作電流Ｉop、並びに開放電圧Ｖocを、第１検出部１６３からそれぞれ取得する。また、第２検出部１７１で検出されたソーラーバッテリ１４の入出力端子の電圧Ｖsbを、第２検出部１７１から取得する。そして、判断処理部１７２は、この取得した電圧および電流と、予め設定している所定の定数Ｎや定数ｎとに基づいて、第１スイッチ１６１に対するバッテリ接続／バッテリ開放の指示、および第２スイッチ１６２に対する電源供給／電源非供給の指示を行い、第１スイッチ１６１および第２スイッチ１６２の導通／非導通の状態を制御する。この制御については、後述する。

＜太陽光発電装置で実行される省電力制御＞
次に、図６をさらに参照して、本発明の第２の実施形態に係る太陽光発電装置２で実行される省電力制御を説明する。図６は、太陽光発電装置２の制御部１７が実行する制御の処理手順を示すフローチャートである。この図６に示すフローチャートは、上記図４のフローチャートで示したステップＳ４０１およびＳ４０２を、ステップＳ６０１に置き換えたものである。

太陽光発電装置１が稼働すると、判断処理部１７２は、第１検出部１６３で検出されるソーラーパネル１１の動作電圧Ｖopを取得する。また、判断処理部１７２は、第２検出部１７１で検出されるソーラーバッテリ１４の入出力端子の電圧Ｖsbを取得する。そして、判断処理部１６４は、ソーラーパネル１１の動作電圧Ｖopと、ソーラーバッテリ１４の入出力端子の電圧Ｖsbとの差が、定数ｎよりも低い状態（Ｖop−Ｖsb＜ｎ）にあるか否かを判断する（ステップＳ６０１）。

ここで、定数ｎは、ソーラーパネル１１の発電状況が良好な状態ではなくなり、ソーラーバッテリ１４からの電力持ち出しを回避する省電力制御を行う必要がある、と判断するため基準値である。この定数ｎは、ソーラーパネル１１の発電能力やソーラーバッテリ１４の蓄電容量などに基づいて、任意に設定される。

ソーラーパネル１１の動作電圧Ｖopと、ソーラーバッテリ１４の入出力端子の電圧Ｖsbとの差が、定数ｎよりも低い状態にあると判断した場合（ステップＳ６０１：Ｙｅｓ）、すなわちソーラーパネル１１の発電電力が所定値を満たさなくなったと判断した場合に、判断処理部１７２は、省電力制御を実行するため、第１スイッチ１６１に対してバッテリ開放指示を、第２スイッチ１６２に対して電源非供給指示を、それぞれ行う。

以降のステップＳ４０３からステップＳ４０７の処理は、図４のフローチャートと同様であり、図４に関する処理説明において「判断処理部１６４」を「判断処理部１７２」に読み替えた内容で説明される。

＜本実施形態における作用・効果＞
上述した本発明の第２の実施形態に係る太陽光発電装置２によれば、省電力制御を実行する判断となるソーラーパネル１１の発電電力が所定値を満たさなくなったかを、ソーラーパネル１１の動作電圧Ｖopとソーラーバッテリ１４の入出力端子の電圧Ｖsbとの差が定数ｎよりも低くなったかで判断する。そして、この判断に基づいて省電力制御を実行する場合、ソーラーバッテリ１４をソーラー電力コンバータ１２および補機電力コンバータ１３から切り離すと共に、ソーラー電力コンバータ１２への電源供給を停止する。

この処理により、本第２の実施形態に係る太陽光発電装置２も、上述した第１の実施形態に係る太陽光発電装置１と同様の作用・効果を奏することができる。

［応用例１］
上述した第２の実施形態に係る太陽光発電装置２で実行される省電力制御の応用例１を説明する。図７は、太陽光発電装置２の制御部１７が実行する応用例１による制御の処理手順を示すフローチャートである。

図７に示すフローチャートは、上記図４のフローチャートで示したステップＳ４０２とステップＳ４０３との間に、上述したステップＳ６０１を加えたものである。すなわち、第１の実施形態の制御と第２の実施形態の制御とを、組み合わせた制御である。

図７に示すように、ソーラーパネル１１の発電電力Ｐが閾値Ｔhよりも低い状態にあり（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、かつ、この状態が所定の時間継続した（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）と判断した場合、さらに、ソーラーパネル１１の動作電圧Ｖopと、ソーラーバッテリ１４の入出力端子の電圧Ｖsbとの差が、定数ｎよりも低い状態にあると判断できた場合に（ステップＳ６０１：Ｙｅｓ）、省電力制御を実行することができる制御とすることができる。

［応用例２］
上述した第２の実施形態に係る太陽光発電装置２で実行される省電力制御の応用例２を説明する。図８は、太陽光発電装置２の制御部１７が実行する応用例２による制御の処理手順を示すフローチャートである。

図７に示すフローチャートは、上記図４のフローチャートで示したステップＳ４０４とステップＳ４０５との間に、新たなステップＳ８０１を加えたものである。このステップＳ８０１では、省電力制御の実行中に、第１検出部１６３からソーラーパネル１１の開放電圧Ｖocを、第２検出部１７１からソーラーバッテリ１４の入出力端子の電圧Ｖsbを、それぞれ取得する。そして、開放電圧Ｖocと端子電圧Ｖsbとの差が定数ｎよりも低い状態（Ｖoc−Ｖsb＜ｎ）にあることを判断できれば、ステップＳ４０５の判断に進むことができる制御とすることができる。

この応用例２によれば、省電力制御を開始した後に急激な温度変化が起こった場合にも、省電力制御を解除したときにソーラーパネル１１の発電電力が所定値相当に回復していない虞を抑制することができる。

以上、本発明を詳細に説明してきたが、上述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。

本発明の太陽光発電装置は、例えば車両などの、ソーラーパネルで発電された電力を使用したい電源システムに利用可能である。

１、２ 太陽光発電装置
１１ ソーラーパネル
１２ ソーラー電力コンバータ（第１電力変換部）
１３ 補機電力コンバータ（第２電力変換部）
１４ ソーラーバッテリ
１５ 補機バッテリ
１６ 制御部
１６１ 第１スイッチ
１６２ 第２スイッチ
１６３ 第１検出部
１６４、１７２ 判断処理部
１７１ 第２検出部

Claims (3)

1. ソーラーパネルを用いた太陽光発電装置であって、
   前記ソーラーパネルで発生した発電電力を入力し、当該発電電力を第１電力に変換して出力する第１電力変換部と、
   前記第１電力変換部に接続され、前記第１電力変換部が出力する前記第１電力によって充電可能なソーラーバッテリと、
   前記第１電力変換部および前記ソーラーバッテリに接続され、前記第１電力変換部から出力される前記第１電力および前記ソーラーバッテリから出力される第２電力の少なくとも一方を入力し、当該入力した電力を第３電力に変換して出力する第２電力変換部と、
   前記ソーラーパネルの状態に基づいて、前記ソーラーバッテリおよび前記第１電力変換部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記ソーラーパネルの発電電力が所定値を満たさなくなったと判断した場合、前記ソーラーバッテリを前記第１電力変換部および前記第２電力変換部から切り離し、かつ、前記第１電力変換部への電源供給を停止して、省電力制御を実行すると共に、当該省電力制御の実行後所定の第１時間が経過するまでに前記ソーラーパネルの開放電圧を基準電圧として記憶し、
   前記省電力制御を実行した後、前記ソーラーパネルの開放電圧が所定の第２時間継続して前記基準電圧を超えたと判断した場合、前記ソーラーバッテリを前記第１電力変換部および前記第２電力変換部に接続し、かつ、前記第１電力変換部への電源供給を開始して、前記省電力制御を解除する、
   電力制御システム。
2. 前記制御部は、前記ソーラーパネルで発生した発電電力が閾値よりも低いことによって、前記ソーラーパネルの発電電力が所定値を満たさなくなったと判断する、請求項１に記載の電力制御システム。
3. 前記制御部は、前記ソーラーパネルの動作電圧と前記ソーラーバッテリの端子電圧との差が定数以下になったことによって、前記ソーラーパネルの発電電力が所定値を満たさなくなったと判断する、請求項１に記載の電力制御システム。

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