WO2008018250A1

WO2008018250A1 - Système de génération d'électricité photovoltaïque solaire, véhicule, procédé de commande de système de génération d'électricité photovoltaïque solaire, et support d'enregistrement lisible par ordinateur doté d'un programme pour amener l'ord

Info

Publication number: WO2008018250A1
Application number: PCT/JP2007/062960
Authority: WO
Inventors: Eiji Sato
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2008-02-14
Also published as: US20090289594A1; KR20090051752A; JP2008046751A; EP2056180A1; CN101501602A

Description

明細書太陽光発電システム、車両、太陽光発電システムの制御方法、およびその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体技術分野

この発明は、太陽電池を電^とする太陽光発電システムおよび太陽電池を電源として搭載する車両に関する。背景技術

特開 2 0 0 3— 8 4 8 4 4号公報は、太陽電池の最大電力制御方法を開示する。この制御方法では、 .電力変換装置の出力電流の指令値により太陽電池の目標動作電圧を変化させて前回の目標動作電圧における出力電力と今回の目標動作電圧における出力電力との差を求め、その差が最も小さくなる最大出力動作電圧に目標動作電圧を略一致させる。ここで、電流指令値を制御して目標動作電圧を変化させる際、前回の目標動作電圧における出力電力と今回の目標動作電圧における出力電力との差を今回の目標動作電圧における出力電力で除算した値に応じて目標動作電圧を変化させる。

これにより、出力電力が最大電力に近づくにつれて目標動作電圧を変化させる際の変化幅が相対的に小さくなるので、日射量が減少した場合でも最大電力付近における目標動作電圧のばらつきを抑えて目標動作電圧を最大出力動作電圧に素早く追従させることができる。

しかしながら、特開 2 0 0 3— 8 4 8 4 4号公報に開示される最大電力制御方法では、太陽電池の出力電力を演算し、その演算した,出力電力に基づくフィードバック制御を行なっているので、急激な日射量の変化に対して制御の追従遅れが発生し、最大電力制御が不安定となって発電効率が低下し得る。特に、太陽電池が車両用電源として車両に搭載される場合、住宅用電源として太陽電池が定点設置される場合に比べて日射量変化が激しいので、上記の問題は顕著になる。また、上記の最大電力制御方法では、電力演算用の電流検出器が必要であり、さらに、フィードバック制御を実現するための高速演算処理装置も必要であるので、システムのコストが高くなる。発明の開示

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、日射量が急激に変化しても安定した最大電力制御を実現可能な太陽光発電システムを提供することである。

また、この発明の別の目的は、車両用電源として太陽電池を搭載し、日射量が急激に変化しても安定した最大電力制御を実現可能な車両を提供することである。また、この発明の別の目的は、日射量が急激に変化しても安定した最大電力制御を実現可能な太陽光発電システムの制御方法およびその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することである。 '

また、この発明の別の目的は、システムコストを低減可能な太陽光発電システムを提供することである。

また、この発明の別の目的は、車両用電源として太陽電池を搭載し、システムコストを低減可能な車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、システムコストを低減可能な太陽光発電システムの制御方法およびその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録,媒体を提供することである。

この発明によれば、太陽光発電システムは、太陽電池と、電圧制御装置と、制御ユニットとを備える。電圧制御装置は、太陽電池に接続され、設定された目標電圧に太陽電池の出力電圧を制御可能なように構成される。制御ユニットは、太陽電池の開放電圧に基づいて太陽電池の動作電圧を決定し、その決定した動作電圧を目標電圧として設定する。

好ましくは、太陽光発電システムは、電圧検出装置をさらに備える。電圧検出装置は、太陽電池の出力電圧を検出する。制御ュ-ットは、太陽電池の発電停止時に電圧検出装置により検出される太陽電池の開放電圧に基づいて太陽電池の動作電圧を決定する。

さらに好ましくは、制御ユニットは、定期的にまたは予め設定されたタイミングで電圧制御装置を一旦停止させ、目標電圧の設定後、電圧制御装置を再び動作させる。

また、.好ましくは、太陽光発電システムは、温度検出装置をさらに備える。温度検出装置は、太陽電池の温度を検出する。制御ユニットは、温度検出装置により検出される太陽電池の温度に基づいて太陽電池の開放電圧を推定する。

さらに好ましくは、制御ユニットは、定期的にまたは予め設定されたタイミングで温度検出装置から太陽電池の温度を取得して開放電圧を推定する。

また、好ましくは、太陽光宪電システムは、電圧制御装置とは非接続の測定用太陽電池をさらに備える。制御ユニットは、測定用太陽電池の開放電圧に基づいて太陽電池の動作電圧を決定する。

さらに好ましくは、制御ユニットは、定期的にまたは予め設定されたタイミングで測定用太陽電池の開放電圧を取得して動作電圧を決定する。

また、この発明によれば、車両は、充電可能な蓄電装置と、駆動装置と、太陽電池と、電圧変換装置と、制御ユニットとを備える。駆動装置は、蓄電装置から出力される電力を用いて車両の駆動力を発生可能なように構成される。電圧変換装置は、太陽電池と蓄電装置との間に設けられ、設定された目標電圧に太陽電池の出力電圧を制御しつつ、太陽電池から受ける電力を蓄電装置の電圧レベルに変換して蓄電装置を充電可能なように構成される。制御ユニットは、太陽電池の開放電圧に基づ、て太腸電池の動作電圧を決定し、その決定した動作電圧を目標電圧として設定する。

好ましくは、車両は、電圧検出装置をさらに備える。電圧検出装置は、太陽電池の出力電圧を検出する。制御ュ-ットは、太陽電池の発電停止時に電圧検出装置により検出される太陽電池の開放電圧に基づいて太陽電池の動作電圧を決定す' る。

さらに好ましくは、制御ュニットは、定期的にまたは予め設定されたタイミングで電圧変換装置を一旦停止させ、目標電圧の設定後、電圧変換装置再び動作させる。また、好ましくは、車両は、温度検出装置をさらに備える。温度検出装置は、太陽電池の温度を検出する。制御ユニットは、温度検出装置により検出される太陽電池の温度に基づいて太陽電池の開放電圧を推定する。

また、好ましくは、車両は、電圧変換装置とは非接続の測定用太陽電池をさらに備える。制御ユニットは、測定用太陽電池の開放電圧に基づいて太陽電池の動作電圧を決定する。

さらに好ましくは、制御ュニットは、定期的にまたは予め設定されたタイミングで測定用太陽電池の開放電圧を取得して動作電圧を決定する。

また、この発明によれば、制御方法は、太陽光発電システムの制御方法である。太陽光発電システムは、太陽電池と、電圧制御装置とを備える。電圧制御装置は、太陽電池に接続され、設定された目標電圧に太陽電池の出力電圧を制御可能なように構成される。そして、制御方法は、太陽電池の開放電圧に基づいて太陽電池の動作電圧を決定する第 1のステップと、その決定された動作電圧を目標電圧として設定する第 2のステップとを含む。

好ましくば、制御方法は、太陽電池の出力電圧を検出する第 3のステップをさらに含む。第 1のステップにおいて、太陽電池の動作電圧は、太陽電池の発電停止時に検出される太陽電池の開放電圧に基づいて決定される。

さらに好ましくは、制御方法は、定期的にまたは予め設定されたタイミングで電圧制御装置を一且停止させる第 4のステップと、電圧制御装置の停止中に第 1 のステップにおいて動作電圧が決定され、第 2のステップにおいて目標電圧が設定された後、電圧制御装置を再び動作させる第 5のステップとをさらに含む。また、好ましくは、制御方法は、太陽電池の温度を検出する第 6のステップをさらに含む。第 1のステップにおいて、太陽電池の開放電圧は、太陽電池の検出温度に基づいて推定される。

さらに好ましくは、第 1のステップにおいて、開放電圧は、定期的にまたは予め設定されたタイミングで検出される太陽電池の温度に基づいて推定される。また、好ましくは、太陽光発電システムは、電圧制御装置とは非接続の測定用太陽電池をさらに備える。そして、第 1のステップにおいて、太陽電池の動作電圧は、測定用太陽電池の開放電圧に基づいて決定される。

' さらに好ましくは、第 1のステップにおいて、動作電圧は、定期的にまたは予め設定されたタイミングで取得される測定用太陽電池の開放電圧に基づいて決定される。 ·

また、この発明によれば、コンピュータ読取可能な記録媒体は、上述したいずれかの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録する。この発明においては、太陽電池の開放電圧に基づいて太陽電池の動作電圧が決定される。ここで、太陽電池の特性上、開放電圧は、日射量の変化に対して感度が低い。そして、太陽電池の出力電力が最大となる動作電圧は、太陽電池の出力特.性に基づいて開放電圧から特定することができる。そこで、この発明においては、日射量の変化に応じて大きく変動する出力電力を用いたフィードバック制御を行なうことなく、日射量の変化に対して感度が低い太陽電池の開放電圧に基づレ、て太陽電池の動作電圧が決定される。

したがって、この発明によれば、日射量が急激に変化しても安定した最大電力制御を実現することができる。その結果、発電効率の低下を防止することができ , る。

また、この発明によれば、電力演算用の電流検出器や、フィードバック制御を実現するための高速演算処理装置を必要としないので、システムコストを低減することができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態 1による車両の全体プロック図である。

図 2は、図 1に示す太陽電池の電圧一電流特性を示した図である。

図 3は、図 1に示す太陽電池の電圧一電力特性を示した図である。

図 4は、図 1に示す充電制御 E C Uの制御構造を示すフローチャートである。図 5は、図 1に示す充電用コンバータの構成図である。

図 6は、実施の形態 2による車両の全体プロック図である。

図 7は、太陽電池の電圧—電流特性を示した図である。図 8は、太陽電池の電圧一電力特性を示した図である。

図 9は、実施の形態 2における充電制御 E CU.の制御構造を示すフ口一チヤ一トである。

図 1◦は、実施の形態 3による車両の全体ブロック図である。

図 1 1は、実施の形態 3における充電制御 ECUの制御構造を示すフローチヤートである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

[実施の形態 1]

図 1は、この発明の実施の形態 1による車両の全体ブロック図である。図 1を参照して、車両 100は、蓄電装置 B 1と、システムメインリレー SMR 1， S MR 2と、パワーコントロールユニット（Power Control Unit：以下「PCUJ とも称する。） 10と、モータジェネレータ MGと、駆動輪 DWとを備える。また、車両 100は、充電用コンバータ 20と、リレー RY1， RY2と、ダイォード Dと、太陽電池 30と、充電制御 ECU (Electronic Control Unit) 40 と、電圧センサ 50とをさらに備える。さらに、車両 100は、 DC— DCコンバータ 70と、捕機バッテリ B 2と、補機 80とをさらに備える。 ■

システムメインリレー SMR 1， SMR2、蓄電装置 B 1、充電用コンバータ 20、電圧センサ 50、リレー RY1, RY2、ダイオード Dおよび充電制御 E CU40は、電池パック 60内に格納される。システムメインリレー SMR 1は、蓄電装置 B 1の正電極と正極ライン PL 1との間に接続される。システムメインリレー SMR 2は、蓄電装置 B 1の負電極と負極ライン NL 1との間に接続される。 PCU10は、正極ライン P L 1および負極ライン NL 1とモータジエネレータ MGとの間に設けられる。駆動輪 DWは、モータジェネレータ MGの回転軸に機械的にリンクされる。 DC— DCコンバータ 70は、正極ライン P L 1および負極ライン NL 1に接続される。そして、 DC— DCコンバータ 70の出力端に補機バッテリ B 2および補機 80が接続される。充電用コンバータ 20は、蓄電装置 B 1に接続される正極ライン P L 2および負極ライン NL 2と正極ライン P L 3および負極ライン NL 3との間に設けられる。そして、正極ライン PL 3と太陽電池 30の正電極との間にリレー RY1およびダイオード D 1が直列に接続され、負極ライン NL 3と太陽電池 30の負電極との間にリレー RY2が接続される。なお、ダイオード Dは、アノードが太陽電池 30の正電極に接続され、力ソー'ドがリレー RY 1に接続される。

蓄電装置 B 1は、充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池から成る。蓄電装置 B.1は、蓄積された電力をシステムメインリレー SMR1， S MR 2を介して正極ライン PL 1および負極ライン NL 1へ出力する。また、蓄電装置 B 1は、モータジェネレータ MGからの回生電力を整流して正極ライン PL 1および負極ライン NL 1へ出力する P CU 10によって充電される。さらに、蓄電装置 B 1は、太陽電池 30からの電力を電圧変換して正極ライン PL 2および負極ライン N L 2へ出力する充電用コンバータ 20によって充電される。なお、蓄電装置 B 1は、大容量のキャパシタで構成してもよい。

システムメインリレー SMR 1， SMR2は、車両 100がシステム起動されるとオンされ、蓄電装置 B 1を正極ライン PL 1および負極ライン NL 1と電気的に接続する。 PCU10は、蓄電装置 B 1から供給される電力を用いてモータジェネレータ MGを駆動する。また、 PCU10は、車両の回生制動時、モータジェネレータ MGからの回生電力を整流して正極ライン PL 1および負極ライン NL 1へ出力し、蓄電装置 B 1を充電する。 PCU'10は、たとえば、インバータと、そのインバータを駆動するコントローラから成る。なお、 PCU10は、正極ライン PL 1および負極ライン NL 1から受ける電圧を昇圧する昇圧コンパータを含んでもよい。

モータジェネレータ MGは、 P CU10から供給される電力を受けて回転駆動力を発生し、その発生した駆動力を駆動輪 DWへ出力する。また、モータジエネレータ MGは、車両の回生制動時、駆動輪 DWから受ける回転力を用いて回生電力を発生する。モータジェネレータ MGは、たとえば、永久磁石が埋設された口ータを備える三相交流回転電機から成る。 DC— DCコンバータ 70は、正極ライン P L 1および負極ライン NL 1から受ける直流電力を降圧して補機バッテリ B 2および補機 80へ供給する。捕機バッテリ B 2は、 DC— DCコンバータ 70から供給される直流電力を蓄積する。補機 80は、この車両 100における各補機を総括的に示したものである。電圧センサ 50は、充電用コンバータ 20の入力電圧、すなわち、太陽電池 3

0の出力電圧（以下「動作電圧」とも称する。）を検出し、その検出電圧 Vを充電用コンバータ 20および充電制御 ECU 40へ出力する。

充電用コンバータ 20は、太陽電池 30から供給される電力を蓄電装置 B 1の電圧レベルに変換して蓄電装置 B 1を充電する。ここで、充電用コンバータ 20 は、充電制御 E C U 40および電圧センサ 50からそれぞれ目標電圧 V Rおよび検出電圧 Vを受け、充電用コンバータ 20の入力電圧（すなわち、太陽電池 30 の動作電圧）が目標電圧 VRとなるようにその入力電圧を調整する。また、充電用コンバータ 20は、充電制御 ECU 40から停止指令 S TPを受けると、その動作を停止する。

リレー RY1， RY 2は、太陽電池 30から蓄電装置 B 1の充電が行なわれるとき、充電制御 ECU40によってオンされ、太陽電池 30を正極ライン PL 3 および負極ライン NL 3と電気的に接続する。ダイオード Dは、充電用コンパ一タ 20から太陽電池 30へ電流が逆流するのを防止する。 .

充電制御 ECU40は、太陽電池 30から蓄電装置 B 1の充電が行なわれるとき、リレー RY1, RY2をオンさせる。そして、充電制御 ECU 40は、後述の方法により、太陽電池 30の開放電圧に基づいて太陽電池 30の動作電圧を決定し、その決定した動作電圧を充電用コンバータ 20の入力電圧の目標電圧 VR として充電用コンバータ 20へ出力する。

なお、太陽電池 30による蓄電装置 B 1の充電は、車両 100が走行可能状態 (システムメインリレー SMR 1， SMR 2がオン状態）であっても非走行状態

(システムメインリレー SMR 1， SMR2がオフ状態）であっても実施することができる。

次に、図 1に示した充電制御 E CU 40により決定される太陽電池 30の動作電圧の考え方について説明する。図 2は、図 1に示した太陽電池 3 0の電圧一電流特性を示した図である。図 2 を参照して、横軸および縦軸は、それぞれ太陽電池 3 0の動作電圧（出力電圧）および出力電流を示し、この図 2では、太陽電池 3 0の温度が一定の条件下における電圧一電流特性が示されている。

太陽電池 3 0の出力電流は、太陽電池 3 0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。 0射条件が一定のもとでは、出力電流は、動作電圧に拘わらずほぼ一定となり、動作電圧が所定レベルを超えると急激に減少する。出力電流が急激に減少し始める動作電圧、および出力電流が 0になる動作電圧 (太陽電池 3 0の開放電圧に相当する。）は、太陽電池 3 0の温度が一定の条件 .下では、曰射量が変化してもそれ程変化しない。

図 3は、図 1に示した太陽電池 3 0の電圧一電力特性を示した図である。図 3 を参照して、横軸および縦軸は、それぞれ太陽電池 3 0の動作電圧（出力電圧）および出力電力を示し、この図 3でも、太陽電池 3 0の温度が一定の条件下における電圧一電力特性が示されている。

図 2に示した電圧—電流特性に基づき、太陽電池 3 0の出力電力は、太陽電池 3 0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。日射条件が一定のもとでは、出力電力は、動作電圧の上昇とともに増加し、動作電圧が所定レベルのときにピークを迎えた後急激に減少する。

出力電力が 0となる動作電圧は、太陽電池 3 0の開放電圧に相当し、太陽電池 3 0の特性上、開放電圧は、太陽電池 3 0の温度に大きく依するけれども、温度一定の条件のもとでは、日射量が変化してもそれ程変化しない。また、日射量が変化しても、熱容量により太陽電池 3 0の温度が急変することはない。すなわち、開放電圧は、日射量の変化に対して感度が低レ、。そして、出力電力が最大と ' なる動作電圧は、太陽電池 3 0の出力特性に基づいて開放電圧から特定することができる。

そこで、この実施の形態 1では、定期的にまたは予め設定されたタイミングで太陽電池 3 0の開放電圧を測定し、日射量の変化に対して感度が低い開放電圧に基づいて、出力鼋力が最大となる動作電圧（目標動作電圧）を決定することとしたものである。なお、上述のように、太陽電池 30の開放電圧は、太陽電池 30の温度に大きく依存するけれども、太陽電池 30の温度が急変することはないので、太陽電池 30の温度が大きく変化する前に定期的にまたは所定のタイミングで開放電圧を測定して動作電圧を決定することにより、フィードバック制御を行なうことなく、ほぼ最大に近い電力を太陽電池 30から得ることができる。

図 4は、図 1に示した充電制御 E CU 40の制御構造を示すフローチヤ一トである。なお、このフローチャートに示される処理は、定期的にまたは予め設定されたタイミングでメインルーチンから呼出されて実行される。

' 図 1および図 4を参照して、定期的にまたは予め設定されたタイミングで、充電制御 E C U 40は、停止指令 S T Pを充電用コンバータ 20へ出力し、充電用コンバータ 20を停止させる（ステップ S 10) 。そして、充電制御 ECU 40 は、電圧センサ 50から検出電圧 Vを取得し、太陽電池 30の開放電圧を検出する（ステップ S 20) 。

次いで、充電制御 ECU40は、その検出された開放電圧に基づいて、太陽電池 30の動作電圧を決定する（ステップ S 30) 。具体的には、開放電圧と太陽電池 30からの出力電力が最大となる動作電圧との関係を示す式またはマップを太陽電池 30の出力特性に基づいて予め準備しておき、充電制御 ECU 40は、その関係式またはマップを用いて、検出された開放電圧に基づいて太陽電池 30 の動作電圧を決定する。

そして、充電制御 ECU40は、太陽電池 30の動作電圧を決定すると、その- 動作電圧を充電用コンバータ 20の目標電圧 VR (充電用コンバータ 20の入力 —電圧目標値）として充電用コンバータ 20に設定する（ステップ S40) 。

充電用コンバータ 20に目標電圧 VRが設定されると、充電制御 ECU 40は、充電用コンバータ 20への停止指令 S TPの出力を停止し、充電用コンバータ 2 0の停止を解除する（ステップ S 50) 。そうすると、充電用コンバータ 20は、入力電圧（すなわち、太陽電池 3 0の動作電圧）が目標電圧 VRとなるようにその入力電圧を調整する。

図 5は、図 1に示した充電用コンバータ 20の概略構成図である。図 5を参照して、充電用コンバータ 20は、直交変換部 102と、絶縁トランス部 104と、整流部 106と、平滑コンデンサ Cと、駆動部 108とを含む。直交変換部 10 2は、駆動部 108によりオンオフ駆動されるスイッチング素子を含み、正極ライン PL 3および負極ライン NL 3から供給される直流電力を駆動部 108からの制御信号に応じた交流電力に変換して絶縁トランス部 104へ出力する。絶縁トランス部 104は、一次側と二次側とを絶縁するとともに、コイル巻数比に応じた電圧変換を行なう。整流部 106は、絶縁トランス部 104から出力される交流電力を直流電力に整流して正極ライン PL 2および負極ライン NL 2 へ出力する。平滑コンデンサ Cは、正極ライン P L 2および負極ライン NL 2間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。

駆動部 108は、充電制御 ECU40 (図示せず）から目標電圧 VRを受け、電圧センサ 50 (図示せず）から正極ライン PL 3および負極ライン NL 3間の検出電圧 Vを受ける。そして、駆動部 108は、正極ライン PL 3および負極ライン N L 3間の電圧（すなわち、太陽電圧 30の動作電圧）が目標電圧 VRとなるように直交変換部 102を駆動する。

より詳しく説明すると、蓄電装置 B 1に接続される正極ライン P L 3および負極ライン NL 3間の電圧は、蓄電装置 B 1によって蓄電装置 B 1の電圧に拘束されているので、直交変換部 102の出力電圧（交流）も、所定レベルに拘束され ' ている。したがって、直交変換部 1◦ 2の変調率を制御することにより、正極ライン PL 3および負極ライン NL 3間の電圧、すなわち太陽電圧 30の動作電圧を制御することができる。

また、駆動部 108は、充電制御 E C U 40から停止指令 S T Pを受けると、直交変換部 102をシャットダウンする。これにより、正極ライン PL 3および負極ライン NL 3に接続される太陽電池 30の開放電圧が測定可能になる。以上のように、この実施の形態 1においては、定期的にまたは予め設定されたタイミングで太陽電池 30の開放電圧が検出され、その検出された開放電圧に基づいて、出力電力が最大となる動作電圧が決定される。すなわち、この実施の形態 1では、日射量の変化に応じて大きく変動する出力電力を用いたブイ一ドバック制御は実施されず、日射量変化に対して感度が低い開放電圧に基づいて、出力電力が最大となる動作電圧が決定される。したがって、この実施の形態 1によれば、車両 1 0 0の走行中に太陽電池 3 0 が受ける日射量が急激に変化しても、安定した最大電力制御を実現することができる。その結果、制御が不安定化することにより発生し得る太陽電池 3 0の発電効率の低下を防止することができる。

また、この実施の形態 1によれば、電力演算用の電流検出器や、フィードバック制御を実現するための高速演算処理装置を必要としないので、システムコストを低減することができる。

[実施の形態 2 ]

実施の形態 1では、太陽電池 3 0の発電を一時的に停止して太陽電池 3 0の開放電圧を検出したが、この実施の形態 2では、太陽電池 3 0の温度が検出され、その検出温度に基づいて開放電圧が推定される。

図 6は、実施の形態 2による車両の全体ブロック図である。図 6を参照して、車両 1 0 O Aは、図 1に示した実施の形態 1による車両 1 0 0の構成において、温度センサ 9 0をさらに備え、充電制御 E C U 4 0に代えて充電制御 E C U 4 0 Aを備える。

温度センサ 9 0は、太陽電池 3 0の温度 Tを検出し、その検出値を充電制御 E C U 4 0 Aへ出力する。充電制御 E C U 4 0 Aは、温度センサ 9 0によって検出された太陽電池 3 0の温度 Tに基づいて太陽電池 3 0の開放電圧を推定し、その推定した開放電圧に基づいて、出力電力が最大となる動作電圧を決定する。 . なお、充電制御 E C U 4 O Aのその他の機能は、実施の形態 1における充電制御 E C U 4 0と同じである。また、車両 1 0 0 Aのその他の構成は、実施の形態 1による車両 1 0 0と同じである。

図 7は、太陽電池 3 0の電圧—電流特性を示した図である。図 7を参照して、横軸および縦軸は、それぞれ太陽電池 3 0の動作電圧（出力電圧）および出力電流を示し、この図 7では、太陽電池 3 0が受ける日射量が一定の条件下における電圧一電流特十生が示されている。

太陽電池 3 0の動作可能電圧おょぴ開放電圧は、太陽電池 3 0の温度に大きく依存し、太陽電池 3 0の温度が上昇するほど低下する。

図 8は、太陽電池 3 0の電圧—電力特性を示した図である。図 8を参照して、横軸および縦軸は、それぞれ太陽電池 3 0の動作電圧（出力電圧）および出力電力を示し、この図 8も、太陽電池 3 0が受ける日射量が一定の条件下における電圧一電力特性が示されている。

図 7に示した電圧一電流特性に基づき、太陽電池 3 0の出力電力が最大となる、動作電圧および開放電圧は、太陽電池 3 0の温度に大きく依存し、太陽電池 3 0 の温度が上昇するほど低下する。一方、図 3に示したように、出力電力が最大となる動作電圧および開放電圧の日射量の変化に対する感度は低い。したがって、出力電力が最大となる動作電圧および開放電圧は、太陽電池 3 0の温度によってほぼ特定することができる。

そこで、この実施の形態 2では、太陽電池 3 0の温度を測定して開放電圧を推定し、その推定された開放電圧に基づいて、出力電力が最大となる動作電圧を決定することとしたものである。

なお、太陽電池 3 0の熱容量により太陽電池 3 0の温度が急変することはないので、太陽電池 3 0の温度が大きく変化する前に定期的にまたは所定のタイミングで太陽電池 3 0の温度を測定して動作電圧を決定することにより、フィードバック制御を行なうことなく、ほぼ最大に近い電力を太陽電池 3 0から得ることができる。 ' - ' 図 9は、実施の形態 2における充電制御 E C U 4 0 Aの制御構造を示すフ口一チャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、定期的にまたは予め設定されたタイミングでメインルーチンから呼出されて実行される。

図 6および図 9を参照して、定期的にまたは予め設定されたタイミングで、充電制御 E C U 4 O Aは、温度センサ 9 0により検出される太陽電池 3 0の温度 T を取得する（ステップ S 1 1 0 ) 。

次いで、充電制御 E C U 4 0 Aは、その取得した検出温度に基づいて、太陽電池 3 0の開放電圧を推定する（ステップ S 1 2 0 ) 。具体的には、太陽電池 3 0 の温度と開放電圧との関係を示す式またはマップを太陽電池 3 0の出力特性に基づいて予め準備しておき、充電制御 E C U 4 0 Aは、その関^ f系式またはマップを用いて、検出された温度 Tに基づいて開放電圧を推定する。

そして、充電制御 E C U 4 0 Aは、その推定された開放電圧に基づいて、太陽電池 30の動作電圧を決定する（ステップ S 1 30) 。具体的には、開放電圧と太陽電池 30からの出力電力が最大となる動作電圧との関係を示す式またはマップを太陽電池 30の出力特性に基づいて予め準備しておき、充電制御 ECU40 " Aは、その関係式またはマップを用いて、推定された開放電圧に基づいて太陽電池 30の動作電圧を決定する。

そして、充電制御 ECU 4 OAは、太陽電池 30の動作電圧を決定すると、その動作電圧を充電用コンバータ 20の目標電圧 VR (充電用コンバータ 20の入力電圧目標値）として充電用コンバータ 20に設定する（ステップ S 140) 。なお、上記においては、太陽電池 30の温度 Tに基づいて開放電圧を推定し、その推定された開放電圧に基づいて、出力電力が最大となる動作電圧を決定するものとしたが、上述のように、出力電力が最大となる動作電圧は、太陽電池 30 . の出力特性に基づいて開放電圧に基づいて決定できるので、太陽電池 30の温度 Tに基づいて、出力電力が最大となる動作電圧を直接決定してもよい。

以上のように、この実施の形態 2によれば、太陽電池 30の発電を一端停止させて開放電圧を検出する必要がないので、実施の形態 1に比べて太陽電池 30か • ら蓄電装置 B 1への充電量をより多く確保できる。

また、太陽電池 30·の発電の停止ノ起動に伴なう蓄電装置 B 1の電圧変動がないので、蓄電装置 B 1から電力の供給を受けるモータジェネレータ MGおよび補機 80の動作が安定する。

[実施の形態 3]

実施の形態 3では、充電用コンバータ 20とは非接続の測定用太陽電池が設けられ、測定用太陽電池の開放電圧に基づいて太陽電池 30の動作電圧が決定される。 .

図 10は、実施の形態 3による車両の全体ブロック図である。図 10を参照して、車両 100 Bは、図 1に示した実施の形態 1による車両 100の構成において、測定用太陽電池 32と、電圧センサ 52とをさらに備え、充電制御 ECU4 0に代えて充電制御 ECU40Bを備える。

測定用太陽電池 32は、開放電圧を測定するための太陽電池セルであり、太陽電池 30および充電用コンバータ 20とは電気的に非接続である。なお、この測定用太陽電池 32は、発電に用いられるものではないため、小型で安価なものを採用することができる。電圧センサ 52は、測定用太陽電池 32の開放電圧 Vm を検出し、その検出値を充電制御 ECU 40Bへ出力する。

充電制御 E C U 40 Bは、電圧センサ 52によつて検出された測定用太陽電池 32の開放電圧 Vmに基づいて、太陽電池 30の出力電力が最大となる動作電圧を決定する。

なお、充電制御 ECU 40 Bのその他の機能は、実施の形態 1における充電帯 IJ 御 ECU40と同じである。また、車両 100 Bのその他の構成は、実施の形態 1による車両 100と同じである。

図 11は、実施の形態 3における充電制御 E CU40 Bの制御構造を示すフ口一チャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、定期的にまたは予め設定されたタイミングでメインルーチンから呼出されて実行される。

図 10および図 1 1を参照して、定期的にまたは予め設定されたタイミングで、充電制御 E C U 40 Bは、電圧センサ 52により検出される測定用太陽電池 32 の開放電圧 Vraを取得する (ステップ S 210) 。

次いで、充電制御 ECU40Bは、その検出された開放電圧 Vmに基づいて、太陽電池 30の動作電圧を決定する（ステップ S 220) 。具体的には、測定用太陽電池 32の開放電圧と太陽電池 30からの出力電力が最大となる動作電圧との関係を示す式またはマップを太陽電池 30および測定用太陽電池 32の出力特性に基づいて予め準備しておき、充電制御 ECU40Bは、その関係式またはマップを用いて、検出された測定用太陽電池 32の開放電圧 Vmに基づいて太陽電池 0の動作電圧を決定する。

そして、充電制御 E CU 40 Bは、太陽電池 30の動作電圧を決定すると、その動作電圧を充電用コンバータ 20の目標電圧 VR (充電用コンバータ 0の入力電圧目標値）として充電用コンバータ 20に設定する（ステップ S 230) 。以上のように、この実施の形態 3においても、実施の形態 2と同様に、太陽電池 30の発電を一端停止させて開放電圧を検出する必要がないので、太陽電池 3 0から蓄電装置 Β 1への充電量をより多く確保できる。

また、実施の形態 2と同様に、太陽電池 30の発電の停止ノ起動に伴なう蓄電装置 B 1の電圧変動がないので、蓄電装置 B 1から電力の供給を受けるモータジエネレータ MGおよび補機 80の動作が安定する。

なお、上記の各実施の形態においては、充電用コンバータ 20は、絶縁型の D C— DCコンバータから成るものとしたが、充電用コンバータ 20の構成は、これに限定されるものではなく、たとえばチヨツバ回路で構成してもよい。

また、上記においては、車両 100， 10 OA, 10 OBは、モータジエネレータ MGを動力源とする電気自動車から成るものとしたが、この発明は、動力源としてさらにエンジンを搭載するハイプリッド車両や、電源として燃料電池をさ . らに搭載する燃料電池車にも適用可能である。

さらに、上記においては、太陽電池が車両に搭載される場合について説明した力 S、この発明による太陽光発電システムは、車両以外にも適用可能である。なお、車両は、受ける日射量の変化が激しく、また、コスト低減が強く要求されるので、この発明による太陽光発電システムは、車両に搭載される場合に特に好適である。なお、上記において、充電制御 ECU40, 4 OAまたは 40 Bにおける制御は、実際には、 CPU (Central Processing Unit) によって行なわれ、 CPU は、図 4，図 9または図 1 1に示したフローチャートの各ステップを備えるプログラムを R〇M (Read Only Memory) から読出し、その読出したプログラムを実行する。したがって、 ROMは、図 4，図 9または図 1 1に示したフローチヤ一トの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（CPU) 読取可能な記録媒体に相当する。

なお、上記において、充電用コンバータ 20は、この発明における「電圧制御装置」または「電圧変換装置」に対応し、充電制御 ECU40, 40A, 40B は、この発明における「制御ユニット」に対応する。また、電圧センサ 50は、この発明における「電圧検出装置」に対応し、温度センサ 90は、この発明における「温度検出装置」に対応する。さらに、 PCU 10およびモータジエネレータ MGは、この発明における「駆動装置」を形成する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲

1 . 太陽電池と、

前記太陽電池に接続され、設定された目標電圧に前記太陽電池の出力電圧を制御可能なように構成された電圧制御装置と、

前記太陽電池の開放電圧に基づいて前記太陽電池の動作電圧を決定し、その決定した動作電圧を前記目標電圧として設定する制御ユニットとを備える太陽光発電システム _D

2 . 前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出装置をさらに備え、

前記制御ュニットは、前記太陽電池の発電停止時に前記電圧検出装置により検出される前記太陽電池の開放電圧に基づいて前記太陽電池の動作電圧を決定する、請求の範囲第 1項に記載の太陽光発電システム。

3 . 前記制御ユニットは、定期的にまたは予め設定されたタイミングで前記電圧制御装置を一旦停止させ、前記目標電圧の設定後、前記電圧制御装置を再び動作させる、請求の範囲第 2項に記載の太陽光発電システム。 ·

4 . 前記太陽電池の温度を検出する温度検出装置をさらに備え、

前記制御ュニットは、前記温度検出装置により検出される前記太陽電池の温度に基づいて前記太陽電池の開放電圧を推定する、請求の範囲第 1項に記載の太陽光発電システム。

5 . 前記制御ユニットは、定期的にまたは予め設定されたタイミングで前記温度検出装置から前記太陽電池の温度を取得して前記開放電圧を推定する、請求の範囲第 4項に記載の太陽光発電システム。

6 . 前記電圧制御装置とは非接続の測定用太陽電池をさらに備え、

前記制御ュニットは、前記測定用太陽電池の開放電圧に基づいて前記太陽電池の動作電圧を決定する、請求の範囲第 1項に記載の太陽光発電システム。

7 . 前記制御ユニットは、定期的にまたは予め設定されたタイミングで前記測定用太陽電池の開放電圧を取得して前記動作電圧を決定する、請求の範囲第 6項に記載の太陽光発電システム。

8 . 充電可能な蓄電装置と、前記蓄電装置から出力される電力を用いて車両の駆動力を発生可能なように構成された駆動装置と、 , 太陽電池と、

前記太陽電池と前記蓄電装置との間に設けられ、設定された目標電圧に前記太 ' 陽電池の出力電圧を制御しつつ、前記太陽電池から受ける電力を前記蓄電装置の電圧レベルに変換して前記蓄電装置を充電可能なように構成された電圧変換装置と、

前記太陽電池の開放電圧に基づいて前記太陽電池の動作電圧を決定し、その決定した動作電圧を前記目標電圧として設定する制御ュニットとを備える車両。 9 . 前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出装置をさらに備え、

前記制御ュニットは、前記太陽電池の発電停止時に前記電圧検出装置により検出される前記太陽電池の開放電圧に基づいて前記太陽電池の動作電圧を決定する、請求の範囲第 8項に記載の車両。

1 0 . 前記制御ユニットは、定期的にまたは予め設定されたタイミングで前記電圧変換装置を一旦停止させ、前記目標電圧の設定後、前記電圧変換装置を再び動作させる、請求の範囲第 9項に記載の車両。

1 1 . 前記太陽電池の温度を検出する温度検出装置をさらに備え、

前記制御ュニットは、前記温度検出装置により検出される前記太陽電池の温度に基づいて前記太陽電池の開放電圧を推定する、請求の範囲第 8項に記載の車両。 1 2 . 前記制御ユニットは、定期的にまたは予め設定されたタイミングで前記温度検出装置から前記太陽電池の温度を取得して前記開放電圧を推定する、請求の ' 範囲第 1 1項に記載の車両。

1 3 . 前記電圧変換装置とは非接続の測定用太陽電池をさらに備え、

前記制御ユニットは、前記測定用太陽電池の開放電圧に基づいて前記太陽電池の動作電圧を決定する、請求の範囲第 8項に記載の車両。

1 4 . 前記制御ユニットは、定期的にまたは予め設定されたタイミングで前記測定用太陽電池の開放電圧を取得して前記動作電圧を決定する、請求の範囲第 1 3 項に記載の車両。

1 5 . 太陽光発電システムの制御方法であって、前記太陽光発電システムは、

太陽電池と、

前記太陽電池に接続され、設定された目標電圧に前記太陽電池の出力電圧を制御可能なように構成された電圧制御装置とを備え、

前記制御方法は、

前記太陽電池の開放電圧に基づいて前記太陽電池の動作電圧を決定する第 1のステップと、

その決定された動作電圧を前記目標電圧として設定する第 2のステップとを含む、太陽光発電システムの制御方法。

1 6 . 前記太陽電池の出力電圧を検出する第 3のステップをさらに含み、前記第 1のステップにおいて、前記太陽電池の動作電圧は、前記太陽電池の発電停止時に検出される前記太陽電池の開放電圧に基づいて決定される、請求の範囲第 1 5項に記載の制御方法。

1 7 . 定期的にまたは予め設定されたタイミングで前記電圧制御装置を一旦停止させる第 4のステップと、

前記電圧制御装置の停止中に前記第 1のステップにおいて前記動作電圧が決定され、前記第 2のステップにおいて前記目標電圧が設定された後、前記電圧制御装置を再び動作させる第 5のステップとをさらに含む、請求の範囲第 1 6項に記載の制御方法。

1 8 . 前記太陽電池の温度を検出する第 6のステップをさらに含み、

前記第 1のステップにおいて、前記太陽電池の開放電圧は、 SIT記太陽電池の検出温度に基づいて推定される、請求の範囲第 1 5項に記載の制御方法。

1 9 . 前記第 1のステップにおいて、前記開放電圧は、定期的にまたは予め設定されたタイミングで検出される前記太陽電池の温度に基づいて推定される、請求の範囲第 1 8項に記載の制御方法。

2 0 . 前記太陽光発電システムは、前記電圧制御装置とは非接続の測定用太陽電池をさらに備え、

前記第 1のステップにおいて、前記太陽電池の動作電圧は、前記測定用太陽電池の開放電圧に基づいて決定される、請求の範囲第 1 5項に記載の制御方法。

2 1 . 前記第 1のステップにおいて、前記動作電圧は、定期的にまたは予め設定されたタイミングで取得される前記測定用太陽電池の開放電圧に基づいて決定される、請求の範囲第 2 0項に記載の制御方法。

2 2. 請求の範囲第 1 5項から第 2 1項のいずれか 1項に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。