(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の光電変換モジュールを有する光電変換装置を設置した後でも、各光電変換モジュールの位置情報を簡易に取得できる光電変換装置を提供する。【解決手段】第１および第２の光電変換モジュールが隣接するように配置されてなる光電変換装置であって、前記第１の光電変換モジュールに配置され、前記第１の光電変換モジュールの位置情報を受信し、前記第１の光電変換モジュールの位置情報に基づいて出力された前記第２の光電変換モジュールの位置情報を信号で第２の光電変換モジュールに伝達する制御部と、前記第１および第２の光電変換モジュールの位置情報を取得する位置情報取得部と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の光電変換モジュールが隣接するように配置されてなる光電変換装置であって、
前記第１の光電変換モジュールに配置され、前記第１の光電変換モジュールの位置情報を受信し、前記第１の光電変換モジュールの位置情報に基づいて出力された前記第２の光電変換モジュールの位置情報を信号で第２の光電変換モジュールに伝達する制御部と、
前記第１および第２の光電変換モジュールの位置情報を取得する位置情報取得部と、を備えたことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記位置情報取得部は、第１の光電変換モジュールからの前記信号が未入力であることを前記第１および第２の光電変換モジュールの位置情報とともに出力することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、該制御部が配置されている前記第１の光電変換モジュールに異常があった場合、前記信号を前記第２の光電変換モジュールに送信しないことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、第１の光電変換モジュールの位置情報を受信する受信手段と、前記第１の光電変換モジュールの位置情報に基づいて出力された前記第２の光電変換モジュールの位置情報を第２の光電変換モジュールに送信する送信手段と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第２の光電変換モジュールは、前記制御部をさらに有し、
前記第１の光電変換モジュールおよび前記第２の光電変換モジュール同士は、前記受信手段と前記送信手段とが互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換装置の１つである太陽光発電装置は、太陽電池モジュールを複数枚直列接続した太陽電池ストリングで発電した電力を、電力変換装置であるパワーコンディショナに入力し、負荷に適切な形態で電力を供給するものである。
【０００３】
近年、太陽光発電装置は、出力の増大に伴って多くの太陽電池モジュールを使用することにより、装置自体が大型になってきている。このように、太陽電池モジュールの設置枚数が多くなってくると、太陽電池モジュールのいずれかが故障したとしてもその個体を特定するのに大変な労力が必要となる。そこで、太陽電池モジュールの内部もしくは近傍に太陽電池モジュールの発電出力を検出する検出回路を設け、太陽電池モジュールの発電に異常があると判断した場合にはＩＤ番号等の識別情報とともに管理者やサーバーに情報伝達することのできる太陽電池モジュールが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６９５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、異常を発見した後に当該の太陽電池モジュールを調査または交換しようとした場合、まずそれが数多くの太陽電池モジュールから成る太陽電池アレイのどこに位置しているのか場所を特定しなくてはならない。また、太陽電池モジュール自体に自己診断機能を持たせて、発電情報や診断情報を自己の個体識別情報とともに定期的に管理者や管理サーバーに通知するようにする従来の方法では、異常と判断された太陽電池モジュールの識別情報からＩＤ番号等を知ることはできるが、太陽電池モジュールの設置前に、該ＩＤ番号を有する太陽電池モジュールが太陽電池アレイのどこに配置されているかを予め記録しておく必要がある。しかしながら、このような記録は、人為的に行うことが多く、ミスが生じる場合がある。また、電子データに記録していたとしても、該電子データを紛失した場合、各太陽電池モジュールのＩＤ番号とその配置された位置を対応させる作業を行わなければならなくなる。
【０００６】
上記した課題に鑑み、本発明では、このような複数の光電変換モジュール（太陽電池モジュール）を有する光電変換装置を設置した後でも、各光電変換モジュールの位置情報を簡易に取得することができる光電変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光電変換装置は、第１および第２の光電変換モジュールが隣接するように配置されてなる光電変換装置であって、前記第１の光電変換モジュールに配置され、前記第１の光電変換モジュールの位置情報を受信し、前記第１の光電変換モジュールの位置情報に基づいて出力された前記第２の光電変換モジュールの位置情報を信号で第２の光電変換モジュールに伝達する制御部と、前記第１および第２の光電変換モジュールの位置情報を取得する位置情報取得部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光電変換装置によれば、光電変換装置を設置した後でも、各光電変換モジュールの相対的な位置情報に基づき、各光電変換モジュールの配置を容易に特定することができる。そのため、異常が発生した光電変換モジュールが発見された場合でも、直ちに作業者が対応できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の光電変換装置の一例である太陽光発電装置の構成を模式的に説明するブロック図である。
【図２】本発明の光電変換装置の一例である太陽光発電装置に用いる太陽電池モジュールの構造を説明する平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの配置を説明する模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュール間の信号の伝送方法を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール間の信号への座標値の付与方法を説明する模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール間の信号への座標値の付与方法を説明する模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール間の信号への座標値の付与方法を説明する模式図である。
【図８】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール間の信号への座標値の付与方法を説明する模式図である。
【図９】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール間の信号への座標値の付与方法を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明にかかる光電変換装置の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、光電変換装置の一例である太陽光発電装置について説明するが、本発明では、これに限定されることなく、太陽光以外の光、例えば照明器具等により発せられる光でもって光電変換する装置にも適用できる。
【００１１】
本実施の形態に係る太陽光発電装置Ｚは、図１に示すように、複数の太陽電池素子を電気的に直列接続してなる太陽電池モジュール１（光電変換モジュール）を直並列にした太陽電池アレイ２と、太陽電池アレイ２からの送電出力を集電する接続箱３と、集電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ４と、パワーコンディショナ４の出力に交流電力を消費する交流負荷５または逆潮流を行う商用電力系統６等が接続されてなる。また、太陽光発電装置Ｚには、少なくとも１つの太陽電池モジュール１に信号を入力する信号送信部８と、該太陽電池モジュールを順次伝達した信号を受信する信号受信部９と、受信した信号から太陽電池モジュールの情報（位置情報）を解析する演算部１０と、を有する。本実施の形態において、太陽電池アレイ２は、７つの太陽電池モジュール１を直列接続（図中太線で区切表示）したものを１つのストリングとし、合計で８つのストリングスを並列接続することによって構成されている。各ストリングスからの出力は接続箱３の内部の端子等で並列接続され、１〜２本に集電される。このとき、各ストリングに逆流防止ダイオード３１を直列に接続しておけば、太陽電池モジュールが何らかの影になって発電電圧が極端に低下したストリングがあった場合でも、該ストリング以外の発電電圧の低下を抑制できるため、全体の発電電力の低下を低減することができる。
【００１２】
太陽電池モジュール１は、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板のように単体で発電を行える太陽電池素子を、複数枚用いて直列または並列接続して構成される太陽電池素子列（太陽電池ストリング）を構成し、これをＥＶＡなどの樹脂充填材で挟み、さらに透光性基板と裏面部材とで挟んで加熱・架橋して太陽電池素子列を封止した積層体である。なお、太陽電池素子としては、上述のようなシリコン基板だけでなく、アモルファスシリコン系やＣＩＧＳなどの化合物系の薄膜をガラス基板等に積層させたものを用いることもできる。
【００１３】
太陽電池アレイ２は、複数の太陽電池モジュール１を並べて配置し、これを電気的に直列や並列に接続したものである。この太陽電池モジュール１の数に応じて電圧等の特性を制御することができる。
【００１４】
接続箱３は、金属や樹脂で作られた配電用のボックスであり、前述した複数の太陽電池モジュール群を並列に接続する接続点として設置される。接続箱３の内部には、コネクタや端子をもって複数の電線（電力ケーブル）が電気的に並列接続され、集電された電力線が電力変換装置の入力側に接続される。
【００１５】
また、太陽電池モジュール１には、図２に示すように、信号を送信する送信デバイス１１（送信手段）と、信号を受信する受信デバイス１２（受信手段）と、送信デバイス１１および受信デバイス１２を操作する操作部１３と、からなる制御部を有する。本実施の形態において、送信デバイス１１および受信デバイス１２は、平面視して、略四角形状の太陽電池モジュールの枠体の各辺（上辺Ｕ、下辺Ｄ、右辺Ｒ、左辺Ｌ）にそれぞれ設けられている。また、送信デバイス１１、受信デバイス１２、および操作部１３よりなる制御部は、各太陽電池モジュールに配置されている。
【００１６】
次に、本実施の形態の太陽光発電装置Ｚの機能について説明する。本実施の形態では、図３に示すように、太陽電池アレイ２中の太陽電池モジュールａ（第１の光電変換モジュール）に信号送信部８より信号を入力し、該信号を隣接する太陽電池モジュールｂ（第２の光電変換モジュール）や太陽電池モジュールｅを経由して各太陽電池モジュールに信号を順次伝達させ、図１に示すように、太陽電池モジュールＢに設けられた信号受信部９より信号を受信し、演算部１０で各太陽電池モジュールの相対的な位置情報より、各太陽電池モジュールの配置を特定することができる。なお、第１および第２の光電変換モジュールとしては、上述したような太陽電池モジュールａおよび太陽電池モジュールｂに限定されることなく、互いに隣り合う位置に配置された２つの太陽電池モジュールであればよい。
【００１７】
信号送信部８は、太陽電池モジュール１の位置情報を伝達するための信号を少なくとも１つの太陽電池モジュール１に入力する機能を有する。この信号送信部８としては、例えば、赤外線通信が可能な発光ダイオード等を用いる。また、本実施の形態では、太陽電池モジュールａに信号を入力するように信号送信部８を配置しているが、他の太陽電池モジュールに信号を入力してもよい。
【００１８】
信号受信部９は、太陽電池アレイ２中の複数の太陽電池モジュール間を順次伝達してきた信号を受信する機能を有する。この信号受信部９としては、例えば、赤外領域の波長の光を受けて電圧を発生させるようなフォトダイオード等を用いる。また、本実施の形態では、太陽電池モジュールＢから送信される信号を受信するように信号受信部９を配置しているが、他の太陽電池モジュールから信号を受信してもよい。なお、本実施の形態では、信号送信部８と信号受信部９を別体として設けているが、送信および受信の両方の機能を備えた双方向モジュールで代用すれば、例えば、信号受信部９が信号を受信する太陽電池モジュールが故障していた場合であっても、位置情報を有する信号を受信することができる。
【００１９】
演算部１０は、信号送信部８および信号受信部９を制御するとともに、信号受信部９で受信された信号を電算処理することにより、太陽電池モジュールの位置情報を取得する位置情報取得部として機能する。加えて、演算部１０には、得られた位置情報に基づき、太陽電池モジュールの配置をマップ化し、表示装置等に表示する機能を有していてもよい。具体的に、本実施の形態において、演算部１０は、太陽電池モジュールａから各太陽電池モジュール間を順次伝送する信号が太陽電池モジュールＢまで到達した信号を、信号の受信方向（または非受信方向）から太陽電池モジュールの配置をマップ化し、非受信方向の太陽電池モジュールを異常（故障等）が生じたものと判定し、その情報と、太陽電池モジュールａを基点とした相対的な位置情報を表示装置に出力したり、他の機器に位置情報を伝達することができる。
【００２０】
太陽電池モジュール間の信号の授受は、各太陽電池モジュールに設けられた送信デバイス１１および受信デバイス１２で行われる。そのため、隣接する太陽電池モジュール１同士は、送信デバイス１１と受信デバイス１２とを互いに対向するように配置されていれば、信号の授受が容易になり好適である。例えば、図３において、太陽電池モジュールａの右辺Ｒに送信デバイス１１に対しては、隣接する太陽電池モジュールｅの左辺Ｌの受信デバイス１２と対向するように、送信デバイス１１および受信デバイス１２を各辺に配置すればよい。このような送信デバイス１１と受信デバイス１２は、信号を授受できるようなデバイスであれば特に限定されるものでなく、例えば、赤外線通信が可能な発光ダイオード（送信デバイス）とフォトダイオード（受信デバイス）でもよい。上述した赤外線通信以外の例としては、例えば、可視光や紫外光を発する発光もしくはフォトダイオードや光センサを用いた光通信、電波通信、コイルを用いた磁気信号のような通信、信号接点（電気接続）を設けた有線接続による通信であっても良い。
【００２１】
送信デバイス１１が信号を送信する方向は、該送信デバイス１１が設置された太陽電池モジュールがどの方向から信号を受信したかによって決定される。具体的に、送信デバイス１１は、受信デバイス１２で信号を受信しなかった枠体に配置された送信デバイス１１から隣接する太陽電池モジュールの受信デバイス１２に向けて信号を伝達する。例えば、図２において、左辺Ｌに配置された受信デバイス１２に信号が入力された場合、上辺Ｕ、下辺Ｄおよび右辺Ｒに配置された送信デバイス１１から隣接する太陽電池モジュールに信号が送信される。また、例えば、左辺Ｌと下辺Ｄの受信デバイス１２に信号が入力された場合、上辺Ｕおよび右辺Ｒに配置された送信デバイス１１から隣接する太陽電池モジュールに信号が送信される。
【００２２】
送信デバイス１１および受信デバイス１２は、操作部１３に接続されており、受信デバイス１２に入力された信号は操作部１３に送られる。そして、操作部１３は、入力された信号に基づいて、該操作部１３が設置された太陽電池モジュールの位置情報を出力するとともに、該信号に対して予め定められた位置情報に関する値を加算し、所定の隣接する太陽電池モジュールに信号を順次伝達する。
【００２３】
操作部１３は、メモリを内蔵した演算素子であり、例えば、４Ｂｉｔマイコンのような最低限の演算機能を有したものや、ＣＰＵ（中央演算部）のような高速・高度な演算能力を有するものが適用可能である。この操作部１３には、受信デバイス１２から信号が入力された際、その処理方法を定めたプログラムが格納されている。
【００２４】
次に、太陽電池モジュールの位置情報の取得方法について説明する。
【００２５】
まず、図３に示すにように、太陽電池アレイ１の中から最初に信号が入力される基点（始点）となる太陽電池モジュール（太陽電池モジュールａ）と、最終的に信号を取り出す終点となる太陽電池モジュール（太陽電池モジュールｐ）と、を決定する。次に、マトリックス状に配置された太陽電池モジュールの方向づけを行うべく、Ｘ方向とＹ方向とを規定する。なお、始点および終点となる太陽電池モジュールとしては、太陽電池モジュールａまたは太陽電池モジュールｐ以外の他の太陽電池モジュールを選択することもできる。また、始点となる太陽電池モジュールａの近傍には、図１に示したような信号を入力する信号送信部８が配置され、終点となる太陽電池モジュールｐの近傍には、信号を受信する信号受信部９が配置されている。
【００２６】
次に、操作部１３の情報処理に関するプログラムの動作設定を行う。プログラムの動作ルールは、例えば、「受信デバイスに入力があった場合には、入力されたデータにＸ方向およびＹ方向の座標の整数を加算し、受信した以外の方向にある送信デバイスから加算後の信号を伝達する」のようなプログラムを設定する。この動作ルールに従って太陽電池モジュールｐに達した信号は信号受信部９で受信され、受信された信号に基づき演算部１０で太陽電池モジュールの配置マップを作成する。配置マップの一例としては、図３に示すように、実際の太陽電池モジュールの並びに準じて液晶モニタのような画像表示装置で行う。このような配置マップでは、太陽電池モジュールの設置数と配置形状（縦・横の配列数）を視覚的に捉えることが可能となる。そのため、本実施の形態では、太陽光発電装置の設置時に予め各太陽電池モジュールの識別情報と位置情報を記録していなくとも、設置後に簡易に太陽電池モジュールの配置を特定することができる。また、施工ミスによって太陽電池モジュールの設置数に不足があったとしても容易に検知することができる。
【００２７】
次に、上述した動作ルールに基づいた太陽電池モジュールの位置情報の取得について詳述する。まず、始点となる太陽電池モジュールａに信号を入力し、太陽電池モジュールａの位置情報を座標（Ｘ，Ｙ）として付与する。なお、本実施の形態では、太陽電池モジュールａの座標を（０，０）とする。また、信号の形態は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、座標を表す（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）のような2次元データとした。信号が入力された太陽電池モジュールは、自身の位置情報である座標（０，０）を操作部１３のメモリに記憶する。その後、太陽電池モジュールａの送信デバイス１１から、隣接する太陽電池モジュールｂおよび太陽電池モジュールｅに信号を伝達する。
【００２８】
次に、隣接する太陽電池モジュールに送信する際の動作について説明する。本実施の形態では、図４に示すように、受信デバイス１２に信号が未入力であった辺（枠体）に配置された送信デバイス１１から隣接する太陽電池モジュールに対して行われる。例えば、太陽電池モジュールの左辺Ｌ側の受信デバイス１２に信号が入力された場合、上辺Ｕ、右辺Ｒおよび下辺Ｄの３辺に配置された送信デバイス１１から、各辺と対向するように配置されている太陽電池モジュールの受信デバイス１２に向かって信号を送信する。このとき、信号の移動に応じて座標に値を加算する。例えば、信号がＸ座標を０とし、Ｙ座標を０とする座標（０，０）であり、その入力方向が右辺Ｌ側から行われたのであれば、Ｘ軸に沿って信号の受け渡し（移動）があったことを示す数値（＋１）をＸ座標に加算する。そして、そのＸ座標に加算された値、すなわち、座標（１，０）が隣接する太陽電池モジュールの位置情報として出力される。また、図５に示した形態では、始点となる太陽電池モジュールａからの信号を、太陽電池モジュールｂと太陽電池モジュールｅが図中破線矢印の方向から受信するため、太陽電池モジュールｂの位置情報となる座標は、座標（０，１）、太陽電池モジュールｅの位置情報となる座標は、座標（１，０）となる。
【００２９】
次いで、図６に示すように、太陽電池モジュールｂおよび太陽電池モジュールｅから信号を受け取った太陽電池モジュールｃ、太陽電池モジュールｆおよび太陽電池モジュールiは、各方向に応じた値が座標に加算される。太陽電池モジュールｅに対して、Ｘ軸方向に１つ分移動した位置に配置された太陽電池モジュールiの位置座標としては座標（２，０）が付与される。また、太陽電池モジュールｂに対して、Ｙ軸方向に１つ分移動した位置に配置された太陽電池モジュールｃの位置座標としては座標（０，２）が付与され、各座標がそれぞれの位置を示すようになる。一方、Ｘ軸方向とＹ軸方向の両方から信号が入力される太陽電池モジュールｆでは、右辺Ｌ側と下辺Ｄ側との２方向からの入力があるため、位置座標は座標（１，１）となり、受信の無かった２方向に向けて信号の伝達を行う。このように、各太陽電池モジュールの座標値に対して順次加算を行う信号で伝達していけば、図７に示すように、終点に位置する太陽電池モジュールｐに到達し、太陽電池モジュールｐに入力される信号は座標（３，３）となり、太陽電池モジュールｐの位置座標が決定するとともに、全ての太陽電池モジュールに位置情報が付与されることになる。その後、太陽電池モジュールｐの送信デバイス１１から伝達された信号を信号受信部９で受信し、演算部１０に伝達する。最後に、各太陽電池モジュールの座標による位置情報を演算部１０で出力することにより、配置マップが作成される。
【００３０】
また、本実施の形態では、配置マップ上の情報の欠落に基づき、不具合の生じた太陽電池モジュールを検知することも可能である。図８は、太陽電池モジュールkが故障している場合を想定した模式図である。まず、前述のように、始点となる太陽電池モジュールａに信号を入力すると、太陽電池モジュールｋに対して隣接する太陽電池モジュールｇおよび太陽電池モジュールｊから信号が入力される（同図中、破線矢印）。このとき、太陽電池モジュールｋが正常であれば、太陽電池モジュールｊおよび太陽電池モジュールｇから受信した位置情報を信号で順次、隣接する太陽電池モジュールへ送信するが、不具合が生じている場合には信号を送信できない。そのため、図９に示すように、太陽電池モジュールｈおよび太陽電池モジュールｎを経由した信号が、太陽電池モジュールｋからの信号を受信する予定の太陽電池モジュールｌや太陽電池モジュールｏに到達する。そして、終点の太陽電池モジュールｐから送信された信号には、太陽電池モジュールｋの位置座標が未検出であるという情報も入っているため、演算部１０で解析されると、太陽電池モジュールの配置マップにおいて、太陽電池モジュールｋの位置で出力されるべき座標（２，２）が表示されないことから、座標（２，２）の位置における太陽電池モジュールに不具合があることがわかる。このように、本実施の形態では、信号の伝達ルート上に不具合が生じた太陽電池モジュールがあって通信が行えなくても、周囲のモジュールの伝達ルートと信号受信方向から不具合を生じた太陽電池モジュールを廻りこんで情報伝達を続けることでき、配置マップを作成することが可能となる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、上述した座標値に加えて、太陽電池モジュールのシリアルＩＤを組み合わせて演算部１０に送信するようにすれば、太陽電池モジュール施工後に配置マップをシリアルＩＤ付きで作成することができる。また、本実施の形態では、信号受信部９を太陽電池モジュールｐと接続するように設置されているが、複数の太陽電池モジュールに設置してもよい。このように、複数の信号受信部９を設置すれば、例えば、太陽電池モジュールｐに不具合があったとしても、演算部１０に信号を送信することができる。また、本実施の形態のように、太陽電池モジュールがマトリックス状に配置されていれば、簡易な座標軸でもって配置マップを作成することができる。
【符号の説明】
【００３２】
Ｚ：太陽光発電装置
１、ａ〜Ｂ：太陽電池モジュール
２：太陽電池アレイ３：接続箱
４：パワーコンディショナ
５：交流負荷
６：商用電力系統８：信号送信部
９：信号受信部
１０：演算部１１：送信デバイス
１２：受信デバイス
３１：逆流防止ダイオード 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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