(57)【要約】【課題】商用電源や内蔵バッテリを必須としない太陽電池の測定装置を提供する。【解決手段】電源部２９は、太陽電池２の出力する直流電源から内部電源を生成し、測定装置１の各部に供給する。制御部１８は、リレーＲ２８をオンとし、電子負荷２４が与える負荷を無負荷状態から所定の最大負荷状態まで漸増させながら、電圧検出回路１９が検出した電圧値と、電流検出回路２２が検出した電流値とを、電圧検出用ＡＤコンバータ２０と電流検出用ＡＤコンバータ２３より取り込み、太陽電池２のI-V特性を算定する。ここで、電圧検出回路１９は太陽電池２の出力電圧を、電流検出回路２２は、電子負荷２４と電源部２９とを流れる電流の合算値を検出する。【選択図】図２
2010278185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池に接続され、接続された太陽電池の出力特性を測定する太陽電池特性測定装置であって、
前記接続された太陽電池の出力電圧を変換して定電圧の内部電源を生成して出力する電源部と、
前記電源部が出力した内部電源を用いて動作する、前記接続された太陽電池の出力特性を測定する測定部とを有することを特徴とする太陽電池特性測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の太陽電池特性測定装置であって、
前記測定部は、
前記接続された太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記電源部と並列接続された可変負荷装置と、
前記可変負荷装置に流れる電流と、前記電源部に流れる電流を合算した電流を検出する電流検出部と、
前記可変負荷装置の負荷値を変化させながら前記電圧検出部が検出した電圧値と前記電流検出部が検出した電流値とを収集し、前記接続された太陽電池の電流-電圧特性を算定する制御部とを備えていることを特徴とする太陽電池特性測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の太陽電池特性測定装置であって、
前記電源部は、前記太陽電池の接続に対して、前記内部電源の出力を所定期間遅延させる接続遅延部を有することを特徴とする太陽電池特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池アレイやソーラーパネルなどの太陽電池の特性を測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池アレイやソーラーパネルなどの太陽電池の特性を測定する技術としては、太陽電池のI-V特性などの出力特性を測定する測定装置が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開-71119号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽電池は、屋根上や僻地などの、商用電源を容易に利用できない場所に設置されていることも多いために、太陽電池の設置現場において、太陽電池の特性を測定する場合には、測定装置の電源の確保が問題となる。一方、測定装置をバッテリ内蔵型の装置として構成すると、バッテリ切れの問題や、測定装置の重量増加の問題を避けては通れない。
【０００５】
そこで、本発明は、商用電源や内蔵バッテリを必須としない太陽電池の測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題達成のために、本発明は、太陽電池に接続され、接続された太陽電池の出力特性を測定する太陽電池特性測定装置に、前記接続された太陽電池の出力電圧を変換して定電圧の内部電源を生成して出力する電源部と、前記電源部が出力した内部電源を用いて動作する、前記接続された太陽電池の出力特性を測定する測定部とを設けたものである。
【０００７】
このような太陽電池特性測定装置によれば、測定対象の太陽電池自体を電源として用いて動作することができるので、商用電源や内蔵バッテリを必須とすることなく、当該太陽電池の出力特性を測定することができる。
ここで、このような太陽電池特性測定装置は、前記測定部を、前記接続された太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出部と、前記電源部と並列接続された可変負荷装置と、前記可変負荷装置に流れる電流と、前記電源部に流れる電流を合算した電流を検出する電流検出部と、前記可変負荷装置の負荷値を変化させながら前記電圧検出部が検出した電圧値と前記電流検出部が検出した電流値とを収集し、前記接続された太陽電池の電流-電圧特性を算定する制御部とを含めて構成するようにしてもよい。
【０００８】
このようにすることにより、太陽電池を測定装置の電源として用いた場合にも、電源分の電流を含めて、正しく太陽電池の電流-電圧特性を算定することができる。
また、以上の太陽電池特性測定装置の前記電源部には、前記太陽電池の接続に対して、前記内部電源の出力を所定期間遅延させる接続遅延部を設けることも好ましい。
このような接続遅延部を設けることにより、太陽電池の接続時の突入電流等によって、火花が散ってしまうことを防止することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、商用電源や内蔵バッテリを必須としない太陽電池の測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る測定装置の使用態様を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る測定装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る測定装置の接続遅延回路の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る測定装置の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る測定装置について説明する。
本実施形態に係る測定装置は、主として太陽電池のI-V特性（電流-電圧特性）を測定する装置である。
また、図１に示すように、測定装置１は、携帯型の装置であり、太陽電池２の設置場所において、接続ケーブル１１を用いて太陽電池（太陽電池アレイ、ソーラパネル等を含む）２の出力端子に接続して、太陽電池２のI-V特性等を測定するために用いられる。
また、測定装置１の前面には、各種のスイッチ１２、ＬＣＤであるところの表示装置１３、表示装置１３の表示面上に配置されたタッチパネル１４が設けられている。
図２に、このような測定装置１の内部構成を示す。
図示するように、測定装置１は、上述したスイッチ１２、表示装置１３、タッチパネル１４、の他に、ＵＳＢ端子１５、ＵＳＢ通信インタフェース１６、外部ＤＣ電源端子１７、ＣＰＵ回路であるところの制御部１８、電圧検出回路１９、電圧検出用ＡＤコンバータ２０、電流検出用抵抗２１、電流検出回路２２、電流検出用ＡＤコンバータ２３、電子負荷２４、電子負荷制御用ＤＡコンバータ２５、第１逆接続保護用ダイオード２６、第２逆接続保護用ダイオード２７、リレーＲ２８、電源部２９とを有している。
【００１２】
そして、電源部２９は、降圧用抵抗２９１、ブリッジ整流回路２９２、中電圧ＤＣ-ＤＣレギュレータ２９３、絶縁型低電圧ＤＣ-ＤＣレギュレータ２９４、接続遅延回路２９５、電源切替リレーＲＡ２９６、電源分岐用ダイオード２９７とを備えている。
以下、このような測定装置１の電源供給動作と、測定動作について説明する。
まず、電源供給動作について説明する。
接続ケーブル１１を介して、測定装置１のプラス端子１０１に太陽電池２のプラス出力が接続され、測定装置１のマイナス端子１０２に太陽電池２のマイナス出力が接続されると、太陽電池２の出力する直流電源は、マイナス側に電流検出用抵抗２１を介在させた形態で、電源部２９に供給される。電源部２９に供給された太陽電池２の直流電源は、降圧用抵抗２９１で電圧が低下された後、ブリッジ整流回路２９２で整流され、中電圧ＤＣ-ＤＣレギュレータ２９３で所定の中電圧電源に変換される。また、さらに、変換された中電圧電源は、絶縁型低電圧ＤＣ-ＤＣレギュレータ２９４で所定の低電圧電源に変換され、接続遅延回路２９５に供給される。
【００１３】
接続遅延回路２９５は、図３に示すように、第１抵抗３０１、チャージ用コンデンサ３０２、第２抵抗３０３、コンデンサ３０４、トランジスタ３０５、リレーＲＢ３０６とを有している。
そして、このような接続遅延回路２９５に、絶縁型低電圧ＤＣ-ＤＣレギュレータ２９４から低電圧電源の供給が開始されると、第１抵抗３０１によって、チャージ用コンデンサ３０２へのチャージが開始され、第２抵抗３０３とコンデンサより構成されるＲＣ時定数回路への入力電圧が漸増していく。そして、ＲＣ時定数回路への入力電圧が所定電圧まで増加した後、ＲＣ時定数回路の時定数相当時間経過後、ＲＣ時定数回路の出力電圧が所定電圧に増加し、トランジスタ３０５がオン状態となり、リレーＲＢ３０６がオンとなり、絶縁型低電圧ＤＣ-ＤＣレギュレータ２９４からの低電圧電源と、チャージ用コンデンサ３０２からの出力が、内部電源用電源として、電源切替リレーＲＡ２９６に供給される。
ここで、チャージ用コンデンサ３０２は、後述する測定動作において、太陽電池２を無負荷状態としたときに生じる低電圧電源の瞬断時の電源として用いるために設けられている。また、ＲＣ時定数回路は、太陽電池２の接続時の突入電流等によって、火花が散ってしまうことを防止するために設けられている。
【００１４】
また、トランジスタ３０５がオン状態となることにより、電源切替リレーＲＡ２９６は、接続遅延回路２９５が出力する内部電源用電源を、アナログ系内部電源として、測定装置１の各アナログ部に供給すると共に、接続遅延回路２９５が出力する内部電源用電源を、電源分岐用ダイオード２９７を介してデジタル系内部電源として測定装置１の各デジタル部に供給するように切り替わる。ここで、測定装置１のデジタル部には、表示装置１３、タッチパネル１４、ＵＳＢ通信インタフェース１６、制御部１８が該当し、デジタル部と電源部２９とを除く部分が、測定装置１のアナログ部に相当する。
【００１５】
結果、測定装置１に太陽電池２が接続されているときには、太陽電池２の出力する直流電源から生成された電源が、測定装置１の内部電源として、測定装置１の各部に供給されることとなる。
なお、接続ケーブル１１を介して、測定装置１のプラス端子１０１に太陽電池２のマイナス出力が接続され、測定装置１のマイナス端子１０２に太陽電池２のプラス出力が接続された場合も、ブリッジ整流回路２９２の整流作用により電源部２９は、上記したのと同様に動作する。
【００１６】
すなわち、測定装置１は、太陽電池２の出力する直流電源にプラス/マイナスが逆に接続された場合にも、太陽電池２の出力する直流電源から内部電源を生成し、各部を動作させることができる。
さて、次に、測定装置１に太陽電池２が接続されていないときには、電源部２９のトランジスタ３０５は、オフ状態となり、電源切替リレーＲＡ２９６は、外部ＤＣ電源端子１７から入力する外部ＤＣ電源を、アナログ系内部電源として、測定装置１の各アナログ部に供給すると共に、外部ＤＣ電源を、電源分岐用ダイオード２９７を介してデジタル系内部電源として測定装置１の各デジタル部に供給するように切り替わる。
【００１７】
また、測定装置１への太陽電池２の接続の有無に関わらずに、ＵＳＢ端子１５から入力する電源は、デジタル系内部電源として測定装置１の各デジタル部に供給される。
以上、測定装置１の電源供給動作について説明した。
次に、測定装置１の測定動作について説明する。
まず、制御部１８は、表示装置１３に図４ａに示すような測定条件設定画面を表示して、現在の太陽電池温度や外気温や日照量や太陽電池セル面積や短絡電流の温度変化率や解放電圧の温度変化率やセルの直列抵抗や他の曲線補正因子や表面汚れの有無や設置傾斜角度などの測定条件の設定を受け付ける。そして、スイッチ１２によって測定開始が指示されたならば、以下に述べるI-V特性の測定動作を行って、太陽電池２のI-V特性を測定し、測定結果を図４ｂに示すようにグラフ形式で表示装置１３に表示する。そして、タッチパネル１４の操作による保存指示に応じて、測定結果を保存する。ここで、以上のようにして保存された結果は、ＵＳＢインタフェースを介してＵＳＢ端子１５に接続された外部の装置に転送することができる。
【００１８】
さて、前述したI-V特性の測定動作は、以下のように行う。
すなわち、制御部１８は、まず、リレーＲ２８をオンとする。これにより、接続ケーブル１１を介して、測定装置１のプラス端子１０１に太陽電池２のプラス出力が接続され、測定装置１のマイナス端子１０２に太陽電池２のマイナス出力が接続されているときには、太陽電池２の出力する直流電源電圧が、測定装置１のプラス端子１０１とマイナス端子１０２の間に印可され、この印可電圧が電圧検出回路１９によって検出された後、検出された電圧が電圧検出用ＡＤコンバータ２０でデジタル値に変換される。
【００１９】
また、太陽電池２の出力する直流電源による電流i1が、第１逆接続保護用ダイオード２６-リレーＲ２８-電子負荷２４-第２逆接続保護用ダイオード２７を通って、マイナス端子１０２に接続されている電流検出用抵抗２１に流れ込む。一方、電流検出用抵抗２１には、電源部２９において、降圧用抵抗２９１-ブリッジ整流回路２９２-中電圧ＤＣ-ＤＣレギュレータ２９３-絶縁型低電圧ＤＣ-ＤＣレギュレータ２９４の入力側-中電圧ＤＣ-ＤＣレギュレータ２９３-ブリッジ整流回路２９２と流れる電流i2も流れ込むことになる。よって、電流検出用抵抗２１には、太陽電池２から測定装置１に流れる全電流i1+i2が流れることになる。
【００２０】
そして、この電流検出用抵抗２１を流れる電流は、電流検出回路２２によって検出された後、検出された電圧が電流検出用ＡＤコンバータ２３でデジタル値に変換される。
そして、リレーＲ２８をオン状態としたならば、制御部１８は、電子負荷制御用ＤＡコンバータ２５を介して、電子負荷２４が与える負荷を無負荷状態から所定の最大負荷状態まで漸増させながら、電圧検出回路１９が検出した電圧値を、電流検出回路２２が検出した電流値とを、電圧検出用ＡＤコンバータ２０と電流検出用ＡＤコンバータ２３より取り込み保存する。
【００２１】
そして、電子負荷２４が与える負荷を最大負荷状態まで変化させたならば、リレーＲ２８をオフ状態とし、取り込んだ電流値と電圧値との関係に、上述した測定条件に応じた補正を施して、太陽電池２のI-V特性を算定する。
さて、このような測定装置１において、第１逆接続保護用ダイオード２６-リレーＲ２８-電子負荷２４-第２逆接続保護用ダイオード２７とは、太陽電池２の出力にプラス/マイナスが逆に接続された場合に、後段の各部を保護するために設けられている。
ただし、上述したように、電源部２９の、太陽電池２の出力する直流電源にプラス/マイナスが逆に接続された場合にも、太陽電池２の出力する直流電源から内部電源を生成し、各部を動作させることができ、このような場合、制御部１８は、この内部電源を用いて、電圧検出回路１９で検出される電圧値などに基づいて太陽電池２の出力にプラス/マイナスが逆に接続されていることを検出して、その旨を伝える警告メッセージを表示装置１３に表示する処理などを行う。
【００２２】
以上、本発明の実施形態について説明した。
このように本実施形態に係る測定装置１によれば、測定対象の太陽電池２自体を電源として用いて動作することができるので、商用電源や内蔵バッテリを必須とすることなく、当該太陽電池２のI-V特性を測定することができる。
なお、本実施形態に係る測定装置１は、太陽電池の変換効率などの、I-V特性以外の他の太陽電池２の出力特性を計測するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１…測定装置、２…太陽電池、１１…接続ケーブル、１２…スイッチ、１３…表示装置、１４…タッチパネル、１５…ＵＳＢ端子、１６…ＵＳＢ通信インタフェース、１７…外部ＤＣ電源端子、１８…制御部、１９…電圧検出回路、２０…電圧検出用ＡＤコンバータ、２１…電流検出用抵抗、２２…電流検出回路、２３…電流検出用ＡＤコンバータ、２４…電子負荷、２５…電子負荷制御用ＤＡコンバータ、２６…第１逆接続保護用ダイオード、２７…第２逆接続保護用ダイオード、２８…リレーＲ、２９…電源部、１０１…プラス端子、１０２…マイナス端子、２９１…降圧用抵抗、２９２…ブリッジ整流回路、２９３…中電圧ＤＣ-ＤＣレギュレータ、２９４…絶縁型低電圧ＤＣ-ＤＣレギュレータ、２９５…接続遅延回路、２９６…電源切替リレーＲＡ、２９７…電源分岐用ダイオード、３０１…第１抵抗、３０２…チャージ用コンデンサ、３０３…第２抵抗、３０４…コンデンサ、３０５…トランジスタ、３０６…リレーＲＢ。
【図１】
2010278185.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010278185.tif 000005
【図４】
2010278185.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月28日(2009.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【特許文献１】特開2009-71119号公報