(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池装置、姿勢制御装置、短絡電流測定装置、少なくとも電力素子を有する最大電力追尾制御装置、モータ駆動装置及びプロセッサ装置を含む太陽追尾システム装置に適用されて、
（Ａ）前記モータ駆動装置で前記姿勢制御装置におけるモータを駆動して前記太陽電池装置の姿勢を変え、前記太陽電池装置の姿勢が変わった場合、前記最大電力追尾制御装置の電力素子の切替に常に合わせて、前記短絡電流測定装置で前記太陽電池装置の短絡電流の測定と記録をするステップと、
（Ｂ）前記プロセッサ装置で、記録された各短絡電流中の極大値を算出するステップと、
（Ｃ）前記モータ駆動装置の駆動で前記姿勢制御装置が前記太陽電池装置を前記短絡電流の極大値に対応する姿勢に調整するステップと、
を備え、
前記短絡電流測定装置は、少なくとも第１の切替電力素子及び電流検知回路ユニットを有する、
太陽追尾方法。
【請求項２】
前記最大電力追尾制御装置は、少なくともインダクタ、キャパシタ、ダイオード及び第２の切替電力素子を有する昇降圧調整回路ユニットを含む、
請求項１に記載の太陽追尾方法。
【請求項３】
前記第１の切替電力素子及び前記第２の切替電力素子は、交替で前記太陽電池装置の短絡電流を測定したり、前記太陽電池装置の最大電力を追尾するように、導通状態を交替で呈する、
請求項２に記載の太陽追尾方法。
【請求項４】
ステップ（Ａ）において、方位角及び仰角を含む前記太陽電池装置の姿勢を、捜索ルールによって変える、
請求項１に記載の太陽追尾方法。
【請求項５】
前記捜索ルールは、人工知能アルゴリズムである、
請求項４に記載の太陽追尾方法。
【請求項６】
前記人工知能アルゴリズムは、ファジィアルゴリズム、アントアルゴリズム、タグチアルゴリズム又は遺伝的アルゴリズムであってよい、
請求項５に記載の太陽追尾方法。
【請求項７】
前記捜索ルールは、
（Ａ１）前記太陽電池装置の仰角を固定角度に調整するステップと、
（Ａ２）前記太陽電池装置の方位角を、固定角度から次第にまた他の固定角度まで増加するように調整するステップと、
（Ａ３）前記太陽電池装置の方位角を、前記短絡電流の極大値に対応する方位角に調整するステップと、
（Ａ４）前記太陽電池装置の仰角を、負角から次第に正角まで増加するように調整するステップと、
（Ａ５）前記太陽電池装置の仰角を、前記短絡電流の極大値に対応する仰角に調整するステップと、
を含む請求項４に記載の太陽追尾方法。
【請求項８】
前記太陽電池装置の仰角の調整可能範囲は、前記姿勢制御装置に含まれる少なくとも１つのリミットスイッチの設置位置次第である、
請求項７に記載の太陽追尾方法。
【請求項９】
前記太陽電池装置の方位角の調整可能範囲は、前記姿勢制御装置に含まれる少なくとも１つのリミットスイッチの設置位置次第である、
請求項７に記載の太陽追尾方法。
【請求項１０】
前記太陽電池装置の短絡電流を、抵抗法によって測定できる、
請求項１に記載の太陽追尾方法。
【請求項１１】
前記太陽電池装置の短絡電流を、ホール素子法によって測定できる、
請求項１に記載の太陽追尾方法。
【請求項１２】
前記太陽電池装置の短絡電流を、ＣＴ法によって測定できる、
請求項１に記載の太陽追尾方法。
【請求項１３】
（Ａ６）前記太陽電池装置の方位角を時計方向へ移動させ、且つ前記太陽電池装置の方位角が変わった場合、前記短絡電流の数値が低下したかどうかを検出するステップを更に備える、
請求項７に記載の太陽追尾方法。
【請求項１４】
（Ａ７）前記太陽電池装置の方位角を反時計方向へ移動させ、且つ前記太陽電池装置の方位角が変わった場合、前記短絡電流の数値が低下したかどうかを検出するステップを更に備える、
請求項１３に記載の太陽追尾方法。
【請求項１５】
（Ａ８）前記太陽電池装置の方位角を、前記短絡電流の極大値に対応するまた他の方位角に調整するステップを更に備える、
請求項１４に記載の太陽追尾方法。
【請求項１６】
（Ａ９）前記太陽電池装置の仰角を負角の方向へ移動させ、且つ前記太陽電池装置の仰角が変わった場合、前記短絡電流の数値が低下したかどうかを検出するステップを更に備える、
請求項１５に記載の太陽追尾方法。
【請求項１７】
（Ａ１０）前記太陽電池装置の仰角を正角の方向へ移動させ、且つ前記太陽電池装置の仰角が変わった場合、前記短絡電流の数値が低下したかどうかを検出するステップを更に備える、
請求項１６に記載の太陽追尾方法。
【請求項１８】
（Ａ１１）前記太陽電池装置の仰角を、前記短絡電流の極大値に対応するまた他の仰角に調整するステップを更に備える、
請求項１７に記載の太陽追尾方法。
【請求項１９】
（Ｄ）所定の時間間隔ごとに、及び/又は測定した最大短絡電流が前記極大値の９５％まで低下した後、前記太陽電池装置の姿勢を捜索ルールによって変え、且つ前記太陽電池装置の姿勢が変わった場合、前記短絡電流測定装置で前記太陽電池装置の短絡電流の測定と記録を常にして、再び前記太陽電池装置を前記短絡電流の極大値に対応するまた他の姿勢に調整するステップを更に備える、
請求項１に記載の太陽追尾方法。
【請求項２０】
前記捜索ルールは、摂動観測法である、
請求項１９に記載の太陽追尾方法。
【請求項２１】
前記捜索ルールは、人工知能アルゴリズムである、
請求項１９に記載の太陽追尾方法。
【請求項２２】
前記所定の時間間隔は、５〜１０分間である、
請求項１９に記載の太陽追尾方法。
【請求項２３】
ステップ（Ａ）、ステップ（Ｂ）、ステップ（Ｃ）を実行する前、前記太陽電池装置の姿勢を変えて大まかな位置を決めるための、光学センサによる太陽追跡方法を実行するステップを更に備え、
更に、ステップ（Ａ）、ステップ（Ｂ）、ステップ（Ｃ）によって精密な位置を決める、
請求項１に記載の太陽追尾方法。
【請求項２４】
ステップ（Ａ）、ステップ（Ｂ）、ステップ（Ｃ）を実行する前、前記太陽電池装置の姿勢を変えて大まかな位置を決めるための、太陽軌道公式による太陽追跡方法を実行するステップを更に備え、また、ステップ（Ａ）、ステップ（Ｂ）、ステップ（Ｃ）によって精密な位置を決める、
請求項１に記載の太陽追尾方法。
【請求項２５】
ステップ（Ａ）の後、測定した短絡電流が固定値より低いかどうかを判定するステップを更に備え、そのうち、測定した短絡電流が前記固定値より低い場合、
前記モータ駆動装置を駆動することを一時中止し、且つ前記太陽電池装置の短絡電流を続けて測定するステップと、
測定した短絡電流が前記固定値より高い場合、ステップ（Ｂ）、ステップ（Ｃ）を実行するように、前記モータ駆動装置を駆動することを回復するステップと、
を更に備える、
請求項１に記載の太陽追尾方法。
【請求項２６】
ステップ（Ａ）の後、測定した短絡電流が固定値より低いかどうかを判定するステップを更に備え、そのうち、測定した短絡電流が前記固定値より低い場合、
太陽軌道公式による太陽追跡方法によって、前記モータ駆動装置を駆動し、且つ前記太陽電池装置の短絡電流を続けて測定するステップと、
測定した短絡電流が前記固定値より高い場合、ステップ（Ｂ）及びステップ（Ｃ）を実行するステップと、
を更に備える請求項１に記載の太陽追尾方法。
【請求項２７】
複数の太陽電池セルを有する太陽電池装置と、
前記太陽電池装置の姿勢を制御するように、前記太陽電池装置と組み合わせられる姿勢制御装置と、
前記太陽電池装置の短絡電流を測定するように、前記太陽電池装置に結合される短絡電流測定装置と、
前記太陽電池装置の最大電力を追尾するように、前記太陽電池装置に結合される最大電力追尾制御装置と、
前記姿勢制御装置におけるモータを駆動し、前記姿勢制御装置によって前記太陽電池装置の姿勢を変えるように、前記姿勢制御装置と組み合わせられるモータ駆動装置と、
前記短絡電流測定装置、前記最大電力追尾制御装置、前記モータ駆動装置に結合されるプロセッサ装置と
を備え、
前記短絡電流測定装置は、少なくとも第１の切替電力素子及び電流検知回路ユニットを有し、
前記太陽電池装置が動作する場合、前記プロセッサ装置は、前記モータ駆動装置で前記姿勢制御装置におけるモータを駆動して前記太陽電池装置の姿勢を変え、前記太陽電池装置の姿勢が変わった場合、前記最大電力追尾制御装置の電力素子の切替に常に合わせて、前記短絡電流測定装置で前記太陽電池装置の短絡電流の測定と記録をし、前記プロセッサ装置は、記録された各短絡電流中の極大値を算出し、更に、前記モータ駆動装置で前記姿勢制御装置におけるモータを駆動して前記太陽電池装置を前記短絡電流の極大値に対応する姿勢に調整する、
太陽追尾システム装置。
【請求項２８】
前記複数の太陽電池セルのそれぞれは、集光型太陽電池セルである、
請求項２７に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項２９】
前記複数の太陽電池セルのそれぞれは、高集光型太陽電池セルである、
請求項２７に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項３０】
前記姿勢制御装置は、方位角制御ユニット及び仰角制御ユニットを有し、前記方位角制御ユニット及び仰角制御ユニットは、それぞれ少なくともモータ（直流モータ、交流同期モータ、又はステッピングモータであってよい）及び減速機構を含む、
請求項２７に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項３１】
前記方位角制御ユニットの移動行程を制御するための少なくとも１つの方位角リミットスイッチを更に備える、
請求項３０に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項３２】
前記仰角制御ユニットの移動行程を制御するための少なくとも１つの仰角リミットスイッチを更に備える、
請求項３０に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項３３】
前記最大電力追尾制御装置は、少なくともインダクタ、キャパシタ、ダイオード及び第２の切替電力素子を有する昇降圧調整回路ユニットを含む、
請求項２７に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項３４】
前記第１の切替電力素子及び前記第２の切替電力素子は、交替で前記太陽電池装置の短絡電流を測定したり、前記太陽電池装置の最大電力を追尾するように、導通状態を交替で呈する、
請求項３３に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項３５】
前記第１の切替電力素子及び前記第２の切替電力素子は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、電力トランジスタ又は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタであってよい、
請求項３３に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項３６】
前記短絡電流測定装置及び前記最大電力追尾制御装置を、検知回路モジュールに整合する、
請求項２７に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項３７】
前記プロセッサ装置は、捜索ルールで前記モータ駆動装置を駆動して、前記姿勢制御装置で前記太陽電池装置を前記短絡電流の極大値に対応する姿勢に調整する、
請求項２７に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項３８】
前記捜索ルールは、人工知能アルゴリズムである、
請求項３７に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項３９】
前記人工知能アルゴリズムは、ファジィアルゴリズム、アントアルゴリズム、タグチアルゴリズム又は遺伝的アルゴリズムであってよい、
請求項３８に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項４０】
前記電流検知回路ユニットは、前記太陽電池装置の短絡電流を抵抗法によって測定する、
請求項２７に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項４１】
前記電流検知回路ユニットは、前記太陽電池装置の短絡電流をホール素子法によって測定する、
請求項２７に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項４２】
前記電流検知回路ユニットは、前記太陽電池装置の短絡電流をＣＴ法によって測定する、
請求項２７に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項４３】
異なる姿勢である場合の前記太陽電池装置の各短絡電流を、後の分析に用いるように保存するための、前記プロセッサ装置に結合されるメモリを更に備える、
請求項２７に記載の太陽追尾システム装置。
【請求項４４】
太陽電池装置、姿勢制御装置、少なくとも第１の切替電力素子及び電流検知回路ユニットを有する短絡電流測定装置、モータ駆動装置並びにプロセッサ装置を含む太陽追尾システム装置に適用されて、
（Ａ）前記モータ駆動装置で前記姿勢制御装置におけるモータを駆動して前記太陽電池装置の姿勢を変え、前記太陽電池装置の姿勢が変わった場合、前記短絡電流測定装置の前記第１の切替電力素子が閉回路を形成する瞬間に前記太陽電池装置の短絡電流を測定して記録するステップと、
（Ｂ）前記プロセッサ装置によって、記録された各短絡電流中の極大値を算出するステップと、
（Ｃ）前記モータ駆動装置の駆動で前記姿勢制御装置が前記太陽電池装置を前記短絡電流の極大値に対応する姿勢に調整するステップと
を備える、
太陽追尾方法。
【請求項４５】
ステップ（Ａ）、ステップ（Ｂ）、ステップ（Ｃ）を実行する前、前記太陽電池装置の姿勢を変えて大まかな位置を決めるための、光学センサによる太陽追跡方法を実行するステップを更に備え、また、ステップ（Ａ）、ステップ（Ｂ）、ステップ（Ｃ）によって精密な位置を決める、
請求項４４に記載の太陽追尾方法。
【請求項４６】
ステップ（Ａ）、ステップ（Ｂ）、ステップ（Ｃ）を実行する前、前記太陽電池装置の姿勢を変えて大まかな位置を決めるための、太陽軌道公式による太陽追跡方法を実行するステップを更に備え、また、ステップ（Ａ）、ステップ（Ｂ）、ステップ（Ｃ）によって精密な位置を決める、
請求項４４に記載の太陽追尾方法。
【請求項４７】
ステップ（Ａ）の後、測定した短絡電流が固定値より低いかどうかを判定するステップを更に備え、そのうち、測定した短絡電流が前記固定値より低い場合、
前記モータ駆動装置を駆動することを一時中止し、且つ前記太陽電池装置の短絡電流を続けて測定するステップと、
測定した短絡電流が前記固定値より高い場合、ステップ（Ｂ）、ステップ（Ｃ）を実行するように、前記モータ駆動装置を駆動することを回復するステップと、
を更に備える、
請求項４４に記載の太陽追尾方法。
【請求項４８】
ステップ（Ａ）の後、測定した短絡電流が固定値より低いかどうかを判定するステップを更に備え、そのうち、測定した短絡電流が前記固定値より低い場合、
太陽軌道公式による太陽追跡方法によって、前記モータ駆動装置を駆動し、且つ前記太陽電池装置の短絡電流を続けて測定するステップと、
測定した短絡電流が前記固定値より高い場合、ステップ（Ｂ）及びステップ（Ｃ）を実行するステップと、
を更に備える、
請求項４４に記載の太陽追尾方法。
【請求項４９】
複数の太陽電池セルを有する太陽電池装置と、
前記太陽電池装置の姿勢を制御するように、前記太陽電池装置と組み合わせられる姿勢制御装置と、
前記太陽電池装置の短絡電流を測定するように、前記太陽電池装置に結合され、切替電力素子及び電流検知回路ユニットを有する短絡電流測定装置と、
前記姿勢制御装置におけるモータを駆動し、前記姿勢制御装置によって前記太陽電池装置の姿勢を変えるように、前記姿勢制御装置と組み合わせられるモータ駆動装置と、
前記短絡電流測定装置及び前記モータ駆動装置に結合されるプロセッサ装置と、
を備え、
前記太陽電池装置が動作する場合、前記プロセッサ装置は、前記モータ駆動装置で前記姿勢制御装置におけるモータを駆動して前記太陽電池装置を変え、且つ前記太陽電池装置の姿勢が変わった場合、前記短絡電流測定装置の切替電力素子が閉回路を形成する瞬間に前記太陽電池装置の短絡電流の測定と記録をし、
前記プロセッサ装置は、記録された各短絡電流中の極大値を算出し、更に、前記モータ駆動装置で前記姿勢制御装置におけるモータを駆動して前記太陽電池装置を前記短絡電流の極大値に対応する姿勢に調整する、
太陽追尾システム装置。
【請求項５０】
複数の太陽電池セルを有する太陽電池装置と、
前記太陽電池装置の姿勢を制御するように、前記太陽電池装置と組み合わせられる姿勢制御装置と、
前記太陽電池装置の最大電力を追尾するように、前記太陽電池装置に結合され、少なくとも電力素子及び電流、電圧又は電力測定装置を有する最大電力追尾制御装置と、
前記姿勢制御装置におけるモータを駆動し、前記姿勢制御装置によって前記太陽電池装置の姿勢を変えるように、前記姿勢制御装置と組み合わせられるモータ駆動装置と、
前記最大電力追尾制御装置及び前記モータ駆動装置に結合されるプロセッサ装置と、
前記太陽電池装置の短絡電流を測定するように、前記太陽電池装置に結合される短絡電流測定装置と、
を備え、
前記短絡電流測定装置は、少なくとも切替電力素子及び電流検知回路ユニットを有し、
前記太陽電池装置が動作する場合、前記プロセッサ装置は、前記モータ駆動装置で前記姿勢制御装置におけるモータを駆動して前記太陽電池装置の姿勢を変え、且つ前記太陽電池装置の姿勢が変わった場合、前記最大電力追尾制御装置の電流、電圧又は電力測定装置で前記太陽電池装置が出力する電力の計算と測定をし、
前記プロセッサ装置は、記録された各電力中の極大値を算出して、前記モータ駆動装置で前記姿勢制御装置におけるモータを駆動して前記太陽電池装置を前記電力の極大値に対応する姿勢に調整する、
太陽追尾システム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽追尾方法及び太陽追尾システム装置に関し、特に、わざわざ光学センサの取付け、太陽軌道の公式の計算、更に、その機械構造の定期的な校正、且つ精密な初期取付けをしなくても、太陽の位置を常に追尾可能な太陽追尾方法及び太陽追尾システム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、従来の太陽光発電システムにおいて、集光型太陽光発電システム（Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ、ＣＰＶ）は、光学素子を介して日光を太陽電池に集中し、太陽電池の使用面積を減少させ、発電コストを低下させることができる。しかしながら、集光型太陽光発電システムが入射光の角度に非常に敏感である。高集光システム（集光率が５００倍を超える）の太陽電池の面積が、更に小さくなることで、集光モジュールの許容できる追尾装置の偏差角もそれに伴って急減するため、追尾装置の精度が、一層重要になる。日光を太陽電池に正確に集中させるために、太陽追尾装置に従って集光モジュールの光軸を太陽の真向かいにすることを必要とする。
【０００３】
一般に、集光型太陽光発電システムにおいて、太陽追尾装置を動作させるには、センサが取付けることを必要とする。太陽追尾センサは、一般に、複数のセンサ素子を異なる位置に取付けること、及び陰影で、センサの受光を不均一にして、大きさの異なる電圧出力を発生し、その電圧の大きさによって最強光線の方位を判定する。市販の光センサ素子としては、例えば、光伝導体、光ダイオード、光トランジスタ、太陽電池等のような様々な種類があり、前記光センサ素子は、主に、太陽がセンサに照射する太陽光の強度によって、対応する短絡電流を取得できる。太陽光の強度が大きいほど、短絡電流も大きくなる。また、前記短絡電流を、電圧の形式で出力する。
【０００４】
従来の太陽追尾システム装置の外観模式図である図１を参照する。そのうち、従来の太陽追尾システム装置は、集光型太陽電池システム（ＣＰＶ）であって、太陽電池装置１１と、姿勢制御装置１２と、光学センサ装置１３と、姿勢制御装置１２、光学センサ装置１３に別々に結合されるプロセッサ装置１４と、を備える。そのうち、姿勢制御装置１２は、太陽電池装置１１の姿勢（方位角及び仰角を含む）を変えるための、方位角制御ユニット１２１及び仰角制御ユニット１２２を有する。
【０００５】
従来の太陽追尾システム装置が動作する場合、光学センサ装置１３は、自体に照射される光の強度を常に検知し、プロセッサ装置１４は、光学センサ装置１３の検知結果に基づいて、モータ駆動装置で姿勢制御装置１２におけるモータを駆動して、太陽電池装置１１及び光学センサ装置１３の姿勢を調整する。しかしながら、光学センサ装置を取付ける時に行う初期校正は、太陽電池装置１１が太陽の真向かいになる場合、光学センサ装置１３に含まれる４つの（又は、複数の）光学センサの出力電圧又は電流を完全に同一にさせる必要があるため、相当長い時間がかかる。
【０００６】
また、従来の太陽追尾システム装置が一定時間動作した後、その機械構造が風に吹かれ、雨に打たれることで損傷、緩み又は変形になることは避けられない。そのせいで、光学センサ装置１３と太陽電池装置１１との間の相対的な位置関係が変わったり、光学センサ装置１３に含まれる光学センサが長時間な日照で老化になった場合、光学センサ装置１３が最大照度の光源を検知しても（例えば、太陽の位置を追尾している）、太陽電池装置１１が実際的に最大照度の光源を受入可能な姿勢に位置していない。これは、従来の太陽追尾システム装置の発電効率が、取り付けた直後と比べて、顕著に低下することの原因となる。
【０００７】
このため、業界では、従来の太陽追尾システム装置の光学センサ装置１３と太陽電池装置１１との間の相対的な位置関係を初期設定の状態に復帰させるように、その機械構造を定期に校正する必要がある。しかしながら、それは、従来の太陽電池システムの維持費の増加及び維持員の悩みの原因となる。
【０００８】
一方、内容が複雑な太陽公式を利用して太陽の位置を推算して、推算する太陽の位置に応じて太陽電池装置の姿勢を調整する従来の太陽追尾システム装置もある。しかしながら、この推算による追尾方式を成功させるために、高精度な起動位置が要求される。もし起動位置がずれたら、後の推算する位置も当然ずれる。このため、この従来の太陽追尾システム装置は、高精度で初期取付けを行い、且つその設置位置も高精度で測位しなければならなくて、取付け費用を増加させてしまう。
【０００９】
そのため、業界では、わざわざ光学センサの取付け、太陽軌道の公式の計算、更に、その機械構造の定期的な校正、且つ精密な初期取付けをしなくても、太陽の位置を常に追尾可能な太陽追尾方法及び太陽追尾システム装置を望んでいる。
【００１０】
また、従来の太陽光発電システムには、一般に、最大の出力電力を達成するための最大電力点追尾（ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｏｗｅｒ  ｐｏｉｎｔ  ｔｒａｃｋｉｎｇ；ＭＰＰＴ）装置が取り付けている。前記最大電力点追尾装置は、昇圧回路又は昇降圧回路を含む。太陽電池モジュールが多様な照度及び負荷におけて、光電変換された後、常に最大電力出力を発生できるために、電圧と電流の測定、又は電力の測定で得るフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）信号で、昇圧回路又は昇降圧回路における電力トランジスタの切替を制御しなければならない。また、太陽光発電システムが太陽の真向かいにある場合、その電池モジュールの短絡電流又は電力出力も極大値である。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の主要な目的は、太陽追尾システム装置が、わざわざ光学センサの取付け、太陽軌道の公式の計算、更に、機械構造の定期的な校正をしなくても、太陽の位置を常に追尾可能な太陽追尾方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のまた他の目的は、高精度な初期取付け、光学センサの取付け、太陽軌道の公式の計算、更に、その機械構造の定期的な校正をしなくても、太陽の位置を常に追尾可能な太陽追尾システム装置を提供することにある。
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の太陽追尾方法は、太陽電池装置、姿勢制御装置、短絡電流測定装置、少なくとも電力素子を有する最大電力追尾制御装置、モータ駆動装置及びプロセッサ装置（マイクロプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラＰＬＣ、又はコンピュータであってよい）を含む太陽追尾システム装置に適用されて、（Ａ）モータ駆動装置で姿勢制御装置におけるモータを駆動して太陽電池装置の姿勢を変え、太陽電池装置の姿勢が変わった場合、最大電力追尾制御装置の電力素子の切替を常に合わせて、短絡電流測定装置で太陽電池装置の短絡電流の測定と記録をするステップと、（Ｂ）プロセッサ装置で、記録された各短絡電流中の極大値を算出するステップと、（Ｃ）モータ駆動装置の駆動で姿勢制御装置が太陽電池装置を短絡電流極大値に対応する姿勢に調整するステップと、を備える。
【００１４】
本発明の太陽追尾方法は、太陽電池装置、姿勢制御装置、短絡電流測定装置、モータ駆動装置及びプロセッサ装置（マイクロプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラＰＬＣ、又はコンピュータであってよい）を含む太陽追尾システム装置に適用されて、（Ａ）モータ駆動装置で姿勢制御装置におけるモータを駆動して太陽電池装置の姿勢を変え、太陽電池装置の姿勢が変わった場合、直接に短絡電流測定装置で太陽電池装置の短絡電流の測定と記録をするステップと、（Ｂ）プロセッサ装置で、記録された各短絡電流中の極大値を算出するステップと、（Ｃ）モータ駆動装置の駆動で姿勢制御装置が太陽電池装置を短絡電流極大値に対応する姿勢に調整するステップと、を備える。
【００１５】
本発明の太陽追尾の方法は、太陽電池装置、姿勢制御装置、少なくとも電力素子及び電流、電圧又は電力測定装置を有する最大電力追尾制御装置、モータ駆動装置及びプロセッサ装置（マイクロプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラＰＬＣ、又はコンピュータであってよい）を含む太陽追尾システム装置に適用されて、（Ａ）モータ駆動装置で姿勢制御装置におけるモータを駆動して太陽電池装置の姿勢を変え、太陽電池装置の姿勢が変わった場合、最大電力追尾制御装置における電流、電圧又は電力測定装置で太陽電池装置が出力する電力の測定と記録をするステップと、（Ｂ）プロセッサ装置で、記録された各電力を計算または比較して、各電力の極大値を取得するステップと、（Ｃ）モータ駆動装置で姿勢制御装置が太陽電池装置の姿勢を電力極大値に対応する姿勢に調整するステップと、を備える。
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明の太陽追尾システム装置は、複数の太陽電池セルを有する太陽電池装置と、太陽電池装置の姿勢を制御するように、太陽電池装置と組み合わせられる姿勢制御装置と、太陽電池装置の短絡電流を測定するように、太陽電池装置に結合される短絡電流測定装置と、太陽電池装置の最大電力を追尾するように、太陽電池装置に結合される最大電力追尾制御装置と、姿勢制御装置におけるモータを駆動するように、姿勢制御装置と組み合わせられ、姿勢制御装置によって太陽電池装置の姿勢を変えるモータ駆動装置と、短絡電流測定装置、最大電力追尾制御装置及びモータ駆動装置に結合されるプロセッサ装置（マイクロプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラＰＬＣ、又はコンピュータであってよい）と、を備える。そのうち、太陽電池装置が動作する場合、プロセッサ装置は、モータ駆動装置で姿勢制御装置におけるモータを駆動して太陽電池装置の姿勢を変え、太陽電池装置の姿勢が変わった場合、最大電力追尾制御装置の電力素子の切替を常に合わせて、短絡電流測定装置で太陽電池装置の短絡電流の測定と記録をし、プロセッサ装置は、記録された各短絡電流中の極大値を算出し、更に、モータ駆動装置で姿勢制御装置におけるモータを駆動して太陽電池装置の姿勢を短絡電流極大値に対応する姿勢に調整する。
【００１７】
本発明の太陽追尾システム装置は、複数の太陽電池セルを有する太陽電池装置と、太陽電池装置の姿勢を制御するように、太陽電池装置と組み合わせられる姿勢制御装置と、太陽電池装置の短絡電流を測定するように、太陽電池装置に結合される短絡電流測定装置と、姿勢制御装置におけるモータを駆動するように、姿勢制御装置と組み合わせられ、姿勢制御装置によって太陽電池装置の姿勢を変えるモータ駆動装置と、短絡電流測定装置及びモータ駆動装置に結合されるプロセッサ装置（マイクロプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラＰＬＣ、又はコンピュータであってよい）と、を備える。そのうち、太陽電池装置が動作する場合、プロセッサ装置は、モータ駆動装置で姿勢制御装置におけるモータを駆動して太陽電池装置の姿勢を変え、太陽電池装置の姿勢が変わった場合、短絡電流測定装置で直接に太陽電池装置の短絡電流の測定と記録をし、プロセッサ装置は、記録された各短絡電流中の極大値を算出し、更に、モータ駆動装置で姿勢制御装置におけるモータを駆動して太陽電池装置の姿勢を短絡電流極大値に対応する姿勢に調整する。
【００１８】
本発明の太陽追尾システム装置は、複数の太陽電池セルを有する太陽電池装置と、太陽電池装置の姿勢を制御するように、太陽電池装置と組み合わせられる姿勢制御装置と、太陽電池装置の最大電力を追尾するように、太陽電池装置に結合され、少なくとも電力素子及び電流、電圧又は電力測定装置を有する最大電力追尾制御装置と、姿勢制御装置におけるモータを駆動するように、姿勢制御装置と組み合わせられ、姿勢制御装置によって太陽電池装置の姿勢を変えるモータ駆動装置と、最大電力追尾制御装置及びモータ駆動装置に結合されるプロセッサ装置（マイクロプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラＰＬＣ、又はコンピュータであってよい）と、を備える。そのうち、太陽電池装置が動作する場合、プロセッサ装置は、モータ駆動装置で姿勢制御装置におけるモータを駆動して太陽電池装置の姿勢を変え、最大電力追尾制御装置における電流、電圧又は電力測定装置で太陽電池装置が出力する電力の測定と記録をし、プロセッサ装置は、記録された各電力を計算又は比較して、各電力の極大値を取得する、更に、モータ駆動装置で姿勢制御装置におけるモータを駆動して太陽電池装置の姿勢を電力極大値に対応する姿勢に調整する。
【００１９】
そのため、太陽電池装置に照射する光線の照度が一旦変わると、太陽電池装置の短絡電流の数値が対応的に変わったり（即ち、その短絡電流の数値は、太陽電池装置の受け入れる光線の照度の数値に対応する）、または最大電力追尾制御装置における電流、電圧又は電力測定装置の測定する電力が対応的に変わったりする（即ち、その短絡電流の数値は、太陽電池装置の受け入れる光線の照度の数値に対応する）ため、本発明の太陽追尾方法は、適用する太陽追尾システム装置の太陽電池装置の短絡電流の数値の変化、又は最大電力追尾制御装置における電力の数値の変化を監視制御することに基づいて、プロセッサ装置がモータ駆動装置で姿勢制御装置におけるモータを駆動して太陽電池装置を短絡電流極大値又は電力極大値の姿勢に対応する姿勢になるまで変えさせる。
【００２０】
また、一般的に、この短絡電流極大値又は電力極大値に対応する姿勢は、前記太陽追尾システム装置の太陽電池装置が最大照度の太陽光源を受入可能な姿勢である。従って、本発明の太陽追尾方法は、適用する太陽追尾システム装置を、太陽の位置を常に追尾させ、また太陽電池装置を、最大照度の太陽光源を受入可能な姿勢に常に維持することができる。つまり、本発明の太陽追尾方法を適用する太陽追尾システム装置は、わざわざ光学センサの特別な取付け、太陽軌道の公式の計算、更に、その機械構造の定期的な校正をしなくても、太陽の位置を常に追尾可能である。
【００２１】
一方、前記のように、本発明の太陽追尾システム装置は、確実に、その太陽電池装置を、最大照度の太陽光源を受入可能な姿勢に常に維持することができる。従って、本発明の太陽追尾システム装置は、わざわざ精密な初期取付け、光学センサの特別な取付け、太陽軌道の公式の計算、更に、その機械構造の定期的な校正をしなくても、太陽の位置を常に追尾可能である。
【００２２】
しかしながら、一般的に、太陽追尾システム装置が動作する場合、太陽電池装置の出力電流を直接に測定すれば、出力電流が負荷の大きさによって変わるため、この出力電流の数値に対する記録によって、太陽電池装置（即ち、それに含まれる、集光型太陽電池セル又は高集光型太陽電池セルのような複数の太陽電池セル）が、太陽の真向かいにあるかどうか（即ち、太陽の位置を追尾してあるか）は、判定できない。
【００２３】
そのため、本発明の技術特徴は、主に、太陽電池装置が動作する場合に実行すべき最大電力追尾プログラムを利用し、且つこの最大電力追尾プログラムを実行する場合に少なくとも１つのトランジスタを利用して電圧昇降を行うべき原理に従い、太陽電池装置及び最大電力追尾制御装置に結合される短絡電流測定装置によって、最大電力追尾制御装置の電力素子が切替る時にて、太陽電池装置の短絡電流を適時に測定することにある。このようにして、太陽の位置を追尾する目的を達成できるだけでなく、負荷より出力される出力電流の数値及び太陽電池装置の発電効率に影響を与えることもない。一般的に、前記電力素子としては、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、電力トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等であってよい。
【００２４】
本発明の技術のまた他の特徴は、主に、太陽電池装置が動作する場合、短絡電流測定装置における電力素子が切替る時にて、太陽電池装置の短絡電流を適時に測定することにある。前記電力素子は、常時開回路の状態にあり、短絡電流を測定する時のみ切替を行い、その切替頻度は、例えば、毎秒1000回以上のように相当速く、電力素子が閉回路となる短時間で、太陽電池装置の短絡電流を測定する。このようにして、太陽の位置を追尾する目的を達成できるだけでなく、且つ負荷より出力される出力電流の数値及び太陽電池装置の発電効率に影響を与えることもほとんどない。一般的に、前記電力素子としては、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、電力トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等であってよい。
【００２５】
本発明の技術のまた他の特徴は、主に、太陽電池装置が動作する場合に実行すべき最大電力追尾プログラムを利用すること、且つこの最大電力追尾プログラムを実行する場合に太陽電池装置の電力を測定すべきである。このようにして、太陽の位置を追尾する目的を達成できるだけでなく、負荷より出力される出力電流の数値及び太陽電池装置の発電効率に影響を与えることもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
下記図面の簡単な説明は、本発明の前記または他の目的、特徴、メリット、実施例をより分かりやすくするためのものである。
【００２７】
【図１】従来の太陽追尾システム装置の外観模式図である。
【図２】一定の温度環境において、太陽電池装置の出力電流と電圧との関係を示す模式図である；
【図３Ａ】本発明の実施例における太陽追尾方法のフローの模式図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例における太陽追尾方法のフローの模式図である。
【図３Ｃ】本発明の実施例における太陽追尾方法のフローの模式図である。
【図４Ａ】図３Ａに示した太陽追尾方法を対応的に適用する太陽追尾システム装置のブロック模式図である。
【図４Ｂ】図３Ｂに示した太陽追尾方法を対応的に適用する太陽追尾システム装置のブロック模式図である。
【図４Ｃ】図３Ｃに示した太陽追尾方法を対応的に適用する太陽追尾システム装置のブロック模式図である。
【図５】本発明の太陽追尾方法を適用する太陽追尾システム装置の太陽電池装置、短絡電流測定装置及び最大電力追尾制御装置の結合関係と構成を示す模式図である。
【図６】本発明の太陽追尾方法のステップＡの従う捜索ルールのフローの模式図である。
【図７】図６に示した捜索ルールを実行した後、続けて実行する狭い範囲の捜索のフローの模式図である。
【図８】本発明の太陽追尾システム装置の外観模式図である。
【図９】本発明の太陽追尾システム装置の太陽電池装置、短絡電流測定装置及び最大電力追尾制御装置の結合関係と構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
太陽電池システムに適用される一般的な最大電力点追尾（ＭＰＰＴ）技術において、電流測定装置及び電圧測定装置によって電流及び電圧を測定して、更に、その電力を算出する必要がある。しかしながら、その測定する電流は、インダクタを流れる短絡電流である。そのインダクタを流れる短絡電流が、太陽の日照強度及び太陽追跡の角度偏差と、一定の比例関係になっているとはいえ、その短絡電流の数値が、負荷と直流‐直流コンバータ（ＤＣ‐ＤＣ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に含まれるトランジスタ切替ＰＷＭのｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅの影響で変動することもある。そのため、一般的な最大電力追尾技術で測定するインダクタを流れる短絡電流を、太陽角度の追尾（即ち、太陽の位置を追尾すること）に用いることはできない。
【００２９】
しかしながら、本発明の太陽追尾方法及び太陽追尾システム装置において、太陽位置の追尾の根拠となる短絡電流（短絡電流測定装置によるもの）は、太陽電池装置の両端を直接に短絡させることによって、測定する短絡電流である。従って、この短絡電流が、如何なるインダクタを流れることはない。そのため、本発明の太陽追尾方法及び太陽追尾システム装置において、この短絡電流は、太陽電池装置の受入れた太陽光照度及び太陽追跡の角度偏差しかと一定の比例関係にならないため、太陽角度の追尾（即ち、太陽の位置を追尾すること）に用いることができる。また、本発明の太陽追尾方法及び太陽追尾システム装置において、太陽位置の追尾の根拠となる電力は、最大電力追尾制御装置における電流、電圧又は電力測定装置より測定する電力である。前記電力は、太陽光照度及び太陽追跡の角度偏差と一定の比例関係になるため、太陽角度の追尾（即ち、太陽の位置を追尾すること）に用いることもできる。
【００３０】
一定の温度環境において、太陽電池装置の出力電流と電圧との関係を示す模式図である図２を参照する。そのうち、図２に示した異なる曲線のそれぞれは、日照強度が異なる状況における、太陽電池装置の出力電流と電圧との関係を表し、それぞれの日照強度の大きさは、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄである。また、電圧が０点における各曲線の電流数値は、即ち各曲線（異なる日照強度に対応する）の短絡電流の数値である。
【００３１】
従って、図２より、一旦日照照度（例えば、太陽からの光線）が変わる（例えば、低下する）と、太陽電池装置の短絡電流は、対応的に変わることが容易に判明できる。例えば、曲線Ａの電圧がゼロになる点から、曲線Ｃの電圧がゼロになる点まで移動する。即ち、太陽電池装置の短絡電流の数値と日照照度の大きさは、正比例関係にある。つまり、一旦測定する短絡電流の数値が極大値を呈すると、この場合の太陽電池装置の姿勢は、最大日照強度を受入可能な姿勢である。一般的に、この姿勢は、太陽の位置の真向かいにある姿勢である。そのため、本発明の太陽追尾方法及び本発明の太陽追尾システム装置は、確かに太陽電池装置の各短絡電流の数値を記録して短絡電流極大値を探し出すことによって、太陽の位置を常に追尾可能である。
【００３２】
本発明の異なる実施例における太陽追尾方法のフローの模式図である図３Ａ〜図３Ｃと、それぞれ図３Ａ〜図３Ｃに示した太陽追尾方法を対応的に適用する太陽追尾システム装置のブロック模式図である図４Ａ〜図４Ｃと、を参照する。
【００３３】
図３Ａに示した実施例による太陽追尾方法は、
（Ａ）モータ駆動装置を駆動することで、姿勢制御装置におけるモータを駆動して、姿勢制御装置によって太陽電池装置の姿勢を変え、且つ太陽電池装置の姿勢が変わった場合、最大電力追尾制御装置の電力素子の切替に常に合わせて、短絡電流測定装置によってこの太陽電池装置の短絡電流を測定して記録するステップと、
（Ｂ）プロセッサ装置によって、記録された各短絡電流中の極大値を算出するステップと、
（Ｃ）モータ駆動装置を駆動することで、姿勢制御装置によって太陽電池装置の姿勢をこの短絡電流極大値に対応する姿勢に調整するステップと、を備える。
【００３４】
また、図４Ａに示すように、図３Ａに示す太陽追尾方法を適用する太陽追尾システム装置は、太陽電池装置４１と、姿勢制御装置４２と、短絡電流測定装置４３と、最大電力追尾制御装置４４と、モータ駆動装置４５と、プロセッサ装置４６と、を備える。また、最大電力追尾制御装置４４は、少なくとも電力素子４４５を有する。
【００３５】
一方、図５は、本発明の太陽追尾方法を適用する太陽追尾システム装置の太陽電池装置、短絡電流測定装置及び最大電力追尾制御装置の結合関係と構成を示す模式図である。そのうち、短絡電流測定装置４３は、少なくとも第１の切替電力素子４３１及び電流検知回路ユニット４３２を有する。最大電力追尾制御装置４４は、少なくともインダクタ４４２、キャパシタ４４３、ダイオード４４４及び第２の切替電力素子４４５を有する昇降圧調整回路ユニット４４１を含む。
【００３６】
本実施例において、短絡電流測定装置４３及び最大電力追尾制御装置４４は、それぞれ太陽電池装置４１に結合される。なお、最大電力追尾制御装置４４は、出力電流を負荷４８に出力するように、別にインバータ（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）４７及び負荷４８に結合される。本発明の太陽追尾方法が動作する場合、短絡電流測定装置４３の第１の切替電力素子４３１及び最大電力追尾制御装置４４の第２の切替電力素子４４５は、交替で太陽電池装置４１の短絡電流を測定したり、太陽電池装置４１の最大電力を追尾するように、導通状態を交替で呈する。つまり、本発明の太陽追尾方法が動作する場合、太陽電池装置４１がもともと実行すべき最大電力追尾制御する昇降圧プログラムに合わせて、最大電力追尾制御プログラムによる昇降圧実行の間隔（即ち、第２の切替電力素子４４５が開回路の非導通状態となる場合）で、太陽電池装置４１の短絡電流を測定する（即ち、第１の切替電力素子４３１が導通の閉回路状態となる場合）。
【００３７】
一方、本発明の太陽追尾方法が動作する場合、短絡電流測定装置４３の電流検知回路ユニット４３２は、抵抗法、ホール素子法又はＣＴ法によって太陽電池装置４１の短絡電流を測定する。そのうち、抵抗法は、被測定電流を極小の抵抗として直列接続して、抵抗両端の電位差を測定することを原理とする一般慣用の方式である。そして、回路学の基本公式Ｖ＝ＩＲより、抵抗が一定である場合、電圧は電流と正比例をなすことが判明でき、この関係式より電流値が求められる。そのメリットとしては、使いやすくて、交流電流及び直流電流に適用可能であり、欠点としては、電流と絶縁しにくく、出力電圧が小さく、挿入損失が大きいことである。
【００３８】
また、ＣＴ法の原理は、被測定導線を磁気回路から通過させ、Ｉ０が磁気回路に磁場Ｂを発生させ、また、磁場Ｂが磁気回路上のコイルに感応電流を発生させてから、前記抵抗法によってこの感応電流を測定することである。こうやって、抵抗法によってこの感応電流を測定すれば、抵抗の直列連続でＩ０に影響を与えることはない、そのメリットとしては、利用範囲が広く、絶縁可能で、出力電圧が大きいことである。ホール素子法は、ＣＴ法に類似するような、被測定電流が磁気回路に磁場を発生させる検知方式であり、その磁気回路に隙間があり、且つ隙間にホール素子を入れて発生した磁場がホール素子にホール電圧を発生させ、更に、被測定電流値を取得する。
【００３９】
図３Ｂに示す実施例による太陽追尾方法は、（Ａ）モータ駆動装置を駆動することで、姿勢制御装置におけるモータを駆動して、姿勢制御装置によって太陽電池装置の姿勢を変え、且つ太陽電池装置の姿勢が変わった場合、短絡電流測定装置によって太陽電池装置の短絡電流を直接に測定して記録する（最大電力追尾制御装置の電力素子の切替との関連性はなく、即ち、最大電力追尾制御装置に結合されない）ステップと、（Ｂ）プロセッサ装置によって、記録された各短絡電流中の極大値を算出するステップと、（Ｃ）モータ駆動装置を駆動することで、姿勢制御装置によって太陽電池装置の姿勢を短絡電流極大値に対応する姿勢に調整するステップと、を備える。
【００４０】
図４Ｂに示す太陽追尾システム装置は、図３Ｂに示す太陽追尾方法に対応する。図４Ｂにおける太陽追尾システム装置は、最大電力追尾制御装置４４を含まず、太陽電池装置４１と、姿勢制御装置４２と、短絡電流測定装置４３と、モータ駆動装置４５と、プロセッサ装置４６と、を備える。短絡電流測定装置を、図４Ａの実施例のように、最大電力追尾制御装置４４に結合する必要はない。そのうち、短絡電流測定装置４３は、少なくとも図５に示すような第１の切替電力素子４３１及び電流検知回路ユニット４３２を有する。本実施例において、短絡電流測定装置４３は、太陽電池装置４１に結合され、電力素子は、普段開回路の状態にあり、本発明の太陽追尾方法が動作する場合のみ切替を行い、その切替頻度は、例えば、毎秒1000回以上のように相当速く、電力素子が閉回路となる短時間で、太陽電池装置の短絡電流を測定する。
【００４１】
図３Ｃに示す実施例による太陽追尾方法は、（Ａ）モータ駆動装置を駆動することで、姿勢制御装置におけるモータを駆動して、姿勢制御装置によって太陽電池装置の姿勢を変え、且つ太陽電池装置の姿勢が変わった場合、最大電力追尾制御装置における電流、電圧又は電力測定装置によって太陽電池装置より出力された電力を測定して記録する（一般に、電力を測定したり計算するように、まず電圧及び電流を測定する）ステップと、（Ｂ）プロセッサ装置によって記録された各電力中の極大値を算出したり比較して取得するステップと、（Ｃ）モータ駆動装置を駆動することで、姿勢制御装置によって太陽電池装置の姿勢を電力極大値に対応する姿勢に調整するステップと、を備える。
【００４２】
図４Ｃに示す太陽追尾システム装置は、図３Ｃに示す太陽追尾方法に対応する。図４Ｃにおける太陽追尾システム装置に、短絡電流測定装置を設置しなくてよい。その太陽追尾システム装置は、太陽電池装置４１と、姿勢制御装置４２と、最大電力追尾制御装置４４と、モータ駆動装置４５と、プロセッサ装置４６と、を備える。最大電力追尾制御装置４４は、昇圧回路又は昇降圧回路であってよい。そのうち、最大電力追尾制御装置４４は、電力を測定したり計算するための電流、電圧又は電力測定装置を含む（一般に、電力を測定したり計算するように、まず電圧及び電流を測定する）。
【００４３】
また、前記本発明の太陽追尾方法のステップ（Ａ）において、捜索ルールに基づいて、方位角及び仰角を含む太陽電池装置４１の姿勢を変える。ある場合には、この捜索ルールは、例えば、ファジィアルゴリズム、アントアルゴリズム、タグチアルゴリズム又は遺伝的アルゴリズム等のような従来の人工知能アルゴリズムであってよいが、それに限定されなく、ここで詳しく説明しない。しかしながら、図６に示すように、一般的に、本発明の太陽追尾方法のステップ（Ａ）で使われている捜索ルールは、
（Ａ１）この太陽電池装置の仰角を固定角度に調整するステップと、
（Ａ２）この太陽電池装置の方位角を、固定角度から次第にまた他の固定角度まで増加するように調整するステップと、
（Ａ３）この太陽電池装置の方位角を、この短絡電流極大値又は電力極大値に対応する方位角に調整するステップと、
（Ａ４）この太陽電池装置の仰角を、負角から次第に正角まで増加するように調整するステップ
（Ａ５）この太陽電池装置の仰角をこの短絡電流極大値又は電力極大値に対応する仰角に調整するステップと、を含んでよい。
【００４４】
そのうち、前記太陽電池装置の仰角の調整可能範囲は、姿勢制御装置に含まれる少なくとも１つのリミットスイッチの設置位置次第である。また、太陽電池装置の方位角の調整可能範囲は、姿勢制御装置に含まれる少なくとも１つのリミットスイッチの設置位置次第である。
【００４５】
例として言えば、早朝に本発明の太陽追尾方法を適用する太陽追尾システム装置を起動したばかりの場合、太陽の初期位置に関する情報を取得していないため、本発明の太陽追尾方法で太陽の現在の位置を追尾できる（即ち、太陽追尾システム装置の太陽電池装置を、太陽の真向かいにする）まで、まず広範囲の捜索を実行する必要がある。
【００４６】
この場合、前記捜索ルールのステップ（Ａ１）によって、太陽電池装置の仰角は、固定角度（例えば、４５度の角）に調整され、４５度の角は、リミットスイッチ（例えば、仰角リミットスイッチ）次第である。そして、太陽電池装置の方位角を、固定角度（例えば、０度の角）から次第にまた他の固定角度（例えば、３６０度の角）まで増加するように時計方向へ移動させ、つまり、ステップ（Ａ２）を実行する。同様に、前記の０度の角及び３６０度の角もまた他のリミットスイッチ（例えば、方位角リミットスイッチ）次第である。しかしながら、他の適用環境では、太陽電池装置の方位角を、固定角度（例えば、３６０度の角）から次第にまた他の固定角度（例えば、０度の角）まで減少するように反時計方向へ移動させてもよいことは、注意すべきである。
【００４７】
次いで、太陽電池装置の方位角を、前記方位角が変わる過程において記録した各短絡電流又は電力の数値によって短絡電流極大値又は電力極大値に対応する方位角に調整し、この場合、太陽電池装置の姿勢の方位角は、一時固定され、つまり、ステップ（Ａ３）を実行する。
【００４８】
その後、更に、太陽電池装置の仰角を、負角（例えば、−８０度の角）から次第に正角（例えば、＋８０度の角）まで増加するように調整し、つまり、ステップ（Ａ４）を実行し、なお、＋８０度の角及び−８０度の角も、リミットスイッチ（例えば、仰角リミットスイッチ）次第である。しかしながら、他の適用環境では、太陽電池装置の仰角を、例えば、正角（例えば、＋８０度の角）から次第に負角（例えば、−８０度の角）まで減少するような別の方式で変えてもよいことは、注意すべきである。なお、前記「正角」及び「負角」は、前記「＋８０度の角」及び「−８０度の角」に限定されなく、例えば、「＋８５度の角」又は「−２０度の角」等のような、如何なる適宜な角度値であってもよい。
【００４９】
最後、太陽電池装置の仰角を、前記仰角が変わる過程において記録した各短絡電流又は電力の数値によって、短絡電流極大値又は電力極大値に対応する仰角に調整し、この場合、太陽電池装置の姿勢の仰角は、一時固定され、つまり、ステップ（Ａ５）を実行する。
【００５０】
この場合、太陽電池装置の姿勢（方位角及び仰角）は、ほぼ確定され、即ち、太陽電池装置は、既に太陽のほぼ真向かいにある姿勢となっている。
【００５１】
この具体的な実施例において、前記方位角（例えば、０度の角及び３６０度の角）及び仰角の度数（例えば、４５度の角、＋８０度の角、−８０度の角）というのは、いずれも基準姿勢に相対するものであることは、注意すべきである。また、この基準姿勢として、前記方位角及び仰角の何れも、０度の角に設定される。なお、この基準姿勢は、使用者よりその好みによって、例えば、リミットスイッチの数及び設置位置のようなハードウェアに合わせて、自由に設定されてよい。
【００５２】
しかしながら、図７に示すように、太陽の位置をより精確に追尾する（太陽電池装置を精確に太陽の真向かいにする）ように、本発明の太陽追尾方法では、
（Ａ６）太陽電池装置の方位角を時計方向へ移動させ、且つ太陽電池装置の方位角が変わった場合、短絡電流又は電力の数値が低下したかどうかを検出するステップと、
（Ａ７）太陽電池装置の方位角を反時計方向へ移動させ、且つ太陽電池装置の方位角が変わった場合、短絡電流又は電力の数値が低下したかどうかを検出するステップと、
（Ａ８）太陽電池装置の方位角を、この短絡電流極大値又は電力極大値に対応するまた他の方位角に調整するステップと、
（Ａ９）太陽電池装置の仰角を負角の方向へ移動させ、且つ太陽電池装置の仰角が変わった場合、短絡電流又は電力の数値が低下したかどうかを検出するステップと、
（Ａ１０）太陽電池装置の仰角を正角の方向へ移動させ、且つ太陽電池装置の仰角が変わった場合、短絡電流又は電力の数値が低下したかどうかを検出するステップと、
（Ａ１１）太陽電池装置の仰角を、この短絡電流極大値又は電力極大値に対応するまた他の仰角に調整するステップと、
を含むまた他の狭い範囲の捜索を実行する。
【００５３】
前記のように、広範囲の捜索を実行した後、太陽電池装置は、既に太陽のほぼ真向かいにある姿勢となっているため、太陽電池装置の方位角（仰角）がどのように変化しても、太陽電池装置の短絡電流又は電力数値が、低下することが当然である（太陽電池装置の最大日照強度を受入可能な姿勢から離れたため）。しかしながら、一般に、広範囲の捜索を実行するには、空間全体（３６０度の方位角及び１６０度の仰角を有する）を捜索する必要があるため、広範囲の捜索で必要以上の時間をかからないように、広範囲の捜索を行う場合の短絡電流測定装置又は電力測定装置の分解能を、低いレベルに設定する。
【００５４】
しかしながら、短絡電流測定装置又は電力測定装置の分解能が低いレベルに設定されているため、本発明の太陽追尾方法では、太陽電池装置のある姿勢を、最大日照強度を受入可能な姿勢と誤判することもある。そのため、太陽追尾の正確度と所要時間のバランスを取るように、本発明の太陽追尾方法は、図７に示すステップ（Ａ６）〜ステップ（Ａ１１）のような狭い範囲の捜索を更に備える。この場合、捜索しようとする範囲が狭く、最大限でも±５度角であるため、短絡電流測定装置又は電力測定装置の分解能を最高レベルに設定しても、所要時間が依然として許容範囲内にある。従って、狭い範囲の捜索を実行した後、太陽電池装置は、太陽の精確な真向かいである位置になり、即ち、本発明の太陽追尾方法は、太陽の位置をより精確に追尾できる。
【００５５】
その後、時間が経つにつれて、太陽の位置が次第に変わる（空で移動する）ため、所定の時間間隔ごとに（例えば、１分間〜１０分間）、及び/又は測定した最大短絡電流又は電力極大値がある比例まで低下した後（例えば、９５％まで低下した）、太陽の位置を改めて追尾する必要がある。このため、本発明の太陽追尾方法は、所定の時間間隔の後、太陽電池装置の姿勢を捜索ルールによって変えるステップ（Ｄ）を更に備えてよい。また、太陽電池装置の姿勢が変わった場合、短絡電流測定装置でこの太陽電池装置の短絡電流を常に測定して記録することで、再び太陽電池装置の姿勢をこの短絡電流極大値に対応するまた他の姿勢に調整させる。又は、電力測定装置でこの最大電力追尾装置の電力を常に測定して記録することで、再び太陽電池装置の姿勢をこの電力極大値に対応するまた他の姿勢に調整させる。
【００５６】
また、本実施例において、前記所定の時間間隔は、３〜１０分間であってよい。なお、太陽の位置をより即時的に追尾する必要がある場合、この所定の時間間隔を１分間又は１分間以内に短縮してもよい。また、狭い範囲の捜索を実行する過程中、本発明の太陽追尾方法の根拠となる捜索ルールは、摂動観測法又は人工知能アルゴリズムであってよく、それは実際の要求次第である。
【００５７】
本発明の太陽追尾システム装置の外観模式図である図８に示すように、本発明の太陽追尾システム装置は、太陽電池装置８１と、姿勢制御装置８２と、短絡電流測定装置８３と、最大電力追尾制御装置８４と、モータ駆動装置８５と、プロセッサ装置８６と、を備える。また、太陽電池装置８１は、複数の太陽電池セル８１１を有し、姿勢制御装置８２は、太陽電池装置８１の姿勢を制御するように、太陽電池装置８１と組み合わせられる。一方、短絡電流測定装置８３は、太陽電池装置８１の短絡電流を測定するように、太陽電池装置８１に結合され、最大電力追尾制御装置８４は、太陽電池装置８１の最大電力を追尾するように、太陽電池装置８１に結合される。なお、モータ駆動装置８５は、姿勢制御装置８２を駆動して太陽電池装置８１の姿勢を変えるように、姿勢制御装置８２と組み合わせられ、プロセッサ装置８６は、短絡電流測定装置８３、最大電力追尾制御装置８４、モータ駆動装置８５に結合される。
【００５８】
本発明の太陽電池装置が動作する場合、前記プロセッサ装置８６は、モータ駆動装置８５を駆動することで、姿勢制御装置８２におけるモータを駆動して、この姿勢制御装置８２によって太陽電池装置８１の姿勢を変える。また、太陽電池装置８１の姿勢が変わった場合、最大電力追尾制御装置８４の電力素子８４５の切替に常に合わせて、短絡電流測定装置８３によって太陽電池装置８１の短絡電流を測定して記録する。次いで、プロセッサ装置８６は、記録された各短絡電流中の極大値を算出して、更に、モータ駆動装置８５を駆動することで、姿勢制御装置８２によって太陽電池装置８１の姿勢をこの短絡電流極大値に対応する姿勢に調整する。
【００５９】
本発明のまた他の実施例において、短絡電流測定装置８３は、最大電力追尾制御装置８４に結合されなく、電力素子８３１は、本発明の太陽追尾方法が動作する場合のみ切替を行い、その切替頻度は、例えば、毎秒1000回以上のように相当速く、電力素子が閉回路となる短時間で、太陽電池装置の短絡電流を測定して、姿勢制御装置８２によって太陽電池装置８１の姿勢をこの短絡電流極大値に対応する姿勢に調整する。
【００６０】
本発明のまた一つの実施例において、太陽追尾システム装置は、短絡電流測定装置を必要とせず、太陽電池装置８１と、姿勢制御装置８２と、最大電力追尾制御装置８４と、モータ駆動装置８５と、プロセッサ装置８６と、を備える。最大電力装置８４は、昇圧回路又は昇降圧回路であってよく、図８に示した回路に限定されない。最大電力追尾制御装置８４は、電力を測定したり計算するための電流、電圧又は電力測定装置を含み、姿勢制御装置８２によって太陽電池装置８１の姿勢を電力極大値に対応する姿勢に調整する。
【００６１】
しかし、ある適用環境において、本発明の太陽追尾システム装置は、異なる姿勢である場合の太陽電池装置８１の各短絡電流数値をそれに保存するための、プロセッサ装置８６に結合されるメモリ（例えば、ＤＲＡＭ、図に示さず）を更に備えてよい。このようにして、本発明の太陽追尾システム装置は、太陽追尾プログラムを実行できる以外、更に、一定の時間期間（例えば、１日又は一週間）内の全ての各短絡電流又は電力数値の記録を取り出して、後の分析に用いることができる。
【００６２】
本実施例において、本発明の太陽追尾システム装置の太陽電池装置に含まれる複数の太陽電池セル８１１は、一般の太陽電池セル（ＰＶ）又は集光型太陽電池セル（ＣＰＶ）又は高集光型太陽電池セル（ＨＣＰＶ）であってよく、且つ姿勢制御装置８２は、方位角制御ユニット８２１及び仰角制御ユニット８２２を有し、この方位角制御ユニット８２１及び仰角制御ユニット８２２は、主に、太陽電池装置８１の姿勢（方位角及び仰角を含む）を制御するための、モータ（直流モータ、交流同期モータ、又はステッピングモータであってよい）及びその減速機構を含む。一方、方位角制御ユニット８２１の移動行程を制御するように、姿勢制御装置８２は、方位角リミットスイッチ８２３を更に含む。また、仰角制御ユニット８２２の移動行程を制御するように、姿勢制御装置８２は、仰角リミットスイッチ８２４を更に含む。
【００６３】
また、図９に示すように、本発明の太陽追尾システム装置において、短絡電流測定装置８３は、少なくとも第１の切替電力素子８３１及び電流検知回路ユニット８３２を有し、最大電力追尾制御装置８４は、少なくともインダクタ８４２、キャパシタ８４３、ダイオード８４４及び第２の切替電力素子８４５を有する昇降圧調整回路ユニット８４１を含む。
【００６４】
また、太陽電池装置８１、短絡電流測定装置８３及び最大電力追尾制御装置８４は、図９に示したような結合方式によって互いに結合される。即ち、短絡電流測定装置８３及び最大電力追尾制御装置８４は、それぞれ太陽電池装置８１に結合される。しかしながら、ある適用環境においては、短絡電流測定装置８３及び最大電力追尾制御装置８４が検知回路モジュールに整合されてから（図に示さず）、更に、太陽電池装置８１に結合されてもよい。なお、最大電力追尾制御装置８４は、出力電流を負荷８８に出力するように、インバータ（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）８７及び負荷８８に結合される。
【００６５】
本発明の太陽追尾システム装置が太陽追尾を実行する場合、短絡電流測定装置８３の第１の切替電力素子８３１及び最大電力追尾制御装置８４の第２の切替電力素子８４５は、交替で太陽電池装置８１の短絡電流を測定したり、太陽電池装置８１の最大電力を追尾するように、導通状態を交替で呈する。つまり、本発明の太陽追尾システム装置が太陽追尾を実行する場合、太陽電池装置８１がもともと実行すべき最大電力追尾制御の昇降圧プログラムに合わせて、最大電力追尾制御プログラムの昇降圧実行の間隔（即ち、第２の切替電力素子４４５が開回路の非導通状態となる場合）で、太陽電池装置４１の短絡電流を測定する（即ち、第１の切替電力素子４３１が導通の閉回路状態となる場合）。また、本実施例において、第１の切替電力素子８３１及び第２の切替電力素子８４５は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、電力トランジスタ又は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）であってよい。
【００６６】
本発明また他の実施例において、図９に示す短絡電流測定装置８３の第１の切替電力素子８３１は、最大電力追尾制御装置８４の第２の切替電力素子８４５に結合されない。短絡電流を測定しようとする場合、短絡電流測定装置８３の第１の切替電力素子８３１が閉回路となる短時間で、太陽電池装置の短絡電流を測定し、姿勢制御装置８２によって太陽電池装置８１の姿勢を短絡電流極大値に対応する姿勢に調整する。
【００６７】
本発明のまた一つの実施例において、図９に示す短絡電流測定装置８３を設置しなくてよい。最大電力追尾制御装置８４は、図９に示す回路に限定されなく、昇圧回路又は昇降圧回路であってよい。最大電力追尾制御装置８４は、電力を測定したり計算するための電流、電圧又は電力測定装置を含み、姿勢制御装置８２によって太陽電池装置８１の姿勢を電力極大値に対応する姿勢に調整する。
【００６８】
一方、本発明の太陽追尾システム装置が太陽追尾を実行する場合、短絡電流測定装置８３の電流検知回路ユニット８３２は、抵抗法、ホール素子法又はＣＴ法によって太陽電池装置８１の短絡電流を測定する。そのうち、抵抗法は、被測定電流を極小の抵抗として直列接続して、抵抗両端の電位差を測定することを原理とする一般慣用の方式である。そして、回路学の基本公式Ｖ＝ＩＲより、抵抗が一定である場合、電圧は電流と正比例をなすことが判明でき、この関係式より電流値が求められる。そのメリットとしては、使いやすくて、交流電流及び直流電流に適用可能であり、欠点としては、電流と絶縁しにくく、出力電圧が小さく、挿入損失が大きいことである。
【００６９】
また、ＣＴ法の原理は、被測定導線を磁気回路から通過させ、Ｉ０が磁気回路に磁場Ｂを発生させ、また、磁場Ｂが磁気回路上のコイルに感応電流を発生させてから、前記抵抗法によってこの感応電流を測定することである。こうやって、抵抗法によってこの感応電流を測定すれば、抵抗の並列でＩ０に影響を与えることはない、そのメリットとしては、利用範囲が広く、絶縁可能で、出力電圧が大きいことである。ホール素子法も、ＣＴ法に類似するような、被測定電流が磁気回路に磁場を発生させる検知方式であり、その磁気回路に隙間があり、且つ隙間にホール素子を入れて発生した磁場がホール素子にホール電圧を発生させ、更に、被測定電流値を取得する。
【００７０】
なお、本発明の太陽追尾システム装置が太陽追尾を実行する場合、方位角及び仰角を含む太陽電池装置８１の姿勢を、捜索ルールによって変える。且つある場合には、この捜索ルールは、例えば、ファジィアルゴリズム、アントアルゴリズム、タグチアルゴリズム又は遺伝的アルゴリズムのような人工知能アルゴリズムであってよいが、それに限定されない。人工知能アルゴリズムのそれぞれの詳細なステップに関しては、業界に広く熟知されているため、ここで詳しく説明しない。
【００７１】
また、従来の光学センサ装置を取付ける場合、相当長い時間をかかって初期校正を行う必要がある。これに対して、本発明の光学センサの初期パラメーターの校正、また一定時間利用した後で光学センサのパラメーターの再校正は、プロセッサ装置が短絡電流法又は電力法を利用して最大電力出力の角度を追尾する時、ついでに記録した光学センサに関する仰角及び方位角の差動数値を参考できる。また、まず従来の光学センサによる太陽追跡方法で太陽追跡機構の粗位置決めを行ってから、本発明の太陽追尾システム方法で太陽追跡機構の精密位置決めを行うように、本発明の太陽追尾システム方法を、従来の光学センサによる太陽追跡方法に組み合わせてもよい。
【００７２】
太陽電池パネルが黒雲に覆われる場合、太陽電池のＰ‐Ｖ出力特性曲線の全体は低下し、即ち、出力電流又は電力に対する黒雲覆いによる影響は、可なり厳しいである。そのため、本発明の太陽追尾方法によって測定した電流又は電力が固定値より低いことは、太陽電池パネルが黒雲に覆われること、又は悪天候を表し、この場合は、太陽追跡の動作を一時中止し、一旦、測定した電流又は電力が前記固定値より高いと、太陽追跡の動作を回復する。また、本発明の太陽追尾システム方法を、従来の太陽軌道公式法に合わせてもよい、ただし位置決めの精度を高くなる必要がないため、簡単な太陽軌道公式しか利用しない、よって高レベルのプロセッサを利用しなくてもよい。太陽追跡を行う場合、まず従来の太陽軌道公式法によって太陽追跡機構に対して粗位置決めを行ってから、本発明の太陽追尾システム方法によって太陽追跡機構の精密位置決めを行う。又は、測定した電流又は電力が固定値より低いことは、太陽電池パネルが黒雲に覆われること、又は悪天候を表し、この場合は、短絡電流法又は電力法による太陽追跡の動作を一時中止し、代わりに太陽軌道公式法による太陽追跡を行って、一旦、測定した電流又は電力が前記固定値より高いと、短絡電流法又は電力法による太陽追跡の動作を回復する。
【００７３】
以上述べたところをまとめると、太陽電池装置に照射する光線の照度が一旦変わると、太陽電池装置の短絡電流の数値又は最大電力追尾制御装置の測定する電力の数値も対応的に変わる（即ち、その短絡電流又は電力の数値は、太陽電池装置の受入れる光線の照度の数値に対応する）ので、本発明の太陽追尾方法は、本発明の太陽追尾方法を適用する太陽追尾システム装置の太陽電池装置の短絡電流の数値、又は最大電力追尾制御装置より測定された電力の数値の変化を監視制御することで、その姿勢制御装置によってその太陽電池装置の姿勢を短絡電流極大値又は電力極大値の姿勢に対応するようになるまで、変えるように、そのプロセッサ装置がそのモータ駆動装置を対応的に駆動するようにする。
【００７４】
また、一般的に、この短絡電流極大値又は電力極大値に対応する姿勢は、前記太陽追尾システム装置の太陽電池装置が最大照度の太陽光源を受入可能な姿勢である。従って、本発明の太陽追尾方法によれば、本発明の太陽追尾方法を適用する太陽追尾システム装置が、太陽の位置を常に追尾可能となり、その太陽電池装置を、最大照度の太陽光源を受入可能な姿勢に常にとることができる。つまり、本発明の太陽追尾方法を適用した太陽追尾システム装置は、わざわざ光学センサの取付け、太陽軌道の公式の計算、更に、その機械構造の定期的な校正をしなくても、太陽の位置を常に追尾可能である。
【００７５】
一方、前記のように、本発明の太陽追尾システム装置は、確実に、その太陽電池装置を、最大照度の太陽光源を受入可能な姿勢に常にとることができる。従って、本発明の太陽追尾システム装置は、わざわざ精密な初期取付け、光学センサの取付け、太陽軌道の公式の計算、更に、その機械構造の定期的な校正をしなくても、太陽の位置を常に追尾可能である。
【００７６】
前記具体的な実施例は、説明しやすくように例示されたものに限り、本発明の主張する権利範囲は、前記具体的な実施例に限定されなく、特許請求の範囲の記載を基準とすべきである。
【符号の説明】
【００７７】
１１、４１、８１  太陽電池装置、１２、４２、８２  姿勢制御装置、１３  光学センサ装置、１４、４６、８６  プロセッサ装置、４３、８３  短絡電流測定装置、４４、８４  最大電力追尾制御装置、４５、８５  モータ駆動装置、４７、８７  インバータ、４８、８８  負荷、１２１、８２１  方位角制御ユニット、１２２、８２２  仰角制御ユニット、４３１  第１の切替電力素子、４３２  電流検知回路ユニット、４４１、８４１  昇降圧調整回路ユニット、４４２、８４２  インダクタ、４４３、８４３  キャパシタ、４４４、８４４  ダイオード、４４５、８４５  第２の切替電力素子、８１１  太陽電池セル
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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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