(57)【要約】【課題】太陽光発電装置とピークパワートラッキング装置とが車輌に搭載された太陽光発電車輌では、車輌の走行中、ピークパワートラッキング装置のフィードバック式ピークパワートラッキング制御が太陽光発電装置に対する照射光強度の変化に追従しきれなくなる問題を解決する。【解決手段】太陽光発電装置への照射光の強度が車輌の走行に伴って変化することを太陽光発電装置に先行して感知する照射光強度先行感知手段を車輌に設け、照射光強度先行感知手段による照射光強度変化の先行感知に基づいてピークパワートラッキング装置を制御する。【選択図】図１
2006115554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置への照射光の強度に応じてその発電電力が最大となるよう電圧対電流の関係を調整するピークパワートラッキング装置とを備えた車輌にして、該車輌に設けられて前記太陽光発電装置への照射光の強度が該車輌の走行に伴って変化することを該太陽光発電装置に先行して感知する照射光強度先行感知手段を有し、前記照射光強度先行感知手段による照射光強度変化の先行感知に基づいて前記ピークパワートラッキング装置が制御されるようになっていることを特徴とする車輌。
【請求項２】
前記照射光強度先行感知手段は前記太陽光発電装置とは別に該車輌の前記太陽光発電装置より車輌進行方向前側に変位した位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
【請求項３】
前記照射光強度先行感知手段は前記太陽光発電装置の一部であってその車輌進行方向前端に位置する部分であることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
【請求項４】
前記ピークパワートラッキング装置は前記太陽光発電装置の負荷抵抗をバイアス量だけ増大させることにより該太陽光発電装置の発電電力が増大するときには該負荷抵抗を増大させまた前記太陽光発電装置の負荷抵抗をバイアス量だけ減小させることにより該太陽光発電装置の発電電力が増大するときには該負荷抵抗を減小させるフィードバック制御を行い、前記照射光強度先行感知手段による照射光強度変化の先行感知に基づく前記ピークパワートラッキング装置の制御は前記照射光強度先行感知手段による先行感知照射光強度の増減に応じて前記負荷抵抗バイアス量の絶対値を増減補正する制御であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車輌。
【請求項５】
前記照射光強度先行感知手段による先行感知照射光強度の増減に応じた前記負荷抵抗バイアス量の絶対値の増減補正の量が車速の大小に応じて車速が大きいほど大きくなるよう修正されることを特徴とする請求項４に記載の車輌。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置を備え、太陽光により発電を行いつつ走行する車輌に係る。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を受けて起電力を生ずる半導体素子より電力を取り出す太陽光発電装置に於いては、該起電力により得られる電圧と電流の相対関係は、照射光の強度に応じて図３に示す如く変化する。従って、かかる太陽光発電装置より最大の電力を得るには、照射光の強度に応じて電圧と電流の積が最大となるよう、電圧と電流の対応を図３に示す線ｐに沿って変化させればよい。太陽光発電装置により発電された電力は通常一旦バッテリに蓄えられて使用されるので、太陽光発電装置をバッテリに接続する回路に可変負荷抵抗を組込み、太陽光発電装置に照射する照射光の強度を検出する光センサまたは温度センサからの信号に基づいて前記可変負荷抵抗の値を変化させ、電圧と電流の対応を照射光の強度に応じて線ｐに沿って変化させることが、ピークパワートラッキングとして知られている。
【０００３】
太陽光発電装置にてバッテリを充電しつつ走行する電気走行車に於いて、例えば１５０Ｖの如き高い電圧の車輌駆動用主バッテリと例えば１２Ｖの如き低い電圧の補機駆動用補助バッテリとを設け、太陽光発電装置への入射光の強さに応じて充電効率が最大となるよう電圧と電流との対応を可変に制御し、入射光の強さに応じて主バッテリまたは補助バッテリを切り換えて充電することが下記の特許文献１に記載されている。また下記の特許文献２には、発電機と太陽光発電装置の両方によるバッテリの充電を制御する制御手段にナビゲーション装置、通信手段、大気状態検出手段、車輌姿勢検出手段からの情報を入力して太陽光発電装置の発電量を予測させ、発電機の駆動に要する燃料コストの低減を図ることが記載されている。また下記の特許文献３には、現在地から目的地までの天気情報を携帯電話により取得し、その情報に基づいて現在地から目的地までの車輌走行に於ける日照時間を予測し、それに基づいて太陽光発電装置とエンジンによる発電機の駆動による充電量をそれぞれ決定し、エンジン駆動による充電量を必要最小限に抑えることが記載されている。また下記の特許文献４には、太陽光発電装置の電力を蓄積するバッテリの端子電圧が低下した場合、ナビゲーション制御装置により目的地に至る経路の内から太陽光照射量の高い経路を探索して車輌を案内させることが記載されている。
【特許文献１】特開平５-１１１１１２
【特許文献２】特開２０００-２５３５０４
【特許文献３】特開２０００-１２５４０７
【特許文献４】特開２０００-３５３２９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽光発電装置への照射光の強度に応じてその発電電力が最大となるよう電圧対電流の関係を調整するピークパワートラッキング装置は、上記の通り太陽光発電装置をバッテリに接続する回路に可変負荷抵抗を組込み、太陽光発電装置に照射する照射光の強度を検出する光センサまたは温度センサからの信号に基づいて前記可変負荷抵抗の値を変化させるものであり、その電圧対電流関係の調整は、各作動点にて可変負荷抵抗を僅かに増大または減小させることにより電圧を上昇または下降させ、またそれに応じて生ずる電流の変化を検出し、電圧と電流の積である電力が増大するか減小するかに応じて負荷抵抗値をフィードバック制御するものであり、或る時間を要する。
【０００５】
しかし、太陽光発電装置とピークパワートラッキング装置とが車輌に搭載された状態で働く場合、車輌はかなりの速度にて走行するので、上記の如くピークパワートラッキング装置がフィードバック制御に基づいて作動する場合、ピークパワートラッキングが太陽光発電装置に対する照射光強度の変化に追従しきれず、太陽光発電装置への照射光強度の変化に対する電圧対電流の関係が適正に調整されず、太陽光発電装置から取り出せる筈の電力が取り出せなくなる虞れがある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑み、車輌に搭載された状態に於いてもピークパワートラッキング装置が適正に作動して高い発電効率が得られる太陽光発電車輌を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置への照射光の強度に応じてその発電電力が最大となるよう電圧対電流の関係を調整するピークパワートラッキング装置とを備えた車輌にして、該車輌に設けられて前記太陽光発電装置への照射光の強度が該車輌の走行に伴って変化することを該太陽光発電装置に先行して感知する照射光強度先行感知手段を有し、前記照射光強度先行感知手段による照射光強度変化の先行感知に基づいて前記ピークパワートラッキング装置が制御されるようになっていることを特徴とする車輌を提案するものである。
【０００８】
前記照射光強度先行感知手段は、前記太陽光発電装置とは別に該車輌の前記太陽光発電装置より車輌進行方向前側に変位した位置に設けられていてよい。
【０００９】
或いはまた、前記照射光強度先行感知手段は、前記太陽光発電装置の一部であってその車輌進行方向前端に位置する部分であってもよい。
【００１０】
前記ピークパワートラッキング装置は前記太陽光発電装置の負荷抵抗をバイアス量だけ増大させることにより該太陽光発電装置の発電電力が増大するときには該負荷抵抗を増大させまた前記太陽光発電装置の負荷抵抗をバイアス量だけ減小させることにより該太陽光発電装置の発電電力が増大するときには該負荷抵抗を減小させるフィードバック制御を行い、前記照射光強度先行感知手段による照射光強度変化の先行感知に基づく前記ピークパワートラッキング装置の制御は前記照射光強度先行感知手段による先行感知照射光強度の増減に応じて前記負荷抵抗バイアス量の絶対値を増減補正する制御であってよい。
【００１１】
更に、前記照射光強度先行感知手段による先行感知照射光強度の増減に応じた前記負荷抵抗バイアス量の絶対値の増減補正の量は車速の大小に応じて車速が大きいほど大きくなるよう修正されてよい。
【発明の効果】
【００１２】
太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置への照射光の強度に応じてその発電電力が最大となるよう電圧対電流の関係を調整するピークパワートラッキング装置とを備えた車輌に於いて、該車輌に設けられて前記太陽光発電装置への照射光の強度が該車輌の走行に伴って変化することを該太陽光発電装置に先行して感知する照射光強度先行感知手段が設けられ、前記照射光強度先行感知手段による照射光強度変化の先行感知に基づいて前記ピークパワートラッキング装置が制御されるようになっていれば、車輌がかなりの速度にて走行し、車輌に搭載された太陽光発電装置に照射する光の強度が車輌の走行に伴う周囲の建物や樹木等の陰の移動により急速に変化する場合にも、それを先行感知してピークパワートラッキング装置を作動させることができ、ピークパワートラッキング装置がフィードバック制御に基づいて電圧対電流関係を調整するに要する時間遅れを克服し、常に発電電力が最大限に高められるよう太陽光発電装置に照射する光の強度変化に追従して電圧対電流関係を調整することができる。
【００１３】
前記照射光強度先行感知手段が太陽光発電装置とは別に車輌の太陽光発電装置より車輌進行方向前側に変位した位置に設けられれば、太陽光発電装置が広い設置面積の得られる車輌の天井部に設けられても、照射光強度先行感知手段は車輌の天井部より車輌進行方向前側に大きく変位して配置され得るので、太陽光発電装置に照射する光の強度変化に大きく先行してそれを予知することができ、ピークパワートラッキング装置のフィードバック作動遅れを補うに十分な先行度による先行制御を達成することができる。
【００１４】
一方、前記照射光強度先行感知手段が前記太陽光発電装置の一部であってその車輌進行方向前端に位置する部分であれば、照射光強度先行感知手段が太陽光発電装置とは別に車輌の太陽光発電装置より車輌進行方向前側に変位した位置に設けられる場合に比すれば、確かに照射光強度変化の感知が太陽光発電装置に照射する光の強度変化に先行する度合は小さいが、それでも太陽光発電装置の主要部に対する照射光強度の変化に対するピークパワートラッキング装置の制御を太陽光発電装置の車輌進行方向最先端部に於ける感知に基づいて行うことができ、太陽光発電装置とは別に照射光強度先行感知手段を離して設けるという手間を要することなく、太陽光発電装置とピークパワートラッキング装置とを備えた車輌の発電性能を改善することができる。
【００１５】
前記ピークパワートラッキング装置が太陽光発電装置の負荷抵抗をバイアス量だけ増大させることにより太陽光発電装置の発電電力が増大するときには該負荷抵抗を増大させまた太陽光発電装置の負荷抵抗をバイアス量だけ減小させることにより太陽光発電装置の発電電力が増大するときには該負荷抵抗を減小させるフィードバック制御を行うことにより、照射光強度の大小に応じて最高発電電力を出力する電圧と電流の間の相対関係が図３に示す如く変化する太陽光発電装置を、電圧と電流の積を参照する負荷抵抗のフィードバック制御により最高発電電力線ｐに沿って作動させることができるが、その際、前記照射光強度先行感知手段による照射光強度変化の先行感知に基づくピークパワートラッキング装置の制御が該照射光強度先行感知手段により先行感知された照射光強度の増減に応じて前記負荷抵抗バイアス量の絶対値を増減補正する制御であれば、照射光強度先行感知手段による照射光強度変化の先行感知を照射光強度の変化に対する負荷抵抗のフィードバック制御の一部にフィードフォワード制御として組み込み、照射光強度変化の先行感知により太陽光発電装置の負荷抵抗フィードバック制御に於ける遅れを補償することができる。
【００１６】
更に、前記照射光強度先行感知手段による先行感知照射光強度の増減に応じた前記負荷抵抗バイアス量の絶対値の増減補正の量が車速の大小に応じて車速が大きいほど大きくなるよう修正されれば、照射光強度先行感知手段による照射光強度変化の先行感知の感度を車速の大小に応じて的確に調整し、車速の変化に合わせて太陽光発電装置の負荷抵抗フィードバック制御を最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明により照射光強度を先行感知してピークパワートラッキングを行う太陽光発電車輌を２つの実施の形態が併記された形にて示す概略図である。１０が太陽光発電車輌であり、図はその車体の外殻を示す。図示の例では、車輌は基本的には通常のセダンの形態をしており、その天井部に板状の太陽光発電装置１２を備えている。
【００１８】
１４はマイクロコンピュータを備えた電子式制御装置であり、実際には車輌の内部に設けられている。１６は車体の進行方向前端部に設けられて太陽光の照射強度を検出する光センサであり、車輌が前進方向に走行する時、太陽光発電装置１２に先行して太陽光の照射強度を感知することができる照射光強度先行感知手段をなしている。
【００１９】
１８はバッテリであり、２０は太陽光発電装置１２によるバッテリ１８の充電を制御する充電制御装置であり、この場合、特にバッテリ１８が太陽光発電装置１２に対し呈する負荷抵抗の大きさを制御する装置である。電子式制御装置１４には、光センサ１６より太陽光の照射強度を示す信号、充電制御装置２０より上記の負荷抵抗の値を示す信号、車軸２２を駆動する回転軸系に設けられた車速センサより車速を示す信号、その他の信号が供給されるようになっており、電子式制御装置１４はこれらの信号より得られる情報とそこに組み込まれた制御プログラムとに基づいて所定の制御演算を行い、その結果に基づいて充電制御装置２０を操作し、上記の負荷抵抗の値を制御するようになっている。
【００２０】
尚、１２ａは太陽光発電装置１２の車輌進行方向前端にある一部であり、光センサ１６に代わってかかる太陽光発電装置１２の一部１２ａが照射光強度先行感知手段とされる場合の実施の形態を光センサ１６と同時に併記したものである。光センサ１６に代えて太陽光発電装置１２の一部１２ａが照射光強度先行感知手段とされる場合には、これより太陽光の照射強度を示す信号が電子式制御装置１４へ送られる。
【００２１】
図２は、上記の各信号に基づいて電子式制御装置１４により行われる、本発明による照射光強度先行感知を伴う太陽光発電装置のピークパワートラッキング制御を一つの実施の形態ついて示すフローチャートである。車輌に関するこの種のマイクロコンピュータによるフロー制御は、一般に数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されるものである。
【００２２】
制御が開始されると、ステップ１０に於いて、車速Ｓvと光センサ１６または太陽光発電装置の前端部１２ａによる照射光強度Ｃadの先行検出が行われる。次いで、ステップ２０に於いて、今回のフローに於ける照射光強度Ｃadの値Ｃad(Ｎ)と前回のフローに於ける照射光強度Ｃadの値Ｃad(Ｎ−１)の差として照射光強度の変化率ΔＣadが算出される。
【００２３】
次いで、ステップ３０に於いて、太陽光発電装置１２に対する負荷抵抗Ｒをフィードバック制御のために変化させるバイアス値ΔＲを、或る適当な標準値ΔＲoに基づいて、上に算出された照射光強度の変化率ΔＣadの絶対値と車速Ｓvの積に適当な値の正の係数αを掛けた値にて補正するための計算が行われる。バイアス値ΔＲは、以下のステップにて説明される通り、負荷抵抗を増大させる場合にはＲに加算され、負荷抵抗を減小させる場合にはＲより減算されるので、ΔＲ自身は絶対値であり、従って、ステップ３０に於けるα・｜ΔＣad｜・Ｓvによるバイアス値ΔＲの補正は、バイアス値ΔＲの絶対値を補正するものであり、負荷抵抗のバイアスフィードバック制御に照射光強度の変化の速さ｜ΔＣad｜と車速Ｓvに応じたフィードフォワード制御を加味するものである。
【００２４】
ステップ４０に於いては、太陽光発電装置１２の現在の電圧Ｖaと電流Ｉaの積として現在の発電電力Ｗaが算出される。
【００２５】
次いで、ステップ５０に於いて、負荷抵抗Ｒが上に算出されたバイアス値ΔＲにより補正され、更に、ステップ６０に於いて、負荷抵抗Ｒがバイアス値ΔＲにより補正された後の発電電力の値Ｗbが負荷抵抗のバイアス変更の結果生じた電圧Ｖbと電流Ｉbの積として求められる。従って、このフローチャートに於いては特に示されていないが、ステップ５０とステップ６０の間には、負荷抵抗のバイアス変更のために必要とされる幾分かの時間取りがなされる。
【００２６】
次いで、ステップ７０に於いて、負荷抵抗をバイアス変更した後の発電電力Ｗbが負荷抵抗をバイアス変更する前の発電電力Ｗaより大きいか否かが判断される。答がイエスであれば、負荷抵抗のバイアス変更は出力電圧を高める方向に向かっていので、この回の制御はこれにて終了する。一方、答がノーであるときには、制御はステップ８０へ進み、バイアス変更を逆方向に行うべく、負荷抵抗値Ｒより２ΔＲを差し引くことが行われる。そして、次のステップ９０に於いて、逆バイアス変更がなされた後の負荷抵抗の下に於いて改めて電圧Ｖbと電流Ｉbが測定され、それらを掛け合わせて発電電力Ｗbが再度算出される。尚、この場合にも、フローチャートに於いては特に示されていないが、ステップ８０とステップ９０の間には、負荷抵抗の逆バイアス変更のために必要とされる幾分かの時間取りがなされる。
【００２７】
次いで、ステップ１００に於いて、負荷抵抗を逆バイアス変更した後の発電電力Ｗbが負荷抵抗をバイアス変更する前の発電電力Ｗaより大きいか否かが判断される。答がイエスであれば、負荷抵抗の逆バイアス変更は出力電圧を高める方向に向かっていので、この回の制御はこれにて終了する。
【００２８】
ステップ１００の答がノーであるときには、これは、順バイアスおよび逆バイアスのいずれも発電電力を増大させないこと、即ち、現在の負荷抵抗は発電電力を最大とする値にあることを意味するので、このときには、制御はステップ１１０へ進み、ΔＲの逆バイアスをかけられたＲにΔＲを加算して逆バイアスを打ち消すことが行われる。
【００２９】
以上に於いては、本発明により照射光強度先行感知手段を設ける要領を２つの実施が形態について、また本発明により照射光強度先行感知を伴って太陽光発電装置のピークパワートラッキング制御を行なう要領を一つの実施の形態ついて詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明により照射光強度を先行感知してピークパワートラッキングを行う太陽光発電車輌を２つの実施の形態が併記された形にて示す概略図。
【図２】本発明による照射光強度先行感知を伴う太陽光発電装置のピークパワートラッキング制御を一つの実施の形態ついて示すフローチャート。
【図３】半導体素子よりなる太陽光発電装置に於ける照射光強度とそれによって得られる起電力の電圧と電流の相対関係を示す線図。
【符号の説明】
【００３１】
１０…太陽光発電車輌、１２…太陽光発電装置、１２ａ…太陽光発電装置の前端一部、１４…電子式制御装置、１６…光センサ、１８…バッテリ、２０…充電制御装置、２２…車軸
【図１】
2006115554.tif 000003
【図２】
2006115554.tif 000004
【図３】
2006115554.tif 000005