(57)【要約】【課題】ＥＤＬＣに充電されたアシスト電力を、電力アシストが必要な重負荷時のために保持しておく。【解決手段】交流電力を負荷に供給する電力変換装置（210）に対して電力を供給する太陽電池システム（10）は、太陽電池ユニット（12）と、太陽電池ユニット（12）から充電される電気二重層キャパシタ（16）と、太陽電池ユニット（12）及び電気二重層キャパシタ（16）から供給される直流電力を昇圧して電力変換装置（210）の直流リンク部（212）に供給する昇圧ユニット（14）と、スイッチユニット（17）とを備える。上記スイッチユニット（17）は、太陽電池ユニット（12）から電気二重層キャパシタ（16）への充電の有無の切り替えと、電気二重層キャパシタ（16）から昇圧ユニット（14）への放電の有無の切り替えとを行う。【選択図】図２
2015122898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用系統（30）から供給される交流電力を直流電力に変換して更に交流電力に再変換して負荷（M）に供給する電力変換装置（210）に対して電力を供給する太陽電池システムであって、
太陽光を受けて直流電力を発電する太陽電池ユニット（12）と、
上記太陽電池ユニット（12）から供給される直流電力によって直接充電されるように上記太陽電池ユニット（12）に接続された電気二重層キャパシタ（16）と、
上記太陽電池ユニット（12）及び上記電気二重層キャパシタ（16）から供給される直流電力を昇圧して上記電力変換装置（210）の直流リンク部（212）に供給する昇圧ユニット（14）と、
上記太陽電池ユニット（12）から上記電気二重層キャパシタ（16）への充電の有無の切り替えと、上記電気二重層キャパシタ（16）から上記昇圧ユニット（14）への放電の有無の切り替えとを行うスイッチユニット（17,17’）とを備えた
ことを特徴とする太陽電池システム。
【請求項２】
上記請求項１に記載の太陽電池システムにおいて、
上記スイッチユニット（17,17’）は、
逆並列に接続された２つの逆流防止素子（D1,D2）と、少なくとも１つのスイッチ（18,19,35）とを有する
ことを特徴とする太陽電池システム。
【請求項３】
上記請求項２に記載の太陽電池システムにおいて、
上記スイッチユニット（17,17’）は、
逆並列に接続された２つの逆流防止素子（D1,D2）と、上記２つの逆流防止素子（D1,D2）の一方（D1）に直列に接続されたオンオフ式のスイッチ（18）と、上記２つの逆流防止素子の他方（D2）に直列に接続されたオンオフ式のスイッチ（19）とを有する
ことを特徴とする太陽電池システム。
【請求項４】
上記請求項２に記載の太陽電池システムにおいて、
上記スイッチユニット（17,17’）は、
逆並列に接続された２つの逆流防止素子（D1,D2）と、上記２つの逆流防止素子（D1,D2）の何れか一方を選択する二者択一式の１つのスイッチ（35）とを有する
ことを特徴とする太陽電池システム。
【請求項５】
上記請求項１〜４の何れか１項に記載の太陽電池システムにおいて、
上記負荷（M）の電力を検出する負荷電力検出手段（14）と、
上記負荷電力検出手段（14）が検出した負荷電力に応じて、上記スイッチユニット（17,17’）を制御する制御手段（14）とを有する
ことを特徴とする太陽電池システム。
【請求項６】
上記請求項５記載の太陽電池システムにおいて、
上記制御手段（14）は、
負荷電力が所定負荷以下の軽負荷時には、上記電気二重層キャパシタ（16）から上記昇圧ユニット（14）への放電をオフするように、上記スイッチユニットを（17,17’）制御する
ことを特徴とする太陽電池システム。
【請求項７】
上記請求項６記載の太陽電池システムにおいて、
上記制御手段（14）は、
上記軽負荷時には、上記太陽電池ユニット（12）から上記電気二重層キャパシタ（16）への充電を行うように、上記スイッチユニット（17,17’）を制御する
ことを特徴とする太陽電池システム。
【請求項８】
上記請求項５記載の太陽電池システムにおいて、
上記電気二重層キャパシタ（16）の充電率を検出する充電率検出手段（41）を備え、
上記制御手段（14）は、
上記負荷電力検出手段（14）が検出した負荷電力と、上記充電率検出手段（41）が検出した電気二重層キャパシタ（16）の充電率とに基づいて、上記スイッチユニット（17,17’）を制御する
ことを特徴とする太陽電池システム。
【請求項９】
上記請求項８記載の太陽電池システムにおいて、
上記制御手段（14）は、
負荷電力が所定値以下の軽負荷時において、上記電気二重層キャパシタ（16）の充電率が所定値以下の低充電率のときには、上記電気二重層キャパシタ（16）から上記昇圧ユニット（14）への放電をオフするように、上記スイッチユニット（17,17’）を制御する
ことを特徴とする太陽電池システム。
【請求項１０】
上記請求項８記載の太陽電池システムにおいて、
上記制御手段（14）は、
負荷電力が所定値以下の軽負荷時において、上記電気二重層キャパシタ（16）の充電率が所定値以下の低充電率のときには、上記太陽電池ユニット（12）から上記電気二重層キャパシタ（16）への充電を行うように、上記スイッチユニット（17,17’）を制御する
ことを特徴とする太陽電池システム。
【請求項１１】
上記請求項５〜１０の何れか１項に記載の太陽電池システムにおいて、
上記昇圧ユニット（14）は、上記負荷電力検出手段（14）及び上記制御手段（14）として機能する
ことを特徴とする太陽電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電力で駆動される機器を電力アシストする太陽電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネニーズの高まりにより家庭やオフィスなどでインバータ式空気調和機が普及している。インバータ式空気調和機は、商用系統から供給される交流電力（商用電力）を電力変換装置で交流電力に再変換し、当該再変換した交流電力で圧縮機のモータなどの負荷を駆動するため、低消費電力で効率よく負荷を駆動することができる。
【０００３】
典型的な電力変換装置は、商用系統から供給される交流電力を整流する整流器と、整流器から出力される直流電力を昇圧するコンバータと、その昇圧された直流電力を交流電力に再変換するインバータとを備えている。したがって、電力変換装置は、構造的に、整流器に交流電力を給電（ＡＣ給電）することができる他、コンバータとインバータとの接続点である直流リンク部に直流電力を直接的に給電（ＤＣ給電）することができるようになっている。
【０００４】
一方、電力料金の値上げや商用電力の供給不足への懸念などから、太陽光を利用した発電装置が家庭やオフィスに導入されつつある。ＰＶ（Photovoltaics:太陽光発電）は出力電圧変動が小さいという特徴を持つため、ＰＶユニットとインバータ式空気調和機とを組み合わせることで、ＰＶユニットの発電電力を昇圧ユニットを介して電力変換装置の直流リンク部にＤＣ給電して電力変換装置を電力アシストすることができる。
【０００５】
しかし、ＰＶには日射量によって発電電力が大きく変わるというデメリットがある。したがって、ＰＶには日射量の変化に対して常に最大電力を取り出すためのＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御が必要であり、ＰＶ出力は必ずＭＰＰＴ制御のできるＤＣ／ＤＣコンバータを経由して負荷側に供給される。
【０００６】
また、ＰＶの発電電力の変動を補償するためにＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor：電気二重層キャパシタ）などの蓄電デバイスが併用されることがある。従来、ＰＶとＥＤＬＣの直並列の組み換えを可能とする切替機構を設けてＰＶとＥＤＬＣの最適制御を行い、安価で高エネルギー利用効率を実現している（例えば、特許文献１参照）。また、ＰＶ出力と負荷の状態によってＥＤＬＣの充放電のセル接続（直並列接続）を可変とし、高い充放電効率を実現している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２７２０１５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３９６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＥＤＬＣは基本的にはコンデンサであるため、ＥＤＬＣの蓄電量をＱ、蓄電容量をＣ、端子電圧をＶとして、Ｑ＝ＣＶが成り立つ。すなわち、ＥＤＬＣの端子電圧はＶ＝Ｑ／Ｃで表され、充放電量（蓄電量Ｑ）に応じて線形変化する。したがって、ＥＤＬＣは基本的に定電流で充電する必要があり、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータが必要である。また、負荷に対してＥＤＬＣの蓄電電力を定電圧または定電力で放電させる場合、負荷に供給される電圧を一定にするための放電用のＤＣ／ＤＣコンバータが必要である。すなわち、ＥＤＬＣの充放電はほとんどの場合、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータを介して行われる。したがって、ＰＶの発電電力の変動を補償するためにＥＤＬＣを併用する場合、ＰＶをＭＰＰＴ制御するためのＤＣ／ＤＣコンバータと、ＥＤＬＣの充放電用の双方向のＤＣ／ＤＣコンバータとが必要である。
【０００９】
さらに、ＥＤＬＣの利用率を上げるにはＥＤＬＣの電圧範囲を広く取らないといけないため、充放電用のＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧比が大きくなる。高昇圧時はＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が大きくなるため、必要なパワーデバイスの容量を大きくせざるを得ず、ＤＣ／ＤＣコンバータのコストが上がってしまう。
【００１０】
上記問題に鑑み、本願出願人は、先に、ＰＶにＥＤＬＣを併用する太陽電池システムにおいて、ＥＤＬＣの充放電用のＤＣ／ＤＣコンバータを省略して回路要素を削減する発明を提案している。
【００１１】
そして、上記先願の発明では、ＰＶからＥＤＬＣへの充電をオンオフする切替えスイッチと、上記切替えスイッチに並列に接続されてＥＤＬＣから電力変換装置の直流リンク部への放電を行うダイオード（逆流防止素子）とを設ける構成を採用している。
【００１２】
しかし、上記先願の発明では、ＥＤＬＣから電力変換装置の直流リンク部への放電はダイオードを通じて成り行きとなり、負荷がかかっている限り軽負荷や重負荷に拘わらずＥＤＬＣは蓄えたエネルギーを放電して電力変換装置の直流リンク部へ供給する。したがって、軽負荷時には本来は必要でない放電を止めて、蓄えたエネルギーを重負荷時のために保持しておくことができない。
【００１３】
また、軽負荷時には、ＰＶからＤＣ／ＤＣコンバータを経由した負荷へのアシスト電力が小さいため、ＭＰＰＴ制御可能なＤＣ／ＤＣコンバータの電力変換効率が低く、このＤＣ／ＤＣコンバータでの昇圧時の損失が大きい欠点も生じる。
【００１４】
本発明は係る点に鑑み、その目的は、ＥＤＬＣの充放電用のＤＣ／ＤＣコンバータを省略した太陽電池システムにおいて、軽負荷時にはＥＤＬＣから負荷への電力アシストを止めたりＥＤＬＣへの充電を可能な構成を採用する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の発明の太陽電池システムは、商用系統（30）から供給される交流電力を直流電力に変換して更に交流電力に再変換して負荷（M）に供給する電力変換装置（210）に対して電力を供給する太陽電池システムであって、太陽光を受けて直流電力を発電する太陽電池ユニット（12）と、上記太陽電池ユニット（12）から供給される直流電力によって直接充電されるように上記太陽電池ユニット（12）に接続された電気二重層キャパシタ（16）と、上記太陽電池ユニット（12）及び上記電気二重層キャパシタ（16）から供給される直流電力を昇圧して上記電力変換装置（210）の直流リンク部（212）に供給する昇圧ユニット（14）と、上記太陽電池ユニット（12）から上記電気二重層キャパシタ（16）への充電の有無の切り替えと、上記電気二重層キャパシタ（16）から上記昇圧ユニット（14）への放電の有無の切り替えとを行うスイッチユニット（17,17’）とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記第１の発明では、スイッチユニットにより、電気二重層キャパシタから昇圧ユニット及び電力変換装置の直流リンク部を経由した負荷への電力アシストの有無を切り替えることができる。
【００１７】
第２の発明は、上記太陽電池システムにおいて、上記スイッチユニット（17,17’）は、逆並列に接続された２つの逆流防止素子（D1,D2）と、少なくとも１つのスイッチ（18,19,35）とを有することを特徴とする。
【００１８】
上記第２の発明では、逆並列に接続された２つの逆流防止素子によりスイッチユニットに充電機能と放電機能とを併有させることができる。
【００１９】
第３の発明は、上記太陽電池システムにおいて、上記スイッチユニット（17,17’）は、逆並列に接続された２つの逆流防止素子（D1,D2）と、上記２つの逆流防止素子（D1,D2）の一方（D1）に直列に接続されたオンオフ式のスイッチ（18）と、上記２つの逆流防止素子の他方（D2）に直列に接続されたオンオフ式のスイッチ（19）とを有することを特徴とする。
【００２０】
上記第３の発明では、２つのオンオフ式スイッチにより、電気二重層キャパシタへの充電と電気二重層キャパシタからの放電とを独立に制御できる。
【００２１】
第４の発明は、上記太陽電池システムにおいて、上記スイッチユニット（17,17’）は、逆並列に接続された２つの逆流防止素子（D1,D2）と、上記２つの逆流防止素子（D1,D2）の何れか一方を選択する二者択一式の１つのスイッチ（35）とを有することを特徴とする。
【００２２】
上記第４の発明では、二者択一式の１つのスイッチにより、電気二重層キャパシタへの充電と電気二重層キャパシタからの放電とを選択的に切り替えることが可能である。
【００２３】
第５の発明は、上記太陽電池システムにおいて、上記負荷（M）の電力を検出する負荷電力検出手段（14）と、上記負荷電力検出手段（14）が検出した負荷電力に応じて、上記スイッチユニット（17,17’）を制御する制御手段（14）とを有することを特徴とする。
【００２４】
第６の発明は、上記太陽電池システムにおいて、上記制御手段（14）は、
負荷電力が所定負荷以下の軽負荷時には、上記電気二重層キャパシタ（16）から上記昇圧ユニット（14）への放電をオフするように、上記スイッチユニットを（17,17’）制御することを特徴とする。
【００２５】
第７の発明は、上記太陽電池システムにおいて、上記制御手段（14）は、上記軽負荷時には、上記太陽電池ユニット（12）から上記電気二重層キャパシタ（16）への充電を行うように、上記スイッチユニット（17,17’）を制御することを特徴とする。
【００２６】
上記第５〜７の発明では、軽負荷時には電気二重層キャパシタから昇圧ユニット及び電力変換装置の直流リンク部を経由した負荷への電力アシストを停止するので、電気二重層キャパシタに蓄えたエネルギーを重負荷時のために保持しておくことができる。また、軽負荷時には太陽電池ユニットから電気二重層キャパシタへの充電を行うので、太陽電池ユニットで得た太陽エネルギーをより有効利用することができる。
【００２７】
第８の発明は、上記太陽電池システムにおいて、上記電気二重層キャパシタ（16）の充電率を検出する充電率検出手段（41）を備え、上記制御手段（14）は、上記負荷電力検出手段（14）が検出した負荷電力と、上記充電率検出手段（41）が検出した電気二重層キャパシタ（16）の充電率とに基づいて、上記スイッチユニット（17,17’）を制御することを特徴とする。
【００２８】
第９の発明は、上記太陽電池システムにおいて、上記制御手段（14）は、負荷電力が所定値以下の軽負荷時において、上記電気二重層キャパシタ（16）の充電率が所定値以下の低充電率のときには、上記電気二重層キャパシタ（16）から上記昇圧ユニット（14）への放電をオフするように、上記スイッチユニット（17,17’）を制御することを特徴とする。
【００２９】
第１０の発明は、上記太陽電池システムにおいて、上記制御手段（14）は、負荷電力が所定値以下の軽負荷時において、上記電気二重層キャパシタ（16）の充電率が所定値以下の低充電率のときには、上記太陽電池ユニット（12）から上記電気二重層キャパシタ（16）への充電を行うように、上記スイッチユニット（17,17’）を制御することを特徴とする。
【００３０】
上記第８〜１０の発明では、軽負荷時には、電気二重層キャパシタの充電率の高低に応じて電気二重層キャパシタから昇圧ユニットへの放電の有無や、太陽電池ユニットから電気二重層キャパシタへの充電の有無を切り替えることが可能である。
【００３１】
第１１の発明は、上記太陽電池システムにおいて、上記昇圧ユニット（14）は、上記負荷電力検出手段（14）及び上記制御手段（14）として機能することを特徴とする。
【００３２】
上記第１１の発明では、既存の昇圧ユニットを改造して、負荷電力検出手段や制御手段を別途配置することが不要になる。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、本発明によれば、軽負荷時、又は軽負荷時で電気二重層キャパシタの充電率が低いときには、電気二重層キャパシタから負荷への電力アシストを停止することが可能であるので、電気二重層キャパシタに蓄えたエネルギーを重負荷時のために保持しておくことができる。また、上記の負荷への電力アシストを停止した際には、太陽電池ユニットから電気二重層キャパシタを充電できるので、太陽電池ユニットで発電したエネルギーを有効利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る太陽電池システムを備えた空気調和システムのブロック図である。
【図２】同空気調和システムの電力系統のブロック図である。
【図３】同太陽電池システムに備えるスイッチユニットの制御の様子の表を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る太陽電池システムを備えた空気調和システムの電力系統のブロック図である。
【図５】同太陽電池システムに備えるスイッチユニットの制御の様子の表を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る太陽電池システムを備えた空気調和システムの電力系統のブロック図である。
【図７】同太陽電池システムに備えるスイッチユニットの制御の様子の表を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る太陽電池システムを備えた空気調和システムの電力系統のブロック図である。
【図９】同太陽電池システムに備えるスイッチユニットの制御の様子の表を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。尚、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、又はその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００３６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池システム（10）を備えた空気調和システム（1）を示す。空気調和システム（1）は、太陽電池システム（10）と、インバータ式空気調和機（20）とを備えている。
【００３７】
インバータ式空気調和機（20）は商用系統（30）から供給された交流電力（商用電力）で駆動される。太陽電池システム（10）は太陽光を受けて発電し、その発電電力をインバータ式空気調和機（20）にＤＣ給電することでインバータ式空気調和機（20）を電力アシストする。
【００３８】
インバータ式空気調和機（20）は、室内に設置される室内ユニット（21）と、室外に設定される室外ユニット（22）とを備えている。室内ユニット（21）と室外ユニット（22）とが連絡配管（23,23）によって互いに接続されることにより、冷媒回路が構成されている。インバータ式空気調和機（20）の運転は、例えば、図示しないリモートコントローラによる遠隔操作により制御される。
【００３９】
室内ユニット（21）は、室内熱交換器（201）と、室内ファン（202）と、室内膨張弁（203）とを含んでいる。室内熱交換器（201）は、例えば、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成され、室内ファン（202）によって送風される。これにより、室内熱交換器（201）では、伝熱管の内部を流れる冷媒と伝熱管の外部を通過する空気との間で熱が交換される。室内膨張弁（203）は、例えば、電子膨張弁によって構成されている。
【００４０】
室外ユニット（22）は、室外熱交換器（204）と、室外ファン（205）と、室外膨張弁（206）と、圧縮機（207）と、四方切換弁（208）と、電力変換装置（210）とを含んでいる。室外熱交換器（204）は、例えば、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成され、室外ファン（205）によって送風される。これにより、室外熱交換器（204）では、伝熱管の内部を流れる冷媒と伝熱管の外部を通過する空気との間で熱が交換される。室外膨張弁（206）は、例えば、電子膨張弁によって構成されている。
【００４１】
圧縮機（207）は、モータ（M）を有している。例えば、圧縮機（207）は、スクロール圧縮機などの回転式圧縮機によって構成されている。
【００４２】
四方切換弁（208）は、第１から第４までの４つのポートを有し、冷媒回路の冷媒の循環方向を切り換えるように構成されている。四方切換弁（208）は、冷房運転時に第１ポートと第２ポートを連通させ且つ第３ポートと第４ポートを連通させる状態（図１の実線で示す状態）となり、暖房運転時に第１ポートと第３ポートを連通させ且つ第２ポートと第４ポートとを連通させる状態（図１の破線で示す状態）となる。
【００４３】
電力変換装置（210）は、商用電力を所望の出力交流電力に変換して圧縮機（207）のモータ（M）に供給することにより、モータ（M）を駆動する。この例では、商用電力は単相交流電力、出力交流電力は三相交流電力である。
【００４４】
尚、商用電力は三相交流電力であってもよい。業務用のインバータ式空気調和機（20）では動力源として２００Ｖの三相交流電力を用いることがある。
【００４５】
次に、空気調和システム（1）の電力系統について詳細に説明する。図２は、空気調和システム（1）の電力系統を示す。
【００４６】
電力変換装置（210）は、コンバータ（211）と、インバータ（213）とを備えている。コンバータ（211）は、商用系統（30）から供給される交流電力を整流（より具体的には、全波整流）し、更に整流後の直流電力を昇圧して出力する。例えば、コンバータ（211）は、整流回路として、図示しないダイオードブリッジ回路を含んでいる。また、コンバータ（211）は、昇圧回路として、図示しないＤＣ／ＤＣコンバータを含んでいる。
【００４７】
インバータ（213）は、コンバータ（211）から出力される直流電力をスイッチング動作によって交流電力に変換して負荷（図１に示したモータ（M））に供給する。例えば、インバータ（213）は、図示しないスイッチング素子や還流ダイオードなどを用いて構成されている。
【００４８】
コンバータ（211）とインバータ（213）との接続ノードである直流リンク部（212）に直流リンクコンデンサ（C）が設けられている。直流リンクコンデンサ（C）は、コンバータ（211）の出力を平滑化して直流リンク電圧を生成する。例えば、直流リンクコンデンサ（C）は、電解コンデンサによって構成されている。
【００４９】
また、電力変換装置（210）は、インバータ（213）から負荷（M）へ交流電力を供給して負荷を駆動する駆動動作と、直流リンク部（212）の直流リンクコンデンサ（C）を放電する放電動作とを実行可能に構成されている。例えば、インバータ（213）を制御する制御部（図示せず）は、駆動動作の場合には、モータ（M）の各相に流れるモータ電流を制御するために、インバータ（213）のスイッチング動作を制御し、放電動作の場合には、モータ（M）の一相のみにモータ電流が流れて電力が消費されるように（すなわち、モータ（M）が駆動していない状態で直流リンクコンデンサ（C）に蓄積された電荷が消費されるように）、インバータ（213）のスイッチング動作を制御する。このようにインバータ（213）を制御することにより、電力変換装置（210）の駆動動作及び放電動作を実現することができる。
【００５０】
尚、この例では、電力変換装置（210）は、空気調和機（20）の運転中に駆動動作を実行し、空気調和機（20）がサーモオフ状態になると駆動動作を中断するように構成されている。また、電力変換装置（210）は、空気調和機（20）の運転を停止させるための操作が実行されると、モータ（M）を停止させた後に放電動作を開始するように構成されている。
【００５１】
太陽電池システム（10）は、太陽電池ユニット（12）と、昇圧ユニット（14）と、ＥＤＬＣ（16）と、スイッチユニット（17）とを含んでいる。
【００５２】
太陽電池ユニット（12）は、家屋の屋根やビルの屋上などに設けられ、太陽光を受けて直流電力を発電する。太陽電池ユニット（12）からはＭＰＰＴ制御された直流電力が出力される。
【００５３】
太陽電池ユニット（12）の出力側にはダイオード（13）が設けられている。ダイオード（13）は、太陽電池ユニット（12）の出力側から太陽電池ユニット（12）の内部の方向に電流が逆流するのを防いでいる。
【００５４】
昇圧ユニット（14）は、供給される直流電力を昇圧して電力変換装置（210）における直流リンク部（212）に供給する。すなわち、昇圧ユニット（14）は直流リンク部（212）にＤＣ給電することで電力変換装置（210）を電力アシストする。
【００５５】
昇圧ユニット（14）には、太陽電池ユニット（12）及びＥＤＬＣ（16）から直流電力が供給される。すなわち、ＥＤＬＣ（16）の放電用のＤＣ／ＤＣコンバータとして昇圧ユニット（14）を用いる。一般的なＰＶ用の昇圧ユニットは最大で４倍程度の昇圧比を有するため、昇圧ユニット（14）はＥＤＬＣ（16）の放電電圧を昇圧するのに十分な能力を有している。
【００５６】
＜スイッチユニット（17）の構成＞
スイッチユニット（17）は、太陽電池ユニット（12）の出力側、より詳細にはダイオード（13）のカソードとＥＤＬＣ（16）との間に設けられている。
【００５７】
スイッチユニット（17）には、逆並列に接続されたダイオード（逆流防止素子）（D1）、（D2）と、その一方のダイオード（D1）に直列に接続されたオンオフ式のスイッチ（18）と、他方のダイオード（D2）に直列に接続されたオンオフ式のスイッチ（19）とを備える。一方のダイオード（D1）のアノードはスイッチ（18）に接続され、カソードはＥＤＬＣ（16）に接続される。他方のダイオード（D2）のアノードはＥＤＬＣ（16）に接続され、カソードはスイッチ（19）に接続される。従って、一方のダイオード（D1）は、スイッチ（18）のオン（閉）時に太陽電池ユニット（12）の発電電力をＥＤＬＣ（16）に充電するための整流素子として機能し、上記スイッチ（18）はその充電用のスイッチとして機能する。一方、他方のダイオード（D2）は、スイッチ（19）のオン（閉）時にＥＤＬＣ（16）の放電電力を昇圧ユニット（14）に供給するための整流素子として機能し、上記スイッチ（19）はその放電用のスイッチとして機能する。尚、上記充電用及び放電用の２つのスイッチ（18）、（19）は、例えば、リレー装置、より具体的には直流電路切り替え用のリレー装置を含んでいる。
【００５８】
上記充電用スイッチ（18）が導通することで、ＥＤＬＣ（16）が充電用ダイオード（D1）のみを介して太陽電池ユニット（12）に接続される。すなわち、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータを介さずに、太陽電池ユニット（12）から供給される直流電力によってＥＤＬＣ（12）が直接充電されるようになっている。
【００５９】
＜スイッチユニット（17）の制御＞
スイッチユニット（17）によるＥＤＬＣ（16）の接続／切断の切り替えは、例えば、昇圧ユニット（14）から出力される制御信号（CTL1、CTL2）で制御することができ、本実施形態では昇圧ユニット（14）はスイッチユニット（17）を制御する制御手段として機能する。具体的には次の通りである。
【００６０】
昇圧ユニット（14）が直流リンク部（212）にＤＣ給電している場合において電力変換装置（210）が駆動する負荷（モータ（M））が重い場合、インバータ（213）は直流リンク部（212）に供給される直流電力を全て消費してモータ（M）を駆動するため、直流リンク部（212）の電圧は所定の範囲内に収まる。一方、昇圧ユニット（14）が直流リンク部（212）にＤＣ給電している場合において電力変換装置（210）が駆動する負荷（モータ（M））が軽い場合、インバータ（213）が直流リンク部（212）に供給される直流電力を全て消費しきれない状態で昇圧ユニット（14）からＤＣ給電が続くため、直流リンク部（212）の電圧、すなわち、昇圧ユニット（14）の出力電圧がどんどん上昇する。昇圧ユニット（14）は、自身の出力電圧を常時監視しており、出力電圧の上限値を超えたことを検知（過電圧検知）すると出力を停止するようになっている。すなわち、昇圧ユニット（14）は、負荷電力が入力電力（この例ではＰＶ発電電力）よりも小さいことを軽負荷時として検知することができるようになっている。したがって、昇圧ユニット（14）はモータ（M）の負荷電力を検出する負荷電力検出手段として機能する。
【００６１】
したがって、昇圧ユニット（14）は、負荷電力が入力電力よりも小さい軽負荷時（負荷ゼロ時を含む）を検知した際には、放電用の制御信号（CTL2）を発しないで、放電用スイッチ（19）をオフ（開）制御して、ＥＤＬＣ（16）の放電電力の昇圧ユニット（14）への供給を止めると共に、充電用の制御信号（CTL1）を発し、この充電用の制御信号（CTL1）で充電用スイッチ（18）をオン（閉）制御して、ＥＤＬＣ（16）を太陽電池ユニット（12）に接続して充電する。一方、上記軽負荷時を検知しない際、すなわち、重負荷時には、充電用の制御信号（CTL1）の出力を停止して、充電用スイッチ（18）をオフ（開）制御して、太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）への充電を停止すると共に、放電用の制御信号（CTL2）を発し、この放電用の制御信号（CTL2）で放電用スイッチ（19）をオン（閉）制御して、ＥＤＬＣ（16）の放電電力を昇圧ユニット（14）に供給することができる。
【００６２】
上記の充電用スイッチ（18）と放電用スイッチ（19）との軽負荷時及び重負荷時でのオン、オフ状態をまとめると、図３の表の通りとなる。
【００６３】
＜ＥＤＬＣ（16）の定格電圧＞
太陽電池ユニット（12）の定格電圧は、ＥＤＬＣ（16）の定格電圧以下にしておくことが望ましい。こうすることで、ＥＤＬＣ（16）を充電する際、ＥＤＬＣ（16）に過電圧が印加されることがない。例えば、昇圧ユニット（14）が最大昇圧比が４倍で、電力変換装置（210）における直流リンク部（212）の電圧が２８０Ｖの場合、太陽電池ユニット（12）及びＥＤＬＣ（16）の定格電圧は７０Ｖ以上であればよい。太陽電池ユニット（12）及びＥＤＬＣ（16）ともに、モジュール数を増減することで定格電圧を容易に調整することができる。
【００６４】
一方、ＥＤＬＣ（16）の充電量が小さい場合、ＥＤＬＣ（16）の出力電圧が低いため、太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）に大きな充電電流が流れるおそれがある。しかし、太陽電池ユニット（12）の最大電流はセルの短絡電流で制限されるため、ＥＤＬＣ（16）を破壊するほどの過電流が流れる心配はない。
【００６５】
ＥＤＬＣ（12）の充電開始時において太陽電池ユニット（12）の出力電圧とＥＤＬＣ（16）の出力電圧とは一致しないが、ＥＤＬＣ（16）の充電が進むにつれ太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）に流れる電流値が自動的に成り行きで決まる。また、最大充電電流は太陽電池ユニット（12）の短絡電流で制限されるため、ＥＤＬＣ（16）を太陽電池ユニット（12）に直結することでＥＤＬＣ（16）を成り行きで充電することができる。
【００６６】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態では、太陽電池ユニット（12）からの電力アシストが小さい軽負荷時には、放電用スイッチ（19）のオフによりＥＤＬＣ（16）から昇圧ユニット（14）への放電を強制的に止めることができるので、電力アシストが必要な重負荷時の放電のためにＥＤＬＣ（16）の充電電力を保持しておくことが可能である。
【００６７】
更に、この軽負荷時には、太陽電池ユニット（12）から昇圧ユニット（14）を通じた電力アシストは小さいために、昇圧ユニット（ＤＣ／ＤＣコンバータ）（14）での電力変換効率は低くなり、昇圧時の電力損失が大きい。しかし、この軽負荷時には、充電用スイッチ（18）のオンにより太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）への充電を行うので、太陽電池ユニット（12）の発電電力の多くをＥＤＬＣ（16）の充電に回すことで、太陽電池ユニット（12）の発電電力の有効活用が可能である。
【００６８】
また、本実施形態では、充電用のスイッチ（18）と放電用のスイッチ（19）とを配置しているので、太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）への充電と、ＥＤＬＣ（16）から昇圧ユニット（14）への放電とを独立して行うことが可能である。従って、図３に示したように、例えば、軽負荷時には、充電用スイッチ（18）をオンしてＥＤＬＣ（16）の充電を行いながら、放電用スイッチ（19）をオフからオンに切り替えてＥＤＬＣ（16）から昇圧ユニット（14）への放電を行っても良い。
【００６９】
本実施形態では、昇圧ユニット（14）は、負荷（モータ（M））の大きさの検出と、スイッチユニット（17）の制御とを行う機能とを併有したので、その負荷センサや制御回路が不要となるが、別途にそのような負荷センサや制御回路を設けても良いのは勿論である。この場合には、既存の昇圧ユニット（14）の改造が不要になる。
【００７０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図４に基づいて説明する。
【００７１】
本実施形態は、上記第１の実施形態のスイッチユニット（17）の構成を変更したものである。具体的に、図４に示したスイッチユニット（17’）は、図２に示したオンオフ式の２つのスイッチ（18,19）に代えて、二者択一式の１つの充放電用のスイッチ（35）を配置したものである。この充放電用スイッチ（35）の切り替え制御は、昇圧ユニット（14）から発せられる充放電制御信号（CTL）により行われる。
【００７２】
具体的に、上記二者択一式の充放電用スイッチ（35）の切り替え制御は、図５に示したように、充放電制御信号（CTL）により、軽負荷時（負荷ゼロ時を含む）には充電用ダイオード（D1）側に切り替え、重負荷時には放電用ダイオード（D2）側に切り替える。その他の構成は第１の実施形態で説明した図２の構成と同様であるので、その説明を省略する。
【００７３】
従って、本実施形態では、二者択一式の充放電用スイッチ（35）が軽負荷時には充電用ダイオード（D1）側に切り替わる。その結果、上記第１の実施形態と同様に、ＥＤＬＣ（16）から昇圧ユニット（14）への放電が強制的に停止するので、電力アシストが必要な重負荷時の放電のためにＥＤＬＣ（16）の充電電力を保持しておくことが可能であると共に、太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）への充電が行われるので、太陽電池ユニット（12）の発電電力の多くをＥＤＬＣ（16）の充電に回して、太陽電池ユニット（12）の発電電力の有効活用が可能である。
【００７４】
しかも、二者択一式のスイッチ（35）を１つ設けるだけであるので、上記第１の実施形態のように２つのオンオフ式のスイッチ（18）、（19）を設ける場合に比べて構成を簡易にできる。
【００７５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図６に基づいて説明する。
【００７６】
上記第１及び第２の実施形態では、負荷（モータ（M））の軽重に応じてスイッチユニット（17,17’）を制御したが、本実施形態では、負荷の軽重とＥＤＬＣ（16）の充電率とに基づいてスイッチユニット（17）を制御するものである。
【００７７】
図６は、本実施形態の太陽電池システム（10）の全体構成を示す。同図の太陽電池システム（10）では、図２の太陽電池システム（10）に更に電圧センサ（40）が配置される。この電圧センサ（40）はＥＤＬＣ（16）の端子電圧を検出する。
【００７８】
ＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣ（State of Charge）は、満充電状態を１００％、完全放電状態を０％とすると、ＳＯＣ＝１００％がＥＤＬＣ（16）の定格電圧に相当し、ＳＯＣ＝０％が０（V）に相当するので、ＥＤＬＣ（16）の端子電圧からＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣが簡単に判る。例えば、定格電圧１００（V）のＥＤＬＣの場合には、端子電圧１００（V）は充電率ＳＯＣ＝１００％、端子電圧５０（V）は充電率ＳＯＣ＝５０％となる。このように、ＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣはＥＤＬＣ（16）の端子電圧に比例するので、昇圧ユニット（14）は上記電圧センサ（40）が検出したＥＤＬＣ（16）の端子電圧に基づいてＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣを算出する。上記電圧センサ（40）と昇圧ユニット（14）により、ＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣを検出する充電率検出手段（41）を構成する。
【００７９】
昇圧ユニット（14）は、上記算出したＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣと負荷（モータ（M））の軽重とに基づいてスイッチユニット（17）を制御する。このスイッチユニット（17）の制御の様子を図７の表に示す。
【００８０】
同図では、軽負荷時に、ＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣが所定値以下の低充電率のときには、放電用スイッチ（19）をオフしてＥＤＬＣ（16）から昇圧ユニット（14）への放電を止めると共に、充電用スイッチ（18）をオンして太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）への充電を行う。一方、軽負荷時にＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣが所定値を越える高充電率のときには、逆に、充電用スイッチ（18）をオフして太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）への充電を停止すると共に、放電用スイッチ（19）をオンしてＥＤＬＣ（16）から昇圧ユニット（14）への放電を行う。
【００８１】
また、重負荷時に、ＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣが低充電率のときには、放電用スイッチ（19）をオンしてＥＤＬＣ（16）から昇圧ユニット（14）への放電を行うと共に、充電用スイッチ（18）をオフして太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）への充電を停止する。一方、重負荷時にＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣが高充電率のときには、放電用スイッチ（19）をオンしてＥＤＬＣ（16）から昇圧ユニット（14）への放電を行うと共に、充電用スイッチ（18）もオンして太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）への充電を行う。
【００８２】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態では、軽負荷時であっても、ＥＤＬＣ（16）が低充電率の状態のときに限り、ＥＤＬＣ（16）から昇圧ユニット（14）への放電を止めると共に太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）への充電を行う。従って、電力アシストが必要な重負荷時には、上記軽負荷時に低充電率の状態で充電されて保持されていた電力を昇圧ユニット（14）を経て負荷（モータ（M））に供給することができる。しかも、軽負荷時であっても、ＥＤＬＣ（16）が高充電率の状態、すなわちＥＤＬＣ（16）のアシスト電力が多い状態にあれば、ＥＤＬＣ（16）の充電を停止して、そのＥＤＬＣ（16）のアシスト電力を負荷（モータ（M））に供給して有効利用することが可能である。尚、図７に括弧書きで記載したように、軽負荷時での昇圧ユニット（14）での低い電力変換効率を考慮して、放電用スイッチ（19）をオフにして負荷（モータ（M））への放電を停止しても良い。
【００８３】
更に、本実施形態では、ＥＤＬＣ（16）が高充電率の状態のときには、負荷（モータ（M））の軽重に拘わらず、ＥＤＬＣ（16）から負荷（モータ（M））への電力アシストを行うので、ＥＤＬＣ（16）のアシスト電力を有効利用できる。
【００８４】
（第４の実施形態）
続いて、本発明の第４の実施形態を説明する。
【００８５】
図８は、図４の太陽電池システム（10）に対して電圧センサ（40）を配置した構成を示す。したがって、本実施形態は、上記第３の実施形態とはスイッチユニットの構成及びその切り替え制御が相違するのみである。
【００８６】
図９は、本実施形態でのスイッチユニット（17’）の制御の様子を示す。同図では、軽負荷時において、ＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣが低い低充電率の状態では、充放電用スイッチ（35）を充電用ダイオード（D1）側に切り替える一方、高充電率の状態では放電用ダイオード（D2）側に切り替える。また、重負荷時では、低充電率の状態及び高充電率の状態の双方で、充放電用スイッチ（35）を放電用ダイオード（D2）側に切り替える。
【００８７】
従って、本実施形態では、上記第３の実施形態と同様に、ＥＤＬＣ（16）が低充電率の状態のときには、ＥＤＬＣ（16）から昇圧ユニット（14）への放電を止めると共に太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）への充電を行うので、この保持されていた電力を電力アシストが必要な重負荷時にモータ（M）に供給することができる。
【００８８】
尚、軽負荷時にＥＤＬＣ（16）が高充電率の状態のときには、昇圧ユニット（14）での低い電力変換効率を考慮して、充放電用スイッチ（35）を充電用ダイオード（D1）側に切り替えて太陽電池ユニット（12）からＥＤＬＣ（16）への充電を行っても良い。
【００８９】
以上説明したように、上記第１〜第４実施形態に係る太陽電池システム（10）では、ＥＤＬＣ（16）の充放電用のＤＣ／ＤＣコンバータが不要であり、回路要素を削減することができる。また、第１〜第４実施形態に係る太陽電池システム（10）は、ＰＶ発電電力が負荷電力よりも大きい軽負荷時や、この軽負荷時にＥＤＬＣ（16）の充電率ＳＯＣが低いときには、昇圧ユニット（14）を経た電力変換装置（210）への電力アシストを停止して重負荷時のためにアシスト電力を保持しておくことが可能であり、これにより、太陽電池システム（10）においてＰＶ発電電力を無駄にせずに有効に利用することができる。
【００９０】
（その他の実施形態）
以上の説明では、太陽電池システム（10）が空気調和システム（1）に適用される場合を例に挙げて説明したが、太陽電池システム（10）は、冷蔵庫、洗濯機、ＩＨ調理器、プリンタなどにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上説明したように、上記の太陽電池システムは、圧縮機を用いて冷媒回路に冷媒を循環させる空気調和システムなどに有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１０            太陽電池システム
１２            太陽電池ユニット
１４            昇圧ユニット（負荷電力検出手段）（制御手段）
１６            ＥＤＬＣ（電気二重層キャパシタ）
１７、１７‘    スイッチユニット
１８            充電用スイッチ
１９            放電用スイッチ
Ｄ１            充電用ダイオード（逆流防止素子）
Ｄ２            放電用ダイオード（逆流防止素子）
３０            商用系統
３５            充放電用スイッチ
４０            電圧センサ
４１            充電率検出手段
２１０          電力変換装置
２１２          直流リンク部
Ｍ              負荷（モータ）
【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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