(57)【要約】【課題】  車両に搭載される車載用太陽光発電システムに於いて、複数の太陽電池パネルが車両の進行方向に並列されている場合に、先頭の太陽電池パネルの周囲環境がその後に並べられた太陽電池パネルの位置に移動することにより、先頭の太陽電池パネルの作動条件が後続の太陽電池パネルに利用可能であるという利点を生かした構成を提供すること。【解決手段】  本発明の車載用太陽光発電システムは、車両の進行方向に並列された複数の太陽電池パネルを有し、車両の進行方向の先頭に配置された太陽電池パネルに於ける最大出力点を与える動作設定を車両の進行方向に於ける後方の太陽電池パネルの動作に於いて用いる。これにより、最大出力点検出の設備は、先頭に配置された太陽電池パネルに対してのみ設けられればよいこととなる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用太陽光発電システムであって、車両の進行方向に並列された複数の太陽電池パネルを有し、前記車両の進行方向の先頭に配置された太陽電池パネルに於ける最大出力点を与える動作設定を前記車両の進行方向に於ける後方の太陽電池パネルの動作に於いて用いる車載用太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光電池パネルを用いた太陽光発電システムに係り、より詳細には、自動車等の車両に搭載される車載用太陽光発電システムに係る。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムでは、典型的には、複数の太陽電池セルが格子状に配列された太陽電池パネルへ照射された光のエネルギーが光起電力効果によって電気エネルギーに変換される。そこに於いて使用される太陽電池セルに於いては、一般的には、日射量や温度などの環境条件によって、最大の出力が得られる動作点（最大出力点）、即ち、最大の出力を与える電圧条件が変化する。そこで、通常、太陽光発電システムに於いては、まず、太陽電池パネル単位にて、常に、最大出力点の検出を行い、それに追従するように、太陽電池パネルから電力を取り出す際の電圧の制御が実行される（ＭＰＰＴ：Maximum  Power  Point  Tracking）。かかるＭＰＰＴ制御に関して、例えば、特許文献１では、太陽電池の周辺環境条件を表す環境データとそのときの太陽電池の電力を表す電力データとから、環境データと電力データとの関係式を推計し、その推計式を用いて、任意の条件に於いて、最大出力点を推定するＭＰＰＴ制御器を提案している。また、特許文献２では、一つの太陽光発電システムに於いて得られた発電量情報を用いて、別の同種の太陽光発電システムの発電量を予測する装置が提案されている。なお、上記の如く、太陽電池セル又は太陽電池パネルの周囲の温度や日射量などの環境条件によって、最大出力点が変化するので、複数の太陽電池パネルが並べられた定置型のシステムでは、それらの太陽電池パネルが同種のパネルであっても、それぞれのパネルについての最大出力点を検出して、それに追従して制御するためのＭＰＰＴ制御器がそれぞれの太陽電池パネルのために個別に備えられるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７０８３５
【特許文献２】特開２０１３−４２５７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の如き太陽電池パネルを用いた太陽光発電システムを自動車等の車両に搭載することを考えた場合も、車両は、時々刻々と場所を移動し、周囲環境条件は常に変化するので、太陽電池パネルの最大出力点を見つけて制御するためのＭＰＰＴ制御器が必要となる。しかしながら、車両に太陽光発電システムを搭載する場合には、システムの利用可能な領域に制限があるので、システムをできるだけコンパクトにして軽量化できることが好ましい。この点に関し、車両に複数の太陽電池パネルを搭載する場合、車両の走行とともに、個々の太陽電池パネルの周囲環境条件は常に変化するが、太陽電池パネルが車両の進行方向に並列されている場合、車両の走行とともに、先頭の太陽電池パネルの周囲環境は、その後に並べられた太陽電池パネルの位置に移動することとなる。即ち、車載の複数の太陽電池パネルに於いては、車両の走行とともに順番に同一の周囲環境条件下に置かれることとなる。そして、先頭から数えて二番目以降の太陽電池パネルは、先頭の太陽電池パネルに於ける周囲環境に対応する作動条件がそのまま利用可能である。その場合、最大出力点検出のためのＭＰＰＴ制御器は、先頭の太陽電池パネルのためだけに用意すればよいこととなる。本発明に於いては、かかる知見が利用される。
【０００５】
かくして、本発明の一つの課題は、車両に搭載される車載用太陽光発電システムであって、複数の太陽電池パネルが車両の進行方向に並列されている場合に、先頭の太陽電池パネルの周囲環境が、その後に並べられた太陽電池パネルの位置に移動することにより、先頭の太陽電池パネルの作動条件が後続の太陽電池パネルに利用可能であるという利点を生かしたシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、上記の課題は、車載用太陽光発電システムであって、車両の進行方向に並列された複数の太陽電池パネルを有し、車両の進行方向の先頭に配置された太陽電池パネルに於ける最大出力点を与える動作設定を車両の進行方向に於ける後方の太陽電池パネルの動作に於いて用いる車載用太陽光発電システムによって達成される。
【０００７】
上記の構成に於いて、「車両」は、任意の形式の自動車等の車両であってよい。複数の太陽電池パネルは、それぞれ、この分野に通常利用される形式の太陽電池パネルであってよい。先頭に配置された太陽電池パネルに於ける最大出力点を与える動作設定は、この分野に通常利用される形式の、任意のＭＰＰＴ制御器によって任意の形式にて検出される最大出力点を与える電圧設定であってよい。個々の太陽電池パネルの作動は、与えられた動作設定に従って任意の形式にて達成されてよい。
【０００８】
上記の本発明の構成によれば、太陽電池パネルの最大出力点の検出は、車両の進行方向の先頭の太陽電池パネルについてのみ為されればよく、先頭から数えて二番目以降の太陽電池パネルの作動は、車両の進行方向の先頭の太陽電池パネルに於いて得られた最大出力点に対応する動作条件で実行されることとなる。より具体的には、各太陽電池パネルに於いては、現在の車速と先頭のパネルからの距離とから先頭のパネルの環境条件が自身に到達する時間を決定し、その時間だけ遅れて、先頭の太陽電池パネルの動作条件が利用されることとなる。
【発明の効果】
【０００９】
上記の如く、本発明の車載用太陽光発電システムでは、最大出力点（ＭＰＰ）の検出と太陽電池パネルの動作条件の決定は、車両の進行方向の先頭の太陽電池パネルに於いてのみ実行されればよくなるので、先頭から数えて二番目以降の太陽電池パネルのためのＭＰＰの検出と太陽電池パネルの動作条件の決定のための手段が不要となる。そうすると、車載用太陽光発電システムの占有する空間、重量及び費用の低減が図られることとなる。
【００１０】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（Ａ）は、本発明による車載用太陽光発電システムが搭載された車両の模式図であり、図１（Ｂ）は、本発明による車載用太陽光発電システムの構成をブロック図の形式で示した図である。図１（Ｃ）は、一つの太陽電池パネルに於ける、電圧Ｖと出力Ｐとの関係の例を模式的に示した図である。左図は、パネル上に影がないときの例であり、右図は、パネル上に影があるときの例である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明による車載用太陽光発電システムに於ける車両の進行方向に沿って並列された太陽電池パネルの模式図であり、時間と共に、影の位置が移動する様子を示している。図２（Ｂ）は、本発明による車載用太陽光発電システムに於いて、各太陽電池パネルで利用される太陽電池パネルの動作条件をタイムチャートの形式で示した図である。
【符号の説明】
【００１２】
１…車両
２ｆ、２ｒ…前輪、後輪
３…車体
４…太陽電池パネル列
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。
【００１４】
太陽光発電システムの構成
図１（Ａ）、（Ｂ）を参照して、本発明の車載用太陽光発電システムに於いては、車輪２ｆ、２ｒを有する自動車等の車両１の車体３の屋根部分に複数枚の太陽電池パネル４が車両の前後方向、即ち、進行方向、に沿って並列される。各太陽電池パネル４に於いては、図１（Ｂ）に模式的に描かれている如く、格子状に配列され複数の太陽電池セルが電気的に直列に接続され、各太陽電池パネル４に於いて、一対の出力端子ｔｍが設けられて、かかる出力端子ｔｍが更に電力変換部へ接続される。そして、各太陽電池パネル４で得られた電力エネルギーは、電力変換部を介して蓄電装置又はその他の機器（図示せず）へ供給される。
【００１５】
かかる太陽電池パネル４から取り出される電力エネルギーに関して、一般的には、或る環境条件に於いて太陽電池パネル４から得られる電力（単位時間当たりの電力エネルギー）は、その際の電圧の設定によって変化する。例えば、図１（Ｃ）に模式的に描かれている如く、或る環境条件に於ける太陽電池パネル４から得られる電力Ｐは、電圧の設定に対して、図示の如く変化する。なお、同図の左図は、太陽電池パネル４の全域に影がない場合であり、右図は、太陽電池パネル４の一部に影が存在する場合を示している。即ち、効率的に太陽電池パネル４から電力を得るには、太陽電池パネル４からの電力Ｐが最大となる動作点（最大出力点ＭＰＰ）となるように太陽電池パネル４からの出力電圧Ｖが調節される必要がある。そこで、太陽電池パネル４の作動制御に於いては、制御部に於いて、最大出力点ＭＰＰを検出してその最大出力点ＭＰＰを達成する出力電圧を決定し、太陽電池パネル４に接続される電力変換部に於いて、太陽電池パネル４の出力電圧が、決定された出力電圧となるよう設定されることとなる。また、上記の太陽電池パネル４からの電力Ｐが最大となる最大出力点ＭＰＰは、太陽電池パネル４の受ける日射量、温度、受光分布（影領域の広さと位置）などの環境条件によって変動する。そこで、通常、各太陽電池パネル４の制御部に於いては、最大出力点ＭＰＰを検出するための構成であるＭＰＰＴ制御器が個別に設けられ、ＭＰＰＴ制御器が、変動する最大出力点ＭＰＰを常に検出してそれを与えるように太陽電池パネル４からの出力電圧Ｖを追従的に制御することとなる（特許文献１、２）。
【００１６】
ところで、上記の如き、複数枚の太陽電池パネル４が車体３の屋根部分に整列される場合、車両の走行とともに、周囲の環境状態は、図１（Ｂ）に示されている如く、相対的に、車両の後方へ移動することとなる。即ち、先頭の太陽電池パネル４Ｉの環境状態は、車速Ｖｓに走行している車両に於いて、先頭から二番目、三番目の太陽電池パネル４II、４IIIに、時間Ｌ１／Ｖｓ後、Ｌ２／Ｖｓ後（下記＊注参照）に、それぞれ到達することとなる（ここで、Ｌ１、Ｌ２は、先頭の太陽電池パネル４の先頭縁からの二番目、三番目の太陽電池パネル４の先頭縁の距離である。）。その場合、先頭から二番目、三番目の太陽電池パネル４II、４IIIに於いて、先頭の太陽電池パネル４Ｉの環境状態に基づいて決定された最大出力点ＭＰＰに対応する動作点が利用できることとなる。（＊注−車速Ｖｓが時間によって変化することを考慮した場合には、先頭の太陽電池パネル４ＩのＭＰＰの決定時Ｔ１からの車速Ｖｓの時間積分値が、それぞれ、Ｌ１、Ｌ２となったときの時刻Ｔ２、Ｔ３に、先頭の太陽電池パネル４Ｉの環境状態が二番目、三番目の太陽電池パネル４II、４IIIに到達する。）
【００１７】
かくして、本発明に於いては、図１（Ｂ）に示されている如く、ＭＰＰＴ制御器は、先頭の太陽電池パネル４Ｉの制御部に於いてのみ設けられる。それに後続する二番目以降の太陽電池パネル４II、４III、…に於いては、先頭の太陽電池パネル４Ｉの制御部からの出力電圧Ｖ（ｔ）の設定情報を受け取ると共に、車載の車速センサから車速Ｖｓを表す値を用いて、時間Ｌ１／Ｖｓ後、Ｌ２／Ｖｓ後、…に（或いは、先頭の太陽電池パネル４ＩのＭＰＰの決定時Ｔ１からの車速Ｖｓの時間積分値が、それぞれ、Ｌ１、Ｌ２、…となったときの時刻Ｔ２、Ｔ３、…に、）、それぞれ、順に、先頭の太陽電池パネル４Ｉの設定出力電圧Ｖ（ｔ）が、そのときの出力電圧Ｖ（ｔ）として設定される。なお、車速センサからの車速Ｖｓを表す値は、図中、実線にて示されている如く、太陽電池パネル４II、４III、…の制御部に与えられ、各制御部に於いて、先頭の太陽電池パネル４Ｉの制御部からの出力電圧Ｖ（ｔ）の設定情報を利用するタイミングが制御されてもよく、或いは、図中、破線にて示されている如く、車速センサからの車速Ｖｓを表す値は、先頭の太陽電池パネル４Ｉの制御部に与えられて、各太陽電池パネルに於いて先頭の太陽電池パネル４Ｉの出力電圧Ｖ（ｔ）の設定情報を利用するタイミングが制御されてもよい。
【００１８】
太陽電池パネルの設定出力電圧Ｖ（ｔ）の制御例
図２は、車両の走行中に於ける本発明による車載用太陽光発電システムの複数枚の太陽電池パネルの設定出力電圧Ｖ（ｔ）の制御例を示している。まず、例えば、図２（Ａ）に模式的に描かれている如く、車速Ｖｓに走行する車両に於いて、その進行方向に太陽電池パネル４Ｉ、４II、４IIIが整列して配置されている場合を考えると、時刻Ｔ１に於いて、太陽電池パネル４Ｉの先頭縁に或る影がかかった状態があったとき、車両がそのまま車速Ｖｓに走行すると、影は、車両の後方へ移動し、時刻Ｔ２に、太陽電池パネル４IIに到達する。そして、更に、時刻Ｔ３に、太陽電池パネル４IIIに到達することとなる。即ち、上記の状況に於いては、時刻Ｔ１−Ｔ２の太陽電池パネル４Ｉの影の状態は、時刻Ｔ２−Ｔ３に於いて太陽電池パネル４IIに再現されることとなる。同様に、時刻Ｔ１−Ｔ２の太陽電池パネル４Ｉの影の状態は、時刻Ｔ３−Ｔ４に於いて太陽電池パネル４IIIに再現され、時刻Ｔ２−Ｔ３の太陽電池パネル４Ｉの影の状態は、時刻Ｔ３−Ｔ４に於いて太陽電池パネル４IIに再現されることとなる。ここに於いて、環境状態の移動を影の動きを用いて説明したが、その他の環境状態も同様に移動すると考えてよい。そして、同一の環境状態に於ける最大出力点ＭＰＰを与える設定出力電圧Ｖ（ｔ）は、実質的に同一であってよいと考えられる。そこで、本発明では、図２（Ｂ）に例示されている如く、時刻Ｔ１−Ｔ２間の太陽電池パネル４Ｉの設定出力電圧Ｖ（ｔ１）（Ｖ（ｔ）は、時間とともに変動し得る値である。）は、時刻Ｔ２−Ｔ３間の太陽電池パネル４II、及び、時刻Ｔ３−Ｔ４間の太陽電池パネル４IIIに於いて利用され、時刻Ｔ２−Ｔ３間の太陽電池パネル４Ｉの設定出力電圧Ｖ（ｔ２）は、時刻Ｔ３−Ｔ４間の太陽電池パネル４II、及び、時刻Ｔ４−Ｔ５間の太陽電池パネル４IIIに於いて利用される。即ち、先頭の太陽電池パネル４Ｉに対して決定された設定出力電圧Ｖ（ｔ）は、その設定値を決定した環境状態が後続の太陽電池パネルに到達する毎に、利用されることとなる。
【００１９】
かくして、上記の如く、車載用の車載用太陽光発電システムに複数枚の太陽電池パネルが車両の進行方向に沿って並列されている構成の場合、最大出力点ＭＰＰの検出とこれに対応する出力電圧Ｖ（ｔ）の設定は、先頭の太陽電池パネル４Ｉに対してのみ実行され、かかる先頭の太陽電池パネル４Ｉに対して設定された出力電圧Ｖ（ｔ）は、後続の太陽電池パネルに於いて、車速Ｖｓと太陽電池パネルの先頭縁間の距離（又は配列のピッチ）から決定される時間の経過後に、使用されることとなる。かかる構成によれば、二番目以降の太陽電池パネル４II、４III、…のための制御部に於いて、ＭＰＰＴ制御器の構成は不要となり、車載用太陽光発電システムの占有する空間、重量及び費用の低減が図られることとなる。
【００２０】
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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