(57)【要約】【課題】太陽光発電システムにおいて、エネルギー利用効率の改善を図る。【解決手段】太陽電池ユニット（12）の出力を蓄電ユニット（16）に直接供給して充電する第１充電制御モード（M1）と、太陽電池ユニット（12）の出力を単方向直流/直流コンバータ（14）に入力し、該単方向直流/直流コンバータ（14）の出力を双方向直流/直流コンバータ（15）で降圧させて蓄電ユニット（16）を充電する第２充電制御モード（M2）の２つのモードで充電制御を行う制御部（19）を設ける。【選択図】図２
2017060309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
蓄電ユニット（16）と、
電圧の昇圧動作のみが可能な単方向直流/直流コンバータ（14）と、
電圧の昇圧動作及び降圧動作が可能な双方向直流/直流コンバータ（15）と、
上記太陽電池ユニット（12）の出力を上記蓄電ユニット（16）に直接供給して該蓄電ユニット（16）を充電する第１充電制御モード（M1）と、上記太陽電池ユニット（12）の出力を上記単方向直流/直流コンバータ（14）に入力し、該単方向直流/直流コンバータ（14）の出力を上記双方向直流/直流コンバータ（15）で降圧させて上記蓄電ユニット（16）を充電する第２充電制御モード（M2）の２つのモードで充電制御が可能な制御部（19）と、
を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
請求項１において、
上記制御部（19）は、上記太陽電池ユニット（12）の出力を上記単方向直流/直流コンバータ（14）に入力し、該単方向直流/直流コンバータ（14）の出力を負荷に供給しつつ、該単方向直流/直流コンバータ（14）の出力の余剰分を上記双方向直流/直流コンバータ（15）で降圧させて上記蓄電ユニット（16）を充電する第３充電制御モード（M3）を有していることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記蓄電ユニット（16）は、電気二重層キャパシタであり、
上記単方向直流/直流コンバータ（14）は、最大電力点追従機能を有していることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかにおいて、
上記双方向直流/直流コンバータ（15）は、最大電力点追従機能を有しておらず、
上記制御部（19）は、上記双方向直流/直流コンバータ（15）によって、上記太陽電池ユニット（12）の出力を負荷に供給する制御モード（M4）を有していることを特徴とする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、太陽光発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家庭やオフィスには、省エネルギー等を目的として、太陽光発電（Photovoltaics）を行う太陽光発電装置（例えば特許文献１を参照）が導入されつつある。太陽光発電装置で得た電力を家庭などの電気機器で利用することで、商用電力の利用量を減らすことができる。例えば、空気調和機では、コンバータとインバータを備えた電力変換装置が用いられることが多く、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、太陽光発電で得た電力を直流給電すれば、電力変換装置を電力アシストすることができるのである。
【０００３】
なお、太陽光発電装置には、太陽電池が出力した直流電力を昇圧するDC/DCコンバータ（パワーコンディショナーとも呼ばれる）を設けるのが一般的であり、いわゆるMPPT(Maximum Power Point Tracking)方式をその制御に採用することによって効率的に発電電力を得ることができる。
【０００４】
また、このような太陽光発電装置では、太陽光発電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）などの蓄電ユニットが併用されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７２０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般的なパワーコンディショナーは、負荷が必要とする電力よりも太陽光発の電力の方が大きくなると動作を停止するようになっており、このような場合には発電した電力を負荷において有効に利用できない。それに対しては、蓄電ユニットに充電することも考えられるが、蓄電ユニットが満充電状態になってしまうと、やはり発電した電力が無駄になってしまう。つまり、従来の太陽光発電装置には、エネルギー利用効率の改善の余地がある。
【０００７】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、太陽光発電システムにおいて、エネルギー利用効率の改善を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
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、
蓄電ユニット（16）と、
電圧の昇圧動作のみが可能な単方向直流/直流コンバータ（14）と、
電圧の昇圧動作及び降圧動作が可能な双方向直流/直流コンバータ（15）と、
上記太陽電池ユニット（12）の出力を上記蓄電ユニット（16）に直接供給して該蓄電ユニット（16）を充電する第１充電制御モード（M1）と、上記太陽電池ユニット（12）の出力を上記単方向直流/直流コンバータ（14）に入力し、該単方向直流/直流コンバータ（14）の出力を上記双方向直流/直流コンバータ（15）で降圧させて上記蓄電ユニット（16）を充電する第２充電制御モード（M2）の２つのモードで充電制御が可能な制御部（19）と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この構成では、蓄電ユニット（16）の充電に際して２つのモードを利用できる。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、
上記制御部（19）は、上記太陽電池ユニット（12）の出力を上記単方向直流/直流コンバータ（14）に入力し、該単方向直流/直流コンバータ（14）の出力を負荷に供給しつつ、該単方向直流/直流コンバータ（14）の出力の余剰分を上記双方向直流/直流コンバータ（15）で降圧させて上記蓄電ユニット（16）を充電する第３充電制御モード（M3）を有していることを特徴とする。
【００１１】
この構成では、余剰の電力が蓄電ユニット（16）の充電に利用される。
【００１２】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
上記蓄電ユニット（16）は、電気二重層キャパシタであり、
上記単方向直流/直流コンバータ（14）は、最大電力点追従機能を有していることを特徴とする。
【００１３】
この構成では、太陽電池ユニット（12）の最大電力点で蓄電ユニット（16）を充電することが可能になる。
【００１４】
また、第４の発明は、第１から第３の発明の何れかにおいて、
上記双方向直流/直流コンバータ（15）は、最大電力点追従機能を有しておらず、
上記制御部（19）は、上記双方向直流/直流コンバータ（15）によって、上記太陽電池ユニット（12）の出力を負荷に供給する制御モード（M4）を有していることを特徴とする。
【００１５】
この構成では、双方向直流/直流コンバータ（15）が最大電力点追従機能を有していないので、負荷に必要な電力が太陽電池ユニット（12）で発電され電力よりも小さいような場合にも負荷に電力を供給できる。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、蓄電ユニット（16）の充電と負荷の電力アシストとを同時に行うことができるので、例えば、負荷に必要な電力が太陽電池ユニット（12）で発電され電力よりも小さいような場合にも負荷に電力供給できる。すなわち、エネルギー利用効率の改善を図ることが可能になる。
【００１７】
また、第２の発明によれば、余剰の電力を蓄電できるので、エネルギー利用効率の改善を図ることが可能になる。
【００１８】
また、第３の発明によれば、太陽電池ユニット（12）の最大電力点で蓄電ユニット（16）を充電ので、エネルギー利用効率の改善を図ることが可能になる。
【００１９】
また、第４の発明によれば、負荷に必要な電力が太陽電池ユニット（12）で発電され電力よりも小さいような場合にも発電した電力を利用できるので、エネルギー利用効率の改善を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施形態の空気調和システムを示す。
【図２】図２は、空気調和システムにおける電力系統を示す。
【図３】図３は、制御部が行う制御のフローを示す。
【図４】図４は、第１充電制御モードにおける電力のフローを示す。
【図５】図５は、第２充電制御モードにおける電力のフローを示す。
【図６】図６は、第３充電制御モードにおける電力のフローを示す。
【図７】図７は、電気二重層キャパシタによる他の給電形態を示す。
【図８】図８は、ダブルアシストにおける電力のフローを示す。
【図９】図９は、双方向直流/直流コンバータを用いて太陽電池ユニットの発電電力を供給する際の電力フローを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、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、あるい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。
【００２２】
《発明の実施形態》
本発明の実施形態として、太陽光発電システムを備えた空気調和システムの例を説明する。図１は、本発明の実施形態の空気調和システム（1）を示す。空気調和システム（1）は、太陽光発電システム（10）と、空気調和機（20）を備えている。空気調和システム（1）では、空気調和機（20）は、商用電源（30）から供給された交流電力（商用電力）、及び太陽光発電システム（10）で発電した直流電力で駆動される。
【００２３】
〈空気調和機〉
空気調和機（20）は、室内に設置される室内ユニット（21）と、室外に設置される室外ユニット（22）とを備え、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。この冷媒回路では、室内熱交換器（201）、室内膨張弁（203）、室外膨張弁（206）、室外熱交換器（204）、四方切換弁（208）、及び圧縮機（207）が配管によって互いに接続されている。冷媒回路を構成するこれらの構成機器のうち、室内熱交換器（201）及び室内膨張弁（203）は室内ユニット（21）に設けられ、室外膨張弁（206）、室外熱交換器（204）、四方切換弁（208）、及び圧縮機（207）は、室外ユニット（22）に設けられている。
【００２４】
この例では、圧縮機（207）には、スクロール圧縮機などの回転式圧縮機を採用しており、圧縮機（207）は、モータ（M）を有している。そのため、室外ユニット（22）には、圧縮機（207）のモータ（M）に交流電力（この例では三相交流電力）を供給する電力変換装置（210）も設けられている。
【００２５】
−電力変換装置（210）−
図２は、空気調和システム（1）における電力系統を示す。図２に示すように、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、商用電源（30）から供給される交流電力を直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）して出力する。例えば、コンバータ（211）は、ダイオードブリッジ回路で実現できる。なお、この例では、商用電力は単相交流電力である。勿論、商用電力には、三相交流電力を用いる場合もある。
【００２６】
インバータ（213）は、本発明の負荷の一例であり、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を用いて構成されている。そして、この例では、インバータ（213）には、コンバータ（211）、後述の単方向直流/直流コンバータ（14）、及び双方向直流/直流コンバータ（15）から直流電力が入力され、該インバータ（213）は、直流電力をスイッチング動作によって交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）して、圧縮機（207）のモータ（M）に供給する。
【００２７】
また、コンバータ（211）とインバータ（213）とを接続する直流リンク部（212）には、平滑コンデンサが設けられている。なお、直流リンク部（212）の電圧（直流リンク電圧（vdc））の規格値は、２７０Ｖであるものとする。
【００２８】
〈太陽光発電システム（10）〉
太陽光発電システム（10）は、太陽光を受けて発電し、その発電電力を空気調和機（20）に直流給電することで空気調和機（20）を電力アシストする。この例では、太陽光発電システム（10）は、図２に示すように、太陽電池ユニット（12）、単方向直流/直流コンバータ（14）、双方向直流/直流コンバータ（15）、電気二重層キャパシタ（16）、スイッチ（17）、及び制御部（19）を備えている。なお、図示は省略するが太陽光発電システム（10）は、電気二重層キャパシタ（16）の電圧を検出する電圧検出回路も備えている。
【００２９】
−太陽電池ユニット（12）−
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。一般的に、太陽電池ユニット（12）は、複数枚の太陽電池が接続されて構成される。なお、図面等では、太陽電池ユニット（12）をＰＶと略記する場合もある。
【００３０】
−電気二重層キャパシタ（16）−
電気二重層キャパシタ（16）は、太陽電池ユニット（12）が発電した電力を蓄電するものであり、本発明の蓄電ユニットの一例である。なお、図面等では、電気二重層キャパシタ（16）をEDLCと略記する場合もある。
【００３１】
−単方向直流/直流コンバータ（14）−
単方向直流/直流コンバータ（14）は、電圧の昇圧動作のみが可能な直流/直流コンバータであり、供給された直流電力を昇圧（DC/DC変換）して負荷に供給する。この例では、単方向直流/直流コンバータ（14）には、スイッチ（17）を介して太陽電池ユニット（12）から直流電力を供給している。そのため、単方向直流/直流コンバータ（14）は、太陽電池ユニット（12）において想定される最大の電力を扱えるように定格を定めてある。
【００３２】
また、この単方向直流/直流コンバータ（14）は、MPPT（Maximum Power Point Tracking）と呼ばれる機能（以下、最大電力点追従機能とも呼ぶ）を有している。最大電力点追従機能は、太陽電池ユニット（12）から得られる電力が最大電力となるように、単方向直流/直流コンバータ（14）における昇圧量を制御する機能である。
【００３３】
そして、この単方向直流/直流コンバータ（14）の負荷はインバータ（213）であり、単方向直流/直流コンバータ（14）は、直流リンク部（212）に直流電力を供給している。単方向直流/直流コンバータ（14）は、直流リンク部（212）に直流給電することで電力変換装置（210）を電力アシストするのである。
【００３４】
なお、この単方向直流/直流コンバータ（14）には、安全機構が設けられており、直流リンク電圧（vdc）が所定の閾値（例えば規格値である２７０Ｖよりもある程度高い値）を超えると、昇圧動作を停止するようになっている。例えば、インバータ（213）が必要とする電力よりも単方向直流/直流コンバータ（14）の出力電力が大きくなると直流リンク電圧（vdc）が上昇し、直流リンク電圧（vdc）が上記閾値を超えると安全機構が働くことになる。
【００３５】
−双方向直流/直流コンバータ（15）−
双方向直流/直流コンバータ（15）は、電圧の昇圧動作及び降圧動作が可能な直流/直流コンバータである。この例では、双方向直流/直流コンバータ（15）には、直流リンク部（212）と電気二重層キャパシタ（16）とが接続され、電気二重層キャパシタ（16）が蓄電している電力を昇圧して直流リンク部（212）に供給すること、及び、直流リンク部（212）側の直流電力を受けて、それを電気二重層キャパシタ（16）の充電に適した電圧にまで降圧させて電気二重層キャパシタ（16）に供給（充電）することが可能である。なお、この双方向直流/直流コンバータ（15）は、最大電力点追従機能を有していない。
【００３６】
−スイッチ（17）−
スイッチ（17）は、太陽電池ユニット（12）を電気二重層キャパシタ（16）に直接接続して電気二重層キャパシタ（16）に充電する充電状態と、太陽電池ユニット（12）の出力を単方向直流/直流コンバータ（14）に接続する給電状態と、太陽電池ユニット（12）が何れにも接続されていないオフ状態との切換を行う。
【００３７】
なお、この例では、スイッチ（17）を充電状態に切り換えることで、太陽電池ユニット（12）の出力電力を双方向直流/直流コンバータ（15）に供給することができ、その場合に双方向直流/直流コンバータ（15）に昇圧作動をさせると、双方向直流/直流コンバータ（15）は、太陽電池ユニット（12）の出力電力を昇圧して直流リンク部（212）供給する。
【００３８】
−制御部（19）−
制御部（19）は、マイクロコンピュータと、それを動作させるプログラムを格納したメモリとを有し、インバータ（213）への電力供給を制御する。インバータ（213）への給電では、後に詳述するように、制御部（19）は、太陽電池ユニット（12）が発電した直流電力、電気二重層キャパシタ（16）に蓄電されている電力の何れか一方から電力供給させたり、双方から電力供給させたりする。
【００３９】
また、この制御部（19）は、電気二重層キャパシタ（16）への充電の制御も行う。具体的に充電の制御には、以下の３つの制御モードがある。
【００４０】
（１）第１充電制御モード（M1）
第１充電制御モード（M1）は、電力アシストせずに電気二重層キャパシタ（16）を充電するモードである。第１充電制御モード（M1）では、太陽電池ユニット（12）の出力を電気二重層キャパシタ（16）に直接供給して電気二重層キャパシタ（16）を充電する（説明の便宜のため直結充電と呼ぶ）。
【００４１】
（２）第２充電制御モード（M2）
第２充電制御モード（M2）も、電力アシストせずに電気二重層キャパシタ（16）を充電するモードである。第２充電制御モード（M2）では、いわゆるMPPT制御によって太陽電池ユニット（12）から得た電力で電気二重層キャパシタ（16）を充電する（説明の便宜のためMPPT充電と呼ぶ）。具体的には、太陽電池ユニット（12）の出力を、最大電力点追従機能を有した単方向直流/直流コンバータ（14）に入力し、単方向直流/直流コンバータ（14）の出力を双方向直流/直流コンバータ（15）で降圧させてから電気二重層キャパシタ（16）を充電する。
【００４２】
（３）第３充電制御モード（M3）
第３充電制御モード（M3）は、電力アシストを行いつつ電気二重層キャパシタ（16）を充電するモードである。第３充電制御モード（M3）では、単方向直流/直流コンバータ（14）の出力をインバータ（213）に供給しつつ、単方向直流/直流コンバータ（14）の出力の余剰分を双方向直流/直流コンバータ（15）で降圧させて蓄電ユニット（16）を充電する。
【００４３】
〈制御部（19）の動作〉
−電気二重層キャパシタ（16）の充電−
本実施形態では、制御部（19）は、電気二重層キャパシタ（16）の充電に際して、電気二重層キャパシタ（16）の充電状態（State Of Chargeとも呼び、以下、SOCと略記する）に応じて、直結充電（第１充電制御モード（M1））を行うか、MPPT充電（第２充電制御モード（M2）或いは第３充電制御モード（M3））を行うかを切り換える。
【００４４】
図３は、制御部（19）が行う制御フローを示す。制御部（19）は、制御を開始したら、第１充電制御モード（M1）による充電を行える状態にする（ステップＳ０１）。具体的には制御部（19）は、スイッチ（17）を充電状態に切り換えて、太陽電池ユニット（12）を電気二重層キャパシタ（16）に接続する（図４参照）。このとき単方向直流/直流コンバータ（14）、及び双方向直流/直流コンバータ（15）は、双方とも動作させていない。なお、図４には、第１充電制御モード（M1）における電力のフローを矢印で示した。
【００４５】
次に制御部（19）は、電気二重層キャパシタ（16）の電圧を検出することによって、電気二重層キャパシタ（16）のSOCを確認し、次に行う処理を決定する（ステップＳ０２）。例えば、電気二重層キャパシタ（16）の充電量が多くない場合には、制御部（19）は、ステップＳ０３の処理を行う。ここでは、電気二重層キャパシタ（16）の充電量が満充電状態の80％（以下、SOC80％と略記）を超えていなければステップＳ０３の処理を行う。勿論、ここで用いた基準値であるSOC80％は例示であり、他の値を採用してもよい。
【００４６】
ステップＳ０３では、第２充電制御モード（M2）によって電気二重層キャパシタ（16）の充電を行う。第２充電制御モード（M2）を実行するために、まず、制御部（19）は、スイッチ（17）を給電状態に切り換える（図５参照）。また、制御部（19）は、単方向直流/直流コンバータ（14）と双方向直流/直流コンバータ（15）の双方を起動する。すなわち、単方向直流/直流コンバータ（14）には、太陽電池ユニット（12）の出力電力を昇圧させる。単方向直流/直流コンバータ（14）は、最大電力点追従機能を有しているので、その出力電力は現在の発電環境（日照状態や気温など）における最大値になる。そして、制御部（19）は、双方向直流/直流コンバータ（15）を制御して、該双方向直流/直流コンバータ（15）によって単方向直流/直流コンバータ（14）の出力を降圧させて、電気二重層キャパシタ（16）に供給させる。なお、図５には、第２充電制御モード（M2）における電力のフローを矢印で示した。
【００４７】
次に制御部（19）は、インバータ（213）に必要な電力（説明の便宜のため負荷電力と呼ぶ）がゼロかどうかを確認する（ステップＳ０４）。なお、この処理は、ステップＳ０２において、SOC80％を超えていた場合にも行われる（図３参照）。
【００４８】
例えば、空調負荷がゼロの場合には、電力アシストの必要がないので、ステップＳ０１に戻り、電気二重層キャパシタ（16）のSOCの減少などに備える。一方、空調負荷がゼロでない場合（負荷がある場合）には、単方向直流/直流コンバータ（14）が停止中かどうかを確認する（ステップＳ０５）。例えば、単方向直流/直流コンバータ（14）の運転中の場合には、制御部（19）は、太陽電池ユニット（12）の出力電力と負荷電力とを比較する（ステップＳ０６）。比較の結果、太陽電池ユニット（12）の出力電力の方が、負荷電力よりも大きい場合（すなわち余剰の電力がある場合）には、第３充電制御モード（M3）によって電気二重層キャパシタ（16）の充電を行う（ステップＳ０７）。
【００４９】
この第３充電制御モード（M3）では、スイッチ（17）は、給電状態に切り換えておく（図６参照）。また、単方向直流/直流コンバータ（14）には、太陽電池ユニット（12）の出力電力を昇圧させる。単方向直流/直流コンバータ（14）は、最大電力点追従機能を有しているので、その出力電力は現在の発電環境（日照状態や気温など）における最大値になる。単方向直流/直流コンバータ（14）が出力した電力は、インバータ（213）に供給されるとともに、そこで消費しきれなかった電力（余剰電力）は、双方向直流/直流コンバータ（15）にも供給される。制御部（19）は、双方向直流/直流コンバータ（15）を制御して、直流リンク部（212）側の直流電力（すなわち、双方向直流/直流コンバータ（15）の出力）を降圧させて、電気二重層キャパシタ（16）に供給させる。それにより、電気二重層キャパシタ（16）が充電される。なお、図６には、第３充電制御モード（M3）における電力のフローを矢印で示した。
【００５０】
その後、制御部（19）は、電気二重層キャパシタ（16）のSOCを確認する（ステップＳ０８）。例えば、電気二重層キャパシタ（16）が満充電状態でない場合には、ステップＳ０４に戻って電気二重層キャパシタ（16）の充電を試みる。一方、電気二重層キャパシタ（16）が満充電状態の場合には、スイッチ（17）を充電状態に切り換えて太陽電池ユニット（12）と電気二重層キャパシタ（16）とを直結しておき、電気二重層キャパシタ（16）のSOCの減少に備える（ステップＳ０９）。すなわち、制御部（19）は、制御モードとして第１充電制御モード（M1）を選択したことになる。
【００５１】
−電力アシスト−
この太陽光発電システム（10）では、太陽電池ユニット（12）のみによる電力アシスト（ステップＳ０７に関する説明を参照）に加え、電気二重層キャパシタ（16）のみを利用した電力アシスト（以下、単独アシストと呼ぶ）も可能である。また、太陽電池ユニット（12）と電気二重層キャパシタ（16）の両方からの電力アシスト（説明の便宜のためダブルアシストと呼ぶ）も可能である。
【００５２】
（１）電気二重層キャパシタ（16）による単独アシスト
ステップＳ０５において、単方向直流/直流コンバータ（14）が停止中であることが確認された場合は、太陽電池ユニット（12）の出力がないか、或いは単方向直流/直流コンバータ（14）がトリップ状態（上記安全機構が作動した場合）であり、この場合には太陽電池ユニット（12）による電力アシストは不可能である。この場合、本実施形態では、電気二重層キャパシタ（16）による電力アシストを行う（ステップＳ１０）。具体的に制御部（19）は、スイッチ（17）をオフ状態に切り換える（図７参照）。また、制御部（19）は、双方向直流/直流コンバータ（15）に昇圧作動をさせておく。詳しくは、制御部（19）は、負荷の変動に合わせて、双方向直流/直流コンバータ（15）の昇圧量を制御することによって、直流リンク電圧（vdc）の一定制御を行う。
【００５３】
このようにして電気二重層キャパシタ（16）による電力アシストを開始した後は、制御部（19）は、電気二重層キャパシタ（16）が完全に放電したかどうかを確認する（ステップＳ１１）。その結果、完全に放電していない場合には、ステップＳ０４の処理に戻る。また、電気二重層キャパシタ（16）が完全に放電し終えた場合には、双方向直流/直流コンバータ（15）を停止させる（ステップＳ１２）。
【００５４】
（２）太陽電池ユニット（12）による単独アシスト
ステップＳ０６において、太陽電池ユニット（12）の出力電力の方が負荷電力よりも小さいと判断された場合には、単方向直流/直流コンバータ（14）を動作させることができる（すなわちトリップ状態にならない）。そこで、制御部（19）は、負荷電力を太陽電池ユニット（12）のみで賄える場合には、太陽電池ユニット（12）単独で電力アシストを行う（ステップＳ１３）。具体的に、太陽電池ユニット（12）による単独アシストを行う場合には、制御部（19）は、スイッチ（17）を給電状態に切り換える。そして、単方向直流/直流コンバータ（14）を稼働させる。また、双方向直流/直流コンバータ（15）は停止させておく。
【００５５】
（３）ダブルアシスト
一方、太陽電池ユニット（12）の単独アシストで負荷電力を賄えない場合には、ダブルアシストを行う（ステップＳ１３）。ダブルアシストを行う場合には、制御部（19）は、スイッチ（17）を給電状態に切り換える（図８参照）。そして、単方向直流/直流コンバータ（14）、及び双方向直流/直流コンバータ（15）の双方を稼働させる。この際、双方向直流/直流コンバータ（15）には昇圧動作をさせる。なお、ダブルアシストを行った場合において、電気二重層キャパシタ（16）が完全に放電した後は、双方向直流/直流コンバータ（15）の動作を停止させる（ステップＳ１１，Ｓ１２参照）。
【００５６】
〈本実施形態における効果〉
本実施形態では、以下のようにエネルギー利用効率の改善を図ることが可能になる。
【００５７】
（１）第３充電制御モード（M3）では、太陽電池ユニット（12）用の単方向直流/直流コンバータ（14）の出力を負荷であるインバータ（213）に供給しつつ、単方向直流/直流コンバータ（14）の出力の余剰分を双方向直流/直流コンバータ（15）で降圧させて蓄電ユニット（16）を充電している。それにより本実施形態では、負荷電力が太陽電池ユニット（12）の出力よりも小さい場合であっても、負荷への電力アシストと電気二重層キャパシタ（16）への充電とを同時に行うことが可能になる。すなわち、従来であれば直流/直流コンバータがトリップ状態となるような状況下でも、発電した電力を利用でき、エネルギー利用効率が改善する。
【００５８】
（２）例えば、SOCが比較的低い状態の電気二重層キャパシタに直結充電を行うと、電気二重層キャパシタの電圧が低いので、太陽電池ユニットの最大電力点で充電できない。すなわち、SOCが低い状態の電気二重層キャパシタに対しては、この充電方法では充電効率がよくない。
【００５９】
それに対して本実施形態では、SOCが比較的低い場合には、最大電力点追従機能を有した単方向直流/直流コンバータ（14）で太陽電池ユニット（12）の出力を昇圧し、その出力電力を双方向直流/直流コンバータ（15）によって、電気二重層キャパシタ（16）の充電に適した電圧にまで降圧してから電気二重層キャパシタ（16）を充電している（第２充電制御モード（M2）及び第３充電制御モード（M3））。そのため、本実施形態では、太陽電池ユニット（12）の最大電力点で電気二重層キャパシタ（16）を充電することが可能になる。すなわち、本実施形態によれば、電気二重層キャパシタ（16）の充電効率が向上する。つまり、エネルギー利用効率が改善する。
【００６０】
また、SOCが比較的高い場合には、電気二重層キャパシタの電圧も比較的高くなり、電気二重層キャパシタと太陽電池ユニット（12）を直結しても太陽電池ユニットから比較的大きな電力を取り出すことができる。そのような場合には、双方向直流/直流コンバータ（15）を経由してMPPT充電するよりも、回路の損失が小さい直結充電を行う方が効率よく充電できると考えられる。そこで、本実施形態では、SOCが比較的高い場合には、直結充電（第１充電制御モード（M1））を選択し、エネルギー利用効率の改善を図っている。
【００６１】
以上の通り、本実施形態では、SOCに応じて、直結充電を行うか、MPPT充電を行うかを切り換えることでエネルギー利用効率が改善するのである。
【００６２】
（３）また、本実施形態では、電気二重層キャパシタ（16）用の直流/直流コンバータには、最大電力点追従機能を有さない直流/直流コンバータを採用し、負荷の変動に合わせて、直流リンク電圧（vdc）の一定制御を行うことができる（ステップＳ１０参照）。これにより、本実施形態では、負荷電力が太陽電池ユニット（12）の出力よりも小さく、且つ電気二重層キャパシタ（16）が満充電の場合にも負荷への電力アシストが可能になる。したがって、この点においてもエネルギー利用効率が改善する。
【００６３】
《その他の実施形態》
（１）  双方向直流/直流コンバータ（15）によって、太陽電池ユニット（12）の出力を負荷（インバータ（213））に供給する制御モード（M4）を制御部（19）に設けてもよい。この制御モード（M4）は、例えば負荷電力が太陽電池ユニット（12）の出力よりも小さく、MPPT制御を行うと単方向直流/直流コンバータ（14）がトリップ状態となってしまう状態、且つ電気二重層キャパシタ（16）のSOCが低い場合などに有用な給電形態である。具体的に、この形態で負荷に給電を行うには、単方向直流/直流コンバータ（14）はオフにしておく。そして、双方向直流/直流コンバータ（15）には昇圧動作をさせ、その昇圧量を制御することによって、直流リンク電圧（vdc）の一定制御を行えばよい。図９に、双方向直流/直流コンバータ（15）を用いて太陽電池ユニット（12）の発電電力を供給する際の電力フローを示す。
（２）  また、太陽光発電システム（10）は、空気調和システム（1）以外のシステムにも利用できる。例えば、冷蔵庫、洗濯機、ＩＨ調理器など、回路中に直流給電可能な部位を有していれば上記各実施形態の制御を利用できる。
（３）  また、太陽電池ユニット（12）が発電した電力を蓄電する素子として用いた電気二重層キャパシタ（16）は例示あり、その他の蓄電可能な素子を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、太陽光発電システムとして有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１      空気調和システム
１０      太陽光発電システム
１２      太陽電池ユニット
１４      単方向直流／直流コンバータ
１５      双方向直流／直流コンバータ
１６      電気二重層キャパシタ（蓄電ユニット）
１９      制御部
【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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