(57)【要約】【課題】太陽電池セルを適切に冷却して太陽電池セルの劣化を抑制するとともに、太陽電池セルの発電量を増加させる。【解決手段】車両２のルーフ３に形成された凹部４と白板強化ガラス５とに形成される太陽電池挿入枠体６に、太陽電池セル８が搭載された太陽電池モジュール７が挿入されている。太陽電池モジュール７には、太陽電池セル８の温度及び太陽電池セル８の発電量を測定するセルモニタ１０が設けられている。太陽電池挿入枠体６には、窒素ガスが充填されており、超小型循環ポンプ１４が設けられた配管１３が取り付けられている。そして、超小型循環ポンプ１４の駆動制御を行う駆動制御ＥＣＵ１５は、セルモニタ１０により測定された太陽電池セル８の温度及び太陽電池セル８の発電量に基づいて、超小型循環ポンプ１４の駆動制御を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設置される車両用太陽電池装置であって、
太陽電池セルと、
前記太陽電池セルが挿入されて気体が充填される枠体と、
前記気体を循環させる気体循環手段と、を有し
前記気体循環手段は、前記太陽電池セルの温度と、前記太陽電池セルの発電量とに基づいて、前記気体を循環させる流量を設定すること、を特徴とする車両用太陽電池装置。
【請求項２】
前記気体循環手段は、前記太陽電池セルの温度が所定値以上であり、前記太陽電池セルの発電量が所定値以上である場合に、前記気体を循環させることを特徴とする請求項１に記載の車両用太陽電池装置。
【請求項３】
前記枠体に連通されるとともに前記車両の前部に取り回され、前記気体が循環される配管を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用太陽電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車体に設置される車両用太陽電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、太陽光の受光により発電する太陽電池セルを備えた太陽電池装置が知られている。そして、近年、車両で消費する電力の一部を太陽光発電で補うために、太陽電池装置を車両のルーフに設置した車両用太陽電池装置が考えられてきた。この従来の車両用太陽電池装置は、車両のルーフと透光性のカバーとによって太陽電池セルが挿入される枠体が形成されており、この枠体に太陽電池セルが挿入されている。そして、枠体内には、ルーフ及びカバーと太陽電池セルとの間を封止するために、封止材が充填されている。
【０００３】
一般に、太陽電池セルは、温度が高くなるほど発電量が低下することが知られている。ところが、従来の車両用太陽電池装置は、太陽電池セルとルーフとが、封止材によって一体的に構成されているため、車両が炎天下に晒されるなどしてルーフが高温に加熱されると、この熱が太陽電池セルに伝わり、太陽電池セルの発電量の低下を招くという問題があった。しかも、走行中は車体が捩れるため、車体のルーフと一体的に構成されている太陽電池セルが破損するという問題もあった。
【０００４】
そこで、特許文献１では、太陽電池セルを板バネで支持することで、枠体と太陽電池セルとの間に隙間を形成する太陽電池装置が考えられている。
【特許文献１】特開２００２−１３９２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された太陽電池装置では、太陽電池装置に形成された隙間に空気が滞留されているため、この空気中の酸素や水蒸気により太陽電池セルが酸化などにより劣化する可能性がある。太陽電池セルの劣化が進行すると、太陽電池セルの電極の抵抗が著しく大きくなって電流を通すことができなくなるため、太陽電池の発電が実質的に行えない状態となってしまう。
【０００６】
このため、本発明は、太陽電池セルを適切に冷却して太陽電池セルの劣化を抑制するとともに、太陽電池セルの発電量を増加させることができる車両用太陽電池装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る車両用太陽電池装置は、車両に設置される車両用太陽電池装置であって、太陽電池セルと、太陽電池セルが挿入されて気体が充填される枠体と、気体を循環させる気体循環手段と、を有し気体循環手段は、太陽電池セルの温度と、太陽電池セルの発電量とに基づいて、気体を循環させる流量を設定すること、を特徴とする。
【０００８】
本発明に係る車両用太陽電池装置によれば、枠体に充填された気体を気体循環手段により循環させることで、太陽電池セルを冷却することができる。しかも、気体循環手段は、太陽電池セルの温度と太陽電池セルの発電量とに基づいて、循環させる気体の流量を設定するため、太陽電池セルを適切に冷却して太陽電池セルの劣化を抑制するとともに、太陽電池セルの発電量を増加させることができる。
【０００９】
この場合、気体循環手段は、太陽電池セルの温度が所定値以上であり、太陽電池セルの発電量が所定値以上である場合に、気体を循環させることが好適である。この車両用太陽電池装置によれば、太陽電池セルの温度が所定値以上、かつ、太陽電池セルの発電量が所定値以上でもある場合に、気体を循環させるため、気体循環手段で消費される電力量よりも、太陽電池セルが冷却されることによる発電量の増加分を大きくすることができる。このため、太陽電池セルの発電量を増加させながら、効果的に太陽電池セルを冷却することができる。
【００１０】
また、枠体に連通されるとともに車両の前部に取り回され、気体が循環される配管を更に有することが好適である。この車両用太陽電池装置によれば、配管が車両の前部に取り回されるため、配管を循環する気体は、エンジンなどに発熱体よって加熱される前の外気によって冷却される。このように、気体を効果的に冷却することができるため、太陽電池セルの冷却効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、太陽電池セルを適切に冷却して太陽電池セルの劣化を抑制するとともに、太陽電池セルの発電量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る車両用太陽電池装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
【００１３】
図１は、実施形態に係る車両用太陽電池装置を備えた車両を示した側面図であり、図２は、実施形態に係る車両用太陽電池装置を概略的に示した図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、本実施形態の車両用太陽電池装置１は、車両２のルーフ３に埋め込まれて構成されている。
【００１５】
車両２のルーフ３には、凹状に窪んで上面が開放された凹部４が形成されている。また、ルーフ３には、凹部４の上面を覆う、白板強化ガラス５がはめ込まれている。白板強化ガラス５は、無色透明のガラスで形成されており、極めて高い透光性を有する。そして、凹部４と、白板強化ガラス５とにより、太陽電池セル８を挿入する太陽電池挿入枠体６が形成されている。白板強化ガラス５は、太陽電池挿入枠体６を覆うカバーとなる。そして、太陽電池挿入枠体６内には、窒素ガスが充填されている。
【００１６】
太陽電池挿入枠体６には、太陽電池モジュール７が挿入されている。太陽電池モジュール７は、複数の太陽電池セル８がバックシートなどの固定板９載置されて構成されている。太陽電池セル８は、太陽光などの光を受けることで発電するものであり、数ｃｍ四方の矩形に形成されている。そして、太陽電池モジュール７は、固定板９上に、複数の太陽電池セル８が経横に配列されて構成されている。
【００１７】
そして、太陽電池モジュール７は、太陽電池挿入枠体６内において、凹部４及び白板強化ガラス５との間に、隙間Ｇが形成されるように保持されている。太陽電池モジュール７の保持は、例えば、図３に示すコイルバネや図４に示すゴムなどにより行うことができる。すなわち、図３では、太陽電池挿入枠体６の側面と太陽電池モジュール７の端部とを複数のコイルバネ１１により連結することで、太陽電池モジュール７を保持している。図４では、太陽電池挿入枠体６の底面に複数のフッ素ゴム１２を固定し、この複数のフッ素ゴム１２の上面に太陽電池モジュール７を固定することで、太陽電池モジュール７を保持している。
【００１８】
この太陽電池モジュール７には、太陽電池セル８の温度及び太陽電池セル８の発電量を測定するセルモニタ１０が設けられている。なお、セルモニタ１０は、太陽電池セル８の温度及び太陽電池セル８の発電量を測定することができるため、温度測定手段及び発電量測定手段として機能する。
【００１９】
また、車両用太陽電池装置１には、太陽電池挿入枠体６内に充填された窒素ガスを循環させる配管１３が設けられている。配管１３は、太陽電池挿入枠体６の両端部に連結されており、太陽電池挿入枠体６の内部と連通されている。なお、配管１３内にも、太陽電池挿入枠体６内と同様に、窒素ガスが充填されている。
【００２０】
図５は、配管の取り回しを例示する図である。図５に示すように、配管１３は、車両２の内部を通り、車両２の前部に取り回されている。具体的には、車両２の前部に配置される配管１３ａは、ラジエータなどを冷却するために車両２の前部に設けられる空気導入口に配置される。そして、車両２の前部に配置される配管１３ａは、熱伝導率の高いステンレス製となっており、その他の場所に配置される配管１３ｂは、熱伝導率の低いテフロン（登録商標）製となっている。
【００２１】
図２及び図５に示すように、配管１３には、太陽電池挿入枠体６内及び配管１３内に充填された窒素ガスを循環させる超小型循環ポンプ１４が設けられている。そして、この超小型循環ポンプ１４は、駆動制御ＥＣＵ１５により、駆動制御が行われる。
【００２２】
駆動制御ＥＣＵ１５は、セルモニタ１０により測定された太陽電池セル８の温度及び太陽電池セル８の発電量に基づいて、超小型循環ポンプ１４の駆動制御を行う。
【００２３】
図６は、太陽電池セルの温度と、太陽電池セルの発電量との関係を示した図である。図６に示す曲線Ａは、太陽電池セルにより発電を開始させてから、１秒ごとに、太陽電池セル８の温度と太陽電池セル８の発電量との測定値を繋げた曲線である。そして、曲線Ａは、Ｔｃｅｌｌ＝ｇ（Ｗ）  …（１）により表される。式（１）は、太陽電池セル８の温度と太陽電池セル８の発電量との関係を示している。
【００２４】
そして、駆動制御ＥＣＵ１５は、太陽電池セル８の温度Ｔｃｅｌｌが所定値Ｔ０以上で、かつ、太陽電池セル８の発電量Ｗが所定値Ｗ０以上である場合に、超小型循環ポンプ１４の駆動を開始させる。
【００２５】
図７は、太陽電池セルの発電量と超小型循環ポンプの回転数との関係を示した図である。図７に示す曲線Ｂは、発電量Ｗが、超小型循環ポンプ１４の駆動開始条件である所定値Ｗ０以上（Ｗ≧Ｗ０）であることを条件とした曲線であり、下記の式（２）により表される。式（２）において、ｇ（Ｗ）は、図６及び式（１）で示したように、太陽電池セル８の温度と太陽電池セル８の発電量との関係を示した式である。また、式（２）において、ｄｇ（Ｗ）／ｄＷは、測定した太陽電池セル８の温度及び太陽電池セル８の発電量に対する、その１秒前に測定した太陽電池セル８の温度及び太陽電池セル８の発電量からの増加分である。また、式（２）において、αは、所定の定数である。
【数１】
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そして、駆動制御ＥＣＵ１５は、上記の式（２）を用いて、太陽電池セル８の温度Ｔｃｅｌｌと、太陽電池セル８の発電量Ｗとに基づいて超小型循環ポンプ１４の回転数を算出し、この算出した回転数に基づいて、超小型循環ポンプ１４を駆動する。
【００２６】
次に、図８を参照しながら、本実施形態に係る車両用太陽電池装置１の動作について説明する。図８は、駆動制御ＥＣＵの処理動作を示すフローチャートである。
【００２７】
まず、車両用太陽電池装置１の太陽電池セル８により太陽光発電が行われると、この発電された電力が図示しない蓄電池（バッテリー）などに供給される。
【００２８】
太陽電池セル８による発電が開始されると、駆動制御ＥＣＵ１５は、太陽電池セル８の温度Ｔｃｅｌｌと、太陽電池セル８の発電量Ｗとを、１秒ごとにセルモニタ１０で測定する（ステップＳ１）。
【００２９】
そして、駆動制御ＥＣＵ１５は、ステップＳ１で測定した温度Ｔｃｅｌｌが所定値Ｔ０よりも小さいと判断すると（ステップＳ２：ＮＯ）、一旦処理を終了し、再度上記処理を繰り返す。
【００３０】
また、駆動制御ＥＣＵ１５は、ステップＳ１で測定した発電量Ｗが所定値Ｗ０よりも小さいと判断すると（ステップＳ３：ＮＯ）、一旦処理を終了し、再度上記処理を繰り返す。
【００３１】
一方、駆動制御ＥＣＵ１５は、ステップＳ１で測定した温度Ｔｃｅｌｌが所定値Ｔ０以上であり（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ１で測定した発電量Ｗが所定値Ｗ０以上であると判断すると（ステップＳ３：ＮＯ）、超小型循環ポンプ１４の回転数を算出する（ステップＳ４）。超小型循環ポンプ１４の回転数は、上記の式（２）により算出される。
【００３２】
そして、駆動制御ＥＣＵ１５は、ステップＳ３で算出された回転数で、超小型循環ポンプ１４を駆動させる（ステップＳ５）。
【００３３】
超小型循環ポンプ１４が駆動すると、配管１３内の窒素ガスが所定方向に押し出されることにより、太陽電池挿入枠体６内に充填された窒素ガスが配管１３を通って循環する。配管１３内を循環する窒素ガスは、車両２の前部に配置されたステンレス製の配管１３を通過する際に、車両２が受ける風によって冷却される。一方、車両２の内部では、配管１３がテフロン（登録商標）製であるため、窒素ガスは、エンジンなどの発熱体による過熱が防止される。そして、配管１３内の循環により冷却された窒素ガスが太陽電池挿入枠体６に流入されて、太陽電池セル８が冷却される。
【００３４】
図９は、太陽電池セルの温度に対する太陽電池セルの発電量の割合を示した図である。図９では、２５℃での発電量を１００％として、太陽電池セルの温度と太陽電池セルの発電量との関係を示している。図９に示すように、太陽電池セル８の温度が低下すると、太陽電池セル８の発電量も低下する。そこで、太陽電池セル８の温度が所定値Ｔ０以上である場合に、超小型循環ポンプ１４を駆動させることで、太陽電池セル８の冷却効果を向上させることができる。
【００３５】
一方、超小型循環ポンプ１４を駆動するためには電力が必要になる。このため、超小型循環ポンプ１４を駆動するために必要な電力は、この超小型循環ポンプ１４の駆動よる太陽電池セル８の冷却効果によって得られる発電量の増加分よりも小さいことが望ましい。ところが、また、図１０に示すように、太陽電池セル８が同じ温度であっても、太陽電池セル８の発電量は、季節や使用地域など、外部の環境の違いによって、太陽電池セル８の発電量は変わってくる。このため、太陽電池セル８の発電量Ｗが所定値Ｗ０より小さいと、太陽電池セル８が冷却されることによる発電量の増加分よりも、超小型循環ポンプ１４で消費される電力量のほうが大きくなってしまう。
【００３６】
そこで、本実施形態に係る車両用太陽電池装置１によれば、太陽電池挿入枠体６内に充填された窒素ガスを超小型循環ポンプ１４により循環させることで、太陽電池セル８を冷却することができる。しかも、超小型循環ポンプ１４は、太陽電池セル８の温度と太陽電池セル８の発電量とに基づいて、循環させる窒素ガスの流量を設定するため、太陽電池セル８を適切に冷却して太陽電池セル８の劣化を抑制するとともに、太陽電池セル８の発電量を増加させることができる。
【００３７】
そして、太陽電池セル８の温度が所定値以上、かつ、太陽電池セル８の発電量が所定値以上である場合に、窒素ガスを循環させるため、超小型循環ポンプ１４で消費される電力量よりも、太陽電池セル８が冷却されることによる発電量の増加分を大きくすることができる。このため、太陽電池セル８の発電量を増加させながら、効果的に太陽電池セル８を冷却することができる。
【００３８】
また、配管１３が車両２の前部に取り回されるため、配管１３を循環する気体は、エンジンなどに発熱体よって加熱される前の外気によって冷却される。このように、気体を効果的に冷却することができるため、太陽電池セルの冷却効率を向上させることができる。特に、車両２の前部に配置される配管１３は、熱伝導率の高いステンレス製とし、その他の場所に配置される配管１３は、熱伝導率の低いテフロン（登録商標）製としているため、発熱体による昇温を抑制し、外気による冷却を効率的に行うことができる。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態において、太陽電池挿入枠体６内に充填される気体は、窒素ガスであるものとして説明したが、太陽電池セル８を冷却することができる気体であれば如何なる気体でもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、窒素ガスを循環させる手段として、超小型循環ポンプ１４を用いて説明したが、窒素ガスを循環させることができる機構であれば、如何なるものであってもよい。
【００４１】
また、上記実施形態において、太陽電池セル８の温度の測定と太陽電池セル８の発電量の測定は、太陽電池モジュール７に設けられたセルモニタ１０により行うものとして説明したが、太陽電池セル８の温度を測定できる測定器、及び、太陽電池セル８の発電量を測定できる測定器であれば、如何なるものによって測定してもよく、各測定器は、車両２の如何なる場所に設置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態に係る車両用太陽電池装置を備えた車両を示した側面図である。
【図２】実施形態に係る車両用太陽電池装置を概略的に示した図である。
【図３】太陽電池セルの保持例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図をしめしている。
【図４】太陽電池セルの保持例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図をしめしている。
【図５】配管の取り回しを例示する図である。
【図６】太陽電池セルの温度と、太陽電池セルの発電量との関係を示した図である。
【図７】太陽電池セルの発電量と超小型循環ポンプの回転数との関係を示した図である。
【図８】駆動制御ＥＣＵの処理動作を示すフローチャートである。
【図９】太陽電池セルの温度に対する太陽電池セルの発電量の割合を示した図である。
【図１０】太陽電池セルの温度と、太陽電池セルの発電量との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…車両用太陽電池装置、２…車両、３…ルーフ（車体）、４…凹部（車体）、５…白板強化ガラス、６…太陽電池挿入枠体（枠体）、７…太陽電池モジュール、８…太陽電池セル、９…固定板、１０…セルモニタ（温度測定手段、発電量測定手段）、１１…コイルバネ、１２…フッ素ゴム、１３…配管、１４…超小型循環ポンプ（気体循環手段）、１５…駆動制御ＥＣＵ（気体循環手段）、Ｇ…隙間。
【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】
2009255882.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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