(57)【要約】【課題】車両のルーフに設けられた太陽電池モジュールが移動した場合でも、その太陽電池モジュールの損傷を防止すること。【解決手段】光透過性を有するルーフＲを備えた車両Ｖに設けられた太陽電池装置１ａは、光エネルギーを電気に変換する太陽電池セル１４ｂを有する太陽電池モジュール１４を備え、太陽電池モジュール１４は、ルーフＲの内部に配置されて当該内部を移動可能であり、少なくとも太陽電池モジュールの上面とルーフＲとの間にセダ油が充填されている、ことを特徴とする。【選択図】図１
2009010127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有するルーフを備えた車両に設けられた太陽電池装置であって、
光エネルギーを電気に変換する太陽電池セルを有する太陽電池モジュールを備え、
前記太陽電池モジュールは、前記ルーフの内部に配置されて当該内部を移動可能であり、
少なくとも前記太陽電池モジュールの上面と前記ルーフとの間に液体が充填されている、
ことを特徴とする太陽電池装置。
【請求項２】
前記液体はセダ油である、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池装置。
【請求項３】
光透過性を有するルーフを備えた車両に設けられた太陽電池装置であって、
光エネルギーを電気に変換する太陽電池セルを有する太陽電池モジュールを備え、
前記太陽電池モジュールは、前記ルーフの内部に配置されて当該内部を移動可能であり、
前記ルーフの内面は、所定の樹脂で被覆されている、
ことを特徴とする太陽電池装置。
【請求項４】
前記所定の樹脂の摩擦係数は、前記ルーフの内面の摩擦係数よりも小さい、
ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池装置。
【請求項５】
前記所定の樹脂は光透過性樹脂である、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の太陽電池装置。
【請求項６】
前記所定の樹脂はフッ素樹脂である、
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の太陽電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される太陽電池装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な太陽電池装置が開発されている。例えば、下記特許文献１には、太陽の動きに追従することが可能な太陽電池パネル採光装置が開示されている。この装置は、水平方向に回転可能な回転台と、上下方向に回転可能な回転台とを備え、予め記憶されている太陽方位・傾斜情報に基づいてこれら回転台を制御する。車両に搭載される太陽電池装置にこの技術を応用すれば、車両の走行状態と太陽の位置とに基づいて太陽電池モジュールの位置制御を行うことが可能になる。
【特許文献１】特開２００２−１３４７７７号公報
【特許文献２】特開２００２−３６２１２９号公報
【特許文献３】特開２０００−６２４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、車両のルーフに搭載する太陽電池装置に上記特許文献１に記載の技術を応用しようとすると、太陽電池装置の設置領域をある程度大きく確保する必要がある。この場合、走行時に車両に発生する空気抵抗が大きくなったり、車両のデザインとの調和がとれなかったりする可能性がある。太陽に追従可能な太陽電池装置を車両のルーフに搭載する際には、太陽電池を移動させる空間をできる限り小さくすることが好ましい。これは、車両の室内空間をできるだけ広く確保するためである。
【０００４】
しかし、太陽電池装置の設置範囲を小さくすると、走行中の車両で発生する歪みや振動などにより、太陽電池モジュールがルーフと接触するおそれがある。そして、この接触により、太陽電池モジュールの表面（太陽電池セルの表面）が損傷し、その結果、太陽電池装置の発電性能が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決する為になされたものであり、車両のルーフに設けられた太陽電池モジュールが移動した場合でも、その太陽電池モジュールの損傷を防止することが可能な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】
【０００６】
本発明の太陽電池装置は、光透過性を有するルーフを備えた車両に設けられた太陽電池装置であって、光エネルギーを電気に変換する太陽電池セルを有する太陽電池モジュールを備え、太陽電池モジュールは、ルーフの内部に配置されて当該内部を移動可能であり、少なくとも太陽電池モジュールの上面とルーフとの間に液体が充填されている、ことを特徴とする。
【０００７】
このような太陽電池装置によれば、少なくとも太陽電池モジュールの上面とルーフとの間が液体で充填されるので、太陽電池モジュールが移動した場合にも、太陽電池モジュールの上面（太陽電池セルの上面ともいえる）とルーフとが接触しない。そのため、太陽電池モジュールが移動した場合でも、太陽電池モジュールの損傷を防止でき、ひいては太陽電池装置の発電性能を維持できる。また、液体は空気よりも熱伝達率が大きいため、太陽光によって発生した太陽電池セルの熱が太陽電池装置の外部に放出されやすくなる。その結果、太陽電池セルの温度上昇を抑制できる。
【０００８】
本発明の太陽電池装置では、液体がセダ油であることが好ましい。
【０００９】
この場合、太陽電池モジュールの上面とルーフとの間はセダ油で充填される。セダ油の屈折率は光透過性を有するルーフの屈折率に近いので、セダ油とルーフとの界面における太陽光の反射量が低減される。そのため、太陽電池モジュール上面が受ける太陽光をより多く確保して、太陽電池装置の発電量をより高く維持することが可能になる。
【００１０】
本発明の太陽電池装置は、光透過性を有するルーフを備えた車両に設けられた太陽電池装置であって、光エネルギーを電気に変換する太陽電池セルを有する太陽電池モジュールを備え、太陽電池モジュールは、ルーフの内部に配置されて当該内部を移動可能であり、ルーフの内面は、所定の樹脂で被覆されている、ことを特徴とする。
【００１１】
このような太陽電池装置によれば、ルーフの内面が所定の樹脂で覆われる。そのため、太陽電池モジュールが移動した際にその上面が樹脂に接触したとしても、ルーフに直接接触した場合と比較してモジュール上面の損傷を防止できる。また、ルーフ内面を樹脂加工することでルーフの強度が向上するので、ルーフをより薄くすることができると共に、ルーフが万一割れた場合でも、割れたルーフが周囲に飛び散ることを防止できる。
【００１２】
本発明の太陽電池装置では、所定の樹脂の摩擦係数がルーフの内面の摩擦係数よりも小さいことが好ましい。
【００１３】
この場合、ルーフ内面を覆う樹脂の摩擦係数がルーフ内面の摩擦係数よりも小さいので、太陽電池モジュールの上面が樹脂に接触したとしても、モジュール上面は損傷しにくい。すなわち、太陽電池モジュール上面の損傷をより確実に防止できる。
【００１４】
本発明の太陽電池装置では、所定の樹脂が光透過性樹脂であることが好ましい。
【００１５】
この場合、光透過性樹脂がより多くの太陽光を透過するため、太陽電池モジュール上面が受ける太陽光をより多く確保し、太陽光発電をより良好に行なうことが可能になる。
【００１６】
本発明の太陽電池装置では、所定の樹脂がフッ素樹脂であることが好ましい。
【００１７】
この場合、ルーフ内面がフッ素樹脂で覆われる。フッ素樹脂は透明度が高いので、太陽光をより多く透過する。そのため、太陽電池モジュールが受ける光エネルギーをより多く確保して、太陽電池装置の発電量をより高く維持することが可能になる。また、フッ素樹脂の摩擦係数は低いので、太陽電池モジュールの上面がフッ素樹脂に接触したとしても、モジュール上面は損傷しにくい。すなわち、太陽電池モジュール上面の損傷をより確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
このような太陽電池装置によれば、車両のルーフに設けられた太陽電池モジュールが移動した場合でも、その太陽電池モジュールの損傷を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。実施形態では、本発明に係る太陽電池装置を車両搭載用の太陽電池装置に適用する。なお、図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
（第１実施形態）
まず、図１〜４を用いて、第１実施形態に係る太陽電池装置１ａについて説明する。図１は太陽電池装置１ａを搭載した車両Ｖの斜視図である。図２は、図１に示す太陽電池装置１ａの拡大斜視図である。図３は、図２に示す太陽電池装置１ａのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は、図１に示す太陽電池装置１ａを制御する太陽電池制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御ユニット）３０（以下、単に「ＥＣＵ３０」という）の機能構成を示す図である。
【００２１】
太陽電池装置１ａは、車両ＶのルーフＲの略全域を占めるように設けられている。太陽電池装置１ａは、枠体１０、ガイドレール１２、太陽電池モジュール１４、モータ１６、ワイヤ１８、ガラス板２０及びＥＣＵ３０を備えている。
【００２２】
枠体１０は、ルーフＲを構成する鋼板を下方に凹ませて形成されている。すなわち、枠体１０の下面及び側面は鋼板で構成されている。枠体１０の深さは、車内空間をなるべく広く確保するために小さく抑えられている。
【００２３】
ガイドレール１２は、枠体１０内部の側面のうち車両Ｖの前後方向に延びた側面に、車両Ｖの前後方向に延びるようにそれぞれ設けられている。ガイドレール１２の断面形状は、枠体１０内部に開いたコ字型である。
【００２４】
太陽電池モジュール１４は、太陽光の光エネルギーを電気に変換し、この変換により生成された電気を、車両Ｖを構成する他の装置（例えば蓄電池や各種ＥＣＵ）（図示せず）に供給する装置である。太陽電池モジュール１４は、車幅方向に延びる二個の台座１４ａと、各台座上に複数設けられ、光エネルギーを電気に変換する太陽電池セル１４ｂとを備えている。二個の台座１４ａは車両Ｖの前後方向に並んで配置されている。台座１４ａの幅（車両Ｖの前後方向に沿った長さ）は約１０ｃｍである。一方、太陽電池セル１４ｂの上面１４ｃは約１０ｃｍ四方の四角形である。なお、太陽電池セル１４ｂの上面１４ｃは、太陽電池モジュール１４の上面であるともいえる。
【００２５】
太陽電池セル１４ｂは、各台座１４ａ上で所定の間隔をおいて車幅方向に並ぶように配置されている。太陽電池モジュール１４は、その幅方向端部が二個のガイドレール１２に嵌められた状態で枠体１０内に収容されている。
【００２６】
なお、太陽電池モジュール１４を構成する台座１４ａの個数及び大きさは限定されない。また、太陽電池セル１４ｂの大きさ、及び一つの台座１４ａに搭載される太陽電池セル１４ｂの個数も限定されない。
【００２７】
モータ１６は枠体１０の略四隅に当たる位置、言い換えればルーフＲの略四隅に当たる位置にそれぞれ設けられている。このモータ１６は、ＥＣＵ３０からの制御信号に従って回転する。
【００２８】
ワイヤ１８は、その端部が車両の前後方向に対向している二個のモータ１６にそれぞれ接続され、ガイドレール１２の凹部に沿って配線されている。ワイヤ１８は、太陽電池モジュール１４の台座１４ａを貫通した状態で太陽電池モジュール１４に固定されている。ワイヤ１８は、モータ１６の回転により車両Ｖの前後方向に移動する。その結果、太陽電池モジュール１４は、このワイヤ１８の移動に従って車両Ｖの前後方向に移動する。
【００２９】
ガラス板２０は、枠体１０の上部に設けられてルーフＲの一部を構成する部材である。その結果、ルーフＲは光透過性を有する。枠体１０は、このガラス板２０により塞がれている。ガラス板２０は光透過率の高い白板ガラス（屈折率は１．５２）により構成されている。ガラス板２０と太陽電池セル１４ｂの上面１４ｃとは、所定の間隔で離されている。
【００３０】
ガラス板２０で閉塞された枠体１０の内部はセダ油２２で充填されている。そのため、太陽電池セル１４ｂの上面１４ｃとガラス板２０（ルーフＲ）との間は常にセダ油２２で満たされている。セダ油は、ガラス板２０の屈折率に近い屈折率（１．５１６）を有する液体である。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、モータ１６に制御信号を出力することで太陽電池モジュール１４を車両Ｖの前後方向に移動させる制御装置である。このＥＣＵ３０は、ナビゲーション装置３２、太陽位置記憶部３４、太陽位置検知部３６、日射方向演算部３８、配置場所記憶部４０及び位置制御部４２を備えている。
【００３２】
ナビゲーション装置３２は、車両Ｖの現在位置（緯度、経度、高度）と進行方向を検知する装置である。ナビゲーション装置３２は、検知した現在位置及び進行方向を示すナビゲーション信号を日射方向演算部３８に出力する。
【００３３】
太陽位置記憶部３４は、太陽の絶対位置を示す太陽位置情報を記憶するデータベースである。太陽位置情報は、日時と太陽の絶対位置とが対応付けられた情報である。
【００３４】
太陽位置検知部３６は、現在日時に対応する太陽位置情報を太陽位置記憶部３４から取得する手段である。太陽位置検知部３６は、取得した太陽位置情報を日射方向演算部３８に出力する。
【００３５】
日射方向演算部３８は、ナビゲーション装置３２から入力されたナビゲーション信号と、太陽位置検知部３６から入力された太陽位置情報とに基づいて、車両Ｖに対する太陽光の進入方向（方位及び仰角）を演算する手段である。日射方向演算部３８は、算出した進入方向を示す方向信号を位置制御部４２に出力する。
【００３６】
配置場所記憶部４０は、太陽光の進入方向と、その進入方向に対して発電量が最大となる太陽電池モジュールの枠体１０内での位置とが対応付けられた配置情報を記憶するデータベースである。
【００３７】
位置制御部４２は、日射方向演算部３８から入力された方向信号で示される進入方向に基づいて配置場所記憶部４０を検索し、その進入方向に対応する配置情報を取得する。そして位置制御部４２は、取得した配置情報に基づいて、モータ１６を制御するための制御信号を生成しモータ１６に出力する。位置制御部４２は、モータの回転数とその回転数に応じたモジュールの移動距離との関係を示すデータを予め記憶している。そして位置制御部４２は、配置情報に対応する位置までの太陽電池モジュール１４の移動を、モータ１６の回転数で制御する。これにより各モータ１６が回転し、太陽電池モジュール１４が、その時点で最大の発電量が期待できる位置まで移動する。
【００３８】
続いて、図５を用いて、太陽電池装置１ａ、特にＥＣＵ３０の処理について説明する。図５は、太陽電池装置１ａの処理を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、ナビゲーション装置３２が車両Ｖの現在位置及び進行方向を取得する（ステップＳ１０）。続いて太陽位置検知部３６が現在日時を取得し（ステップＳ１２）、その現在日時に対応する太陽位置情報（太陽の絶対位置）を取得する（ステップＳ１４）。続いて日射方向演算部３８が、太陽位置情報とナビゲーション信号とに基づいて太陽光の進入方向を演算する（ステップＳ１６）。続いて位置制御部４２が、算出された太陽光の進入方向に対応する配置情報を取得する（配置場所を取得する）。そして位置制御部４２は、取得した配置情報に基づいてモータ１６を制御し、太陽電池モジュール１４を移動する。
【００４０】
以上説明したように、第１実施形態では、太陽電池モジュール１４が移動した場合にも、太陽電池モジュール１４の上面１４ｃとルーフＲとの間にセダ油２２が存在するので、太陽電池モジュール１４の上面１４ｃ（太陽電池セル１４ｂの上面ともいえる）とルーフＲとが接触しない。そのため、太陽電池モジュール１４の損傷を防止でき、ひいては太陽電池装置１ａの発電性能を維持できる。また、セダ油２２は空気よりも熱伝達率が大きいため、太陽光によって発生した太陽電池セル１４ｂの熱が太陽電池装置１ａの外部に放出されやすくなる。その結果、太陽電池セル１４ｂの温度上昇を抑制できる。更に、太陽電池モジュール１４を収容する枠体１０の深さを小さく抑えることができるので、車両Ｖの室内空間を広く確保できると共に、車両のデザインとの調和も維持できる。
【００４１】
また第１実施形態では、セダ油２２の屈折率は、ルーフＲを構成するガラス板２０の屈折率に近いので、セダ油２２とガラス板２０（ルーフＲ）との界面における太陽光の反射量が低減される。そのため、太陽電池モジュール１４の上面１４ｃが受ける太陽光をより多く確保して、太陽電池装置１ａの発電量をより高く維持することが可能になる。
【００４２】
なお、第１実施形態では、枠体１０内をセダ油２２で満たしたが、枠体１０の内部をセダ油以外の液体で充填してもよい。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、図１、２及び６を用いて、第２実施形態に係る太陽電池装置１ｂについて説明する。図６は、第２実施形態に係る太陽電池装置１ｂのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。太陽電池装置１ｂは、第１実施形態に係る太陽電池装置１ａと比較して、太陽電池モジュール１４の損傷を防止するために、セダ油２２に代えてフッ素樹脂２４を備える。本実施形態の他の構成は第１実施形態と同じなので、説明を省略する。
【００４４】
フッ素樹脂２４は、太陽電池モジュール１４の上面１４ｃと対向するガラス板２０の内面２０ａ（ルーフＲの内面でもある）を覆うように塗布されている。すなわち、ガラス板２０の内面２０ａは、フッ素樹脂２４により被覆されている。フッ素樹脂２４は非晶質構造を有し透明度が高い。またフッ素樹脂２４は、摩擦係数が低いという特徴も有している。
【００４５】
以上説明したように、第２実施形態では、太陽電池モジュール１４の移動によりその上面１４ｃがフッ素樹脂２４に接触したとしても、ガラス板２０（ルーフＲ）に直接接触した場合と比較してその上面１４ｃの損傷を防止できる。このような損傷防止の効果は、ガラス板２０の内面２０ａを被覆する樹脂の摩擦係数が低いほど高くなる。フッ素樹脂２４の摩擦係数は非常に低いので、被覆樹脂として好適である。また、ガラス板２０の内面２０ａを樹脂加工することでガラス板２０の強度が向上するので、ルーフＲを構成するガラス板２０をより薄くすることができると共に、ガラス板２０が万一割れた場合でも、割れたガラスが周囲に飛び散ることを防止できる。
【００４６】
また、フッ素樹脂２４は透明度が高いので、太陽光をより多く透過する。そのため、太陽電池モジュール１４が受ける光エネルギーをより多く確保して、太陽電池装置１ｂの発電量をより高く維持することが可能になる。
【００４７】
なお、第２実施形態では、ガラス板２０の内面２０ａがフッ素樹脂２４により被覆されていたが、他の樹脂で被覆してもよい。例えば他の光透過性樹脂や、低摩擦性を有する（ガラス板２０の内面２０ａの摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する）他の樹脂などにより被覆してもよい。
【００４８】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で以下のような様々な変形が可能である。
【００４９】
例えば、枠体１０の内部をセダ油２２で充填すると共に、ガラス板２０の内面２０ａをフッ素樹脂２４で被覆するように、太陽電池装置を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態に係る太陽電池装置を搭載した車両Ｖの斜視図である。
【図２】図１に示す太陽電池装置の拡大斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る太陽電池装置の図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１に示す太陽電池装置を制御する太陽電池制御用ＥＣＵの機能構成を示す図である。
【図５】図１に示す太陽電池装置の処理を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る太陽電池装置の図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ａ，１ｂ…太陽電池装置、１０…枠体、１２…ガイドレール、１４…太陽電池モジュール、１４ａ…台座、１４ｂ…太陽電池セル、１４ｃ…太陽電池セルの上面（太陽電池モジュールの上面）、１６…モータ、１８…ワイヤ、２０…ガラス板（ルーフ）、２０ａ…ガラス板（ルーフ）の内面、２２…セダ油、２４…フッ素樹脂、３０…太陽電池制御用ＥＣＵ、３２…ナビゲーション装置、３４…太陽位置記憶部、３６…太陽位置検知部、３８…日射方向演算部、４０…配置場所記憶部、４２…位置制御部、Ｒ…ルーフ、Ｖ…車両
【図１】
2009010127.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009010127.tif 000005
【図４】
2009010127.tif 000006
【図５】
2009010127.tif 000007
【図６】
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