CN113169710A - 太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法及太阳能电池单元工作电压推测*** - Google Patents

太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法及太阳能电池单元工作电压推测*** Download PDF

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Abstract

在单元的工作电压的推测方法中，设为一个单元被遮光的状态，检测该状态下的模块的输出电流的微小变化，在该状态下向其他单元照射调制光并检测输出电流的微小变化，在该状态下检测模块的工作电压，通过将标绘于设定了电压和电阻的相对比率(rΔI)的坐标轴上的第一点(P1)与第二点(P2)连接而生成第一检量线(L1)，在单元均未被遮光的状态下向工作电压的推测对象的单元照射调制光，并检测模块的输出电流的微小变化，在该状态下检测模块的工作电压，通过将标绘于坐标轴上的第三点(P3)与第二点(P2)连接而生成第二检量线(L2)，算出工作电压的推测对象单元的电阻的相对比率的值，并算出成为该电阻的相对比率的值的第二检量线(L2)上的点即第四点(L4)的电压的值作为推测对象单元的工作电压。

Description

太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法 及太阳能电池单元工作电压推测***
技术领域
本发明涉及太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法及太阳能电池单元工作电压推测***。
本申请根据2018年12月13日在日本申请的日本特愿2018-233647号主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
目前，已知有能够准确地判定串联连接的多个太阳能电池单元中的哪个太阳能电池单元处于异常状态的太阳能电池模块的异常判定***及方法(例如参照专利文献1)。
专利文献1记载的太阳能电池模块的异常判定***进行包括串联连接的多个太阳能电池单元的太阳能电池模块的异常判定。详细而言，太阳能电池模块的异常判定***具备：调制光照射部，对多个太阳能电池单元中的一个太阳能电池单元照射调制光；相位检波部，根据表示太阳能电池模块的发电输出的信号和表示调制光的相位(频率)的参考信号，输出与一个太阳能电池单元的状态对应的信号；以及判定部，根据来自相位检波部的输出信号，判定一个太阳能电池单元是否为异常状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2018/135123号
非专利文献
非专利文献1：高羽晃平、山中三四郎、青山泰宏、西户雄辉、小林浩，“关于PV模块的单元的发热的研究”太阳能/风能演讲论文集(2016)，pp.315-318
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1记载的太阳能电池模块的异常判定***虽然能够判定太阳能电池模块内的太阳能电池单元是否为异常状态，但是无法推测太阳能电池模块内的串联连接的太阳能电池单元的工作电压。
鉴于上述问题点，本发明的目的在于，提供一种能够推测太阳能电池模块内的串联连接的太阳能电池单元的工作电压的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法及太阳能电池单元工作电压推测***。
用于解决问题的技术方案
本发明的一方式的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法是推测构成太阳能电池模块的串联连接的m(m是2以上的整数)个太阳能电池单元各自的工作电压的方法，其包括：第一步骤，设为第一太阳能电池单元被遮光的状态，所述第一太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中的一个太阳能电池单元；第二步骤，在所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，向所述第一太阳能电池单元照射调制光，并检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化；第三步骤，在所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，向所述m个太阳能电池单元中除所述第一太阳能电池单元以外的(m-1)个太阳能电池单元分别照射调制光，并检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化；第四步骤，在所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，检测所述太阳能电池模块的工作电压；第五步骤，通过将标绘于坐标轴上的第一点与第二点连接而生成第一检量线，所述坐标轴的一个轴即第一轴被设定为电压、另一轴即第二轴被设定为电阻的相对比率；第六步骤，设为所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态；第七步骤，在所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下，向第二太阳能电池单元照射调制光，并检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化，所述第二太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中作为工作电压的推测对象的太阳能电池单元；第八步骤，在所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下，向第三太阳能电池单元照射调制光，并检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化，所述第三太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中除所述第二太阳能电池单元以外的太阳能电池单元；第九步骤，在所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下，检测所述太阳能电池模块的工作电压；第十步骤，通过连接标绘于所述坐标轴上的第三点与所述第二点而生成第二检量线；第十一步骤，算出所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值；第十二步骤，算出第四点，所述第四点是所述第二轴的值变为所述第十步骤中算出的所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值的所述第二检量线上的点；以及第十三步骤，算出所述第四点的所述第一轴的值作为所述第二太阳能电池单元的工作电压，所述第一点表示所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述第一太阳能电池单元的工作电压的值与所述电阻的相对比率的值之间的关系，所述第一点的所述第一轴的值是从所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的工作电压减去所述(m-1)个太阳能电池单元各自的开路电压的总值而得到的值，所述第一点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最大值，所述第二点表示所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述(m-1)个太阳能电池单元中任一个的工作电压的值与所述电阻的相对比率的值之间的关系，所述第二点的所述第一轴的值是所述(m-1)个太阳能电池单元各自的开路电压，所述第二点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最小值，所述第三点的所述第一轴的值是从所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的工作电压减去所述(m-1)个太阳能电池单元各自的开路电压的总值而得到的值，所述第三点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最大值。
在本发明的一方式中，也可以是所述电阻的相对比率是所述(m-1)个太阳能电池单元中的任一个的微分电阻的值除以全部所述m个太阳能电池单元的微分电阻的总值和与所述太阳能电池模块串联连接的负载电阻的值之和而得到的。
在本发明的一方式中，也可以通过相位检波器或锁定放大器的输出电压来检测所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化、以及所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化，在所述第十一步骤中，算出所述相位检波器或所述锁定放大器的输出电压的比率(将其称为锁定放大器比率)的值作为所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值。
在本发明的一方式中，也可以在所述第十一步骤中，算出归一化值作为所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值，所述归一化值是所述(m-1)个太阳能电池单元中的任一个的微分电阻的值除以被遮光的状态下的所述第一太阳能电池单元的微分电阻的最大值而得到的值。
在本发明的一方式中，也可以在所述第十一步骤中，算出归一化值作为所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值，所述归一化值是所述(m-1)个太阳能电池单元中的任一个的微分电阻的值除以被遮光的状态下的所述第一太阳能电池单元的微分电阻的最大值与所述(m-1)个太阳能电池单元中的任一个的微分电阻的值之和而得到的值。
在本发明的一方式中，也可以通过在所述第一太阳能电池单元上粘贴掩膜而设为所述第一太阳能电池单元被遮光的状态。由于向该被遮光的状态的所述第一太阳能电池单元照射调制光，因而只要将单元的受光面的一部分或调制光照射部除外进行遮光即可。
在本发明的一方式中，也可以通过在所述第一太阳能电池单元上粘贴网而设为所述第一太阳能电池单元被遮光的状态。由于向该被遮光的状态的所述第一太阳能电池单元照射调制光，因而只要以单元的受光面上存在开口部的方式利用网进行遮光即可。
在本发明的一方式中，也可以通过配置遮光物而设为所述第一太阳能电池单元被遮光的状态。由于向该被遮光的状态的所述第一太阳能电池单元照射调制光，因而只要将单元的受光面的一部分或调制光照射部除外进行遮光即可。
在本发明的一方式中，也可以调整调制光的照射状态，以使所述(m-1)个太阳能电池单元各自的等效电路中的光产生电流的值彼此相等。
本发明的一方式的太阳能电池单元工作电压推测***是推测构成太阳能电池模块的串联连接的m(m是2以上的整数)个太阳能电池单元各自的工作电压的***，其具备：调制光照射部，向所述m个太阳能电池单元中的任一个照射调制光；遮光状态设定部，设定为第一太阳能电池单元被遮光的状态，所述第一太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中的一个太阳能电池单元；以及输出电流微小变化检测部，在所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，向所述第一太阳能电池单元照射调制光，并检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化，在通过所述遮光状态设定部使所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，所述调制光照射部向所述m个太阳能电池单元中除所述第一太阳能电池单元以外的(m-1)个太阳能电池单元分别照射调制光，并且，所述输出电流微小变化检测部检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化，该太阳能电池单元工作电压推测***还具备：太阳能电池模块工作电压检测部，在所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，检测所述太阳能电池模块的工作电压；以及检量线生成部，通过在坐标轴上标绘第一点和第二点，并将所述第一点与所述第二点连接而生成第一检量线，所述坐标轴的一个轴即第一轴被设定为电压、另一轴即第二轴被设定为电阻的相对比率，所述遮光状态设定部设定为所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态，在所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下，所述调制光照射部向第二太阳能电池单元照射调制光，且所述输出电流微小变化检测部检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化；并且，所述调制光照射部向第三太阳能电池单元照射调制光，且所述输出电流微小变化检测部检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化；并且，所述太阳能电池模块工作电压检测部检测所述太阳能电池模块的工作电压，所述第二太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中作为工作电压的推测对象的太阳能电池单元，所述第三太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中除所述第二太阳能电池单元以外的太阳能电池单元，所述检量线生成部通过连接标绘于所述坐标轴上的第三点与所述第二点而生成第二检量线，该太阳能电池单元工作电压推测***还具备：电阻相对比率计算部，算出所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值；以及太阳能电池单元工作电压计算部，算出所述第二太阳能电池单元的工作电压；所述太阳能电池单元工作电压计算部算出第四点，接着算出所述第四点的所述第一轴的值作为所述第二太阳能电池单元的工作电压，所述第四点是所述第二轴的值变为所述电阻相对比率计算部算出的所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值的所述第二检量线上的点，所述第一点表示所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述第一太阳能电池单元的工作电压的值与所述电阻的相对比率的值之间的关系，所述第一点的所述第一轴的值是从所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的工作电压减去所述(m-1)个太阳能电池单元各自的开路电压的总值而得到的值，所述第一点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最大值，所述第二点表示所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述(m-1)个太阳能电池单元中任一个的工作电压的值与所述电阻的相对比率的值之间的关系，所述第二点的所述第一轴的值是所述(m-1)个太阳能电池单元各自的开路电压，所述第二点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最小值，所述第三点的所述第一轴的值是从所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的工作电压减去所述(m-1)个太阳能电池单元各自的开路电压的总值而得到的值，所述第三点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最大值。
发明效果
根据本发明，可以提供能够推测太阳能电池模块内的串联连接的太阳能电池单元的工作电压的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法及太阳能电池单元工作电压推测***。
附图说明
图1是相当于专利文献1的图10的图。
图2是表示用于说明本发明的太阳能电池单元工作电压推测***的工作原理的I—V曲线的一例的图。
图3是表示验证实验的测定数据的图。
图4是表示S形曲线的一例的图。
图5是表示第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***的构成的一例的图。
图6是用于说明通过检量线生成部标绘的第一点、第二点等的一例的图。
图7是用于说明第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***中执行的处理的一例的流程图。
图8是表示实施例2的测定数据的图。
图9是表示实施例3的测定数据的图。
图10是表示实施例4的测定数据的图。
图11是表示实施例4的另一测定数据的图。
具体实施方式
在说明本发明的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法及太阳能电池单元工作电压推测***的实施方式之前，对本发明的太阳能电池单元工作电压推测***的工作原理等进行说明。
图1是相当于专利文献1的图10的图。
在图1所示的***中，仅对发电中的太阳能电池模块M内的某一太阳能电池单元C3照射太阳能电池单元C3的工作电压不会发生变化的程度的弱调制光ML。与调制光ML的同步信号根据太阳能电池单元C3的工作电压而极小地混入太阳能电池模块M的输出电流中。混入太阳能电池模块M的输出电流中的极小的同步信号，通过使用与连接于太阳能电池模块M的配线电气非接触的交流电流夹钳传感器、相位检波器或者锁定放大器(此处将相位检波器和锁定放大器简称为“锁定放大器”)而提取。
图2是用于说明本发明的太阳能电池单元工作电压推测***的工作原理的I一V曲线的一例的图。在图2中，横轴表示太阳能电池单元C3(参照图1)的工作电压，纵轴表示太阳能电池模块M(参照图1)的输出电流。
如图2所示，太阳能电池单元C3(参照图1)的工作电压越降低，负电压的绝对值越大(图2的左侧部分)，则I-V曲线的斜率越小。当源自调制光的微小光产生电流为一定振幅时，太阳能电池单元C3内的电压变化、即与调制光的同步信号的振幅与I-V曲线的斜率的倒数成比例地增加。随着该电压变化增加，太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔI也增加。因此，本发明的太阳能电池单元工作电压推测***可以根据由锁定放大器提取的同步信号的振幅推测太阳能电池单元C3的工作电压。
太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔI由下述的式(1)和式(2)表示。详细而言，太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔI通过使用源自调制光的光产生电流(调制光的振幅)ΔIph、太阳能电池模块M内的太阳能电池单元i(太阳能电池单元i是被照射调制光的电阳能电池单元(图1所示的例子中为太阳能电池单元C3))的单元电压(工作电压)Vi中的I-V曲线的斜率的倒数(微分电阻)Ri、以及与太阳能电池模块M串联连接的负载电阻RL(参照图1)的电阻值R，由下式(2)表示。
[数式1]
Figure BDA0003110540950000091
Figure BDA0003110540950000092
在式(1)和式(2)中，n是太阳能电池单元i的二极管因子，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度。q是元电荷，I0是太阳能电池单元i的二极管的饱和电流值。
太阳能电池单元i的微分电阻Ri随着太阳能电池单元i的电压(工作电压Vi)的变化而变化。另一方面，如式(2)所示，太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔI与调制光的振幅ΔIph成比例。因此，太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔI的值受到调制光的入射条件的影响。
本发明人在专心研究中发现，通过使用例如从图1所示的锁定放大器输出的测定信号(太阳能电池模块M的输出电流的微小变化)ΔI，能够定量性地推测被照射调制光的太阳能电池单元C3的工作电压。
例如，考虑图1所示那样的m(m是2以上的整数)个太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5串联连接的太阳能电池模块M。另外，考虑m个太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的一个太阳能电池单元C1被遮光的状态(遮光状态)。将遮光状态的太阳能电池模块M的工作电压的值设为VS。
m个太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的被遮光的太阳能电池单元C1以外的太阳能电池单元C2、C3、C4、C5的工作电压大致成为开路电压vOC(太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的工作电压的最大值)。另一方面，被遮光的太阳能电池单元C1的工作电压变为值VS-(m-1)vOC。作为太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的工作电压的总值的太阳能电池模块M的工作电压由式(2A)表示。
[数式2]
Figure BDA0003110540950000101
该机构的详细说明记载于非专利文献1。也就是说，在遮光状态的太阳能电池模块M中，不需要直接测定被遮光的太阳能电池单元C1的工作电压VS-(m-1)vOC，可以根据遮光状态的太阳能电池模块M的工作电压VS和太阳能电池单元C2、C3、C4、C5各自的开路电压vOC进行推测。
另外，若对式(2)进行变形，则太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔI与源自调制光的光产生电流(调制光的振幅)ΔIph之比的值ΔI/ΔIph，可以表示为工作电压的推测对象的太阳能电池单元i的微分电阻Ri除以太阳能电池模块M的全部的太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的微分电阻的总值ΣRj与负载电阻RL的电阻值R之和(ΣRj+R)得到的电阻的相对比率r。也就是说，即使太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的工作电压或太阳能电池模块M的工作电压发生变化，只要相对比率r的值不变化，则值ΔI/ΔIph也不会变化。
由式(1)可知，在遮光状态下，被遮光的太阳能电池单元C1(遮光单元s)的微分电阻Ri如下述式(2B)所示变为最大。
[数式3]
Figure BDA0003110540950000102
另外，太阳能电池单元C1(遮光单元s)以外的太阳能电池单元C2、C3、C4、C5的微分电阻Ri如下述式(2C)所示变为最小。
[数式4]
Figure BDA0003110540950000111
因此，在遮光状态下，被遮光的太阳能电池单元C1(遮光单元s)的值ΔI/ΔIph＝rmax，太阳能电池单元C1(遮光单元s)以外的太阳能电池单元C2、C3、C4、C5的值ΔI/ΔIph＝rmin。
总之，在遮光状态的太阳能电池模块M中，被遮光的太阳能电池单元C1(遮光单元s)的工作电压v与值ΔI/ΔIph的关系为(v，ΔI/ΔIph)＝(VS-(m-1)vOC，rmax)。另外，太阳能电池单元C1(遮光单元s)以外的太阳能电池单元C2、C3、C4、C5的工作电压v与值ΔI/ΔIph的关系为(v，ΔI/ΔIph)＝(vOC，rmin)。
遮光状态的太阳能电池模块M的工作电压的值VS是任意的。因此，太阳能电池模块M的各种工作电压V的遮光状态下的、被遮光的太阳能电池单元C1(遮光单元s)的工作电压v与值ΔI/ΔIph的关系、以及太阳能电池单元C1(遮光单元s)以外的太阳能电池单元C2、C3、C4、C5的工作电压v与值ΔI/ΔIph的关系在(v，ΔI/ΔIph)的图表中使用以下述式(3)的两点为两端的线段表示。
[数式5]
Figure BDA0003110540950000112
在太阳能电池模块M不是遮光状态的情况下，值ΔI/ΔIph取rmin～rmax的范围内的值。
假设当太阳能电池模块M的工作电压为值V时，表示太阳能电池模块M内的各种状态的太阳能电池单元(例如被遮光的太阳能电池单元C1(遮光单元s)、太阳能电池单元C1(遮光单元s)以外的太阳能电池单元C2、C3、C4、C5等)的工作电压v与值ΔI/ΔIph的关系的点(v，ΔI/ΔIph)位于以式(3)的两点为两端的线段上。
另外，假设当太阳能电池模块M的工作电压为与值V不同的值V’时，表示太阳能电池模块M内的各种状态的太阳能电池单元的工作电压v与值ΔI/ΔIph的关系的点(v，ΔI/ΔIph)位于以点(V’-(m-1)vOC，rmax)和点(vOC，rmin)为两端的线段上。
本发明人在专心研究中通过实验验证了这些假设的妥当性。在实验中，在使用图1所示的***进行测定的同时，利用其他方法直接测定了太阳能电池模块M内的各太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的工作电压。
图3是表示验证实验的测定数据的图。图3的横轴表示太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的平均工作电压[V]，纵轴表示锁定放大器比率(锁定放大器的输出电压的比率)rΔI。
在验证实验中，根据“●”所示的测定数据，推测出了表示使用电阻值R为0.3[Ω]的负载电阻RL(参照图1)时的有掩膜检量线的线段(图3中的左侧的线段)。由于可以确认“▲”和“〇”表示的其他测定数据几乎位于该线段上，因此，可以判断上述假设基本妥当。
另外，本发明人在专心研究中，使用太阳能电池单元的简易的等效电路模型对上述假设的妥当性进行了验证。由此，可以确认在锁定放大器比率rΔI的值不接近1或0时，锁定放大器比率rΔI的曲线可以作为线段与太阳能电池单元的工作电压Vi近似。
在该验证中，考虑m(m是2以上的整数)个太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5串联连接的太阳能电池模块M(太阳能电池模块M的工作电压为值Vm)。通过下述式(7)对一个太阳能电池单元的I-V特性进行近似，通过下述式(8)对于将剩余的(m-1)个太阳能电池单元合成后的太阳能电池单元的I-V特性进行近似。
[数式6]
Figure BDA0003110540950000131
Figure BDA0003110540950000132
在该验证中，设光产生电流(调制光的振幅)ΔIph和二极管因子n在各太阳能电池单元中相等。在式(7)和式(8)中，I0为一个太阳能电池单元的二极管的饱和电流值，I’0为合成的太阳能电池单元的二极管的饱和电流值。
当某一个太阳能电池单元处于开放状态(I＝0)时，该太阳能电池单元的开路电压vOC由下述的式(9)表示。
[数式7]
Figure BDA0003110540950000133
由于将剩余的(m-1)个太阳能电池单元合成后的太阳能电池单元的开路电压大致为值(m-1)vOC，因此，式(8)中的合成后的太阳能电池单元的二极管的饱和电流值I’0由下述式(10)表示。
[数式8]
Figure BDA0003110540950000134
某一个太阳能电池单元(太阳能电池单元的工作电压为值Vi)的微分电阻Ri由下述式(11)表示。
[数式9]
Figure BDA0003110540950000135
将剩余的(m-1)个太阳能电池单元合成后的太阳能电池单元(合成后的太阳能电池单元的工作电压为值Vm-Vi)的微分电阻Rm-1由下述式(12)表示。
[数式10]
Figure BDA0003110540950000141
使用式(9)～式(12)，某一个太阳能电池单元的微分电阻的比率rΔI由下述式(13)表示(为了简化而忽略分母的负载电阻RL的电阻值R)。
[数式11]
Figure BDA0003110540950000142
由于某一个太阳能电池单元的工作电压Vi取Vi＝Vm-(m-1)vOC～vOC的范围，因此，式(13)所示的太阳能电池单元的微分电阻的比率rΔI的值的范围由下述式(14)表示。
[数式12]
Figure BDA0003110540950000143
式(13)表示S形曲线。
图4是表示S形曲线的一例的图。
由式(14)表示的太阳能电池单元的微分电阻的比率rΔI的值的范围关于图4所示的S形曲线与图4的纵轴的交点对称存在。在图4的纵轴的值x＝0的附近，可以将S形曲线近似为线段。
因此，只要是|Vm-mvOC|小的范围、即相当于图4的纵轴的太阳能电池单元的微分电阻的比率rΔI的值不接近于1或0的范围(具体为rΔI＝0.2～0.8)，则表示太阳能电池单元的微分电阻的比率rΔI的曲线就可以将太阳能电池单元的工作电压Vi近似为线段。
以下，对本发明的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法及太阳能电池单元工作电压推测***的实施方式进行说明。
[第一实施方式]
图5是表示第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的构成的一例的图。
在图5所示的例子中，第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1应用于太阳能电池模块M。太阳能电池模块M包括串联连接的多个太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5。太阳能电池模块M与负载电阻RL连接。
在图5所示的例子中，太阳能电池模块M由五个太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5构成，但在其他例子中，太阳能电池模块M也可以由串联连接的五个以外的任意数量(m个(m是2以上的整数))的太阳能电池单元构成。
在图5所示的例子中，太阳能电池单元工作电压推测***1具备调制光照射部11、输出电流微小变化检测部12、遮光状态设定部13、太阳能电池模块工作电压检测部14、检量线生成部15、电阻相对比率计算部16、太阳能电池单元工作电压计算部17以及交流电流夹钳传感器18。调制光照射部11具备激光照射部111、光斩波部112、斩波控制部113、反光板114以及滤光片115。激光照射部111照射例如He-Ne激光这样的激光。
在图5所示的例子中，如上所述，调制光照射部11具有激光照射部111，但在其他例子中，调制光照射部11也可以具有照射激光以外的光的照射部。
在图5所示的例子中，光斩波部112将从激光照射部111照射的激光调制成规定相位(频率)的调制光ML。斩波控制部113控制光斩波部112。另外，斩波控制部113输出表示由光斩波部112调制的调制光ML的相位(频率)的参考信号RS。滤光片115对由光斩波部112调制的调制光ML进行消光。滤光片115例如是ND(Neutral Density：中性密度)滤光片。反光板114反射通过滤光片115消光后的调制光ML。被反光板114反射的调制光ML照射至太阳能电池单元C3。
在图5所示的例子中，被反光板114反射的调制光ML照射至太阳能电池单元C3，但在其他例子中，也可以取而代之使被反光板114反射的调制光ML照射至太阳能电池单元C3以外的太阳能电池单元C1、C2、C4、C5的任意一个。
在图5所示的例子中，在激光照射部111与太阳能电池模块M之间，光斩波部112、滤光片115以及反光板114按照光斩波部112、滤光片115、反光板114的顺序排列。在其他例子中，也可以取而代之使光斩波部112、滤光片115以及反光板114的排列顺序不同。
在图5所示的例子中，输出电流微小变化检测部12具备锁定放大器12a。锁定放大器12a与交流电流夹钳传感器18连接，该交流电流夹钳传感器18与连接于太阳能电池模块M的配线电气非接触。
输出电流微小变化检测部12经由交流电流夹钳传感器18及锁定放大器12a，检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化(与太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的工作电压有关的微弱信号的大小变化)。详细而言，太阳能电池模块M的输出电流的微小变化通过锁定放大器12a的输出电压检测。
从斩波控制部113输出的参考信号RS被输入至锁定放大器12a。也就是说，输入至锁定放大器12a的参考信号RS表示从调制光照射部11照射至太阳能电池单元C3的调制光ML的相位(频率)。
在图5所示的例子中，遮光状态设定部13将太阳能电池模块M的状态设定为太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的一个太阳能电池单元(例如太阳能电池单元C1)被遮光的状态。
太阳能电池模块工作电压检测部14在例如太阳能电池单元C1被遮光的状态下检测太阳能电池模块M的工作电压VS。
检量线生成部15通过在例如横轴设定为电压、纵轴设定为电阻的相对比率的坐标轴(参照图6)上标绘两个点，并将它们连接而生成检量线。
电阻相对比率计算部16计算太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的工作电压的推测对象的太阳能电池单元(例如太阳能电池单元C3)的电阻的相对比率。
太阳能电池单元工作电压计算部17计算推测对象的太阳能电池单元Ck(例如太阳能电池单元C3)的工作电压。
在图5所示的例子中，在太阳能电池单元工作电压推测***1例如推测太阳能电池单元C3的工作电压的情况下，首先，遮光状态设定部13将太阳能电池模块M(详细而言为工作中的太阳能电池模块M)的状态设为太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的一个太阳能电池单元(例如太阳能电池单元C1)被遮光的状态(太阳能电池模块M的遮光状态)。由此，太阳能电池单元C1的光产生电流与其他的太阳能电池单元C2、C3、C4、C5的光产生电流相比降低。
在太阳能电池单元工作电压推测***1的一例中，遮光状态设定部13通过在太阳能电池单元C1上粘贴掩膜(未图示)，从而使太阳能电池模块M的状态变为太阳能电池单元C1被遮光的状态。
在太阳能电池单元工作电压推测***1的另一例中，遮光状态设定部13通过在太阳能电池单元C1上粘贴网(未图示)，从而使太阳能电池模块M的状态变为太阳能电池单元C1被遮光的状态。
在太阳能电池单元工作电压推测***1的又一例中，遮光状态设定部13通过配置遮光物(未图示)，从而使太阳能电池模块M的状态变为太阳能电池单元C1被遮光的状态。
在图5所示的例子中，接着，在太阳能电池单元C1被遮光的状态下，调制光照射部11向太阳能电池单元C1照射调制光ML。
另外，在太阳能电池单元C1被遮光，而且调制光照射部11正向太阳能电池单元C1照射调制光ML的状态下，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIs。
在图5所示的例子中，接着，在太阳能电池单元C1被遮光的状态下，调制光照射部11分别向太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中除了太阳能电池单元C1以外的太阳能电池单元C2、C3、C4、C5照射调制光ML。详细而言，调整调制光ML的照射状态，以使太阳能电池单元C2、C3、C4、C5各自的等效电路中的源自调制光的光产生电流(调制光的振幅)ΔIph的值彼此相等。
太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔI与源自调制光的光产生电流(调制光的振幅)ΔIph也成比例。源自调制光的光产生电流(调制光的振幅)ΔIph根据调制光ML的照射状态而变化。因此，如果不使源自调制光的光产生电流(调制光的振幅)ΔIph恒定，则难以进行太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔI的比较。因此，如果利用遮光状态的太阳能电池模块M内的未被遮光的太阳能电池单元C2、C3、C4、C5的工作电压为开路电压vOC这一情况，依次置换一个被遮光的太阳能电池单元来调整调制光ML的照射状态，以使同一开路电压vOC下的太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔI相等，就能够使调整后的太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5彼此的源自调制光的光产生电流(调制光的振幅)ΔIph相等。
另外，在图5所示的例子中，在太阳能电池单元C1被遮光，而且调制光照射部11正向太阳能电池单元C2、C3、C4、C5中的任意一个照射调制光ML的状态下，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIi。
详细而言，在太阳能电池单元C1被遮光，而且调制光照射部11正向太阳能电池单元C2照射调制光ML的状态下，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIi。另外，在太阳能电池单元C1被遮光，而且调制光照射部11正向太阳能电池单元C3照射调制光ML的状态下，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIi。另外，在太阳能电池单元C1被遮光，而且调制光照射部11正向太阳能电池单元C4照射调制光ML的状态下，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIi。另外，在太阳能电池单元C1被遮光，而且调制光照射部11正向太阳能电池单元C5照射调制光ML的状态下，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIi。
另外，在图5所示的例子中，在太阳能电池单元C1被遮光的状态下，太阳能电池模块工作电压检测部14检测太阳能电池模块M的工作电压VS(太阳能电池模块M的输出端子的电压)。
接着，检量线生成部15根据上述原理推测太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的工作电压。另外，检量线生成部15在例如横轴设定为电压、纵轴设定为电阻的相对比率的坐标轴上标绘第一点P1和第二点P2。
图6是用于说明由检量线生成部15标绘的第一点P1、第二点P2等的一例的图。在图6中，横轴表示太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的工作电压v，纵轴表示太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的电阻的相对比率rΔI(＝ΔI/ΔIph)。
在图6中，第一点P1表示太阳能电池模块M的遮光状态下被遮光的太阳能电池单元C1(遮光单元s)的工作电压v(单元电压)的值VS-(m-1)vOC与电阻的相对比率rΔI的值rmax(＝rΔIs)的关系。也就是说，第一点P1的坐标是(VS-(m-1)vOC，rmax)。
第一点P1的横轴的值VS-(m-1)vOC是从太阳能电池单元C1被遮光的状态下的太阳能电池模块M的工作电压VS减去太阳能电池单元C2、C3、C4、C5各自的开路电压vOC的总值(m-1)vOC而得的值。
第一点P1的纵轴的值rΔIs是太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的电阻的相对比率rΔI的最大值rmax。
另外，第二点P2表示太阳能电池模块M的遮光状态下未被遮光的太阳能电池单元(例如太阳能电池单元C3)的工作电压v(单元电压Vi)的值vOC与电阻的相对比率rΔI的值rmin(＝rΔIi)的关系。也就是说，第二点P2的坐标是(vOC，rmin)。
第二点P2的横轴的值vOC是太阳能电池单元C2、C3、C4、C5各自的开路电压vOC。
第二点P2的纵轴的值rΔIi是太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的电阻的相对比率rΔI的最小值rmin。
在图5所示的例子中，接着，检量线生成部15通过将第一点P1(VS-(m-1)vOC，rΔIs)和第二点P2(vOC，rΔIi)连接而生成第一检量线L1(参照图6)。
在图5所示的例子中，接着，遮光状态设定部13将太阳能电池模块M的状态设定为太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光的状态(通常状态)。
接着，在太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光的状态下，调制光照射部11向太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck(例如太阳能电池单元C3)照射调制光ML。
进而，在太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光，而且调制光照射部11正向太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck(例如太阳能电池单元C3)照射调制光ML的状态下，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIk。
另外，在太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光的状态下，调制光照射部11向太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck(例如太阳能电池单元C3)以外的太阳能电池单元Cj≠k(例如太阳能电池单元C1、C2、C4、C5中的任一个)照射调制光ML。
进而，在太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光，而且调制光照射部11正向太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck(例如太阳能电池单元C3)以外的太阳能电池单元Cj≠k(例如太阳能电池单元C1、C2、C4、C5中的任一个)照射调制光ML的状态下，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIj≠k。
另外，在图5所示的例子中，在太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光的状态下，太阳能电池模块工作电压检测部14检测太阳能电池模块M的工作电压VN。
接着，检量线生成部15在图6所示的坐标轴上标绘第三点P3。
如图6所示，第三点P3的横轴的值VN-(m-1)vOC是从太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光的状态下的太阳能电池模块M的工作电压VN减去太阳能电池单元C2、C3、C4、C5各自的开路电压vOC的总值(m-1)vOC而得的值。
第三点P3的纵轴的值rΔIs是太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的电阻的相对比率rΔI的最大值rmax。也就是说，第三点P3的纵轴的值rΔIs与第一点P1的纵轴的值rΔIs相等。
在图5所示的例子中，接着，检量线生成部15通过将第三点P3(VN-(m-1)vOC，rΔIs)和第二点P2(vOC，rΔIi)连接而生成第二检量线L2(参照图6)。
接着，电阻相对比率计算部16计算工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck的电阻的相对比率r的值rΔIk。
在第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的第一例中，电阻相对比率计算部16算出工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck(太阳能电池单元C2、C3、C4、C5的任意一个)的微分电阻的值Rk除以太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5全部的微分电阻的总值ΣRj和与太阳能电池模块M串联连接的负载电阻RL的电阻值R之和(ΣRj+R)的(Rk/ΣRj+R)，作为工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck的电阻的相对比率r的值rΔIk。
在第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的第二例中，通过输出电流微小变化检测部12的锁定放大器12a检测太阳能电池单元C1被遮光的状态下的太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIi、以及太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光的状态下的太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIk。
另外，电阻相对比率计算部16算出锁定放大器比率rΔI(详细而言为相对于太阳能电池单元Ck中的太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔI的锁定放大器比率rΔI)的值(ΔIk/(ΔIk+Σj≠kΔIj)，作为工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck的电阻的相对比率r的值rΔIk。
详细而言，检量线生成部15算出值(ΔIs/(ΔIs+Σi≠sΔIi))作为第一点P1(参照图6)的纵轴的值。
另外，检量线生成部15算出值(ΔIi/(ΔIs+Σi≠sΔIi))作为第二点P2(参照图6)的纵轴的值。
电阻相对比率计算部16算出值(ΔIk/(ΔIk+Σj≠kΔIj))作为成为后述第四点P4(参照图6)的纵轴的值的值。
在第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的第二例中，不需要事先得到太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5全部的微分电阻的总值ΣRj。只要太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的工作电压不在开路电压vOC附近，则太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5全部的微分电阻的总值ΣRj都比负载电阻RL的电阻值R大，从而没有问题。
在第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的第三例中，电阻相对比率计算部16算出归一化值作为工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck的电阻的相对比率r的值rΔIk。
归一化值是太阳能电池单元C2、C3、C4、C5中任一个的微分电阻的值Ri(ΔI)除以被遮光的状态的太阳能电池单元C1的微分电阻的最大值(遮光单元所示的最大ΔI)而得到的值(ΔI/遮光单元所示的最大ΔI)。
在第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的第四例中，电阻相对比率计算部16算出归一化值(详细而言为改良后的归一化值)作为工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck的电阻的相对比率r的值rΔIk。
改良后的归一化值是太阳能电池单元C2、C3、C4、C5中任一个的微分电阻的值Ri(ΔI)除以被遮光的状态的太阳能电池单元C1的微分电阻的最大值(遮光单元所示的最大ΔI)与太阳能电池单元C2、C3、C4、C5中任一个的微分电阻的值之和而得的值(ΔI/(遮光单元所示的最大ΔI+(m-1)×开路电压vOC的一个单元所示的ΔI))。
在图5所示的例子中，接着，太阳能电池单元工作电压计算部17算出第四点P4(参照图6)，该第四点P4是纵轴的值为工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck的电阻的相对比率r的值rΔIk的第二检量线L2上的点。
接着，太阳能电池单元工作电压计算部17算出第四点P4的横轴的值作为推测对象的太阳能电池单元Ck的工作电压vk。
图7是用于说明第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1中执行的处理的一例的流程图。
在图7所示的例子中，在步骤S1中，遮光状态设定部13将太阳能电池模块M的状态设为太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的一个太阳能电池单元(例如太阳能电池单元C1)被遮光的状态(太阳能电池模块M的遮光状态)。
接着，在步骤S2中，在太阳能电池单元C1被遮光的状态下，调制光照射部11向太阳能电池单元C1照射调制光ML，并且，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIs。
接着，在步骤S3中，在太阳能电池单元C1被遮光的状态下，调制光照射部11向太阳能电池单元C2、C3、C4、C5中任一个照射调制光ML，并且，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIi。
接着，在步骤S4中，在太阳能电池单元C1被遮光的状态下，太阳能电池模块工作电压检测部14检测太阳能电池模块M的工作电压VS。
接着，在步骤S5中，检量线生成部15在例如横轴设定为电压、纵轴设定为电阻的相对比率的坐标轴上标绘第一点P1和第二点P2，并将第一点P1和第二点P2连接而生成第一检量线L1。
接着，在步骤S6中，遮光状态设定部13将太阳能电池模块M的状态设定为太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光的状态(通常状态)。
接着，在步骤S7中，在太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光的状态下，调制光照射部11向太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck(例如太阳能电池单元C3)照射调制光ML，并且，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIk。
接着，在步骤S8中，在太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光的状态下，调制光照射部11向太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5中的工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck(例如太阳能电池单元C3)以外的太阳能电池单元Cj≠k(例如太阳能电池单元C1、C2、C4、C5中任一个)照射调制光L，并且，输出电流微小变化检测部12检测太阳能电池模块M的输出电流的微小变化ΔIj≠k。
接着，在步骤S9中，在太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5均未被遮光的状态下，太阳能电池模块工作电压检测部14检测太阳能电池模块M的工作电压VN。
接着，在步骤S10中，检量线生成部15在坐标轴上标绘第三点P3，并将第三点P3与第二点P2连接而生成第二检量线L2。
接着，在步骤S11中，电阻相对比率计算部16算出工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck的电阻的相对比率r的值rΔIk。
接着，在步骤S12中，太阳能电池单元工作电压计算部17算出第四点P4，该第四点P4是纵轴的值为工作电压的推测对象的太阳能电池单元Ck的电阻的相对比率r的值rΔIk的第二检量线L2上的点。
接着，在步骤S13中，太阳能电池单元工作电压计算部17算出第四点P4的横轴的值作为推测对象的太阳能电池单元Ck的工作电压vk。
如上所述，根据第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1，能够推测以往无法掌握的太阳能电池模块M内的串联连接的太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的工作电压vk。
[第二实施方式]
以下，对本发明的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法及太阳能电池单元工作电压推测***的第二实施方式进行说明。
第二实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1除了后述方面以外，与上述第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1同样地构成。因此，根据第二实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1，除了后述方面以外，能够实现与上述第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1同样的效果。
在第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1中，被调制光照射部11的反光板114反射的调制光ML照射至太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5上。也就是说，在第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1中，调制光ML的照射方向由反光板114控制。另外，在第一实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的应用例(图5所示的例子)中，串联连接的多个太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5呈直线状排列。
另一方面，在第二实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1中，调制光照射部11具备3D(三维)激光扫描仪(未图示)。也就是说，在第二实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1中，调制光ML的照射方向(发射方向)由3D激光扫描仪控制。另外，在第二实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的应用例中，串联连接的多个太阳能电池单元呈阵列状(栅格状)排列。
3D激光扫描仪使用TOF(Time Of Flight：飞行时间)法等测量距离，同时也测量激光束的发射方向，从而得到测量对象点的三维坐标，该TOF法是指测量激光脉冲在测量对象点与传感器之间往返的时间的方法。通过一次扫描得到大量的数据点。近来，3D激光扫描仪应用于各种地形、建筑物等的三维测量中。
在第二实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的应用例中，由多个太阳能电池模块M构成太阳能电池模块组。太阳能电池模块组包括呈阵列状排列的多个太阳能电池单元(太阳能电池单元组)。向多个太阳能电池单元(太阳能电池单元组)照射调制光ML中应用例如TOF法的3D激光扫描仪。
在第二实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的应用例中，TOF法的3D激光扫描仪向多个太阳能电池单元(太阳能电池单元组)反复照射脉冲并进行测量(脉冲重复率的例子：100kHz～1MHz)。
在第二实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的应用例中，将记录有脉冲的照射方向和照射时刻的数据库与记录有锁定放大器12a的输出的数据库进行组合，该锁定放大器12a被输入与来自太阳能电池单元阵列(太阳能电池单元组)的输出配线连接的交流电流夹钳传感器18的信号。也就是说，通过3D激光扫描仪扫描的太阳能电池单元的位置与锁定放大器12a的输出相关联。由此，能够掌握(测定)构成太阳能电池单元组的各个太阳能电池单元的工作电压。
详细而言，在第二实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1的应用例中，通过3D激光扫描仪照射太阳能电池单元能够吸收的激光。在太阳能电池单元工作电压推测***1应用于作为太阳能电池单元而使用硅太阳能电池单元的太阳能电池模块组的情况下，考虑到构成硅太阳能电池单元的硅的带隙(约1.2eV)，从3D激光扫描仪照射硅能够吸收的约1030nm以下的波长的激光。另外，由于从3D激光扫描仪照射的激光的一部分被硅太阳能电池单元吸收，因此，将来自3D激光扫描仪的照射激光强度设定为较大的值，以确保从硅太阳能电池单元向3D激光扫描仪的反射光强度。
如上所述，根据第一和第二实施方式的太阳能电池单元工作电压推测***1，能够定量地推测工作中的太阳能电池模块M的内部密封的太阳能电池单元C1、C2、C3、C4、C5的工作电压。
实施例
接着，示出实施例更详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例，在不脱离其主旨的范围内能够适当地变更来实施。
在实施例中，共用以下的实验器材。
■锁定放大器：NF电路块制LI-575实施例1、实施例2、实施例3：灵敏度1mV、时间常数1.25s、输入与负载电阻串联的32卷线圈以非接触的方式夹紧的电流夹钳传感器实施例4：灵敏度10mV、时间常数1.25s、负载电阻的电压(模块电压)直接输入锁定放大器
■He-Ne激光：JDSU NOVETTE 0.5mW随机偏振光、ND1滤光片
■斩波器频率：约330Hz
■各种电压测定：基恩士制数据记录仪NR-600的高速模拟测量单元NR-HA08
■太阳能电池：中国制ETMP250-0.5V五个串联连接的模块(假设各单元的开路电压vOC＝0.50V)
■模拟太阳光：Sunway制LED灯
实施例1、实施例2、实施例3中约为140W/m2
实施例4中约为100W/m2
[实施例1]
在模块的电压Vm＝0.05、0.08～0.09、1.29V下测定了各单元的平均单元电压和锁定放大器比率rΔI。上述的图3示出了实施例1的测定结果。
在模块的电压Vm＝0.05V时，为了制作检量线而实施了充分的遮光掩膜，在模块的电压Vm＝0.08～0.09V时，遮光掩膜不充分或者无遮光掩膜，并使各单元的电压变化，进而在模块的电压Vm＝1.29V时，除了无遮光掩膜之外还增加负载电阻，增加了模块电压。
如图3所示，关于制作了检量线的模块的电压Vm＝0.05V的数据，单元电压的预测值(Vm-4vOC，vOC)＝(1.95V，0.5V)接近实测数据的最小/最大电压(-1.89V，0.49V)。
进而，使用模块电压0.05V下的锁定放大器比率rΔI和单元的开路电压vOC＝0.50V，推测了任意的模块电压下的检量线，相当于实测数据“○”(模块电压1.29V)、“▲”(模块电压0.08～0.09V)的锁定放大器比率rΔI的推测电压接近实测数据的电压。认为这显示出本发明的妥当性。
[实施例2]
图8是表示实施例2的测定数据的图。图8的横轴表示太阳能电池单元的平均工作电压[V]，纵轴表示锁定放大器的值ΔI(锁定放大器电压(a.u.))。
在实施例2中，使用实施例1的数据，在图8中汇总了带遮光掩膜的模块的电压Vm＝0.05、0.08～0.09、1.29V下各单元的平均单元电压和锁定放大器的值ΔI。
关于制作了检量线的模块的电压Vm＝0.05V的数据，单元电压的预测值(Vm-4vOC，vOC)＝(1.95V，0.50V)接近实测数据的最大/最小电压(-1.89V，0.49V)。
推测了基于以模块电压0.05V下的锁定放大器的值ΔI的最大值归一化后的值ΔI(归一化值ΔI)的检量线，结果与实施例1相比，实测数据“▲”(模块电压0.08～0.09V)和实测数据“○”(模块电压1.29V)均在推测检量线中发现偏差。
认为虽然基于归一化值ΔI的检量线比基于锁定放大器比率rΔI的检量线差，但作为无法测定全部单元的锁定放大器的值ΔI时的替代，可以使用基于归一化值ΔI的检量线。在下面的实施例3中，由于能够利用基于归一化值ΔI的检量线良好地进行推测，因此，需要进一步研究能够很好地利用归一化值ΔI的检量线的条件。
[实施例3]
图9是表示实施例3的测定数据的图。图9的横轴表示太阳能电池单元的平均工作电压[V]，纵轴表示锁定放大器的值ΔI(锁定放大器电压(a.u.))。
在实施例3中，将模块的电压Vm＝0.56，1.09V下各单元的平均单元电压和锁定放大器的值ΔI汇总于图9。
在模块的电压Vm＝0.56V时为了制作检量线而实施了充分的遮光掩膜，但在模块的电压Vm＝1.09V时无遮光掩膜并使各单元的电压变化。
关于制作了检量线的模块的电压Vm＝0.56V的数据，单元电压的预测值(Vm-4vOC，vOC)＝(1.44V，0.50V)接近实测数据的最小/最大电压(-1.38V，0.47V)。
推测了基于以模块电压0.56V下的锁定放大器的值ΔI的最大值归一化后的值ΔI(归一化值ΔI)的检量线，结果出现了接近实测数据“〇”(模块电压1.09V)的推测值“×”。
但是，由于在实施例2中无法良好地进行推测，因此，需要进一步研究能够很好地利用归一化值ΔI的检量线的条件。
[实施例4]
图10是表示实施例4的测定数据的图。图11是表示实施例4的另一测定数据的图。图10和图11的横轴表示太阳能电池单元的平均工作电压[V]，纵轴表示锁定放大器比率rΔI。
在实施例4中，在模块的电压1.21、1.42V下测定了各单元的平均单元电压和锁定放大器比率rΔI。
在模块的电压Vm＝1.21V时为了制作检量线而实施了充分的遮光掩膜，但在模块的电压Vm＝1.42V时无遮光掩膜并使各单元的电压变化。
关于制作了检量线的模块的电压Vm＝1.21V的数据，单元电压的预测值(Vm-4vOC，vOC)＝(-0.79V，0.50V)成为实测数据的两端电压(-0.42V，0.42V)，存在偏差。
因此，若假设实际的开路电压vOC＝0.42V，则单元电压的预测值(Vm-4vOC，vOC)＝(-0.47V，0.42V)接近实测数据的两端电压(-0.42V，0.42V)。
假设该开路电压vOC＝0.42V的检量线的推测结果如图10所示，出现了接近模块电压1.42V下的实测数据的电压“○”的推测值“×”。
顺便提及，利用假设开路电压vOC＝0.50V的单元电压的预测值(Vm-4vOC，vOC)＝(-0.79V，0.50V)的检量线推测的结果如图11所示，推测检量线大幅偏离实测数据。认为原因在于，由于模拟太阳光的强度降低而导致开路电压vOC稍微降低。由此，需要事先提供尽可能准确的开路电压vOC。
以上，参照附图详细叙述了本发明的实施方式，但具体的构成并不限于该实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够适当施加变更。也可以组合上述各实施方式及各例中记载的构成。
此外，上述实施方式中的太阳能电池单元工作电压推测***1的全部或一部分可以由专用的硬件实现，另外，也可以由存储器和微处理器实现。
此外，太阳能电池单元工作电压推测***1的全部或者一部分也可以由存储器和CPU(中央运算装置)构成，并通过将用于实现各***所具备的各部的功能的程序加载到存储器并执行来实现该功能。
此外，也可以将用于实现太阳能电池单元工作电压推测***1的全部或一部分功能的程序记录在计算机可读取的记录介质中，使计算机***读入并执行记录在该记录介质中的程序，从而进行各部的处理。此外，这里所说的“计算机***”包括OS、***设备等硬件。另外，“计算机***”在利用WWW***的情况下，也包含主页提供环境(或显示环境)。
另外，“计算机可读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、ROM、CD-ROM等可移动介质、内置于计算机***的硬盘等的存储装置。进而，“计算机可读取的记录介质”包括像经由因特网等网络或电话线路等通信线路发送程序时的通信线那样在短时间内动态保持程序的介质、像作为此时的服务器或客户端的计算机***内部的易失性存储器那样在一定时间内保持程序的介质。另外，上述程序可以是用于实现上述功能的一部分的程序，还可以是能够与已经记录在计算机***中的程序组合实现上述功能的程序。
附图标记说明
1…太阳能电池单元工作电压推测***；11…调制光照射部；111…激光照射部；112…光斩波部；113…斩波控制部；114…反光板；115…滤光片；12…输出电流微小变化检测部；12a…锁定放大器；13…遮光状态设定部；14…太阳能电池模块工作电压检测部；15…检量线生成部；16…电阻相对比率计算部；17…太阳能电池单元工作电压计算部；18…交流电流夹钳传感器；M…太阳能电池模块；C1、C2、C3、C4、C5…太阳能电池单元；RL…负载电阻；L1…第一检量线；L2…第二检量线；P1…第一点；P2…第二点；P3…第三点；P4…第四点。

Claims (10)

1.一种太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法，用于推测构成太阳能电池模块的串联连接的m个太阳能电池单元各自的工作电压，其中，m是2以上的整数，
所述太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法包括：
第一步骤，设为第一太阳能电池单元被遮光的状态，所述第一太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中的一个太阳能电池单元；
第二步骤，在所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，向所述第一太阳能电池单元照射调制光，并检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化；
第三步骤，在所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，向所述m个太阳能电池单元中除所述第一太阳能电池单元以外的m-1个太阳能电池单元分别照射调制光，并检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化；
第四步骤，在所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，检测所述太阳能电池模块的工作电压；
第五步骤，通过将标绘于坐标轴上的第一点与第二点连接而生成第一检量线，所述坐标轴的一个轴即第一轴被设定为电压、另一轴即第二轴被设定为电阻的相对比率；
第六步骤，设为所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态；
第七步骤，在所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下，向第二太阳能电池单元照射调制光，并检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化，所述第二太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中作为工作电压的推测对象的太阳能电池单元；
第八步骤，在所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下，向第三太阳能电池单元照射调制光，并检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化，所述第三太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中除所述第二太阳能电池单元以外的太阳能电池单元；
第九步骤，在所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下，检测所述太阳能电池模块的工作电压；
第十步骤，通过连接标绘于所述坐标轴上的第三点与所述第二点而生成第二检量线；
第十一步骤，算出所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值；
第十二步骤，算出第四点，所述第四点是所述第二轴的值变为所述第十步骤中算出的所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值的所述第二检量线上的点；以及
第十三步骤，算出所述第四点的所述第一轴的值作为所述第二太阳能电池单元的工作电压，
所述第一点表示所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述第一太阳能电池单元的工作电压的值与所述电阻的相对比率的值之间的关系，
所述第一点的所述第一轴的值是从所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的工作电压减去所述m-1个太阳能电池单元各自的开路电压的总值而得到的值，
所述第一点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最大值，
所述第二点表示所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述m-1个太阳能电池单元中任一个的工作电压的值与所述电阻的相对比率的值之间的关系，
所述第二点的所述第一轴的值是所述m-1个太阳能电池单元各自的开路电压，
所述第二点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最小值，
所述第三点的所述第一轴的值是从所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的工作电压减去所述m-1个太阳能电池单元各自的开路电压的总值而得到的值，
所述第三点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最大值。
2.根据权利要求l所述的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法，其中，
所述电阻的相对比率是所述m-1个太阳能电池单元中的任一个的微分电阻的值除以全部所述m个太阳能电池单元的微分电阻的总值和与所述太阳能电池模块串联连接的负载电阻的值之和而得到的。
3.根据权利要求l所述的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法，其中，
通过相位检波器或锁定放大器的输出电压来检测所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化、以及所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化，
在所述第十一步骤中，算出所述相位检波器或所述锁定放大器的输出电压的比率的值作为所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值。
4.根据权利要求l所述的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法，其中，
在所述第十一步骤中，算出归一化值作为所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值，
所述归一化值是所述m-1个太阳能电池单元中的任一个的微分电阻的值除以被遮光的状态下的所述第一太阳能电池单元的微分电阻的最大值而得到的值。
5.根据权利要求l所述的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法，其中，
在所述第十一步骤中，算出归一化值作为所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值，
所述归一化值是所述m-1个太阳能电池单元中的任一个的微分电阻的值除以被遮光的状态下的所述第一太阳能电池单元的微分电阻的最大值与所述m-1个太阳能电池单元中的任一个的微分电阻的值之和而得到的值。
6.根据权利要求l所述的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法，其中，
通过在所述第一太阳能电池单元粘贴掩膜而设为所述第一太阳能电池单元被遮光的状态。
7.根据权利要求l所述的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法，其中，
通过在所述第一太阳能电池单元粘贴网而设为所述第一太阳能电池单元被遮光的状态。
8.根据权利要求l所述的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法，其中，
通过配置遮光物而设为所述第一太阳能电池单元被遮光的状态。
9.根据权利要求l所述的太阳能电池模块内的太阳能电池单元的工作电压的推测方法，其中，
调整调制光的照射状态，以使所述m-1个太阳能电池单元各自的等效电路中的光产生电流的值彼此相等。
10.一种太阳能电池单元工作电压推测***，用于推测构成太阳能电池模块的串联连接的m个太阳能电池单元各自的工作电压，其中，m是2以上的整数，
所述太阳能电池单元工作电压推测***具备：
调制光照射部，向所述m个太阳能电池单元中的任一个照射调制光；
遮光状态设定部，设定为第一太阳能电池单元被遮光的状态，所述第一太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中的一个太阳能电池单元；以及
输出电流微小变化检测部，在所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，向所述第一太阳能电池单元照射调制光，并检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化，
在通过所述遮光状态设定部使所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，所述调制光照射部向所述m个太阳能电池单元中除所述第一太阳能电池单元以外的m-1个太阳能电池单元分别照射调制光，并且，所述输出电流微小变化检测部检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化，
所述太阳能电池单元工作电压推测***还具备：
太阳能电池模块工作电压检测部，在所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下，检测所述太阳能电池模块的工作电压；以及
检量线生成部，通过在坐标轴上标绘第一点和第二点，并将所述第一点与所述第二点连接而生成第一检量线，所述坐标轴的一个轴即第一轴被设定为电压、另一轴即第二轴被设定为电阻的相对比率，
所述遮光状态设定部设定为所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态，
在所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下，所述调制光照射部向第二太阳能电池单元照射调制光，且所述输出电流微小变化检测部检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化；并且，所述调制光照射部向第三太阳能电池单元照射调制光，且所述输出电流微小变化检测部检测所述太阳能电池模块的输出电流的微小变化；并且，所述太阳能电池模块工作电压检测部检测所述太阳能电池模块的工作电压，所述第二太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中作为工作电压的推测对象的太阳能电池单元，所述第三太阳能电池单元是所述m个太阳能电池单元中除所述第二太阳能电池单元以外的太阳能电池单元，
所述检量线生成部通过连接标绘于所述坐标轴上的第三点与所述第二点而生成第二检量线，
所述太阳能电池单元工作电压推测***还具备：
电阻相对比率计算部，算出所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值；以及
太阳能电池单元工作电压计算部，算出所述第二太阳能电池单元的工作电压，
所述太阳能电池单元工作电压计算部算出第四点，接着算出所述第四点的所述第一轴的值作为所述第二太阳能电池单元的工作电压，所述第四点是所述第二轴的值变为所述电阻相对比率计算部算出的所述第二太阳能电池单元的所述电阻的相对比率的值的所述第二检量线上的点，
所述第一点表示所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述第一太阳能电池单元的工作电压的值与所述电阻的相对比率的值之间的关系，
所述第一点的所述第一轴的值是从所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的工作电压减去所述m-1个太阳能电池单元各自的开路电压的总值而得到的值，
所述第一点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最大值，
所述第二点表示所述第一太阳能电池单元被遮光的状态下的所述m-1个太阳能电池单元中任一个的工作电压的值与所述电阻的相对比率的值之间的关系，
所述第二点的所述第一轴的值是所述m-1个太阳能电池单元各自的开路电压，
所述第二点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最小值，
所述第三点的所述第一轴的值是从所述m个太阳能电池单元均未被遮光的状态下的所述太阳能电池模块的工作电压减去所述m-1个太阳能电池单元各自的开路电压的总值而得到的值，
所述第三点的所述第二轴的值是所述电阻的相对比率的最大值。
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