JP2017153284A - 太陽光発電システム、その制御方法及び太陽光発電システムを搭載した移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＰＰＴ制御によって太陽電池の動作点を最大電力点に容易に追従させる。【解決手段】太陽光発電システム１は、移動体に搭載される。太陽光発電システム１は、太陽電池ブロック１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、制御部１４とを備える。太陽電池ブロック１１は、複数のストリングを有し、そのストリングの両端にバイパスダイオードが並列に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、太陽電池ブロックの発電電力の動作点を所定範囲で変動させるＭＰＰＴ制御を行う。制御部１４は、太陽電池ブロック１１において、バイパスダイオードのうち、バイパス状態であるバイパスダイオードに応じて太陽電池ブロック１１の予想電圧値を算出する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、制御部１４から予想電圧値を取得すると、予想電圧値を基準として太陽電池ブロック１１の出力電圧値を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電システム、その制御方法及び太陽光発電システムを搭載した移動体に関する。

近年、太陽電池の発電電力をバッテリの充電及び動力用の電源に利用するために、太陽電池を搭載した移動体が提案されている。例えば、移動体の一形態として車両があり、太陽電池を搭載した車両が提案されている（特許文献１）。

特開２００７−１１００３８号公報

ところで、太陽電池では、太陽電池セルの発電素子の光起電力効果によって光エネルギーを電気エネルギーに変換している。そのため、太陽電池は、発電素子による、いわゆる電流−電圧特性を有している。従って、太陽電池では、太陽電池に接続される負荷（例えば、コンバータが太陽電池から電力を取り出すときの動作電圧）によって、発電電力が決まる。さらに、太陽電池が有する電流−電圧特性は、気温及び日射量等によって変化する。

そのため、太陽光発電システムでは、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking：最大動作点追従）制御が採用されることが多い。ＭＰＰＴ制御とは、太陽電池が発電電力を最大化できる電流値及び電圧値（以下合せて「最大電力点」という）に、太陽電池の動作電流値及び動作電圧値（以下合せて「動作点」という）を追従させるよう制御することである。ＭＰＰＴ制御は、例えば、太陽電池に接続されるコンバータが、太陽電池の出力電圧を制御することで行われる。

ここで、移動体に搭載される太陽電池は、住宅の屋根等に固定設置される太陽電池とは異なり、受光環境が多様に変化する。例えば、移動体では、移動体の進行方向によって太陽光が当たる面が常に変化する。また、例えば、移動体が車両である場合、車両が走行する車道には、ガードレール及び建物等といった、太陽電池に影を落とす要因が多々存在している。

従って、移動体に搭載される太陽電池は、固定設置される太陽電池よりも受光環境が多様に変化するため、上述の電流−電圧特性も多様に変化し、結果として、最大電力点も多様に変化する。そのため、移動体に搭載される太陽電池では、固定設置される太陽電池よりも、ＭＰＰＴ制御によって太陽電池の動作点を最大電力点に追従させることが困難になることがある。

かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、ＭＰＰＴ制御によって太陽電池の動作点を最大電力点に容易に追従させることができる太陽光発電システム、その制御方法及び太陽光発電システムを搭載した移動体を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムは、移動体に搭載される太陽光発電システムであって、複数のストリングを有し、該ストリングの両端にバイパスダイオードが並列に接続されている太陽電池ブロックと、前記太陽電池ブロックの発電電力の動作点を所定範囲で変動させるＭＰＰＴ制御を行い、前記太陽電池ブロックの出力電圧値を制御するコンバータと、前記バイパスダイオードのうち、バイパス状態であるバイパスダイオードに応じて前記太陽電池ブロックの予想電圧値を算出する制御部と、を備え、前記コンバータは、前記制御部から前記予想電圧値を取得すると、前記予想電圧値を基準として前記太陽電池ブロックの出力電圧値を制御することを特徴とする。

また、本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムの制御方法は、移動体に搭載される太陽光発電システムの制御方法であって、該太陽光発電システムは、複数のストリングを有し、該ストリングの両端にバイパスダイオードが並列に接続されている太陽電池ブロックを備え、前記バイパスダイオードのうち、バイパス状態であるバイパスダイオードに応じて前記太陽電池ブロックの予想電圧値を算出するステップと、前記予想電圧値を基準として前記太陽電池ブロックの出力電圧値を制御するステップと、を含む。

また、本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムを搭載した移動体は、太陽電池システムを搭載した移動体であって、該太陽電池システムは、複数のストリングを有し、該ストリングの両端にバイパスダイオードが並列に接続されている太陽電池ブロックと、前記太陽電池ブロックの発電電力の動作点を所定範囲で変動させるＭＰＰＴ制御を行い、前記太陽電池ブロックの出力電圧値を制御するコンバータと、前記バイパスダイオードのうち、バイパス状態であるバイパスダイオードに応じて前記太陽電池ブロックの予想電圧値を算出する制御部と、を備え、前記コンバータは、前記制御部から前記予想電圧値を取得すると、前記予想電圧値を基準として前記太陽電池ブロックの出力電圧値を制御することを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る太陽光発電システム、その制御方法及び太陽光発電システムを搭載した移動体によれば、ＭＰＰＴ制御によって太陽電池の動作点を最大電力点に容易に追従させることができる。

本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成の一例を示す図である。 図１の太陽電池ブロックが車両に設置された様子の一例を示すイメージ図である。 車両の左側面部に設置された太陽電池ブロック内のストリングの両端に並列に接続されたバイパスダイオードと電圧取得部との接続の一例を示す図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータの概略構成の一例を示す図である。 各ストリングが正常に発電している際の太陽電池ブロックの電流−電圧特性及び電力−電圧特性の一例を示す図である。 ストリングＥ３に異常が発生し、２個のストリングのみが発電している場合の太陽電池ブロック１１−Ｅの電流−電圧特性及び電力−電圧特性の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムの動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムの動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムの動作の一例を示すフローチャートである。 変形例に係るＤＣ／ＤＣコンバータの概略構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では、移動体は、車両であるものとして説明する。

[システム構成]
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽光発電システム１の概略構成の一例を示す図である。太陽光発電システム１は、車両（移動体）に搭載される太陽光発電システムであり、太陽電池ブロック１１−１〜１１−Ｎは、車両の各面の外装に貼り付けられている。なお、図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は電力線を示し、破線は制御線を示す。移動体の例としては、位置が移動する物体であればよく、例えば、船舶、航空機、衛星装置、飛翔物体等であり、そのような移動体に太陽光発電システム１を搭載することができる。

太陽光発電システム１は、太陽電池ブロック１１−１〜１１−Ｎと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎと、バッテリ１３と、制御部１４と、記憶部１５とを備える。

太陽電池ブロック１１は、電圧取得部１０及び複数のストリングを有する。各ストリングは、太陽電池セルを複数枚並列及び／又は直列に配置させた構成である。ストリングの両端にはバイパスダイオードが並列に接続される。電圧取得部１０には、太陽電池ブロック１１内のストリングの両端に並列に接続されたバイパスダイオードの両端が接続されており（後述の図３参照）、バイパスダイオードの両端電圧（すなわち、ストリングの両端電圧）を取得する。電圧取得部１０は、取得したバイパスダイオードの両端電圧を、制御部１４に出力する。図１の例では、電圧取得部１０を有する太陽電池ブロック１１が、電圧取得部１０−１〜１０−Ｎをそれぞれ有する太陽電池ブロック１１−１〜１１−ＮまでのＮ個である例を示しているが、太陽電池ブロック１１は任意の個数であってよい。太陽電池ブロック１１の車両上における設置例等については後述する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、太陽電池ブロック１１から供給される電力の電圧値を所定の電圧値に変換した後、変換後の直流電力をバッテリ１３に供給する。図１の例では、Ｎ個の太陽電池ブロック１１−１〜１１−Ｎの各々に対応するＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎが示されている。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、制御部１４の制御に基づき、太陽電池ブロック１１の動作点を所定範囲で変動させるＭＰＰＴ制御を行い、太陽電池ブロック１１の発電電力が最大化されるようにする。本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、太陽電池ブロック１１の最大電力点の電圧値に、太陽電池ブロック１１の動作点の動作電圧値が追従するように、太陽電池ブロック１１の出力電圧値を制御してＭＰＰＴ制御を行うものとする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、制御部１４から予想電圧値を取得すると、取得した予想電圧値を基準として太陽電池ブロック１１の出力電圧値を制御する。予想電圧値とは、太陽電池ブロック１１の電流−電圧特性が変化した場合等に制御部１４によって算出される、太陽電池ブロック１１の最大電力点の電圧値付近の値である。予想電圧値の詳細については後述する。

バッテリ１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎから供給される直流電力によって充電される。なお、本実施形態では、太陽電池の発電電力をバッテリ１３に充電しているが、これに限られない。例えば、太陽光発電システム１を搭載した車両がハイブリッド車又は電気自動車であれば、太陽電池の発電電力を、動力用モータに供給してもよい。また、発電電力は、車両のエアコンの電動コンプレッサに供給してもよい。上述のような動力用モータ及び電動コンプレッサは、直流電力で動作するため、太陽電池の発電電力は適切な電圧値に変換して供給される。なお、ＡＣコンセントに接続された外部機器に発電電力を用いる場合には、ＤＣ／ＡＣコンバータを介して交流電力に変換してから供給すればよい。

制御部１４は、太陽光発電システム１全体を制御及び管理するものであり、例えばプロセッサにより構成することができる。

制御部１４は、電圧取得部１０が取得したバイパスダイオードの両端電圧に基づきバイパス状態であるバイパスダイオードを検出する。さらに、制御部１４は、検出したバイパス状態であるバイパスダイオードに応じて太陽電池ブロック１１の予想電圧値を算出し、算出した予想電圧値を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に出力する。図１の例では、制御部１４は、電圧取得部１０−１〜１０−Ｎがそれぞれ取得したバイパスダイオードの両端電圧に基づき、太陽電池ブロック１１−１〜１１−Ｎのそれぞれについて予想電圧値を算出する。そして、制御部１４は、算出した各予想電圧値を、それぞれ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎに出力する。予想電圧値及び制御部１４の処理の詳細は後述する。

記憶部１５は、太陽光発電システム１の処理に必要な情報や、太陽光発電システム１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを記憶している。記憶部１５は、例えば、太陽電池ブロック１１−１〜１１−Ｎの定格電圧値等を記憶している。

ここで、図２を参照して、太陽電池ブロック１１が車両に設置された様子の一例を示す。図２に示す例では、図２（ａ）に示すＡ〜Ｅの車両の５つの面に太陽電池ブロック１１がそれぞれ配置されているものとする。車両の５つの面は、Ａがフロント部、Ｂがルーフ部、Ｃがリア部、Ｄが右側面部、Ｅが左側面部である。本実施形態では異なる面ごとに太陽電池ブロック１１を設置しているが、これに限定されず、同じ面に異なる太陽電池ブロック１１を設置してもよい。

図２（ｂ）に、車両の各面Ａ〜Ｅに設置された太陽電池ブロック１１−Ａ〜１１−Ｅ内のストリングのイメージ図を示す。図２（ｂ）に示すように、車両上の各面の面積等に応じて、太陽電池ブロック１１内のストリングの個数は異なっていてもよい。例えば、図２（ｂ）に示す例においては、フロント部に設置された太陽電池ブロック１１−Ａは、Ａ１〜Ａ４の４個のストリングを含み、ルーフ部、リア部、右側面部、左側面部に設置された太陽電池ブロック１１−Ｂ〜１１−Ｅは、それぞれ、６個、２個、３個、３個のストリングを含む。太陽電池ブロック１１内のストリングは、所望の直流電圧を得るために、必要な数のストリングが直列に接続されている。例えば、右側面部に設置された太陽電池ブロック１１−Ｄ内のストリングＤ１〜Ｄ３は、全て直列に接続されている。また、例えば、ルーフ部に設置された太陽電池ブロック１１−Ｂ内のストリングは、ストリングＢ１〜Ｂ３及びストリングＢ４〜Ｂ６がそれぞれ直列に接続され、ストリングＢ１〜Ｂ３の直列接続とストリングＢ４〜Ｂ６の直列接続とが、並列に接続される構成である。なお、図２（ｂ）においては、ストリング間の配線及びストリングの両端に並列に接続されるバイパスダイオード及び電圧取得部の図示は省略している。

続いて、図３を参照して、太陽電池ブロック１１内のストリングの両端に並列に接続されたバイパスダイオードと電圧取得部１０との接続を説明する。図３は、一例として、車両の左側面部に設置された太陽電池ブロック１１−Ｅ内のストリングの両端に並列に接続されたバイパスダイオードと電圧取得部１０−Ｅとの接続を示す。

図３に示すように、太陽電池ブロック１１−Ｅが備える３個のストリングＥ１〜Ｅ３は、直列に接続されている。また、各ストリングＥ１〜Ｅ３の両端には、それぞれ、バイパスダイオードＢＤ１〜ＢＤ３が並列に接続されている。バイパスダイオードＢＤ１〜ＢＤ３の両端と電圧取得部１０−Ｅとは配線で接続されており、電圧取得部１０−Ｅは、バイパスダイオードＢＤ１〜ＢＤ３の両端電圧を取得することができる。

なお、バイパスダイオードは、複数のストリングに並列に接続されていてもよい。例えば、図３において、バイパスダイオードＢＤ２を省略し、バイパスダイオードＢＤ１が、電圧取得部１０が接続されるストリングＥ１の端（ストリングＥ２が接続される側と反対側の端）と、ストリングＥ３が接続されるストリングＥ２の端との間に、接続されていてもよい。また、例えば、１個のストリングＥ１の代わりに複数のストリングを配置することで、バイパスダイオードＢＤ１が複数のストリングに並列に接続されていてもよい。

図３において、太陽電池ブロック１１−Ｅが太陽光の方向を向いており、ストリングＥ１〜Ｅ３が正常に発電している場合、各ストリングＥ１〜Ｅ３の両端（各バイパスダイオードＢＤ１〜ＢＤ３の両端）には、数ボルト〜１０数ボルト程度の電圧が発生する。

一方、図３において、何らかの異常により発電していないストリングが存在する場合、他の正常に発電しているストリングの電流は、発電できないストリングを迂回して、その発電できないストリングに並列に接続されたバイパスダイオードに流れる。このとき、発電できないストリングに並列に接続されたバイパスダイオードの両端には１ボルト未満（マイナスの電位を含む）の電圧が発生する。例えば、ストリングＥ３に何らかの異常が発生しており、ストリングＥ３が発電していない場合、バイパスダイオードＢＤ３の両端には、１ボルト未満（例えば、正常に発電していたときに＋１０ボルトであれば−０．６ボルト）の電圧が発生する。

制御部１４は、電圧取得部１０を介して、太陽電池ブロック１１内の各ストリングの両端に並列に接続されたバイパスダイオードの両端電圧を取得する。そして、制御部１４は、例えば、取得したバイパスダイオードの両端電圧の値が所定の閾値（例えば１ボルト）未満である場合、そのバイパスダイオードがバイパス状態であることを検出する。

なお、上記１ボルト未満は、一例であり、バイパスダイオードがバイパス状態である場合の電圧値は、バイパスダイオードの特性に応じた値となる。また、本実施形態において、値は電圧の絶対値として、所定の閾値未満であるかでバイパス状態を検知するものとしているが、これに限るものではなく、例えば、電圧値が「正」の値なら正常、「負」の値ならバイパス状態として検知してもよい。また、単に「負」の符号で検知してもよい。

次に、図４を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の概略構成の一例について説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、コイル１１０、コンデンサ１１１、スイッチング素子１１２、ダイオード１１３、コンデンサ１１４、電圧測定部１２０、電流測定部１２１、電圧測定部１２２、通信部１３０、ＭＰＰＴ制御部１３１、電力制御部１３２を有する。なお、入力端子Ｐ１，Ｐ２は、太陽電池ブロック１１の出力側に接続され、出力端子Ｐ３，Ｐ４は、バッテリ１３の入力側に接続される。また、端子Ｐ５は、制御部１４に接続される。また、図４において、各機能ブロックを結ぶ実線は電力線を示し、破線は制御線を示す。

コイル１１０は、スイッチング素子１１２がオン状態であるときは、太陽電池ブロック１１からの電流によって、磁気エネルギーを蓄える。そして、スイッチング素子１１２がオフ状態になると、コイル１１０に誘導起電力が発生し、太陽電池ブロック１１からの直流電力の電圧が昇圧される。昇圧後の直流電力は、逆流防止用のダイオード１１３を介して、バッテリ１３に供給される。コンデンサ１１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力側の直流電力の電圧を平滑化させる。

スイッチング素子１１２は、電力制御部１３２の制御に応じて、オン／オフ状態になる。ダイオード１１３は、電流がＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力側から入力側に逆流しないよう接続される。コンデンサ１１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力側の直流電力の電圧を平滑化させる。

電圧測定部１２０は、太陽電池ブロック１１の出力電圧値（動作電圧値）を測定し、その測定した値を、ＭＰＰＴ制御部１３１に出力する。電流測定部１２１は、太陽電池ブロック１１の出力電流値（動作電流値）を測定し、その測定した値を、ＭＰＰＴ制御部１３１に出力する。電圧測定部１２２は、昇圧後の直流電力の電圧値を測定し、その測定した値を、電力制御部１３２に出力する。

通信部１３０は、制御部１４（図１参照）から制御信号を受信する。また、通信部１３０は、制御部１４から予想電圧値を受信する。

ＭＰＰＴ制御部１３１は、制御部１４（図１参照）の制御に基づき、太陽電池ブロック１１の最大電力点の電圧値に、太陽電池ブロック１１の動作電圧値が追従するよう、太陽電池ブロック１１の出力電圧値を制御する。

ＭＰＰＴ制御部１３１は、例えば、電圧測定部１２０及び電流測定部１２１から取得した太陽電池ブロック１１の出力電圧値（動作電圧値）及び出力電流値（動作電流値）を用いて、太陽電池ブロック１１の発電電力を算出する。そして、ＭＰＰＴ制御部１３１は、算出した発電電力が最大化されるように、太陽電池ブロック１１の出力電力値を制御して、太陽電池ブロック１１の動作電圧値を調整する。ＭＰＰＴ制御部１３１は、太陽電池ブロック１１の出力電力値を制御するために、電力制御部１３２に制御信号を出力する。電力制御部１３２は制御信号に応じて、スイッチング素子１１２のオン／オフ状態を変化させる。

なお、本実施形態では、ＭＰＰＴ制御において、例えば山登り法を採用してもよい。山登り法について簡単に説明すると、まず、ＭＰＰＴ制御部１３１は、太陽電池ブロック１１の出力電圧値を制御して、太陽電池ブロック１１の動作電圧値を所定の電圧幅で変化させる。次に、ＭＰＰＴ制御部１３１は、太陽電池ブロック１１において、変化後の動作電圧値における発電電力と、変化前の動作電圧値における発電電力とを比較する。そして、ＭＰＰＴ制御部１３１は、変化後の動作電圧値における発電電力の方が変化前の動作電圧値における発電電力よりも大きいときは、現在の動作電圧値が変化後の動作電圧値になるように太陽電池ブロック１１の出力電圧値を制御する。ＭＰＰＴ制御部１３１がこれを繰り返すことで、太陽電池ブロック１１の動作点が最大電力点に追従し、太陽電池ブロック１１の発電電力が最適化される。以下では、ＭＰＰＴ制御部１３１は、山登り法によってＭＰＰＴ制御を行うものとして説明する。

また、ＭＰＰＴ制御部１３１は、通信部１３０から予想電圧値を取得すると、予想電圧値を基準としてＭＰＰＴ制御を行う。

電力制御部１３２は、ＭＰＰＴ制御部１３１から取得した制御信号と、電圧測定部１２３から取得した電圧値とに基づき、スイッチング素子１１２のオン／オフ制御を行う。電力制御部１３２によって、例えば、ＭＰＰＴ制御部１３１の制御信号に応じてスイッチング素子１１２のオン／オフ制御を行うパルス信号のデューティ比が変更されることで、太陽電池ブロック１１の出力電圧値が制御される。

（太陽光発電システムの動作原理）
次に、本実施形態に係る太陽光発電システム１の動作原理について説明する。以下では、図５及び図６を参照して、太陽電池ブロック１１−Ｅを例に説明する。まず、図５を参照して、太陽電池ブロック１１−Ｅの各ストリングＥ１〜Ｅ３が正常に発電している際について説明する。

図５は、各ストリングＥ１〜Ｅ３が正常に発電している際の太陽電池ブロック１１−Ｅの電流−電圧特性及び電力−電圧特性の一例を示す図である。なお、図５において、横軸は電圧を示し、縦軸は電流及び電力を示す。また、図５において、実線は電力−電圧曲線（Ｐ−Ｖ曲線）であり、破線は電流−電圧曲線（Ｉ−Ｖ曲線）である。

図５に示すように、Ｐ−Ｖ曲線上の黒丸は、太陽電池ブロック１１−Ｅの発電電力が電力値Ｐｍと最大になる点である。すなわち、Ｐ−Ｖ曲線上の黒丸は、太陽電池ブロック１１−Ｅの最大電力点になる。なお、Ｉ−Ｖ曲線上の黒丸及び白丸は、Ｐ−Ｖ曲線上の黒丸及び白丸にそれぞれ相当する点である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、山登り法によって、太陽電池ブロック１１の動作電圧値を所定の電圧幅ΔＶで変化させ、電力値Ｐｍに対応する電圧値Ｖｍが移動していれば、Ｖｍの電圧値が太陽電池ブロック１１の動作電圧値になるよう調整している。

次に、図６を参照して、ストリングＥ３に異常が発生した場合について説明する。

図６は、ストリングＥ３に異常が発生し、２個のストリングＥ１，Ｅ２のみが発電している場合の太陽電池ブロック１１−Ｅの電流−電圧特性及び電力−電圧特性の一例を示す図である。なお、図６において、横軸は電圧を示し、縦軸は電流及び電力を示す。また、図６において、実線は電力−電圧曲線（Ｐ−Ｖ曲線）であり、破線は電流−電圧曲線（Ｉ−Ｖ曲線）である。

図６に示すように、ストリングＥ３に異常が発生し、発電しているストリングの個数がストリングＥ１〜Ｅ３の３個からストリングＥ１，Ｅ２の２個に変わると、太陽電池ブロック１１−Ｅの電流−電圧特性及び電力−電圧特性は、図５に示す出力特性から変化する。太陽電池ブロック１１−Ｅの出力特性の変化に伴い、太陽電池ブロック１１−Ｅの最大電力点も変化するため、太陽電池ブロック１１−Ｅの最適な動作電圧値も変化する。例えば、図５では、最大電力点はＰ−Ｖ曲線上の電力値Ｐｍの黒丸であり、電力値Ｐｍに対応する電力値Ｖｍが最適な動作電圧値になるが、図６では、最大電力点はＰ−Ｖ曲線上の電力値Ｐｍ１の黒丸であり、電力値Ｐｍ１に対応する電力値Ｖｍ１が最適な動作電圧値となる。

ここで、太陽電池ブロック１１−Ｅが図６に示す出力特性を有する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、太陽電池ブロック１１−Ｅの動作電圧値が電圧値Ｖｍ１になるように、太陽電池ブロック１１−Ｅの出力電力値を制御することが望ましい。しかしながら、例えばストリングＥ３に影が落ちること等により、太陽電池ブロック１１−Ｅの出力特性が、図５に示す出力特性から図６に示す出力特性へ急に変化することがある。このとき、山登り法では、太陽電池ブロック１１−Ｅの動作点を最大電力点に追従させることが困難になることがある。

例えば、太陽電池ブロック１１−Ｅが図５に示す出力特性を有しており、ＤＣ／ＤＣコンバータは、図５に示す電圧値Ｖｍが太陽電池ブロック１１−Ｅの動作電圧値になるように太陽電池ブロック１１−Ｅの出力電圧値を制御したものとする。このとき、太陽電池ブロック１１−Ｅの出力特性が図５に示す出力特性から図６に示す出力特性へと急に変化した場合、太陽電池ブロック１１−Ｅの出力特性が変化した直後は、太陽電池ブロック１１−Ｅの動作電圧値は、電圧値Ｖｍ付近にある。このような場合に、山登り法によって、太陽電池ブロック１１−Ｅの動作電圧値を電圧値Ｖｍから電圧値Ｖｍ１へ移行させることは困難を伴う。なぜなら、図６に示すように、電圧値Ｖｍ付近の所定の電圧幅ΔＶに対応する電力値はほぼ０で同等であり、山登り法おいて、動作電圧値を所定の電圧幅ΔＶで変化させ、変化後の発電電力と変化前の発電電力を比較しても差異を検出できない状況となるためである。

このような事態を想定して、所定の電圧幅ΔＶを予め大きく設定しておくことが考えられる。しかしながら、所定の電圧幅ΔＶを大きく設定すると、図５に示す出力特性のような太陽電池ブロック１１−Ｅの出力特性の変化が小さい場合に、太陽電池ブロック１１−Ｅの動作点が最大動作点から大きくずれてしまうことがある。また、太陽電池ブロック１１−Ｅの出力特性の急な変化に対応させるために、太陽電池ブロック１１−Ｅの動作電圧値を変化させる周期を予め短く設定しておくことが考えられる。しかしながら、太陽電池ブロック１１−Ｅの動作電圧値を変化させる周期を短く設定すると、太陽電池ブロック１１−Ｅの電力変化を適切に算出できないことがある。

そこで、本実施形態では、まず、制御部１４（図１参照）が、図６に示す電圧値Ｖｍ１付近の電圧値を予想電圧値として算出する。次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２において、ＭＰＰＴ制御部１３１が、通信部１３０を介して、予想電圧値を取得する。その後、ＭＰＰＴ制御部１３１は、取得した電圧値Ｖｍ１付近の電圧値である予想電圧値を基準としてＭＰＰＴ制御を行う。これにより、本実施形態では、太陽電池ブロック１１−Ｅの最適な動作電圧値が電圧値Ｖｍから電圧値Ｖｍ１に急に変化しても、最大電力点への追従が容易になる。以下、制御部１４の機能の詳細及び予想電圧値の算出について、実施例１〜５に基づき説明する。

（実施例１）
最初に、実施例１について説明する。実施例１では、太陽電池ブロック１１内の各ストリングは、同程度の発電電力であるものとする。また、実施例１では、記憶部１５は、上述の太陽電池ブロック１１の定格電圧値に加えて、太陽電池ブロック１１内のバイパスダイオードの総個数ｎ及び太陽電池ブロック１１の最大動作電圧値Ｖｐｍを記憶しているものとする。

まず、制御部１４は、太陽電池ブロック１１内のバイパスダイオードの総個数ｎを、記憶部１５から読み出して取得する。また、制御部１４は、太陽電池ブロック１１の定格電圧値を、記憶部１５から読み出して取得する。そして、制御部１４は、太陽電池ブロック１１の定格電圧値をＤＣ／ＤＣコンバータ１２に出力し、所定の時間、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２にＭＰＰＴ制御を実行させる。所定の時間は、例えば、数秒程度である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、例えば、太陽電池ブロック１１の定格電圧値を起点として、太陽電池ブロック１１の発電電力が最大化されるようＭＰＰＴ制御を行う。

次に、制御部１４は、太陽電池ブロック１１において、前回バイパス状態であったバイパスダイオードの個数ｍ’を、記憶部１５から読み出して取得する。最初にこの処理を行う場合、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードの個数ｍ’の代わりに０を取得する。

その後、制御部１４は、太陽電池ブロック１１において、現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍを取得する。制御部１４は、例えば、電圧取得部１０からバイパスダイオードの両端電圧を取得し、取得したバイパスダイオードの両端電圧の値が所定の閾値未満である場合に、そのバイパスダイオードがバイパス状態であることを検出する。そして、制御部１４は、検出したバイパス状態であるバイパスダイオードの個数を特定することで、バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍを取得する。

そして、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードの個数ｍ’と現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍとが一致するか否か判定する。

制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードの個数ｍ’と現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍとが一致すると判定した場合、所定の時間、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２にそのままＭＰＰＴ制御を続けさせる。

一方、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードの個数ｍ’と現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍとが一致しないと判定した場合、現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍを記憶部１５に記憶させておく。さらに、制御部１４は、太陽電池ブロック１１の最大動作電圧値Ｖｐｍを、記憶部１５から読み出して取得する。

ここで、最大動作電圧値Ｖｐｍについて説明する。実施例１では、最大動作電圧値Ｖｐｍは、例えば、ＭＰＰＴ制御において、バイパス状態のバイパスダイオードがない場合（ｍ＝０）の太陽電池ブロック１１の最適な動作電圧値（図５の太陽電池ブロック１１−Ｅの例では電圧値Ｖｍ）である。太陽電池ブロック１１の最適な動作電圧値は、バイパス状態のバイパスダイオードがない場合（ｍ＝０）にＭＰＰＴ制御を行っている際、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から取得して記憶部１５に記憶させておいてもよい。又は、最大動作電圧値Ｖｐｍは、太陽電池ブロック１１の開放電圧値としてもよいし、太陽電池ブロック１１の定格電圧値としてもよい。これらの開放電圧値及び定格電圧値は、外部からデータとして取得したものを記憶部１５に予め記憶させておいてもよいし、実測データとして逐次取得したものを記憶部１５に逐次記憶させておいてもよい。

次に、制御部１４は、バイパスダイオードの総個数ｎから、現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍを減算し、さらに総個数ｎで除算した値を、最大動作電圧値Ｖｐｍで乗算することで、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。制御部１４は、例えば、以下の式（１）を用いて、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。

Ｖｐｍ１＝Ｖｐｍ×（ｎ−ｍ）／ｎ （１）

式（１）において、Ｖｐｍ１は予想電圧値、Ｖｐｍは最大動作電圧値、ｎは太陽電池ブロック１１内のバイパスダイオードの総個数、ｍはバイパス状態であるバイパスダイオードの個数である。例えば、図６に示す太陽電池ブロック１１−Ｅの例において、予想電圧値は、Ｖｐｍ１＝Ｖｐｍ×（２／３）と算出される。

その後、制御部１４は、算出した予想電圧値Ｖｐｍ１を、ＭＰＰＴ制御における基準とするように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、制御部１４から予想電圧値Ｖｐｍ１を取得すると、予想電圧値Ｖｐｍ１を基準としてＭＰＰＴ制御を行う。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、例えば、予想電圧値Ｖｐｍ１を起点としてＭＰＰＴ制御を行い、太陽電池ブロック１１の動作電圧値と予想電圧値Ｖｐｍ１との誤差を修正する。

（実施例２）
次に、実施例２について説明する。実施例２も実施例１と同様に、太陽電池ブロック１１内の各ストリングは、同程度の発電電力であるものとする。以下では、実施例１との相違点を主に説明する。実施例２では、記憶部１５は、実施例１の内容に加えて、太陽電池ブロック１１の最大動作電圧値Ｖｐｍにおけるストリング１個分の電圧値Ｖｅを記憶しているものとする。

ここで、実施例２における最大動作電圧値Ｖｐｍについて説明する。実施例２でも、最大動作電圧値Ｖｐｍは、実施例１と同様のものを用いることができるが、以下の式（２）を用いて算出することもできる。

Ｖｐｍ＝Ｖｅ×ｎ （２）

式（２）において、Ｖｐｍは最大動作電圧値、ｎは太陽電池ブロック１１内のバイパスダイオードの総個数、Ｖｅは太陽電池ブロック１１の最大動作電圧値Ｖｐｍにおけるストリング１個分（例えば図３に示すストリングＥ１）の電圧値である。図３の例では、最大動作電圧値は、Ｖｐｍ＝Ｖｅ×３となる。また、ストリング１個分の電圧値Ｖｅは、ストリングの開放電圧値としてもよいし、ストリングの定格電圧値としてもよい。これらの開放電圧値及び定格電圧値は、外部からデータとして取得したものを記憶部１５に予め記憶させておいてもよいし、実測データとして逐次取得したものを記憶部１５に逐次記憶させておいてもよい。

制御部１４は、実施例２では、バイパスダイオードの総個数ｎから、現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍを減算した個数にストリング１個分の電圧値Ｖｅを乗算して、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。制御部１４は、例えば、以下の式（３）を用いて、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。

Ｖｐｍ１＝Ｖｅ×（ｎ−ｍ） （３）

式（３）において、Ｖｐｍ１は予想電圧値、Ｖｅは最大動作電圧値におけるストリング１個分の電圧値、ｎは太陽電池ブロック１１内のバイパスダイオードの総個数、ｍはバイパス状態であるバイパスダイオードの個数である。例えば、図６に示す太陽電池ブロック１１−Ｅの例では、予想電圧値は、Ｖｐｍ１＝Ｖｅ×２と算出される。

（実施例３）
次に、実施例３について説明する。実施例３は、例えばストリングを構成する太陽電池セルの直列数の違い又はストリングに含まれる材料の違い等に起因して、太陽電池ブロック１１内に異なるストリングが混在する場合に好適である。以下では、実施例１との相違点を主に説明する。なお、実施例３では、太陽電池ブロック１１内のストリングを、ストリングＥｉ（ｉ＝１〜ｎ）と表記するものとし、各ストリングＥｉの両端に並列に接続されたバイパスダイオードを、バイパスダイオードＢＤｉ（ｉ＝１〜ｎ）と表記するものとする。また、実施例３では、記憶部１５は、上述の太陽電池ブロック１１の定格電圧値に加えて、太陽電池ブロック１１の最大動作電圧値Ｖｐｍ及び最大動作電圧値Ｖｐｍにおける各ストリングＥｉの電圧値を記憶しているものとする。

制御部１４は、実施例３では、太陽電池ブロック１１において、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｉを取得する。最初にこの処理を行う場合、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｉの代わりに０を取得する。

次に、制御部１４は、太陽電池ブロック１１において、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｉを取得する。制御部１４は、例えば、電圧取得部１０からバイパスダイオードの両端電圧を取得し、取得したバイパスダイオードの両端電圧の値が所定の閾値未満である場合に、そのバイパスダイオードがバイパス状態であることを検出する。そして、制御部１４は、検出したバイパス状態であるバイパスダイオードを特定することで、バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｉを取得する。なお、制御部１４は、バイパス状態のバイパスダイオードが存在しない場合は０を取得する。

その後、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｉと、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｉとが、それぞれ一致するか否か判定する。

制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｉと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｉとがそれぞれ一致すると判定した場合、所定の時間、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２にそのままＭＰＰＴ制御を続けさせる。

一方、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｉと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｉとがそれぞれ一致しないと判定した場合、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｉを記憶部１５に記憶させておく。さらに、制御部１４は、太陽電池ブロック１１の最大動作電圧値Ｖｐｍを、記憶部１５から読み出して取得する。実施例３でも、実施例１と同様の最大動作電圧値Ｖｐｍを用いることができる。

次に、制御部１４は、最大動作電圧値Ｖｐｍから、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｉが両端に接続されたストリングの電圧値Ｅｉを減算することで、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。制御部１４は、例えば、以下の式（４）を用いて、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。

Ｖｐｍ１＝Ｖｐｍ−Ｅｉ （４）

式（４）において、Ｖｐｍ１は予想電圧値、Ｖｐｍは最大動作電圧値、Ｅｉは現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢｉが両端に接続されたストリングの電圧値である。例えば、図６に示す太陽電池ブロック１１−Ｅの例では、予想電圧値は、Ｖｐｍ１＝Ｖｐｍ−Ｅ３と算出される。

（実施例４）
次に、実施例４について説明する。実施例４は、例えば車両のドア部のような曲率を有する面に太陽電池ブロック１１を設置させるために、太陽電池ブロック１１内において異なる直列数の太陽電池セルで構成されるストリングが混在することになった場合に好適である。また、実施例４は、太陽電池ブロック１１において、バイパスダイオードが複数のストリングに並列に接続されている場合にも好適である。以下では、実施例１との相違点を主に説明する。なお、以下では、太陽電池ブロック１１において、異なる直列数の太陽電池セルで構成されるストリングが２組存在する例を挙げて説明するが、これに限定されない。また、実施例４では、太陽電池ブロック１１内のストリングを、ストリングＥｊ（ｊ＝１〜ｋ）及びストリングＥｑ（ｑ＝ｋ＋１〜ｎ）と表記するものとする。ここで、ストリングＥｊとストリングＥｑとは、互いに異なる直列数の太陽電池セルで構成されたストリングである。また、各ストリングＥｊの両端に並列に接続されたバイパスダイオードを、バイパスダイオードＢＤｊ（ｊ＝１〜ｋ）と表記し、各ストリングＥｑの両端に接続されたバイパスダイオードを、バイパスダイオードＢＤｑ（ｑ＝ｋ＋１〜ｎ）と表記するものとする。また、実施例４では、記憶部１５は、上述の太陽電池ブロック１１の定格電圧値に加えて、太陽電池ブロック１１の最大動作電圧値Ｖｐｍ及び最大動作電圧値ＶｐｍにおけるストリングＥｊ，Ｅｑの電圧値を記憶しているものとする。

制御部１４は、実施例４では、太陽電池ブロック１１において、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｊ，ＢＤｑを取得する。最初に処理を行う場合、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｊ，ＢＤｑの代わりに０を取得する。

次に、制御部１４は、太陽電池ブロック１１において、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｊ，ＢＤｑを取得する。制御部１４は、実施例３と同様にして、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｊ，ＢＤｑを取得する。なお、制御部１４は、バイパス状態のバイパスダイオードが存在しない場合は０を取得する。

その後、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｊと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｊとがそれぞれ一致するか判定する。

制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｊと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｊとが一致すると判定した場合、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｑと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｑとがそれぞれ一致するか否かを判定する。制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｑと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｑとがそれぞれ一致すると判定した場合、所定の時間、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２にそのままＭＰＰＴ制御を続けさせる。

一方、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｊと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｊとが一致しないと判定した場合、及び、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｑと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｑとが一致しないと判定した場合、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｊ，ＢＤｑを記憶部１５に記憶させておく。さらに、制御部１４は、太陽電池ブロック１１の最大動作電圧値Ｖｐｍを、記憶部１５から読み出して取得する。実施例４でも、実施例１と同様の最大動作電圧値Ｖｐｍを用いることができる。

次に、制御部１４は、最大動作電圧値Ｖｐｍから、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｊ，ＢＤｑが両端に接続されたストリングの電圧値Ｅｊ，Ｅｑを減算することで、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。制御部１４は、例えば、以下の式（５）を用いて、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。

Ｖｐｍ１＝Ｖｐｍ−（Ｅｊ＋Ｅｑ） （５）

式（５）において、Ｖｐｍ１は予想電圧値、Ｖｐｍは最大動作電圧値である。また、Ｅｊは現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢｊが両端に接続されたストリングの電圧値、Ｅｑは現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｑが両端に接続されたストリングの電圧値である。例えば、図３の例において、ストリングＥ１，Ｅ２がそれぞれ異なる直列数の太陽電池セルで構成され、さらにバイパスダイオードＢＤ１，ＢＤ２がバイパス状態である場合、予想電圧値は、Ｖｐｍ１＝Ｖｐｍ−（Ｅ１＋Ｅ２）と算出される。

（実施例５）
実施例５では、実施例１〜４で算出した予想電圧値を補正し、補正した予想電圧値を基準としてＭＰＰＴ制御を行う例を説明する。実施例５では、記憶部１５は、上述の実施例１〜４における記憶部１５が記憶する内容に加えて、補正係数α（例えば０．８≦α≦１．２）を記憶しているものとする。

まず、制御部１４は、実施例１〜４により予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。そして、制御部１４は、記憶部１５から補正係数αを読み出して取得し、補正係数αを用いて予想電圧値Ｖｐｍ１を補正する。

制御部１４は、例えば、実施例１では以下の式（６）を用い、実施例２では以下の式（７）を用い、実施例３では以下の式（８）を用い、実施例４では以下の式（９）を用いて、予想電圧値Ｖｐｍ１を補正し、補正電圧値Ｖｐｍ１’を算出する。

Ｖｐｍ１’＝（Ｖｐｍ×（ｎ−ｍ）／ｎ）×α （６）
Ｖｐｍ１’＝Ｖｅ×（ｎ−ｍ）×α （７）
Ｖｐｍ１’＝（Ｖｐｍ−Ｅｉ）×α （８）
Ｖｐｍ１’＝（Ｖｐｍ−（Ｅｊ＋Ｅｑ））×α （９）

式（６）〜（９）において、Ｖｐｍ１’は補正係数αを用いて補正した補正電圧値である。また、式（６）〜（９）のそれぞれに記載されている要素は、上述の式（１），（２），（４），（５）に記載されている要素とそれぞれ同様のものである。

その後、制御部１４は、補正電圧値Ｖｐｍ１’を、ＭＰＰＴ制御において基準とするように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、制御部１４から補正電圧値Ｖｐｍ１’を取得すると、補正電圧値Ｖｐｍ１’を基準としてＭＰＰＴ制御を行う。

例えば、制御部１４は、補正電圧値Ｖｐｍ１’が予想電圧値Ｖｐｍ１より小さくなるように補正係数αを選択し（例えば、α＝０．８（α＜１））、補正電圧値Ｖｐｍ１’を算出する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、太陽電池ブロック１１の電力−電圧特性において電圧値が低い側（図６の例では矢印Ｘで示す付近）を基準にＭＰＰＴ制御を行うことになる。さらに、太陽電池ブロック１１の電力−電圧特性において電圧値が低い側は、電圧値に対する電力値の変化が小さい。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２がＭＰＰＴ制御を行う際の動作電圧値を変化させることで生じる発電電力値の損失を低減させることができる。

また、制御部１４は、例えば、２つの補正電圧値Ｖｐｍ１’（それぞれ補正電圧値Ｖｐｍ１ａ’，Ｖｐｍ１ｂ’とする）を算出してもよい。この場合、制御部１４は、例えば、補正電圧値Ｖｐｍ１ａ’は予想電圧値Ｖｐｍ１より小さくなるように補正係数αを選択し（例えば、α＝０．８（α＜１））、算出する。そして、制御部１４は、補正電圧値Ｖｐｍ１ｂ’は予想電圧値Ｖｐｍ１より大きくなるように補正係数αを選択し（例えば、α＝１．２（α＞１））、算出する。そして、制御部１４は、補正電圧値Ｖｐｍ１ａ’，Ｖｐｍ１ｂ’をＤＣ／ＤＣコンバータ１２に出力し、太陽電池ブロック１１の発電電力が大きくなる方の補正電圧値Ｖｐｍ１ａ’又はＶｐｍ１ｂ’を基準にしてＭＰＰＴ制御をさせてもよい。

[システム動作]
以下、本発明の一実施形態に係る太陽光発電システム１の動作について説明する。まず、太陽光発電システム１の実施例１及び２における動作について説明する。

（実施例１及び２）
図７は、本発明の一実施形態に係る太陽光発電システム１の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、制御部１４は、太陽電池ブロック１１内のバイパスダイオードの総個数ｎを、記憶部１５から読み出して取得する（ステップＳ１０１）。また、制御部１４は、太陽電池ブロック１１の定格電圧値を、記憶部１５から読み出して取得する（ステップＳ１０２）。そして、制御部１４は、太陽電池ブロック１１の定格電圧値をＤＣ／ＤＣコンバータ１２に出力し、所定の時間、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２にＭＰＰＴ制御を実行させる（ステップＳ１０３）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、例えば、太陽電池ブロック１１の定格電圧値を起点として、太陽電池ブロック１１の発電電力が最大化されるようＭＰＰＴ制御を行う。

次に、制御部１４は、太陽電池ブロック１１において、前回バイパス状態であったバイパスダイオードの個数ｍ'を、記憶部１５から読み出して取得する（ステップＳ１０４）。最初にステップＳ１０３の処理を行う場合、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードの個数ｍ'の代わりに０を取得する。

その後、制御部１４は、太陽電池ブロック１１において、現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍを取得する（ステップＳ１０５）。そして、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードの個数ｍ'と、現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍとが一致するか否か判定する（ステップＳ１０６）。

制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードの個数ｍ'と、現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍとが一致すると判定した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３からの処理を繰り返し行う。

このようにステップＳ１０３〜Ｓ１０６の処理を行うことで、太陽電池ブロック１１の最大電力点が変化しない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、そのままＭＰＰＴ制御を続ける。

一方、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードの個数ｍ'と、現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍとが一致しないと判定した場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１０７の処理に進む。

ステップＳ１０７の処理では、制御部１４は、ステップＳ１０４の処理で取得した、現在バイパス状態であるバイパスダイオードの個数ｍを、記憶部１５に記憶させる。また、ステップＳ１０８の処理では、制御部１４は、太陽電池ブロック１１の最大動作電圧値Ｖｐｍを、記憶部１５から読み出して取得する。

ステップＳ１０９の処理では、制御部１４は、太陽電池ブロック１１の予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。実施例１では、制御部１４は、例えば、上記式（１）を用いて、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。実施例２では、制御部１４は、例えば、上記式（３）を用いて、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。

ステップＳ１１０の処理では、制御部１４は、ステップＳ１０９の処理で算出した予想電圧値を、ＭＰＰＴ制御において基準とするように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、制御部１４から予想電圧値を取得すると、再度行うステップＳ１０３の処理では、予想電圧値を基準としてＭＰＰＴ制御を行う。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、例えば、予想電圧値を起点としてＭＰＰＴ制御を行う。

このようにステップＳ１０３〜Ｓ１１０の処理を行うことで、例えばストリングに影が落ちることで、太陽電池ブロック１１の最大電力点が急に変化しても、太陽電池ブロック１１の動作点を最大電力点に容易に追従させることができる。

なお、実施例５における予想電圧値Ｖｐｍ１の補正を行う場合、ステップＳ１０９の処理において行うことができる。

（実施例３）
図８は、本発明の一実施形態に係る太陽光発電システム１の動作の一例を示すフローチャートである。なお、太陽電池ブロック１１内のストリングを、ストリングＥｉ（ｉ＝１〜ｎ）と表記するものとし、各ストリングＥｉの両端に並列に接続されたバイパスダイオードを、バイパスダイオードＢＤｉ（ｉ＝１〜ｎ）と表記するものとする。

図８に示すステップＳ２０１，Ｓ２０２の処理は、図７に示すステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理と同様であるため、説明を省略する。

制御部１４は、太陽電池ブロック１１において、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｉを、記憶部１５から読み出して取得する（ステップＳ２０３）。最初にステップＳ２０３の処理を行う場合、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｉの代わりに０を取得する。

次に、制御部１４は、太陽電池ブロック１１において、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｉを取得する（ステップＳ２０４）。なお、制御部１４は、バイパス状態のバイパスダイオードが存在しない場合は０を取得する。

その後、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｉと、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｉとが、それぞれ一致するか否か判定する（ステップＳ２０５）。

制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｉと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｉとがそれぞれ一致すると判定した場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２からの処理を繰り返し行う。

このようにステップＳ２０２〜Ｓ２０５の処理を行うことで、太陽電池ブロック１１の最大電力点が変化しない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、そのままＭＰＰＴ制御を続ける。

一方、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｉと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｉとがそれぞれ一致しないと判定した場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、ステップＳ２０６の処理に進む。

制御部１４は、図７に示すステップＳ１０７，１０８の処理と同様にして、ステップＳ２０６，Ｓ２０７の処理を行う。

ステップＳ２０８の処理では、制御部１４は、太陽電池ブロック１１の予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。制御部１４は、例えば、上記式（４）を用いて、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。ステップＳ２０９の処理は、図７に示すステップＳ１１０の処理と同様であるため、説明を省略する。

このようにステップＳ２０２〜Ｓ２０９の処理を行うことで、例えばストリングに影が落ちることで、太陽電池ブロック１１の最大電力点が急に変化しても、太陽電池ブロック１１の動作点を最大電力点に容易に追従させることができる。

なお、実施例５における予想電圧値Ｖｐｍ１の補正を行う場合、ステップＳ２０８の処理で行うことができる。

（実施例４）
図９は、本発明の一実施形態に係る太陽光発電システム１の動作の一例を示すフローチャートである。なお、以下では、太陽電池ブロック１１において、異なる直列数の太陽電池セルで構成されるストリングが２組存在する例を挙げて説明するが、これに限定されない。また、以下では、太陽電池ブロック１１内のストリングを、ストリングＥｊ（ｊ＝１〜ｋ）及びストリングＥｑ（ｑ＝ｋ＋１〜ｎ）と表記するものとする。ここで、ストリングＥｊとストリングＥｑとは、互いに異なる直列数の太陽電池セルで構成されたストリングである。また、各ストリングＥｊの両端に並列に接続されたバイパスダイオードを、バイパスダイオードＢＤｊ（ｊ＝１〜ｋ）と表記し、各ストリングＥｑの両端に接続されたバイパスダイオードを、バイパスダイオードＢＤｑ（ｑ＝ｋ＋１〜ｎ）と表記するものとする。

図９に示すステップＳ３０１，Ｓ３０２の処理は、図７に示すステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理と同様であるため、説明を省略する。

制御部１４は、図８に示すステップＳ２０３，Ｓ２０４の処理と同様にして、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｊ，ＢＤｑ及び現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｊ，ＢＤｑを取得する（ステップＳ３０３，Ｓ３０４）。

次に、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｊと、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｊとが、それぞれ一致するか否か判定する（ステップＳ３０５）。制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｊと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｊとがそれぞれ一致すると判定した場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６の処理に進む。一方、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｊと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｊとがそれぞれ一致しないと判定した場合（Ｓ３０５：Ｎｏ）、ステップＳ３０７の処理に進む。

ステップＳ３０６の処理では、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｑと、現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｑとが、それぞれ一致するか否か判定する。制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｑと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｑとがそれぞれ一致すると判定した場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０２からの処理を繰り返し行う。

このようにステップＳ３０２〜Ｓ３０６の処理を行うことで、太陽電池ブロック１１のストリングに異常がなく、太陽電池ブロック１１の最大電力点が変化しない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、そのままＭＰＰＴ制御を続ける。

一方、制御部１４は、制御部１４は、前回バイパス状態であったバイパスダイオードＢＤｑと現在バイパス状態であるバイパスダイオードＢＤｑとがそれぞれ一致しないと判定した場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、ステップＳ３０７の処理に進む。

制御部１４は、図７に示すステップＳ１０７，１０８の処理と同様にして、ステップＳ３０７，Ｓ３０８の処理を行う。

ステップＳ３０９の処理では、制御部１４は、太陽電池ブロック１１の予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。制御部１４は、例えば、上記式（５）を用いて、予想電圧値Ｖｐｍ１を算出する。ステップＳ３１０の処理は、図７に示すステップＳ１１０の処理と同様であるため、説明を省略する。

このようにステップＳ３０２〜Ｓ３１０の処理を行うことで、例えばストリングに影が落ちることで、太陽電池ブロック１１の最大電力点が急に変化しても、太陽電池ブロック１１の動作点を最大電力点に容易に追従させることができる。

なお、実施例５における予想電圧値Ｖｐｍ１の補正を行う場合、ステップＳ３０９の処理で行うことができる。

なお、上記実施形態では、移動体は、車両であるものとして説明したが、これに限定されない。移動体は、位置が移動する物体であればよく、例えば、船舶、航空機、衛星装置、飛翔物体等であってもよい。

以上のように、本発明の一実施形態に係る太陽光発電システム１では、制御部１４は、太陽電池ブロック１１内のバイパスダイオードのうち、バイパス状態であるバイパスダイオードに応じて、太陽電池ブロック１１の予想電圧値を算出する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、制御部１４から予想電圧値を取得すると、予想電圧値を基準として太陽電池ブロック１１の出力電圧値を制御する。これにより、例えばストリングに影が落ちることで、太陽電池ブロック１１の最大電力点が急に変化しても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、太陽電池ブロック１１の動作点を最大電力点に容易に追従させることができる。

さらに、本発明の一実施形態に係る太陽光発電システム１では、太陽電池ブロック１１を効率よく発電させることができるため、太陽電池ブロック１１の発電電力を燃料として移動体に用いる場合に有利である。

（変形例）
図１０は、変形例に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａの概略構成を示す図である。なお、図１０に示す構成要素で図４に示す構成要素と同様のものは、同一符号を付し、その説明を省略する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａは、コイル１１０、コンデンサ１１１、スイッチング素子１１２、ダイオード１１３、コンデンサ１１４、電圧測定部１２０、電流測定部１２１、電圧測定部１２２、通信部１３０、制御部１４ａ、ＭＰＰＴ制御部１３１、電力制御部１３２を有する。また、端子Ｐ５は、太陽電池ブロック１１の電圧取得部１０に接続される。

制御部１４ａは、図１に示す制御部１４と同様の機能を有する。つまり、変形例に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａは、図１に示す制御部１４を図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎのそれぞれに組み込んだ構成となっている。

このようなＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａを採用する太陽光発電システムであっても、上述の太陽光発電システム１と同様の制御及び効果を実現することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

１ 太陽光発電システム
１０ 電圧取得部
１１ 太陽電池ブロック
１２ ＤＣ／ＤＣコンバータ（コンバータ）
１３ バッテリ
１４ 制御部
１５ 記憶部

Claims (12)

1. 移動体に搭載される太陽光発電システムであって、
   複数のストリングを有し、該ストリングの両端にバイパスダイオードが並列に接続されている太陽電池ブロックと、
   前記太陽電池ブロックの発電電力の動作点を所定範囲で変動させるＭＰＰＴ制御を行い、前記太陽電池ブロックの出力電圧値を制御するコンバータと、
   前記バイパスダイオードのうち、バイパス状態であるバイパスダイオードに応じて前記太陽電池ブロックの予想電圧値を算出する制御部と、を備え、
   前記コンバータは、前記制御部から前記予想電圧値を取得すると、前記予想電圧値を基準として前記太陽電池ブロックの出力電圧値を制御する
   ことを特徴とする太陽光発電システム。
2. 請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、前記制御部は、前記バイパス状態であるバイパスダイオードの個数に応じて前記太陽電池ブロックの予想電圧値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
3. 請求項１又は２に記載の太陽光発電システムにおいて、前記制御部は、前記バイパスダイオードの両端電圧に基づきバイパス状態である前記バイパスダイオードを検出し、前記バイパス状態であるバイパスダイオードの個数を特定することを特徴とする太陽光発電システム。
4. 請求項３に記載の太陽光発電システムにおいて、前記制御部は、前記バイパスダイオードの両端電圧の値が所定の閾値未満である場合にバイパス状態であること検出することを特徴とする太陽光発電システム。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の太陽光発電システムにおいて、
   前記太陽電池ブロックの最大動作電圧値を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記バイパスダイオードの総個数からバイパス状態である前記バイパスダイオードの個数を減算し、さらに該総個数で除算した値を、前記最大動作電圧値に乗算することで、前記予想電圧値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
6. 請求項１から４の何れか一項に記載の太陽光発電システムにおいて、
   前記太陽電池ブロックの最大動作電圧値、及び、該最大動作電圧値における前記ストリング１個分の電圧値を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記バイパスダイオードの総個数からバイパス状態である前記バイパスダイオードの個数を減算した個数に該ストリング１個分の電圧値を乗算して、前記予想電圧値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
7. 請求項１から４の何れか一項に記載の太陽光発電システムにおいて、
   前記太陽電池ブロックの最大動作電圧値、及び、該最大動作電圧値における各前記ストリングの電圧値を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記最大動作電圧値から、バイパス状態である前記バイパスダイオードが両端に接続された前記ストリングの該電圧値を減算することで、前記予想電圧値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
8. 請求項１から４の何れか一項に記載の太陽光発電システムにおいて、
   前記太陽電池ブロックの最大動作電圧値、及び、前記ストリングが有する太陽電池セルにて、該太陽電池セルの異なる直列数毎に、前記最大電圧値における前記ストリングの電圧値を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記最大動作電圧から、前記太陽電池セルの異なる直列数毎に、バイパス状態である前記バイパスダイオードが両端に接続された前記ストリングの該電圧値を減算することで、前記予想電圧値を算出することを特徴とする太陽光発電システム。
9. 請求項１から７の何れか一項に記載の太陽光発電システムにおいて、前記制御部は、前記予想電圧値を補正し、前記コンバータは、前記制御部が補正した予想電圧値を基準として前記太陽電池ブロックの出力電圧値を制御する特徴とする太陽光発電システム。
10. 移動体に搭載される太陽光発電システムの制御方法であって、該太陽光発電システムは、複数のストリングを有し、該ストリングの両端にバイパスダイオードが並列に接続されている太陽電池ブロックを備え、
    前記バイパスダイオードのうち、バイパス状態であるバイパスダイオードに応じて前記太陽電池ブロックの予想電圧値を算出するステップと、
    前記予想電圧値を基準として前記太陽電池ブロックの出力電圧値を制御するステップと、
    を含む太陽光発電システムの制御方法。
11. 太陽電池システムを搭載した移動体であって、該太陽電池システムは、
    複数のストリングを有し、該ストリングの両端にバイパスダイオードが並列に接続されている太陽電池ブロックと、
    前記太陽電池ブロックの発電電力の動作点を所定範囲で変動させるＭＰＰＴ制御を行い、前記太陽電池ブロックの出力電圧値を制御するコンバータと、
    前記バイパスダイオードのうち、バイパス状態であるバイパスダイオードに応じて前記太陽電池ブロックの予想電圧値を算出する制御部と、を備え、
    前記コンバータは、前記制御部から前記予想電圧値を取得すると、前記予想電圧値を基準として前記太陽電池ブロックの出力電圧値を制御する
    ことを特徴とする太陽光発電システムを搭載した移動体。
12. 請求項１１に記載の太陽光発電システムを搭載した移動体において、前記移動体は車両であることを特徴とする太陽光発電システムを搭載した移動体。

Images