発電装置
【課題】発電電流の検出を不要とし、電力損失の増加、部品の故障率が高くなることを回避する。
【解決手段】少なくとも一つの発電モジュールの出力電圧および温度を測定する測定部と、測定部によって測定された出力電圧および温度の情報から電力を計算する電力計算部と、電力計算部によって計算された電力の情報を出力する出力部とを備える。電力計算部は、発電モジュールの等価回路のモデルに基づいて出力電圧および温度の情報を使用して電力を計算する。
【解決手段】少なくとも一つの発電モジュールの出力電圧および温度を測定する測定部と、測定部によって測定された出力電圧および温度の情報から電力を計算する電力計算部と、電力計算部によって計算された電力の情報を出力する出力部とを備える。電力計算部は、発電モジュールの等価回路のモデルに基づいて出力電圧および温度の情報を使用して電力を計算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば太陽電池モジュール等の発電モジュールを使用する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、再生可能なエネルギーを利用する太陽電池、風力発電などの新エネルギーシステムが実用化されている。一例として、住宅の屋根に太陽光発電の太陽電池モジュールを設ける住宅発電設備が普及しつつある。太陽電池モジュールは、単体の太陽電池（セル）を数十個接続した構成を有するものである。具体的には、太陽電池セルを内部配線によって接続し、受光面となる強化ガラス上に配し、さらに、反対面を樹脂で覆う構成とされている。１または複数の太陽電池モジュールの出力電圧をパワーコンディショナに供給し、パワーコンディショナから交流電力を取り出し、交流電力を電力系統に送り出すようになされている。このようなシステムが太陽光発電装置と称される。
【０００３】
使用中の太陽光発電装置の出力電力の表示は、家庭のユーザに対して現在の太陽光発電の電力を知らせることができる。さらに、発電状態をモニターすることによって、発電装置の異常を検出することができる。
【０００４】
例えば特許文献１には、太陽電池モジュールの出力電流と温度を計測し、温度に応じた理想電流値と発電電流値とを比較して太陽電池モジュールの劣化を検出することが記載さこれている。特許文献２には、バイパスダイオードを電源とする電流リレーをバイパスダイオードと直列に接続し、リレー通電状態が一定時間以上継続したことを、太陽電池の故障として検出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２８７６０８号公報
【特許文献２】特開平９−１０２６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、太陽電池モジュールの発電電流値を測定することが必要であり、電流値測定のための抵抗等を電流パスに挿入する必要があり、電力損失が増加する問題があった。さらに、発電電流が比較的大きな値であるため、電流、発熱によって、部品の故障率が高くなる問題があった。
【０００７】
特許文献２においても、電流リレーを電流パスに挿入する構成のために、電力損失の増加、電流、発熱による部品の故障率が高くなる問題があった。さらに、太陽電池モジュールが発電できるか否かの情報しか得ることができず、電力情報の管理に使用することができない問題があった。
【０００８】
したがって、本開示は、これらの問題点が解消された発電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本開示は、少なくとも一つの発電モジュールの出力電圧および温度を測定する測定部と、
測定部によって測定された出力電圧および温度の情報から電力を計算する電力計算部と、
電力計算部によって計算された電力の情報を出力する出力部とを備え、
電力計算部は、発電モジュールのモデルに基づいて出力電圧および温度の情報を使用して電力を計算する発電装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示は、発電電流を検出する必要がなく、電力損失の増加、電流、発熱による部品の故障率が高くなる問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示による発電装置の概略的ブロック図である。
【図２】本開示による発電装置の第１の実施の形態の概略的ブロック図である。
【図３】太陽電池の等価回路の一例の接続図である。
【図４】本開示による発電装置の変形例の概略的ブロック図である。
【図５】本開示による発電装置の第１の実施の形態の送信側の構成を示すブロック図である。
【図６】第１の実施の形態の送信側の動作の説明に用いるフローチャートである。
【図７】本開示による発電装置の第１の実施の形態の受信側の構成を示すブロック図である。
【図８】第１の実施の形態の受信側の動作の説明に用いるフローチャートである。
【図９】本開示による発電装置の第２の実施の形態の送信側の構成を示すブロック図である。
【図１０】本開示による発電装置の第３の実施の形態の概略的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に説明する実施の形態は、本開示の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本開示の範囲は、以下の説明において、特に限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
「発電装置の概略」
本開示の第１の実施の形態について説明する。図１に示すように、第１の実施の形態では、太陽電池モジュールＭと送信機Ｔｘとが接続され、太陽電池モジュールＭの電圧、温度の情報が送信機Ｔｘに供給され、通信路ＣＯＭを介して受信機Ｒｘに送信される。
【００１４】
受信機Ｒｘには、受信された温度および電圧の情報を使用して太陽電池または太陽電池モジュールのモデル例えば等価回路に基づいて電力が計算される。さらに、受信機Ｒｘには、表示部が設けられており、計算された電力量の表示が可能とされている。よりさらに、受信機Ｒｘには、電力量から発電モジュールＭの状態を判定する判定部が設けられており、発電モジュールＭの劣化、故障等を判定することが可能とされている。
【００１５】
通信路ＣＯＭは、有線または無線の何れであっても良い。通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路）等
の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＡＮＴ＋等の無線通信を利用する方法がある。さらに、有線通信方式として、太陽電池モジュールの送電経路を利用した電力線通信や、別のケーブルを使用した通信例えばイーサネット（登録商標）等を使用しても良い。
【００１６】
送信側の構成は、図２に示すように、太陽電池モジュールＭの出力電圧（発電電圧を意味する）Ｖを測定する電圧測定器１と、太陽電池モジュールＭの温度Ｔを測定する温度測定器２とを有し、測定された電圧Ｖおよび温度Ｔが送信機Ｔｘを介して無線または有線の通信で送信される。送信側では、電流を測定する必要がなく、電流検出用の抵抗による電力損失等の問題が発生しない。
【００１７】
受信側では、測定された太陽電池モジュールの電圧Ｖおよび温度Ｔを使用して太陽電池モジュールの発電電力を計算する。この場合、図３に示すような太陽電池モジュールのモデル（例えば等価回路）が使用される。以下、発電電力の計算方法について説明する。
【００１８】
「発電電力の算出」
電圧Ｖと温度Ｔから電力を算出するために、例えば太陽電池モジュールを事前にモデル化しておく。図３は，太陽電池モジュールを等価回路にモデル化した例である。等価回路は、電流源と、ダイオードと、抵抗とを並列接続し、さらに抵抗を直列接続した構成とされている。図３において、電流源が起電力に対応し、Ｉphが電流源成分である。太陽電池モジュールの基板、受光層、電極部の抵抗の総和が直列抵抗Ｒsで表されている。太陽電
池モジュールの損失抵抗が並列抵抗Ｒshで表されている。
【００１９】
これらの電流源成分Ｉph、直列抵抗成分Ｒs、並列抵抗成分Ｒshおよびダイオードの特
性を事前に求めておく。なお、ダイオードの特性は、ショックレーのダイオード方程式（式（１））を使ってモデル化できる。
【００２０】
【数１】
【００２１】
式（１）において、各項は、下記の通りである。
Ｉo：逆方向飽和電流（Ａ）
ｎ：理想ダイオード因子
ｑ：電気素量(1.60217733x10^(-19)(C))
ｋ：ボルツマン定数(1.3806504x10^(-23) (JK-1))
Ｔ：温度（Ｋ）
【００２２】
図３の等価回路にキルヒホッフの法則を用いることで、以下の式（２）を得る。
【００２３】
【数２】
【００２４】
（式１）と（式２）から，以下の式（３）が得られる。
【数３】
【００２５】
未知変数のうちＩo、ｎ、Ｒs、Ｒshは、環境によらず一定のため、既知の（Ｉ，Ｖ，Ｔ）の組の実測データを未知数の数以上用意すれば、連立方程式を解くことで求めることができる。Ｉphは、照度依存の変数であるが、例えば照度に線形に比例すると仮定すれば、（Ｉ，Ｖ，Ｔ、照度）の組の実測データを未知数の数以上用意することで、連立方程式を解くことができる。
【００２６】
以上のようにして、上記方程式のＩ、Ｖ、Ｔ以外の未知数を求めることができるので，ＶとＴとＩph（または照度）が得られればＩを求めることができ、（電圧Ｖ×電流Ｉ＝発電電力）を求めることが可能になる。
【００２７】
Ｉphまたは照度を求めるために、例えば図４に示すように、照度センサ３を設け、照度にほぼ比例するパラメータである太陽電池モジュールの端子を短絡したときの短絡電流や、太陽電池モジュールの端子を開放したときの開放電圧を測るといった方法がある。但し、この方法では，照度を測るためのセンサが別途必要になる。
【００２８】
一方、太陽電池のパワーコンディショナには、ＭＰＰ(Maximum Power Point)（最大動
作点制御）機能が付いているものが多く普及している。ＭＰＰは、太陽電池の電流電圧特性において、電力が最大となる最大動作点を得るための制御である。パワーコンディショナにＭＰＰ機能がついているものとすると、ＴとＶとが分かればＩphを求めることができ、結果としてＩを求めることができる。これは、例えば以下のように説明できる。
【００２９】
一般的に，太陽電池の最大動作点電圧Ｖpmは、比較的照度の高い環境では開放電圧Ｖocにほぼ線形に比例することが知られている。例えば結晶シリコン型太陽電池の場合、Ｖpmは、Ｖocの約８割である。このことを念頭において、まず式（３）でＩ＝０とした場合の式は、Ｖocを用いて以下のように表される。
【００３０】
【数４】
【００３１】
上記の式（４）を、係数ｃ＝Ｖpm／Ｖoc（例えば、０．８）を用いて変形すると，以下のようにＩphが求まる。
【００３２】
【数５】
【００３３】
式（３）と式（５）とから、ＶpmとＴからＩpmを導出するための式（６）を得ることができる。
【数６】
【００３４】
式（６）において，未知の変数は、Ｉpmただ一つであり，他の変数は前述のように事前に求めておくか、送信機からデータをもらうことで値を得ることができる。よって式（６）から，例えばニュートン法などで、Ｉpmを求めることができる。または、指数をテイラー展開した後で多項式の方程式を解くことによっても、Ｉpmを求めることができる。
【００３５】
「送信側の構成の一例」
図５を参照して送信側の構成の一例について説明する。一例として、二つの太陽電池モジュールＭ１およびＭ２が直列接続されている。太陽電池モジュールＭ１およびＭ２の直列接続から取り出される出力電圧がパワーコンディショナＰＷに供給される。パワーコンディショナＰＷは、発電された直流電圧を交流電圧に変換し、商用電源系統に発電電力を供給するためのものである。パワーコンディショナＰＷは、ＭＰＰ（最大動作点制御）機能を有するものである。ＭＰＰは、太陽電池の電流電圧特性において、電力が最大となる最大動作点を得るための制御である。
【００３６】
太陽電池モジュールＭ１およびＭ２のそれぞれに関して電圧・温度測定部１０1 および１０2 が接続されている。電圧・温度測定部１０1 および１０2 は、同様の構成を有するので、図５には、電圧・温度測定部１０1 の構成のみが詳細に示されている。
【００３７】
太陽電池モジュールＭ１の出力電圧がレギュレータ１１に供給されると共に、抵抗１２および抵抗１３によって分圧される。レギュレータ１１は、太陽電池モジュールＭ１の出力を安定化して直流電圧＋Ｖcc１を出力する。太陽電池モジュールＭ１の出力電圧がレギュレータ１１の定格電圧より高い場合には、太陽電池モジュールＭ１の出力電圧を分圧し
てからレギュレータ１１に供給するようになされる。
【００３８】
抵抗１１および抵抗１２の接続点の電圧が過電圧保護回路（図では、ＯＶＰ(Over Voltage Protection)と表記する）１４に入力される。過電圧保護回路１４は、抵抗１２およ
び抵抗１３の接続点の電圧が次段のＡ／Ｄコンバータ（図では、ＡＤＣと表記する）１５の入力定格電圧以上とならないように制限するための回路である。Ａ／Ｄコンバータ１５から電圧データＶ１が得られる。
【００３９】
レギュレータ１１の出力電圧が抵抗１６およびサーミスタ１７の直列接続に供給される。サーミスタ１７は、例えば負特性サーミスタであり、太陽電池モジュールＭ１の温度と対応する抵抗値を有する。温度検出素子は、太陽電池モジュールの表面温度を測定できるように配置するのが望ましい。温度検出素子としては、サーミスタ以外の素子を使用しても良い。さらに、複数の温度検出素子を太陽電池モジュールＭ１の複数の位置に設けて複数の温度検出素子の検出出力を利用してより正確な温度検出を行うようにしても良い。抵抗１６およびサーミスタ１７の接続点の電圧がＡ／Ｄコンバータ１８に供給される。Ａ／Ｄコンバータ１８から温度データＴ１が得られる。Ａ／Ｄコンバータ１５および１８の電源として、レギュレータ１１の出力電圧＋Ｖcc１が供給される。
【００４０】
さらに、ＩＤ（識別子）記憶部１９が設けられており、ＩＤ記憶部１８から太陽電池モジュールＭ１のＩＤ１が出力される。太陽電池モジュールＭ１に関する電圧データＶ１、温度データＴ１およびＩＤ１がマルチプレクサ２０に供給される。
【００４１】
太陽電池モジュールＭ２に関連する電圧・温度測定部１０2 が上述した電圧・温度測定部１０1 と同様に、太陽電池モジュールＭ２に関する電圧データＶ２、温度データＴ２、ＩＤ２および電圧＋Ｖcc２を発生し、データがマルチプレクサ２０に供給される。マルチプレクサ２０および送信機Ｔｘの電源電圧＋Ｖccは、＋Ｖcc１および＋Ｖcc２の何れか一方から得られる。
【００４２】
マルチプレクサ２０は、太陽電池モジュールＭ１に関するデータと、太陽電池Ｍ２に関するデータとを多重化例えば時分割多重化して、多重化データを送信機Ｔｘに供給する。送信機Ｔｘは、無線送信機であって、アンテナを有する。なお、電圧および温度の測定は、所定の周期でもってなされる。
【００４３】
なお、マルチプレクサを設けることによって、複数の太陽電池モジュールのデータを一つの送信機によって送信するようにしている。しかしながら、各太陽電池モジュールに関連して送信機を設けるようにしても良い。太陽電池モジュール間の位置が離れている場合には、配線を簡単とするために、太陽電池モジュール毎に送信機を設ける方が好ましいこともある。
【００４４】
なお、図５では、省略されているが、発電装置を含む送信側を制御する制御部が設けられている。制御部は、例えばマイクロコンピュータによって構成される。制御部は、プログラムを実行することにより、送信側の各部を統括的に制御する。
【００４５】
「送信側の処理」
送信側例えば太陽電池モジュールＭ１に関して、制御部の制御の下で、図６に示すフローチャートのように処理がなされる。ステップＳＴ１において、電圧・温度測定部１０1 によって、太陽電池モジュールＭ１の電圧と温度とが測定される。
【００４６】
ステップＳＴ２において、測定結果の電圧データおよび温度データがＩＤ１と共にマルチプレクサ２０に供給される。ステップＳＴ３において、他のモジュール（太陽電池モジュールＭ２）のＩＤ２、電圧データおいて温度データと多重化され、送信機Ｔｘによって送信される。このようにして、測定された電圧データおよび温度データがＩＤと共に受信機Ｒｘに対して送信される。
【００４７】
「受信機の構成の一例」
図７を参照して受信機の構成の一例について説明する。受信機Ｒｘが送信機Ｔｘからの信号を受信し、受信処理を行い、処理後のデータをデマルチプレクサ３０に供給する。デマルチプレクサ０は、多重化されているデータを分解し、ＩＤと測定データとを出力する。
【００４８】
デマルチプレクサ３０から出力されるＩＤ１が電力計算および状態判定部３１1 の認証部３２に供給される。認証部３２は、予めＩＤ１が登録されており、受信されたＩＤと登録されているＩＤの一致の有無によって認証を行う。相互認証等のより複雑な認証方式を使用しても良い。
【００４９】
デマルチプレクサ３０からの電圧データＶ１および温度データＴ１が電力計算部３３に供給される。電力計算部３３は、上述した太陽電池モジュールの等価回路のモデルを使用して式（１）〜式（６）で示すように、太陽電池モジュールの発電する電流Ｉphを計算し、求められた電流と電圧とから太陽電池モジュールＭ１の発電電力情報Ｐ１を計算するものである。
【００５０】
電力計算部３３によって求められた電力情報Ｐ１が状態判定部３４に供給される。状態判定部３４は、電力情報Ｐ１の量から太陽電池モジュールＭ１の状態の良否を判定するものである。状態判定部３４は、太陽電池モジュールＭ１の故障、その劣化の状態等を判定する。状態判定部３４が判定信号Ｓｔ１（例えば数ビットのデジタルデータ）を出力する。
【００５１】
状態判定部３４が電力情報から発電状態を判定するために、例えば以下の方法を用いる。これらの一つの方法を使用しても良く、複数の方法を組合せても良い。
１．発電電力が所定値以下の状態が所定時間以上続く場合、発電異常状態と判定する。
２．近傍モジュールに対して発電電力が所定値以下の場合、発電異常状態と判定する。
３．所定時間の総発電電力が過去と比べて所定以上少ない場合、発電異常状態と判定する。
【００５２】
電力計算および状態判定部３１1 から出力される電力情報Ｐ１および判定信号Ｓｔ１が表示部４０に供給される。表示部４０は、表示素子例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display)と表示制御部等からなる。
【００５３】
デマルチプレクサ３０から出力されるＩＤ２、電圧データＶ２および温度データＴ２が電力計算および状態判定部３１1 に対して供給される。電力計算および状態判定部３１2 は、上述した電力計算および状態判定部３１1 と同様の構成を有し、電力情報Ｐ２および判定信号Ｓｔ２を出力する。これらの電力情報Ｐ２および判定信号Ｓｔ２が表示部４０に供給される。
【００５４】
表示部４０は、太陽電池モジュール毎の発電電力を表示し、さらに、太陽電池モジュール毎の情報判定結果を表示する。さらに、必要に応じて、全太陽電池モジュールの発電電力の合計等を表示しても良い。ユーザは、表示部４０の表示を見て、現在の太陽電池モジュールの発電状態を知ることができる。なお、求められた電力量および状態を表示することは、必ずしも必要ではなく、表示以外の処理、制御に使用するようにしても良い。例えば出力される電力情報を使用して、太陽の方向に太陽電池モジュールのパネル面が向くように、自動追尾の制御を行うようにしても良い。
【００５５】
なお、図７では、省略されているが、受信側を制御する制御部が設けられている。制御部は、例えばマイクロコンピュータによって構成される。制御部は、プログラムを実行することにより、送信側の各部を統括的に制御する。さらに、電力計算および状態判定部の機能は、ＭＰＵ(Micro Processing Unit)、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)等のソフ
トウェア処理によって実現することができる。
【００５６】
「受信側の処理」
受信側に関して、制御部の制御の下で、図８に示すフローチャートのように処理がなされる。ステップＳＴ１１において、受信機Ｒｘがデータを受信し、受信データをデマルチプレクサ３０に出力する。ステップＳＴ１２において、デマルチプレクサ３０によって、データが分離される。
【００５７】
分離されたＩＤ１からステップＳＴ１３において、太陽電池モジュールが識別される。認証のステップＳＴ１４において、ＩＤの一致等によって、管理対象の太陽電池モジュールか否かが判定される。管理対象の太陽電池モジュールでないと判定された場合には、処理が終了する。管理対象のモジュールとステップＳＴ１４において判定されると、ステップＳＴ１５において、上述した太陽電池モジュールの等価回路のモデルを使用して電力の計算がなされる。
【００５８】
ステップＳＴ１６において、太陽電池モジュール毎の電力情報が表示部４０によって表示される。同時に、ステップＳＴ１７において、計算された電力情報を使用して上述したような状態判定がなされる。例えば発電電力が殆どない場合には、当該太陽電池モジュールが故障と判定れる。さらに、発電電力が所定の値より小さい場合、太陽電池モジュールの劣化の程度に換算され、劣化の程度が表示される。そして、処理が終了する。
【００５９】
上述したステップＳＴ１３〜ステップＳＴ１８と同様の処理が他の太陽電池モジュール（例えば太陽電池モジュールＭ２）に関してもなされる。この処理を図８においては、まとめてステップＳＴ２０として示している。
【００６０】
＜第２の実施の形態＞
図９は、第２の実施の形態における送信側の構成を示す。第１の実施の形態における図５に示す送信側の構成と対応する部分には同一の参照符号を付する。第２の実施の形態では、太陽電池モジュール毎に設けられている送信側が電力計算部を備えるようにしたものである。例えば太陽電池モジュールＭ１に関する送信側に電力計算部２５1 が設けられ、第１の実施の形態と同様に、太陽電池モジュールＭ１の電力情報Ｐ１が計算される。
【００６１】
電力計算部２５1 からの電力情報Ｐ１とＩＤ１とがマルチプレクサ２０に対して供給される。他の太陽電池モジュールＭ２についても同様に電力計算部２５2 が設けられている。この電力計算部２５2 からの電力情報Ｐ２とＩＤ２とがマルチプレクサ２０に供給される。マルチプレクサ２０は、電力情報Ｐ１およびＰ２とＩＤ１およびＩＤ２とを多重化して送信機Ｔｘに供給し、これらのデータを送信する。
【００６２】
受信側は、図示を省略するが、電力情報そのものを受信できるので、電力計算部を備える必要はない。その他の構成は、図７と同様である。
【００６３】
＜第３の実施の形態＞
第１の実施の形態は、電力計算部を受信側に有し、第２の実施の形態は、電力計算部を送信側に有している。これに対して、第３の実施の形態は、図１０に示すように、送信側および受信側以外に電力計算部を備えるようにしたものである。
【００６４】
図１０は、第３の実施の形態の概略的構成を示している。太陽電池モジュールＭの電圧および温度が電圧測定器１および温度測定器２によって測定される。送信機Ｔｘによって、これらのデータを送信される。
【００６５】
送受信機ＴＲｘ１は、受信したデータを他の場所（サーバ、クラウドコンピュータ等）にある送受信機ＴＲｘ２に送信する。送受信機ＴＲｘ２は、受信した電圧データおよび温度データを電力計算部２６に対して供給する。電力計算部２６は、第１の実施の形態と同様に、太陽電池モジュールＭの電力情報Ｐを計算する。計算された電力情報Ｐが送受信機ＴＲｘ２に戻され、送受信機ＴＲｘ２から送信される。
【００６６】
送受信機ＴＲｘ１は、送受信機ＴＲｘ２から送信される電力情報Ｐを受信する。受信された電力情報Ｐが表示部４０に表示される。一方、電力情報Ｐが情報判定部３４に供給され、故障および劣化の状態が判定され、判定結果が表示部４０に供給される。
【００６７】
「実施の形態の効果」
上述した実施の形態は、下記のような効果を奏する。
・太陽電池モジュールごとの電力管理ができるので、故障や影、方位ごとの発電量の把握などが容易になる。
・故障の原因となる太陽電池モジュールの特性ができるため、太陽光発電システムのメンテナンスが容易になる。
・個々の太陽電池モジュールに取り付ける装置は部品数が少なく小型で安価なものにできる。
・太陽電池モジュールの送電経路に部品を入れないので、装置が故障しにくい。
【００６８】
なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
少なくとも一つの発電モジュールの出力電圧および温度を測定する測定部と、
前記測定部によって測定された前記出力電圧および温度の情報から電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部によって計算された電力の情報を出力する出力部とを備え、
前記電力計算部は、前記発電モジュールの等価回路のモデルに基づいて前記出力電圧および温度の情報を使用して前記電力を計算する発電装置。
（２）
前記出力部が前記電力計算部によって計算された電力の情報を表示する表示部である（１）に記載の発電装置。
（３）
前記電力計算部によって計算された電力の情報から前記発電モジュールの状態を判定する状態判定部を有する（１）（２）の何れかに記載の発電装置。
（４）
前記発電モジュールに照射される光の照度を測定する照度測定部を設け、測定される照度の情報を前記電力計算部に供給する（１）（２）（３）の何れかに記載の発電装置。
（５）
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が送信機によって送信され、受信機が前記出力電圧および温度の情報を受信し、受信した出力電圧および温度の情報を前記電力計算部に対して供給し、前記電力計算部からの電力の情報を前記出力部に出力する（１）（２）（３）（４）の何れかに記載の発電装置。
（６）
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が送信機によって送信され、受信機が前記出力電圧および温度の情報を受信し、受信機とは別に設けられている前記電力計算部に対して前記出力電圧および温度の情報を送信し、前記電力計算部からの電力の情報を前記出力部に出力する（１）（２）（３）（４）の何れかに記載の発電装置。
（７）
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が電力計算部に供給され、前記電力計算部によって電力を計算し、計算された電力の情報が送信機によって送信され、受信機が前記電力の情報を受信して前記出力部に前記電力の情報を出力する（１）（２）（３）（４）の何れかに記載の発電装置。
【００６９】
「変形例」
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述した実施の形態では、太陽電池モジュールに対して本開示を適用した例であるが、太陽電池モジュール以外の発電素子に対して本開示を適用しても良い。
【符号の説明】
【００７０】
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２・・・太陽電池モジュール
Ｔｘ・・・送信機
Ｒｘ・・・受信機
ＴＲｘ１，ＴＲｘ２・・・送受信機
１・・・電圧測定器
２・・・温度測定器
３・・・照度センサ
１０1 ，１０2 ・・・電圧・温度測定部
１９・・・ＩＤ記憶部
２０・・・マルチプレクサ
２５1 ，２５2 ，２６，３３・・・電力計算部
３０・・・デマルチプレクサ
３１1 ，３１2 ・・・電力計算および状態判定部
３４・・・状態判定部
４０・・・表示部
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば太陽電池モジュール等の発電モジュールを使用する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、再生可能なエネルギーを利用する太陽電池、風力発電などの新エネルギーシステムが実用化されている。一例として、住宅の屋根に太陽光発電の太陽電池モジュールを設ける住宅発電設備が普及しつつある。太陽電池モジュールは、単体の太陽電池（セル）を数十個接続した構成を有するものである。具体的には、太陽電池セルを内部配線によって接続し、受光面となる強化ガラス上に配し、さらに、反対面を樹脂で覆う構成とされている。１または複数の太陽電池モジュールの出力電圧をパワーコンディショナに供給し、パワーコンディショナから交流電力を取り出し、交流電力を電力系統に送り出すようになされている。このようなシステムが太陽光発電装置と称される。
【０００３】
使用中の太陽光発電装置の出力電力の表示は、家庭のユーザに対して現在の太陽光発電の電力を知らせることができる。さらに、発電状態をモニターすることによって、発電装置の異常を検出することができる。
【０００４】
例えば特許文献１には、太陽電池モジュールの出力電流と温度を計測し、温度に応じた理想電流値と発電電流値とを比較して太陽電池モジュールの劣化を検出することが記載さこれている。特許文献２には、バイパスダイオードを電源とする電流リレーをバイパスダイオードと直列に接続し、リレー通電状態が一定時間以上継続したことを、太陽電池の故障として検出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２８７６０８号公報
【特許文献２】特開平９−１０２６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、太陽電池モジュールの発電電流値を測定することが必要であり、電流値測定のための抵抗等を電流パスに挿入する必要があり、電力損失が増加する問題があった。さらに、発電電流が比較的大きな値であるため、電流、発熱によって、部品の故障率が高くなる問題があった。
【０００７】
特許文献２においても、電流リレーを電流パスに挿入する構成のために、電力損失の増加、電流、発熱による部品の故障率が高くなる問題があった。さらに、太陽電池モジュールが発電できるか否かの情報しか得ることができず、電力情報の管理に使用することができない問題があった。
【０００８】
したがって、本開示は、これらの問題点が解消された発電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本開示は、少なくとも一つの発電モジュールの出力電圧および温度を測定する測定部と、
測定部によって測定された出力電圧および温度の情報から電力を計算する電力計算部と、
電力計算部によって計算された電力の情報を出力する出力部とを備え、
電力計算部は、発電モジュールのモデルに基づいて出力電圧および温度の情報を使用して電力を計算する発電装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示は、発電電流を検出する必要がなく、電力損失の増加、電流、発熱による部品の故障率が高くなる問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示による発電装置の概略的ブロック図である。
【図２】本開示による発電装置の第１の実施の形態の概略的ブロック図である。
【図３】太陽電池の等価回路の一例の接続図である。
【図４】本開示による発電装置の変形例の概略的ブロック図である。
【図５】本開示による発電装置の第１の実施の形態の送信側の構成を示すブロック図である。
【図６】第１の実施の形態の送信側の動作の説明に用いるフローチャートである。
【図７】本開示による発電装置の第１の実施の形態の受信側の構成を示すブロック図である。
【図８】第１の実施の形態の受信側の動作の説明に用いるフローチャートである。
【図９】本開示による発電装置の第２の実施の形態の送信側の構成を示すブロック図である。
【図１０】本開示による発電装置の第３の実施の形態の概略的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に説明する実施の形態は、本開示の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本開示の範囲は、以下の説明において、特に限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
「発電装置の概略」
本開示の第１の実施の形態について説明する。図１に示すように、第１の実施の形態では、太陽電池モジュールＭと送信機Ｔｘとが接続され、太陽電池モジュールＭの電圧、温度の情報が送信機Ｔｘに供給され、通信路ＣＯＭを介して受信機Ｒｘに送信される。
【００１４】
受信機Ｒｘには、受信された温度および電圧の情報を使用して太陽電池または太陽電池モジュールのモデル例えば等価回路に基づいて電力が計算される。さらに、受信機Ｒｘには、表示部が設けられており、計算された電力量の表示が可能とされている。よりさらに、受信機Ｒｘには、電力量から発電モジュールＭの状態を判定する判定部が設けられており、発電モジュールＭの劣化、故障等を判定することが可能とされている。
【００１５】
通信路ＣＯＭは、有線または無線の何れであっても良い。通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路）等
の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＡＮＴ＋等の無線通信を利用する方法がある。さらに、有線通信方式として、太陽電池モジュールの送電経路を利用した電力線通信や、別のケーブルを使用した通信例えばイーサネット（登録商標）等を使用しても良い。
【００１６】
送信側の構成は、図２に示すように、太陽電池モジュールＭの出力電圧（発電電圧を意味する）Ｖを測定する電圧測定器１と、太陽電池モジュールＭの温度Ｔを測定する温度測定器２とを有し、測定された電圧Ｖおよび温度Ｔが送信機Ｔｘを介して無線または有線の通信で送信される。送信側では、電流を測定する必要がなく、電流検出用の抵抗による電力損失等の問題が発生しない。
【００１７】
受信側では、測定された太陽電池モジュールの電圧Ｖおよび温度Ｔを使用して太陽電池モジュールの発電電力を計算する。この場合、図３に示すような太陽電池モジュールのモデル（例えば等価回路）が使用される。以下、発電電力の計算方法について説明する。
【００１８】
「発電電力の算出」
電圧Ｖと温度Ｔから電力を算出するために、例えば太陽電池モジュールを事前にモデル化しておく。図３は，太陽電池モジュールを等価回路にモデル化した例である。等価回路は、電流源と、ダイオードと、抵抗とを並列接続し、さらに抵抗を直列接続した構成とされている。図３において、電流源が起電力に対応し、Ｉphが電流源成分である。太陽電池モジュールの基板、受光層、電極部の抵抗の総和が直列抵抗Ｒsで表されている。太陽電
池モジュールの損失抵抗が並列抵抗Ｒshで表されている。
【００１９】
これらの電流源成分Ｉph、直列抵抗成分Ｒs、並列抵抗成分Ｒshおよびダイオードの特
性を事前に求めておく。なお、ダイオードの特性は、ショックレーのダイオード方程式（式（１））を使ってモデル化できる。
【００２０】
【数１】
【００２１】
式（１）において、各項は、下記の通りである。
Ｉo：逆方向飽和電流（Ａ）
ｎ：理想ダイオード因子
ｑ：電気素量(1.60217733x10^(-19)(C))
ｋ：ボルツマン定数(1.3806504x10^(-23) (JK-1))
Ｔ：温度（Ｋ）
【００２２】
図３の等価回路にキルヒホッフの法則を用いることで、以下の式（２）を得る。
【００２３】
【数２】
【００２４】
（式１）と（式２）から，以下の式（３）が得られる。
【数３】
【００２５】
未知変数のうちＩo、ｎ、Ｒs、Ｒshは、環境によらず一定のため、既知の（Ｉ，Ｖ，Ｔ）の組の実測データを未知数の数以上用意すれば、連立方程式を解くことで求めることができる。Ｉphは、照度依存の変数であるが、例えば照度に線形に比例すると仮定すれば、（Ｉ，Ｖ，Ｔ、照度）の組の実測データを未知数の数以上用意することで、連立方程式を解くことができる。
【００２６】
以上のようにして、上記方程式のＩ、Ｖ、Ｔ以外の未知数を求めることができるので，ＶとＴとＩph（または照度）が得られればＩを求めることができ、（電圧Ｖ×電流Ｉ＝発電電力）を求めることが可能になる。
【００２７】
Ｉphまたは照度を求めるために、例えば図４に示すように、照度センサ３を設け、照度にほぼ比例するパラメータである太陽電池モジュールの端子を短絡したときの短絡電流や、太陽電池モジュールの端子を開放したときの開放電圧を測るといった方法がある。但し、この方法では，照度を測るためのセンサが別途必要になる。
【００２８】
一方、太陽電池のパワーコンディショナには、ＭＰＰ(Maximum Power Point)（最大動
作点制御）機能が付いているものが多く普及している。ＭＰＰは、太陽電池の電流電圧特性において、電力が最大となる最大動作点を得るための制御である。パワーコンディショナにＭＰＰ機能がついているものとすると、ＴとＶとが分かればＩphを求めることができ、結果としてＩを求めることができる。これは、例えば以下のように説明できる。
【００２９】
一般的に，太陽電池の最大動作点電圧Ｖpmは、比較的照度の高い環境では開放電圧Ｖocにほぼ線形に比例することが知られている。例えば結晶シリコン型太陽電池の場合、Ｖpmは、Ｖocの約８割である。このことを念頭において、まず式（３）でＩ＝０とした場合の式は、Ｖocを用いて以下のように表される。
【００３０】
【数４】
【００３１】
上記の式（４）を、係数ｃ＝Ｖpm／Ｖoc（例えば、０．８）を用いて変形すると，以下のようにＩphが求まる。
【００３２】
【数５】
【００３３】
式（３）と式（５）とから、ＶpmとＴからＩpmを導出するための式（６）を得ることができる。
【数６】
【００３４】
式（６）において，未知の変数は、Ｉpmただ一つであり，他の変数は前述のように事前に求めておくか、送信機からデータをもらうことで値を得ることができる。よって式（６）から，例えばニュートン法などで、Ｉpmを求めることができる。または、指数をテイラー展開した後で多項式の方程式を解くことによっても、Ｉpmを求めることができる。
【００３５】
「送信側の構成の一例」
図５を参照して送信側の構成の一例について説明する。一例として、二つの太陽電池モジュールＭ１およびＭ２が直列接続されている。太陽電池モジュールＭ１およびＭ２の直列接続から取り出される出力電圧がパワーコンディショナＰＷに供給される。パワーコンディショナＰＷは、発電された直流電圧を交流電圧に変換し、商用電源系統に発電電力を供給するためのものである。パワーコンディショナＰＷは、ＭＰＰ（最大動作点制御）機能を有するものである。ＭＰＰは、太陽電池の電流電圧特性において、電力が最大となる最大動作点を得るための制御である。
【００３６】
太陽電池モジュールＭ１およびＭ２のそれぞれに関して電圧・温度測定部１０1 および１０2 が接続されている。電圧・温度測定部１０1 および１０2 は、同様の構成を有するので、図５には、電圧・温度測定部１０1 の構成のみが詳細に示されている。
【００３７】
太陽電池モジュールＭ１の出力電圧がレギュレータ１１に供給されると共に、抵抗１２および抵抗１３によって分圧される。レギュレータ１１は、太陽電池モジュールＭ１の出力を安定化して直流電圧＋Ｖcc１を出力する。太陽電池モジュールＭ１の出力電圧がレギュレータ１１の定格電圧より高い場合には、太陽電池モジュールＭ１の出力電圧を分圧し
てからレギュレータ１１に供給するようになされる。
【００３８】
抵抗１１および抵抗１２の接続点の電圧が過電圧保護回路（図では、ＯＶＰ(Over Voltage Protection)と表記する）１４に入力される。過電圧保護回路１４は、抵抗１２およ
び抵抗１３の接続点の電圧が次段のＡ／Ｄコンバータ（図では、ＡＤＣと表記する）１５の入力定格電圧以上とならないように制限するための回路である。Ａ／Ｄコンバータ１５から電圧データＶ１が得られる。
【００３９】
レギュレータ１１の出力電圧が抵抗１６およびサーミスタ１７の直列接続に供給される。サーミスタ１７は、例えば負特性サーミスタであり、太陽電池モジュールＭ１の温度と対応する抵抗値を有する。温度検出素子は、太陽電池モジュールの表面温度を測定できるように配置するのが望ましい。温度検出素子としては、サーミスタ以外の素子を使用しても良い。さらに、複数の温度検出素子を太陽電池モジュールＭ１の複数の位置に設けて複数の温度検出素子の検出出力を利用してより正確な温度検出を行うようにしても良い。抵抗１６およびサーミスタ１７の接続点の電圧がＡ／Ｄコンバータ１８に供給される。Ａ／Ｄコンバータ１８から温度データＴ１が得られる。Ａ／Ｄコンバータ１５および１８の電源として、レギュレータ１１の出力電圧＋Ｖcc１が供給される。
【００４０】
さらに、ＩＤ（識別子）記憶部１９が設けられており、ＩＤ記憶部１８から太陽電池モジュールＭ１のＩＤ１が出力される。太陽電池モジュールＭ１に関する電圧データＶ１、温度データＴ１およびＩＤ１がマルチプレクサ２０に供給される。
【００４１】
太陽電池モジュールＭ２に関連する電圧・温度測定部１０2 が上述した電圧・温度測定部１０1 と同様に、太陽電池モジュールＭ２に関する電圧データＶ２、温度データＴ２、ＩＤ２および電圧＋Ｖcc２を発生し、データがマルチプレクサ２０に供給される。マルチプレクサ２０および送信機Ｔｘの電源電圧＋Ｖccは、＋Ｖcc１および＋Ｖcc２の何れか一方から得られる。
【００４２】
マルチプレクサ２０は、太陽電池モジュールＭ１に関するデータと、太陽電池Ｍ２に関するデータとを多重化例えば時分割多重化して、多重化データを送信機Ｔｘに供給する。送信機Ｔｘは、無線送信機であって、アンテナを有する。なお、電圧および温度の測定は、所定の周期でもってなされる。
【００４３】
なお、マルチプレクサを設けることによって、複数の太陽電池モジュールのデータを一つの送信機によって送信するようにしている。しかしながら、各太陽電池モジュールに関連して送信機を設けるようにしても良い。太陽電池モジュール間の位置が離れている場合には、配線を簡単とするために、太陽電池モジュール毎に送信機を設ける方が好ましいこともある。
【００４４】
なお、図５では、省略されているが、発電装置を含む送信側を制御する制御部が設けられている。制御部は、例えばマイクロコンピュータによって構成される。制御部は、プログラムを実行することにより、送信側の各部を統括的に制御する。
【００４５】
「送信側の処理」
送信側例えば太陽電池モジュールＭ１に関して、制御部の制御の下で、図６に示すフローチャートのように処理がなされる。ステップＳＴ１において、電圧・温度測定部１０1 によって、太陽電池モジュールＭ１の電圧と温度とが測定される。
【００４６】
ステップＳＴ２において、測定結果の電圧データおよび温度データがＩＤ１と共にマルチプレクサ２０に供給される。ステップＳＴ３において、他のモジュール（太陽電池モジュールＭ２）のＩＤ２、電圧データおいて温度データと多重化され、送信機Ｔｘによって送信される。このようにして、測定された電圧データおよび温度データがＩＤと共に受信機Ｒｘに対して送信される。
【００４７】
「受信機の構成の一例」
図７を参照して受信機の構成の一例について説明する。受信機Ｒｘが送信機Ｔｘからの信号を受信し、受信処理を行い、処理後のデータをデマルチプレクサ３０に供給する。デマルチプレクサ０は、多重化されているデータを分解し、ＩＤと測定データとを出力する。
【００４８】
デマルチプレクサ３０から出力されるＩＤ１が電力計算および状態判定部３１1 の認証部３２に供給される。認証部３２は、予めＩＤ１が登録されており、受信されたＩＤと登録されているＩＤの一致の有無によって認証を行う。相互認証等のより複雑な認証方式を使用しても良い。
【００４９】
デマルチプレクサ３０からの電圧データＶ１および温度データＴ１が電力計算部３３に供給される。電力計算部３３は、上述した太陽電池モジュールの等価回路のモデルを使用して式（１）〜式（６）で示すように、太陽電池モジュールの発電する電流Ｉphを計算し、求められた電流と電圧とから太陽電池モジュールＭ１の発電電力情報Ｐ１を計算するものである。
【００５０】
電力計算部３３によって求められた電力情報Ｐ１が状態判定部３４に供給される。状態判定部３４は、電力情報Ｐ１の量から太陽電池モジュールＭ１の状態の良否を判定するものである。状態判定部３４は、太陽電池モジュールＭ１の故障、その劣化の状態等を判定する。状態判定部３４が判定信号Ｓｔ１（例えば数ビットのデジタルデータ）を出力する。
【００５１】
状態判定部３４が電力情報から発電状態を判定するために、例えば以下の方法を用いる。これらの一つの方法を使用しても良く、複数の方法を組合せても良い。
１．発電電力が所定値以下の状態が所定時間以上続く場合、発電異常状態と判定する。
２．近傍モジュールに対して発電電力が所定値以下の場合、発電異常状態と判定する。
３．所定時間の総発電電力が過去と比べて所定以上少ない場合、発電異常状態と判定する。
【００５２】
電力計算および状態判定部３１1 から出力される電力情報Ｐ１および判定信号Ｓｔ１が表示部４０に供給される。表示部４０は、表示素子例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display)と表示制御部等からなる。
【００５３】
デマルチプレクサ３０から出力されるＩＤ２、電圧データＶ２および温度データＴ２が電力計算および状態判定部３１1 に対して供給される。電力計算および状態判定部３１2 は、上述した電力計算および状態判定部３１1 と同様の構成を有し、電力情報Ｐ２および判定信号Ｓｔ２を出力する。これらの電力情報Ｐ２および判定信号Ｓｔ２が表示部４０に供給される。
【００５４】
表示部４０は、太陽電池モジュール毎の発電電力を表示し、さらに、太陽電池モジュール毎の情報判定結果を表示する。さらに、必要に応じて、全太陽電池モジュールの発電電力の合計等を表示しても良い。ユーザは、表示部４０の表示を見て、現在の太陽電池モジュールの発電状態を知ることができる。なお、求められた電力量および状態を表示することは、必ずしも必要ではなく、表示以外の処理、制御に使用するようにしても良い。例えば出力される電力情報を使用して、太陽の方向に太陽電池モジュールのパネル面が向くように、自動追尾の制御を行うようにしても良い。
【００５５】
なお、図７では、省略されているが、受信側を制御する制御部が設けられている。制御部は、例えばマイクロコンピュータによって構成される。制御部は、プログラムを実行することにより、送信側の各部を統括的に制御する。さらに、電力計算および状態判定部の機能は、ＭＰＵ(Micro Processing Unit)、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)等のソフ
トウェア処理によって実現することができる。
【００５６】
「受信側の処理」
受信側に関して、制御部の制御の下で、図８に示すフローチャートのように処理がなされる。ステップＳＴ１１において、受信機Ｒｘがデータを受信し、受信データをデマルチプレクサ３０に出力する。ステップＳＴ１２において、デマルチプレクサ３０によって、データが分離される。
【００５７】
分離されたＩＤ１からステップＳＴ１３において、太陽電池モジュールが識別される。認証のステップＳＴ１４において、ＩＤの一致等によって、管理対象の太陽電池モジュールか否かが判定される。管理対象の太陽電池モジュールでないと判定された場合には、処理が終了する。管理対象のモジュールとステップＳＴ１４において判定されると、ステップＳＴ１５において、上述した太陽電池モジュールの等価回路のモデルを使用して電力の計算がなされる。
【００５８】
ステップＳＴ１６において、太陽電池モジュール毎の電力情報が表示部４０によって表示される。同時に、ステップＳＴ１７において、計算された電力情報を使用して上述したような状態判定がなされる。例えば発電電力が殆どない場合には、当該太陽電池モジュールが故障と判定れる。さらに、発電電力が所定の値より小さい場合、太陽電池モジュールの劣化の程度に換算され、劣化の程度が表示される。そして、処理が終了する。
【００５９】
上述したステップＳＴ１３〜ステップＳＴ１８と同様の処理が他の太陽電池モジュール（例えば太陽電池モジュールＭ２）に関してもなされる。この処理を図８においては、まとめてステップＳＴ２０として示している。
【００６０】
＜第２の実施の形態＞
図９は、第２の実施の形態における送信側の構成を示す。第１の実施の形態における図５に示す送信側の構成と対応する部分には同一の参照符号を付する。第２の実施の形態では、太陽電池モジュール毎に設けられている送信側が電力計算部を備えるようにしたものである。例えば太陽電池モジュールＭ１に関する送信側に電力計算部２５1 が設けられ、第１の実施の形態と同様に、太陽電池モジュールＭ１の電力情報Ｐ１が計算される。
【００６１】
電力計算部２５1 からの電力情報Ｐ１とＩＤ１とがマルチプレクサ２０に対して供給される。他の太陽電池モジュールＭ２についても同様に電力計算部２５2 が設けられている。この電力計算部２５2 からの電力情報Ｐ２とＩＤ２とがマルチプレクサ２０に供給される。マルチプレクサ２０は、電力情報Ｐ１およびＰ２とＩＤ１およびＩＤ２とを多重化して送信機Ｔｘに供給し、これらのデータを送信する。
【００６２】
受信側は、図示を省略するが、電力情報そのものを受信できるので、電力計算部を備える必要はない。その他の構成は、図７と同様である。
【００６３】
＜第３の実施の形態＞
第１の実施の形態は、電力計算部を受信側に有し、第２の実施の形態は、電力計算部を送信側に有している。これに対して、第３の実施の形態は、図１０に示すように、送信側および受信側以外に電力計算部を備えるようにしたものである。
【００６４】
図１０は、第３の実施の形態の概略的構成を示している。太陽電池モジュールＭの電圧および温度が電圧測定器１および温度測定器２によって測定される。送信機Ｔｘによって、これらのデータを送信される。
【００６５】
送受信機ＴＲｘ１は、受信したデータを他の場所（サーバ、クラウドコンピュータ等）にある送受信機ＴＲｘ２に送信する。送受信機ＴＲｘ２は、受信した電圧データおよび温度データを電力計算部２６に対して供給する。電力計算部２６は、第１の実施の形態と同様に、太陽電池モジュールＭの電力情報Ｐを計算する。計算された電力情報Ｐが送受信機ＴＲｘ２に戻され、送受信機ＴＲｘ２から送信される。
【００６６】
送受信機ＴＲｘ１は、送受信機ＴＲｘ２から送信される電力情報Ｐを受信する。受信された電力情報Ｐが表示部４０に表示される。一方、電力情報Ｐが情報判定部３４に供給され、故障および劣化の状態が判定され、判定結果が表示部４０に供給される。
【００６７】
「実施の形態の効果」
上述した実施の形態は、下記のような効果を奏する。
・太陽電池モジュールごとの電力管理ができるので、故障や影、方位ごとの発電量の把握などが容易になる。
・故障の原因となる太陽電池モジュールの特性ができるため、太陽光発電システムのメンテナンスが容易になる。
・個々の太陽電池モジュールに取り付ける装置は部品数が少なく小型で安価なものにできる。
・太陽電池モジュールの送電経路に部品を入れないので、装置が故障しにくい。
【００６８】
なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
少なくとも一つの発電モジュールの出力電圧および温度を測定する測定部と、
前記測定部によって測定された前記出力電圧および温度の情報から電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部によって計算された電力の情報を出力する出力部とを備え、
前記電力計算部は、前記発電モジュールの等価回路のモデルに基づいて前記出力電圧および温度の情報を使用して前記電力を計算する発電装置。
（２）
前記出力部が前記電力計算部によって計算された電力の情報を表示する表示部である（１）に記載の発電装置。
（３）
前記電力計算部によって計算された電力の情報から前記発電モジュールの状態を判定する状態判定部を有する（１）（２）の何れかに記載の発電装置。
（４）
前記発電モジュールに照射される光の照度を測定する照度測定部を設け、測定される照度の情報を前記電力計算部に供給する（１）（２）（３）の何れかに記載の発電装置。
（５）
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が送信機によって送信され、受信機が前記出力電圧および温度の情報を受信し、受信した出力電圧および温度の情報を前記電力計算部に対して供給し、前記電力計算部からの電力の情報を前記出力部に出力する（１）（２）（３）（４）の何れかに記載の発電装置。
（６）
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が送信機によって送信され、受信機が前記出力電圧および温度の情報を受信し、受信機とは別に設けられている前記電力計算部に対して前記出力電圧および温度の情報を送信し、前記電力計算部からの電力の情報を前記出力部に出力する（１）（２）（３）（４）の何れかに記載の発電装置。
（７）
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が電力計算部に供給され、前記電力計算部によって電力を計算し、計算された電力の情報が送信機によって送信され、受信機が前記電力の情報を受信して前記出力部に前記電力の情報を出力する（１）（２）（３）（４）の何れかに記載の発電装置。
【００６９】
「変形例」
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述した実施の形態では、太陽電池モジュールに対して本開示を適用した例であるが、太陽電池モジュール以外の発電素子に対して本開示を適用しても良い。
【符号の説明】
【００７０】
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２・・・太陽電池モジュール
Ｔｘ・・・送信機
Ｒｘ・・・受信機
ＴＲｘ１，ＴＲｘ２・・・送受信機
１・・・電圧測定器
２・・・温度測定器
３・・・照度センサ
１０1 ，１０2 ・・・電圧・温度測定部
１９・・・ＩＤ記憶部
２０・・・マルチプレクサ
２５1 ，２５2 ，２６，３３・・・電力計算部
３０・・・デマルチプレクサ
３１1 ，３１2 ・・・電力計算および状態判定部
３４・・・状態判定部
４０・・・表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの発電モジュールの出力電圧および温度を測定する測定部と、
前記測定部によって測定された前記出力電圧および温度の情報から電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部によって計算された電力の情報を出力する出力部とを備え、
前記電力計算部は、前記発電モジュールのモデルに基づいて前記出力電圧および温度の情報を使用して前記電力を計算する発電装置。
【請求項２】
前記出力部が前記電力計算部によって計算された電力の情報を表示する表示部である請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記電力計算部によって計算された電力の情報から前記発電モジュールの状態を判定する状態判定部を有する請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
前記発電モジュールに照射される光の照度を測定する照度測定部を設け、測定される照度の情報を前記電力計算部に供給する請求項１に記載の発電装置。
【請求項５】
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が送信機によって送信され、受信機が前記出力電圧および温度の情報を受信し、受信した出力電圧および温度の情報を前記電力計算部に対して供給し、前記電力計算部からの電力の情報を前記出力部に出力する請求項１に記載の発電装置。
【請求項６】
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が送信機によって送信され、受信機が前記出力電圧および温度の情報を受信し、受信機とは別に設けられている前記電力計算部に対して前記出力電圧および温度の情報を送信し、前記電力計算部からの電力の情報を前記出力部に出力する請求項１に記載の発電装置。
【請求項７】
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が電力計算部に供給され、前記電力計算部によって電力を計算し、計算された電力の情報が送信機によって送信され、受信機が前記電力の情報を受信して前記出力部に前記電力の情報を出力する請求項１に記載の発電装置。
【請求項１】
少なくとも一つの発電モジュールの出力電圧および温度を測定する測定部と、
前記測定部によって測定された前記出力電圧および温度の情報から電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部によって計算された電力の情報を出力する出力部とを備え、
前記電力計算部は、前記発電モジュールのモデルに基づいて前記出力電圧および温度の情報を使用して前記電力を計算する発電装置。
【請求項２】
前記出力部が前記電力計算部によって計算された電力の情報を表示する表示部である請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記電力計算部によって計算された電力の情報から前記発電モジュールの状態を判定する状態判定部を有する請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
前記発電モジュールに照射される光の照度を測定する照度測定部を設け、測定される照度の情報を前記電力計算部に供給する請求項１に記載の発電装置。
【請求項５】
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が送信機によって送信され、受信機が前記出力電圧および温度の情報を受信し、受信した出力電圧および温度の情報を前記電力計算部に対して供給し、前記電力計算部からの電力の情報を前記出力部に出力する請求項１に記載の発電装置。
【請求項６】
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が送信機によって送信され、受信機が前記出力電圧および温度の情報を受信し、受信機とは別に設けられている前記電力計算部に対して前記出力電圧および温度の情報を送信し、前記電力計算部からの電力の情報を前記出力部に出力する請求項１に記載の発電装置。
【請求項７】
前記測定部により測定された出力電圧および温度の情報が電力計算部に供給され、前記電力計算部によって電力を計算し、計算された電力の情報が送信機によって送信され、受信機が前記電力の情報を受信して前記出力部に前記電力の情報を出力する請求項１に記載の発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１３７３９（Ｐ２０１３−１１３７３９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０７７１（Ｐ２０１１−２６０７７１）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
２．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
２．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]