JP4119081B2

JP4119081B2 - 太陽電池を備えた電力供給システム

Info

Publication number: JP4119081B2
Application number: JP2000363098A
Authority: JP
Inventors: 慎一荒川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: US20020063552A1; JP2002171689A; US6528977B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池を備えた電力供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシステムとしては、太陽電池と負荷機器とをＤＣ／ＡＣインバータを介して接続したものが知られている（例えば、特開平６−１３３４６２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
太陽電池による発電を最も効率良く行うためには、その太陽電池の動作点を最適動作点にすることが必要である。
【０００４】
ところが、日照量の変化に伴い最適動作点は変化し、一方、負荷機器の電流電圧特性は略一定であって、その電流−電圧特性によって太陽電池の動作点が決まるため、従来システムにおいて、常に太陽電池の動作点を最適動作点にすることは困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１太陽電池及びそれから電力の供給を受ける水電解装置を含む電気設備を備える電力供給システムにおいて、水電解装置の補機に電力を供給する第２太陽電池の動作点を常に最適動作点にし、且つ負荷機器としての前記補機に所要電力を安定供給することができるようにすることを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば、第１太陽電池及び該第１太陽電池から電力の供給を受ける水電解装置を含む電気設備と、前記水電解装置の補機と、その補機に電力を供給する、第１太陽電池とは別の第２太陽電池と、その第２太陽電池の電力を水電解装置に受容させる制御、ならびに前記第１太陽電池の電力を前記補機に供給する制御を行う制御装置とを有し、前記制御装置は、前記第２太陽電池を最適動作点で発電させるべく、その第２太陽電池の最大発電電力Ｐ_maxと前記補機の消費電力Ｐ_LとがＰ_max＝Ｐ_Lのとき作動せず、Ｐ_max＞Ｐ_Lのとき作動して、余剰電力ΔＰ₁＝Ｐ_max−Ｐ_Lを前記水電解装置に受容させ、Ｐ_max＜Ｐ_Lのとき作動して、不足電力ΔＰ₂＝Ｐ_L−Ｐ_maxを前記第１太陽電池から前記補機に供給させ、前記補機の動作電圧は、前記水電解装置の動作電圧よりも高いことを特徴とする、太陽電池を備えた電力供給システムが提供される。
【０００７】
前記構成において、第２太陽電池の最大発電電力Ｐ_maxと補機の消費電力Ｐ_LとがＰ_max＝Ｐ_Lのときは、補機が作動し、またその電流−電圧特性が第２太陽電池の最適動作点に一致するので、第２太陽電池の動作点は最適動作点となる。この場合、制御装置は作動する必要がない。
【０００８】
Ｐ_max＞Ｐ_Lのときは、補機は作動するが、その電流−電圧特性が第２太陽電池の最適動作点に一致していないことから第２太陽電池の動作点は最適動作点とはならない。そこで、余剰電力ΔＰ₁を電気設備に受容させると、補機側の消費電力がＰ_L＋ΔＰ₁となった場合と同じ状態となる、つまり、Ｐ_max＝Ｐ_L＋ΔＰ₁であるから補機側の電流−電圧特性が第２太陽電池の最適動作点に合致し、これにより第２太陽電池の動作点は最適動作点となる。
【０００９】
Ｐ_max＜Ｐ_Lのときは、補機は不作動となる。そこで、不足電力ΔＰ₂を電気設備から補機に供給すると、補機が作動し、その消費電力がＰ_L−ΔＰ₂となった場合と同じ状態となる、つまり、Ｐ_max＝Ｐ_L−ΔＰ₂であるから補機の電流−電圧特性が第２太陽電池の最適動作点に合致し、これにより第２太陽電池の動作点は最適動作点となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に示す、太陽電池を備えた電力供給システム１は第１および第２システム部を有する。第１システム部は、電気設備としての水電解システム部２₁であって、低電圧・大電流型の第１太陽電池３と、その第１太陽電池３からＰＰＴ（ピークパワートラッカ）４を介して電力を供給される水電解装置５とを有する。第２システム部は水電解装置５の補機駆動システム部２₂であり、高電圧・低電流型の第２太陽電池６と、その第２太陽電池６の発電電力を定電圧電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ７と、そのＤＣ／ＤＣコンバータ７から電力を供給される定電力型負荷機器としての補機８とを有する。その補機８は、例えばインバータと、そのインバータにより駆動される水ポンプとよりなる。この場合、補機８の動作電圧は水電解装置５のそれに比べて高い。
【００１１】
補機駆動システム部２₂と水電解システム部２₁とは制御装置９を介し接続されていて、その制御装置９により、第２太陽電池６の発電電力、実施例ではＤＣ／ＤＣコンバータ７からの電力の一部を水電解装置５に受容させてそこで消費させ、また第１太陽電池３の発電電力の一部を補機８に供給し得るようになっている。
【００１２】
制御装置９は、双方向電力変換器としての双方向昇降圧チョッパ（Bidirectional Converter 、以下、ＢＤＣと称す）１０と、ＥＣＵとしての電力調整ＥＣＵ（Power Management ECU、以下、Ｐ／ＭＥＣＵと称す）１１とを有する。ＢＤＣ１０は、１次側を補機駆動システム部２₂側に、また２次側を水電解システム部２₁側にそれぞれ接続されていて、１次側から２次側への電力フローにおいては電圧を降下させる降圧機能を、一方、２次側から１次側への電力フローにおいては電圧を上昇させる昇圧機能をそれぞれ発揮する。Ｐ／ＭＥＣＵ１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の入力電力（第２太陽電池６の発電電力に略同じ）に基づいて、ＢＤＣ１０を通る電力フローの大きさと極性を決定する。
【００１３】
前記構成において、補機８に印加される電圧はＤＣ／ＤＣコンバータ７によってＶ₁に変換されており、また第１太陽電池３の発電電力がＰＰＴ４を介し水電解装置５に供給されて水電解が行われている。
【００１４】
図２に示すように、第２太陽電池６の最大発電電力Ｐ_maxと補機８の消費電力Ｐ_LとがＰ_max＝Ｐ_Lのときは、図１、黒矢印ａの如く、第２太陽電池６の発電電力がＤＣ／ＤＣコンバータ７を経て補機８に供給されるので、補機８が作動し、またその電流−電圧特性が第２太陽電池６の最適動作点に一致するので、その第２太陽電池６の動作点は最適動作点となる。この場合、制御装置９のＢＤＣ１０は作動する必要がない。
【００１５】
図３に示すように、Ｐ_max＞Ｐ_Lのときは、図１、黒い矢印ａの如く、第２太陽電池６の発電電力がＤＣ／ＤＣコンバータ７を経て補機８に供給されるので補機８は作動するが、その電流−電圧特性が第２太陽電池６の最適動作点に一致していないことから第２太陽電池６の動作点は最適動作点とはならない。このような場合には、余剰電力ΔＰ₁を、図１、白い矢印ｂの如く、Ｐ／ＭＥＣＵ１１によって制御されたＢＤＣ１０を経て、水電解システム部２₁の水電解装置５に受容させてそこで消費させる。これにより負荷側の消費電力がＰ_L＋ΔＰ₁となった場合と同じ状態となる、つまり、Ｐ_max＝Ｐ_L＋ΔＰ₁であるから負荷側の電流−電圧特性が第２太陽電池６の最適動作点に合致し、これにより第２太陽電池６の動作点は最適動作点となる。日照量が減少すれば、第２太陽電池６の発電電力は図３、一点鎖線示のように減少する。一方、水電解装置４においては余剰電力ΔＰ₁の供給に伴いそれに応じて水素製造量が増加する。
【００１６】
図４に示すように、Ｐ_max＜Ｐ_Lにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ７が作動可能であるときは、図１、黒い矢印ａの如く、第２太陽電池６の発電電力がＤＣ／ＤＣコンバータ７を経て補機８に供給されるが、やがて第２太陽電池６の発電電力がＤＣ／ＤＣコンバータ７の動作範囲より低下してしまうため補機８は作動できなくなる。このような場合には、図１、半黒半白の矢印ｃの如く、第１太陽電池３から不足電力ΔＰ₂を、Ｐ／ＭＥＣＵ１１によって制御されたＢＤＣ１０を経て補機８に供給する。これにより、補機８が作動し、その消費電力がＰ_L−ΔＰ₂となった場合と同じ状態となる、つまり、Ｐ_max＝Ｐ_L−ΔＰ₂であるから補機８の電流−電圧特性が第２太陽電池６の最適動作点に合致して、第２太陽電池６の動作点は最適動作点となる。日照量が増加すれば、第２太陽電池６の発電電力は、図４、一点鎖線示のように上昇する。
【００１７】
なお、第２太陽電池６の発電電力が急激に低下して、ＤＣ／ＤＣコンバータ７が作動不能になると第２太陽電池６の発電電力は補機８に供給されない。
【００１８】
負荷機器８が、第２太陽電池６の電圧変動に耐え得る場合には、システムを設置する場所の日照量、気温等の年間変動条件と第２太陽電池６のモジュール直列数の設定を合せ込むことによりＤＣ／ＤＣコンバータ７を省くことが可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、前記のように構成することによって、第１太陽電池及びそれから電力の供給を受ける水電解装置を含む電気設備を備える電力供給システムにおいて、水電解装置の補機に電力を供給する第２太陽電池の動作点を常に最適動作点にし、且つ前記補機に所要電力を安定供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池を備えた電力供給システムのブロック図である。
【図２】第２太陽電池の最大発電電力Ｐ_maxと補機の消費電力Ｐ_LがＰ_max＝Ｐ_Lである場合を説明するグラフである。
【図３】第２太陽電池の最大発電電力Ｐ_maxと補機の消費電力Ｐ_LがＰ_max＞Ｐ_Lである場合を説明するグラフである。
【図４】第２太陽電池の最大発電電力Ｐ_maxと補機の消費電力Ｐ_LがＰ_max＜Ｐ_Lである場合を説明するグラフである。
【符号の説明】
１………電力供給システム
２₁……水電解システム部（電気設備）
３………第１太陽電池
５………水電解装置
６………第２太陽電池
８………補機
９………制御装置
１０……双方向昇降圧チョッパ（双方向電力変換器）
１１……電力調整ＥＣＵ（ＥＣＵ）

Claims

第１太陽電池（３）及び該第１太陽電池（３）から電力の供給を受ける水電解装置（５）を含む電気設備（２ ₁ ）と、前記水電解装置（５）の補機（８）と、その補機（８）に電力を供給する、第１太陽電池（３）とは別の第２太陽電池（６）と、その第２太陽電池（６）の電力を水電解装置（５）に受容させる制御、ならびに前記第１太陽電池（３）の電力を前記補機（８）に供給する制御を行う制御装置（９）とを有し、前記制御装置（９）は、前記第２太陽電池（６）を最適動作点で発電させるべく、その第２太陽電池（６）の最大発電電力Ｐ_maxと前記補機（８）の消費電力Ｐ_LとがＰ_max＝Ｐ_Lのとき作動せず、Ｐ_max＞Ｐ_Lのとき作動して、余剰電力ΔＰ₁＝Ｐ_max−Ｐ_Lを前記水電解装置（５）に受容させ、Ｐ_max＜Ｐ_Lのとき作動して、不足電力ΔＰ₂＝Ｐ_L−Ｐ_maxを前記第１太陽電池（３）から前記補機（８）に供給させ、
前記補機（８）の動作電圧は、前記水電解装置（４）の動作電圧よりも高いことを特徴とする、太陽電池を備えた電力供給システム。
前記制御装置（９）は、１次側を前記補機（８）側に、また２次側を前記電気設備（２₁）側にそれぞれ接続された双方向電力変換器（１０）と、前記第１太陽電池（６）の発電電力に基づいて、前記双方向電力変換器（１０）を通る電力フローの大きさと極性を決定するＥＣＵ（１１）とを有する、請求項１記載の太陽電池を備えた電力供給システム。
前記補機（８）は定電力型であって、前記第２太陽電池（６）の発電電力を定電圧電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ（７）を備えている、請求項１または２記載の太陽電池を備えた電力供給システム。