太阳光发电的电压变换装置的制造方法
【专利摘要】提供能够以较简单的构成来判定太阳能电池能输出的功率，并能够避免进行判定所附随的弊病的太阳光发电的电压变换装置。使电压变换电路的晶体管接通，使电流经由线圈而流过电流检测用电阻，由此计量发电量PM，在发电量PM为判定阈值PMTH以上时，进行许可太阳能电池的输出电力向负载的供给的判定。由于在发电量PM的计量时使电流流过线圈，所以在断开晶体管而切断电流时，为了防止过大的反电动势的产生，同时接通晶体管。在发电量PM比判定阈值PMTH小时，进行禁止太阳能电池的发电电力向电气负载的供给的电力供给不可判定，在从该时间点起经过了再判定禁止期间TINT的时间点，再次进行电力供给可否判定。
【专利说明】
太阳光发电的电压变换装置
技术领域
[0001]本发明涉及将太阳能电池的输出电压升压或降压后向电气负载供给的太阳光发电的电压变换装置，特别涉及具有判定能否将太阳能电池的发电电力向电气负载供给的功能的电压变换装置。
【背景技术】
[0002]在专利文献I示出了一种经由电力变换装置将太阳能电池的发电电力供给至负载的太阳光发电系统。在该系统中，在太阳能电池与电力变换装置之间，设置电流检测电阻和经由该电流检测电阻将太阳能电池的输出端子短路的短路器，在使短路器工作时由电流检测电阻检测出的短路电流超过了给定阈值时，开始太阳能电池的输出电力向负载的供给。
[0003]在专利文献2示出了一种具备太阳能电池和将太阳能电池的输出电力变换为交流电力的功率调节器的太阳光发电装置。根据该装置，通过设置在太阳能电池的近旁的太阳热量计以及检测太阳能电池的温度的温度传感器来检测日射量以及温度，基于检测出的日射量以及温度来算出期待发电量，并进行显示。
[0004]专利文献1: JP特开平2-156313号公报
[0005]专利文献2: JP特开2006-101591号公报
[0006]在专利文献I所示的系统中，为了进行短路电流的检测而需要追加短路器(短路用电路)。进一步地，通过进行基于短路器的短路，从而短路电流急剧增加，例如在太阳能电池的发电量大的情况下流过过大的短路电流，存在发生电流检测电阻的温度过度上升的弊病的危险。
[0007]此外，虽然能够基于专利文献2所示的期待发电量，来判定能否将太阳能电池的发电电力供给至电气负载，但是需要太阳热量计。在成本、封装方面，希望尽可能不使用这样的高价且有重量的追加要素，此外在将太阳能电池搭载于车辆这样的情况下，有时重量的增加会成为问题。
【发明内容】
[0008]本发明考虑上述方面而作，其目的在于，提供一种太阳光发电的电压变换装置，其能够以较简单的构成来判定太阳能电池所能输出的功率，并且能够避免进行判定所附随的弊病。
[0009]为了达成上述目的，第I方式记载的发明是一种太阳光发电的电压变换装置，具有:分别与太阳能电池(2)的高压侧输出以及低压侧输出连接的高压侧输入端子(T2)以及低压侧端子(Tl);输出端子(T3);电流检测电阻(Rl);第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件(Ql?Q4);和线圈(LI)，所述电流检测电阻(Rl)连接在所述高压侧输入端子(T2)与所述第I开关元件(Ql)的一端之间，所述第2开关元件(Q2)连接在所述第I开关元件(Ql)的另一端与所述低压侧端子(Tl)之间，所述第3开关元件(Q3)的一端与所述输出端子(T3)连接，所述第4开关元件(Q4)连接在所述第3开关元件(Q3)的另一端与所述低压侧端子(Tl)之间，所述线圈(LI)连接在所述第I开关元件(Ql)的另一端与所述第3开关元件(Q3)的另一端之间，通过切换所述第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件的接通断开状态，从而对所述太阳能电池的输出电压(VSO)进行变换，向连接在所述输出端子(T3)与所述低压侧端子(Tl)之间的电气负载(15，20)供给电力，该太阳光发电的电压变换装置的特征在于，具备判定部，该判定部进行所述太阳能电池发电的电力可否向所述电气负载(15，20)供给的判定即电力供给可否判定，所述判定部具有发电量计量部，该发电量计量部在将所述第I开关元件以及第4开关元件(Q1，Q4)接通，且将所述第2开关元件以及第3开关元件(Q2，Q3)断开的状态下，根据流过所述电流检测电阻的电流(ISO)和所述高压侧输入端子以及所述低压侧端子间的电压(VSO)来计量所述太阳能电池的发电量(PM)，所述判定部在计量出的所述发电量(PM)为判定阈值(PMTH)以上时，进行许可所述太阳能电池的发电电力向所述电气负载的供给的判定，所述发电量计量部在所述发电量(PM)的计量结束后，在断开所述第I开关元件(Ql)的同时接通所述第2开关元件(Q2)。
[0010]根据该构成，由于使用用于进行电压变换的开关元件以及线圈来使电流流过电流检测电阻，由此计量发电量，所以不需要新设置如专利文献I所示那样的短路器，并且也不使用专利文献2所示那样的太阳热量计，因此，能够以更简单的构成来判定太阳能电池所能输出的功率。此外，通过在发电量计量时经由线圈而流过计量用电流，从而能够避免计量用电流急剧增加，能够以判定所需的最小限度的计量用电流来进行电力供给可否判定。进一步地，因为使计量用电流流过线圈，所以当断开第I开关元件而切断计量用电流时，同时接通第2开关元件，从而能够防止过大的反电动势的产生，能够避免因过大的电压而对与线圈连接的其他电路元件带来不良影响。
[0011]第2方式记载的发明的特征在于，在第I方式记载的太阳光发电的电压变换装置中，所述判定部在由所述发电量计量部计量的发电量(PM)小于所述判定阈值(PMTH)时，进行禁止所述太阳能电池的发电电力向所述电气负载的供给的判定，在从进行该禁止判定的时间点起经过了再判定禁止期间(TINT)的时间点，再次进行所述电力供给可否判定。
[0012]根据该构成，当由发电量计量部计量的发电量小于判定阈值时，进行禁止太阳能电池的发电电力向电气负载的供给的判定，在从进行该禁止判定的时间点起经过了再判定禁止期间的时间点，再次进行电力供给可否判定。通过在经过了再判定禁止期间后进行再判定，从而能够对应因对太阳能电池照射的日射量的增加等造成的发电量的变化。
[0013]第3方式记载的发明的特征在于，在第2方式记载的太阳光发电的电压变换装置中，所述判定部基于由所述发电量计量部计量的发电量(PM)，进行所述再判定禁止期间(TINT)的修正。
[0014]根据该构成，由于基于由发电量计量部计量的发电量，进行再判定禁止期间的修正，所以再判定禁止期间的设定变得适当，能够在预期为发电量成为判定阈值以上的时期执行下一次的电力供给可否判定。
[0015]第4方式记载的发明的特征在于，在第2方式或第3方式记载的太阳光发电的电压变换装置中，还具有参数取得部，该参数取得部取得与所述太阳能电池的发电量有相关关系的发电量相关参数，所述判定部基于通过所述参数取得部取得的发电量相关参数，进行所述再判定禁止期间(TINT)的修正。
[0016]根据该构成，基于发电量相关参数(例如外部气温、日射量等)进行再判定禁止期间的修正。通过在发电量相关参数的值向发电量增加的可能性变高的方向进行了变化时向缩短再判定禁止期间的方向进行修正，从而能够在更适当的时期执行下一次的电力供给可否判定。其结果是，能够将电力供给许可判定的时期提前或者抑制电力供给可否判定的执行次数。
[0017]第5方式记载的发明的特征在于，在第4方式记载的太阳光发电的电压变换装置中，所述参数取得部包含能检测外部气温(TA)的外部气温检测部(32)，所述发电量相关参数包含通过所述外部气温检测部检测的外部气温(TA)。
[0018]根据该构成，基于所检测的外部气温来对再判定禁止期间进行修正。由于太阳能电池的发电量具有外部气温越高则越增加的倾向，所以例如通过在高于基准温度时，向缩短再判定禁止期间的方向进行修正，在低于基准温度时，向延长再判定禁止期间的方向进行修正，从而能够在更适当的时期执行下一次的电力供给可否判定。
[0019]第6方式记载的发明提供一种具有第I方式?第5方式中任一项所述的太阳光发电的电压变换装置的车辆(I)。在该车辆中，例如在通过外部的太阳能电池的发电电力对车辆的蓄电池进行充电的情况下，能够进行适当的充电可否的判定。
[0020]第7方式记载的发明是一种太阳光发电的电压变换装置，具有:分别与搭载于车辆
(I)的太阳能电池(2)的高压侧输出以及低压侧输出连接的高压侧输入端子(T2)以及低压侧端子(Tl);输出端子(T3);电流检测电阻(Rl);第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件(Ql?Q4);和线圈(LI)，所述电流检测电阻(Rl)连接在所述高压侧输入端子(T2)与所述第I开关元件(Ql)的一端之间，所述第2开关元件(Q2)连接在所述第I开关元件(Ql)的另一端与所述低压侧端子(Tl)之间，所述第3开关元件(Q3)的一端与所述输出端子(T3)连接，所述第4开关元件(Q4)连接在所述第3开关元件(Q3)的另一端与所述低压侧端子(Tl)之间，所述线圈(LI)连接在所述第I开关元件(Ql)的另一端与所述第3开关元件(Q3)的另一端之间，通过切换所述第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件的接通断开状态，从而对所述太阳能电池的输出电压(VSO)进行变换，向连接在所述输出端子与所述低压侧端子之间的电气负载(15，20)供给电力，该太阳光发电的电压变换装置的特征在于，具备判定部，该判定部进行所述太阳能电池发电的电力可否向所述电气负载供给的判定即电力供给可否判定，所述判定部具有发电量计量部，该发电量计量部在将所述第I开关元件以及第4开关元件(Q1，Q4)接通，且将所述第2开关元件以及第3开关元件(Q2，Q3)断开的状态下，根据流过所述电流检测电阻(Rl)的电流(ISO)和所述高压侧输入端子以及所述低压侧端子间的电压(VSO)来计量所述太阳能电池的发电量(PM)，所述判定部在计量出的所述发电量(PM)为判定阈值(PMTH)以上时，进行许可所述太阳能电池的发电电力向所述电气负载的供给的判定，所述发电量计量部在所述发电量的计量结束后，在断开所述第I开关元件(Ql)的同时接通所述第2开关元件(Q2)。
[0021]根据该构成，由于使用用于进行电压变换的开关元件以及线圈而使电流流过电流检测电阻，由此计量搭载于车辆的太阳能电池的发电量，所以不需要新设置短路器，并且也不使用太阳热量计，因此，能够以更简单的构成来判定太阳能电池所能输出的功率。进一步地，与第I方式记载的发明同样地，能够避免因进行电力供给可否判定而导致的弊病。
[0022]第8方式记载的发明的特征在于，在第7方式记载的太阳光发电的电压变换装置中，所述判定部在由所述发电量计量部计量的发电量(PM)小于所述判定阈值(PMTH)时，进行禁止所述太阳能电池的发电电力向所述电气负载的供给的判定，在从进行该禁止判定的时间点起经过了再判定禁止期间(TINT)的时间点，再次进行所述电力供给可否判定。
[0023]根据该构成，能够得到与第2方式记载的发明相同的效果。
[0024]根据第9方式记载的发明，特征在于，在第8方式记载的太阳光发电的电压变换装置中，所述判定部基于由所述发电量计量部计量的发电量(PM)，进行所述再判定禁止期间(TINT)的修正。
[0025]根据该构成，能够得到与第3方式记载的发明相同的效果，并且在以太阳能电池的发电电力来驱动车辆的情况下，当能够提前进行再判定时就能够延长能行驶的距离。
[0026]第10方式记载的发明的特征在于，在第8方式或第9方式记载的太阳光发电的电压变换装置中，还具有参数取得部，该参数取得部取得与所述太阳能电池的发电量有相关关系的发电量相关参数，所述判定部基于通过所述参数取得部取得的发电量相关参数，进行所述再判定禁止期间(TINT)的修正。
[0027]根据该构成，能够得到与第4方式记载的发明相同的效果，并且在以太阳能电池的发电电力来驱动车辆的情况下，当能够提前进行再判定时就能够延长能行驶的距离。
[0028]第11方式记载的发明的特征在于，在第10方式记载的太阳光发电的电压变换装置中，所述参数取得部包含能检测外部气温(TA)的外部气温检测部(32)，所述发电量相关参数包含通过所述外部气温检测部检测的外部气温(TA)。
[0029]根据该构成，能够得到与第5方式记载的发明相同的效果，并且在以太阳能电池的发电电力来驱动车辆的情况下，当能够提前进行再判定时就能够延长能行驶的距离。
[0030]第12方式记载的发明的特征在于，在第10方式或第11方式记载的太阳光发电的电压变换装置中，所述参数取得部包含运转状态参数取得部，该运转状态参数取得部取得表示该车辆的运转状态的运转状态参数(VP，车辆位置，前照灯点亮状态、风挡雨刷工作状态)，所述发电量相关参数包含通过所述运转状态参数取得部取得的运转状态参数。
[0031]根据该构成，基于所取得的运转状态参数，来进行再判定禁止期间的修正。由于搭载于车辆的太阳能电池的发电量依赖于车辆的运转状态例如车速、行驶位置等进行变化，所以通过基于所取得的运转状态参数来进行再判定禁止期间的修正，从而能够恰当地对应发电量的变化。
[0032]第13方式记载的发明的特征在于，在第12方式记载的太阳光发电的电压变换装置中，所述运转状态参数包含表示所述车辆的车速、所述车辆的位置、所述车辆的前照灯的点亮状态、以及所述车辆的风挡雨刷的工作状态的参数中的至少一者。
[0033]根据该构成，取得表示车速、车辆的位置、前照灯的点亮状态、以及风挡雨刷的工作状态的参数中的至少一者，进行基于该所取得的状态的再判定禁止期间的修正。例如在车速高的情况下，由于提前向日射量多的位置移动的可能性变高，所以向缩短再判定禁止期间的方向进行修正。此外，当车辆在隧道内行驶时，向延长再判定禁止期间的方向进行修正，在前照灯点亮时、风挡雨刷工作时，向相当大程度地延长再判定禁止期间的方向进行修正，或者将再判定禁止期间修正为例如24小时而实质上禁止再判定，直至隧道行驶、前照灯的点亮状态、或风挡雨刷工作状态结束为止。通过这样的修正，能够在更适当的时期进行搭载于车辆的太阳能电池的发电电力的供给可否判定。
[0034]第14方式记载的发明的特征在于，提供一种具有第7方式?第13方式中任一项所述的太阳光发电的电压变换装置的车辆(I)。在该车辆中，例如在通过车载太阳能电池的发电电力来对车载蓄电池进行充电的情况下，能够进行适当的充电可否的判定。
[0035]第15方式记载的发明是一种太阳光发电的电压变换装置的使用方法，该太阳光发电的电压变换装置具有:分别与太阳能电池(2)的高压侧输出以及低压侧输出连接的高压侧输入端子(T2)以及低压侧端子(Tl);输出端子(T3);电流检测电阻(Rl);第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件(Ql?Q4);和线圈(LI)，所述电流检测电阻(Rl)连接在所述高压侧输入端子(T2)与所述第I开关元件(Ql)的一端之间，所述第2开关元件(Q2)连接在所述第I开关元件(Ql)的另一端与所述低压侧端子(Tl)之间，所述第3开关元件(Q3)的一端与所述输出端子(T3)连接，所述第4开关元件(Q4)连接在所述第3开关元件(Q3)的另一端与所述低压侧端子(Tl)之间，所述线圈(LI)连接在所述第I开关元件(Ql)的另一端与所述第3开关元件(Q3)的另一端之间，通过切换所述第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件的接通断开状态，从而对所述太阳能电池的输出电压(VSO)进行变换，向连接在所述输出端子(T3)与所述低压侧端子(TI)之间的电气负载(I5，20)供给电力，该太阳光发电的电压变换装置的使用方法的特征在于，具备判定步骤，进行所述太阳能电池发电的电力可否向所述电气负载(15，20)供给的判定即电力供给可否判定，所述判定步骤包括:在将所述第I开关元件以及第4开关元件(Q1，Q4)接通，且将所述第2开关元件以及第3开关元件(Q2，Q3)断开的状态下，根据流过所述电流检测电阻的电流(ISO)和所述高压侧输入端子以及所述低压侧端子间的电压(VSO)来计量所述太阳能电池的发电量(PM)的步骤;在计量出的所述发电量(PM)为判定阈值(PMTH)以上时，进行许可所述太阳能电池的发电电力向所述电气负载的供给的判定的步骤;以及所述发电量计量部在所述发电量(PM)的计量结束后，在断开所述第I开关元件(Ql)的同时接通所述第2开关元件(Q2)的步骤。
[0036]根据该构成，能够得到与第I方式记载的发明相同的效果。
【附图说明】
[0037]图1是表示搭载了本发明的一实施方式涉及的太阳光发电装置的车辆的主要部分的构成的方框图。
[0038]图2是表示搭载于车辆的电力供给系统的构成的电路图。
[0039]图3是用于说明电力供给可否判定处理的概要(电力供给可能的情况)的时间图。
[0040]图4是用于说明电力供给可否判定处理的概要(电力供给不可的情况)的时间图。[0041 ]图5是电力供给可否判定处理的流程图(第I实施方式)。
[0042]图6是电力供给可否判定处理的流程图(第2实施方式)。
[0043]图7是表示在图6的处理中参照的表的图。
[0044]图8是用于说明对再判定禁止期间(TINT)进行修正所带来的效果的图。
[0045]图9是表示本发明的第3实施方式的图。
[0046]符号说明
[0047]I车辆2太阳能电池10车辆控制器(判定部)11电压变换电路(判定部，发电量计量部)12 MPPT控制器(判定部，发电量计量部)14继电器15蓄电池(电气负载)20车辆电气负载(电气负载)Rl电阻(发电量计量部)
【具体实施方式】
[0048]以下，参照【附图说明】本发明的实施方式。
[0049][第I实施方式]
[0050]图1是表示具备本发明的一实施方式涉及的太阳光发电装置(包含太阳光发电的电压变换装置)的车辆的主要部分的构成的方框图。车辆I是小型电动汽车，其具备:太阳能电池2;车辆控制器10;对太阳能电池2的输出电压VSO进行升压或降压的电压变换电路11;MPPT(Maximum Power Point Trace，最大功率点跟踪)控制器12;继电器14;蓄电池15;由逆变器16、车辆驱动用的电动机17、以及前灯21、风挡雨刷22等辅助设备18构成的车辆电气负载20;包含GPS(Global Posit1ning System，全球定位系统)的导航装置30;检测车辆I的车速VP的车速传感器31;和检测外部气温TA的外部气温传感器32。另外，虽然考虑到理解容易度，而将导航装置30、车速传感器31、以及外部气温传感器32与辅助设备18分开示出，但是这些构成要素30?32也包含在辅助设备18中。
[0051 ] MPPT控制器12通过流过包含在电压变换电路11中的电流检测用的电阻Rl的电流ISO和太阳能电池2的输出电压VSO来计量太阳能电池2的发电量(发电功率)PM，并且一面计量电压变换电路11的输出电压VCO—面调整输出电压VC0，从而执行最大功率点跟踪控制。在本实施方式中，输出电压VCO的标准值是48V左右。MPPT控制器12与车辆控制器10连接，按照来自车辆控制器10的指令，进行太阳能电池2的发电量PM的计量，并且将计量结果传递至车辆控制器10。
[0052]继电器14通过车辆控制器10来进行接通断开的控制。即，在通过后述的电力供给可否判定处理判定为能够将太阳能电池2的发电电力供给至蓄电池15以及车辆电气负载20时，接通继电器14，在判定为供给不可时，维持断开状态。
[0053]蓄电池15是标准的输出电压为48V的高压蓄电池，针对辅助设备18所包含的电气负载之中电源电压低的电气负载，供给由直流电压变换电路(DC-DC转换器)降压后的电压。虽然省略了图示，但车辆I还具备用于进行蓄电池15的基于外部充电装置的充电的输入端子以及必要的电路。
[0054]车辆控制器10执行车辆I的通常动作控制(与驾驶者的操作对应的基于电动机17的车辆驱动控制、前灯的点亮/熄灭、风挡雨刷的工作/停止等)，并且执行与由MPPT控制器12计量的发电量PM相应的电力供给可否判定处理。
[0055]图2是表示搭载于车辆I的电力供给系统的构成的电路图。太阳能电池2的输出线与低压侧端子Tl以及高压侧端子T2连接，经由高压侧端子T2将发电电力输入至电压变换电路U。电压变换电路11具备作为开关元件的场效应晶体管(以下仅称为“晶体管”)Q1?Q4、线圈L1、电容器Cl、C2、和电阻Rl，电阻Rl的一端与高压侧端子T2连接，电阻Rl的另一端与电容器Cl的一端以及晶体管Ql的漏极连接。电容器Cl的另一端与低压侧端子Tl连接。
[0056]晶体管Ql的源极与晶体管Q2的漏极连接，晶体管Q2的源极与低压侧端子Tl连接。电压变换电路11的输出端子T3与晶体管Q3的漏极以及电容器C2的一端连接，晶体管Q3的源极与晶体管Q4的漏极连接。晶体管Q4的源极以及电容器C2的另一端与低压侧端子Tl连接。在晶体管Ql与Q2的连接点Pl和晶体管Q3与Q4的连接点P2之间，连接有线圈LI。输出端子T3与继电器14的一端连接。
[0057]虽然省略图示，但是晶体管Ql?Q4的栅极与MPPT控制器12连接，MPPT控制器12进行晶体管Ql?Q4的接通断开控制。在接通晶体管Ql，断开晶体管Q2的状态下，通过对晶体管Q3以及Q4进行接通断开转换，从而进行升压动作，另一方面，在接通晶体管Q3，断开晶体管Q4的状态下，通过对晶体管Ql以及Q2进行接通断开转换，从而进行降压动作。电压变换电路11的输出电压VCO的调整通过变更进行接通断开转换的晶体管的接通断开占空比来进行。
[0058]继电器14的另一端与蓄电池15、逆变器16、以及辅助设备18连接。继电器14的接通断开控制由车辆控制器10进行。即，在电力供给可否判定处理中，当判定为供给可能时，接通继电器14，另一方面，当判定为供给不可时，维持断开状态。
[0059]图3以及图4是用于说明电力供给可否判定处理的概要的时间图。图3表示判定为电力供给可能的例子，图4表示判定为电力供给不可的例子。
[0060]在本实施方式中，在断开了继电器14的状态下，MPPT控制器12通过将晶体管Q2以及Q3维持为断开状态，并接通晶体管Ql以及Q4，从而计量太阳能电池2的发电量PM。即，MPPT控制器12通过接通晶体管Ql以及Q4来计量流过电阻Rl的输出电流ISO，并且计量太阳能电池2的输出电压VS0，将输出电压VSO以及输出电流ISO应用于下记式(I)，来算出发电量PM。输出电流ISO是通过计量电阻Rl的两端电压而得到的。
[0061 ] PM = VS0XIS0 (I)
[0062I另外，在图3以及图4中，在发电量PM的下侧示出流过线圈LI的线圈电流IL而不是输出电流ISO。线圈电流IL在晶体管Ql的接通状态下，与输出电流ISO相同，在晶体管Ql的断开后逐渐减少。
[0063]在电力供给可否判定处理的开始时刻t0，在断开晶体管Q2以及Q3的状态下，将晶体管Ql以及Q4—起接通，将所计量的输出电压VSO以及输出电流ISO应用于式(I)来算出发电量PM。
[0064]在图3所示的例子中，发电量PM继续增加并在时刻11达到判定阈值PMTH(例如15W)。因此，判定为电力供给可能，在断开晶体管Ql的同时接通晶体管Q2。通过接通晶体管Q2，能够防止产生因断开晶体管Ql而导致的过大的反电动势，能够避免由于过大的电压而对与线圈LI连接的其他电路元件(特别是Ql、Q2)造成不良影响。另外，在本实施方式中，在电压变换电路11的输入侧计量发电量PM。因此，与在电压变换电路11的输出侧计量发电量并进行向最大功率点的电压调整的情况相比，判定阈值PMTH被设定为小一些的值。
[0065]线圈电流IL在时刻t0至11的期间与发电量PM同样地增加，在时刻11以后逐渐减少。在线圈电流IL大致成为“O” (从时刻11起经过待机时间TWAITI)的时刻12，接通继电器14并且开始通常的最大功率点跟踪控制(MPPT控制)。即，MPPT控制器12接通晶体管Ql，断开晶体管Q2，并且对晶体管Q3、Q4开始接通断开转换，将电压变换电路11的输出电压VCO控制为发电量PM最大的电压值。
[0066]在图4所示的例子中，发电量PM虽然在最初增加，但是未达到判定阈值PMTH就饱和了。在该情况下，若从判定处理的开始时间点经过限制时间TPM，则判定为电力供给不可，在时刻t3，在断开晶体管Ql的同时接通晶体管Q2。通过与图3所示的例子同样地接通晶体管Q2，能够防止产生因断开晶体管Ql而导致的过大的反电动势(比图3的例子小)，能够避免由于过大的电压而对与线圈LI连接的其他电路元件带来不良影响。之后，在线圈电流IL成为“O”后(从时刻t3起经过待机时间TWAIT2)的时刻t4断开晶体管Q2以及Q4。
[0067]即使之后立即再次进行电力供给可否判定，再次进行不可判定的可能性也很高，所以在从时刻t3起经过了固定的再判定禁止期间TINT的时刻t5开始再判定。直到判定为电力供给可能为止，都重复执行再判定。
[0068]如以上这样，在本实施方式中，通过暂时接通电压变化电路11的晶体管Ql以及Q4，从而一面使电流流过电阻Rl—面计量发电量PM，进行该发电量PM是否达到判定阈值PMTH的电力供给可否的判定。
[0069]图5是上述的电力供给可否判定处理的流程图，该处理由车辆控制器10来执行。另夕卜，在初始状态下，继电器14是被断开的。
[0070]在步骤Sll中，指示MPPT控制器12通过接通上述晶体管Ql以及Q4来进行发电量PM的计量，取得发电量PM。在步骤S12中，判别发电量PM是否是判定阈值PMTH以上。最初该回答为否定(NO)，进入步骤S13判别是否从处理的开始时间点起经过了限制时间TPM。由于最初该回答也为否定(NO)，所以返回到步骤S11。
[0071]当在步骤S13的回答成为肯定(YES)之前步骤S12的回答成为了肯定(YES)时，判定为电力供给可能，在断开晶体管Ql的同时接通晶体管Q2(步骤S14)。接着，待机至经过与判定阈值PMTH对应地预先设定的待机时间TWAITI为止(步骤S15)，在待机时间TWAITI经过后进入步骤SI 6接通继电器14，指示MPPT控制器12开始通常的MPPT控制。
[0072]另一方面，当在步骤S12的回答成为肯定(YES)之前步骤S13的回答成为了肯定(YES)时，判定为电力供给不可，在断开晶体管Ql的同时接通晶体管Q2，将再判定时间计时器T的值设定为“O”(步骤S17)。在步骤S18中，待机至经过比待机时间TWAITl短的待机时间TWAIT2为止，在待机时间TWAIT2经过后断开晶体管Q2以及Q4(步骤S19)。另外，待机时间TWAIT2也可以与待机时间TWAITl相同。
[0073]在步骤S20中判别再判定时间计时器T的值是否超过了再判定禁止期间TINT。最初其回答为否定(NO)，使再判定时间计时器T的值增加与运算周期相当的时间AT(例如1msec)(步骤S21)，返回到步骤S20。步骤S20以及S21的循环运算以及步骤Sll?S13的循环运算以运算周期△ T来重复执行。
[0074]因此，当判定为电力供给不可时，在再判定禁止期间TINT经过后执行再判定，之后重复步骤Sll?S13、以及S17?S21的处理，直到判定为电力供给可能为止。
[0075]在本实施方式中，限制时间TPM被设定为固定时间(例如10秒)，再判定禁止期间TINT被设定为发电量有可能发生变化的时间，例如10分钟左右。
[0076]如以上这样，在本实施方式中，由于通过使用电压变换电路11的晶体管Q1、Q4以及线圈LI使电流流过电流检测用的电阻R1，从而计量发电量PM，所以不需要新设置专利文献I所示那样的短路器，并且也不使用专利文献2所示那样的太阳热量计，因此，能够以更简单的构成来判定太阳能电池所能输出的功率。
[0077]此外，通过在发电量计量时经由线圈LI流过计量用电流IS0，从而能够避免计量用电流ISO急剧增加，能够以判定所需的最小限度的计量用电流ISO来进行电力供给可否判定。进一步地，由于在发电量PM的计量时使计量用电流ISO流过线圈LI，所以当断开晶体管Ql而切断电流时，通过同时接通晶体管Q2，从而能够防止过大的反电动势的产生，能够避免由于过大的电压而对与线圈LI连接的其他电路元件带来不良影响。
[0078]此外，当所计量的发电量PM比判定阈值PMTH小时，进行禁止太阳能电池2的发电电力向电气负载的供给的电力供给不可判定，在从进行该电力供给不可判定的时间点起经过了再判定禁止期间TINT的时间点，再次进行电力供给可否判定。通过在经过了再判定禁止期间TINT后进行再判定，从而能够对应因向太阳能电池2照射的日射量的增加等导致的发电量PM的变化。
[0079]在本实施方式中，MPPT控制器12、车辆控制器10、以及电阻Rl构成判定部，电阻Rl以及MPPT控制器12构成发电量计量部，由MPPT控制器12、车辆控制器1、以及电压变换电路11构成电压变换装置。
[0080][第2实施方式]
[0081]本实施方式不将第I实施方式中的再判定禁止期间TINT设定为固定时间，而是根据所计量出的发电量PM、外部气温TA等来进行修正。是为了考虑发电量的增加或减少的状态依赖于进行电力供给不可判定的时间点的发电量PM、之后的环境条件而发生变化这一情况，更适当地设定再判定禁止期间TINT。以下说明的方面以外与第I实施方式相同。
[0082]图6是本实施方式的电力供给可否判定处理的流程图。该处理在图5所示的处理中追加了步骤S31以及S32。
[0083]在步骤S31中，通过下记式(2)来修正再判定禁止期间TINT(修正A)。另外，再判定禁止期间TINT的初始值被设定为标准的值，例如被设定为10分钟左右。
[0084]TINT = TINT+DTPM (2)
[0085]这里，右边的TINT是上次值，DTPM是根据本次计量出的发电量PM而设定的发电量修正项。关于发电量修正项DTPM，例如如图7(a)中实线所示被设定为发电量PM越增加则发电量修正项DTPM越减少。即，发电量修正项DTPM被设定为，在发电量PM为基准值PMREF时取“O”，在PM > PMREF的范围内取负的值，在PM < PMREF的范围内取正的值。另外，也可以如图7
(a)中虚线所示设定为以阶梯状进行变化。基准值PMREF是与标准的再判定禁止期间TINTREF(例如10分钟)对应的发电量。
[0086]在步骤S32中，通过下记式(3)来进行与直至再判定执行为止的待机期间中的环境条件的变化相对应的修正(修正B)。
[0087]TINT = TINT+DTTA+DTVP+DTTNL+DTLT+DTWP (3)
[0088]这里，右边的TINT是上次值，DTTA是根据外部气温TA而设定的外部气温修正项，DTVP是根据车速VP而设定的车速修正项，DTTNL是根据车辆I是否处于在隧道内行驶中而设定的隧道修正项，DTLT是根据前灯21是否处于点亮中而设定的前灯修正项，DTWP是根据风挡雨刷22是否处于工作中而设定的风挡雨刷修正项。
[0089]关于外部气温修正项DTTA，例如如图7(b)中实线所示被设定为外部气温TA越增加则外部气温修正项DTTA越减少。即，外部气温修正项DTTA被设定为，在外部气温TA为基准温度TAREF (例如20 °C )时取“O”，在TA> TAREF的范围内取负的值，在TA< TAREF的范围内取正的值。另外，也可以如图7(b)中虚线所示设定为以阶梯状进行变化。这是因为，被认为是外部气温TA越高则发电量增加的可能性越高。
[0090]关于车速修正项DTVP，例如如图7(c)中实线所示被设定为车速VP越增加则车速修正项DTVP越减少。即，车速修正项DTVP被设定为，当车速VP为基准速度VPREF(例如40km/h)时取“O”，在VP > VPREF的范围内取负的值，在VP < VPREF的范围内取正的值。另外，也可以如图7(c)中虚线所示设定为以阶梯状进行变化。这是因为，被认为是车速VP越高则车辆位置的每固定时间的变化量越大，发电量增加的可能性越高。
[0091]隧道修正项DTTNL基于由导航装置30得到的车辆位置信息来设定，具体来说，被设定为，当车辆I在隧道内行驶时，取正的给定修正值DTTNLP，当车辆I不在隧道内行驶时，取负的给定修正值DTTNLM或“O”。关于隧道修正项DTTNL，是考虑当车辆I在隧道内行驶时无法进行太阳光发电这一情况而设置的。
[0092 ]前灯修正项DTLT根据前灯21是否点亮来设定，具体来说，被设定为，当前灯21点亮时，取正的给定修正值DTLTP，当前灯21未点亮时，取负的给定修正值DTLTM或“O”。关于前灯修正项DTLT，是考虑在前灯点亮中由于周围较暗且日射量少所以不能期待太阳光发电这一情况而设置的。
[0093]风挡雨刷修正项DTWP根据风挡雨刷22是否工作而设定，具体来说，被设定为，当风挡雨刷22工作时，取正的给定修正值DTWPP，当风挡雨刷22不工作时，取负的给定修正值DTWPM或“O”。关于风挡雨刷修正项DTWP，是考虑在风挡雨刷工作中由于在降雨所以不能期待太阳光发电这一情况而设置的。
[0094]图8是用于说明对再判定禁止期间TINT进行修正而带来的效果的图，示出发电量PM的推移。最左侧由实线示出的发电量是实际计量出的发电量，其右侧由虚线示出的发电量表示所预测的发电量的推移。如图8(a)所示，在本次的发电量PM虽然未达到判定阈值PMTH但也是较大的值且环境条件是较适于太阳光发电的条件的情况下，再判定禁止期间TINT通过修正而成为较短的时间TINTl，能够提前进行再判定，能够将电力供给开始提前。
[0095]此外，如图8(b)所示，在本次的发电量PM较小的情况下，或在不适于太阳光发电的环境条件继续的情况下，再判定禁止期间TINT通过修正而成为较长的时间TINT2，能够避免无用的发电量计量。
[0096]如以上这样，在本实施方式中，由于根据计量出的发电量PM或者表示环境条件的变化的各种参数来修正再判定禁止期间TINT，所以再判定禁止期间TINT的设定变得适当，能够在预期为发电量PM达到判定阈值PMTH的时期执行下一次的电力供给可否判定。
[0097]在本实施方式中，外部气温TA、车速VP、车辆I是否在隧道内行驶(例如由隧道内行驶标记“I” “O”来表示)、前灯是否点亮(例如由前灯点亮标记“I” “O”来表示)、以及风挡雨刷是否工作(例如由风挡雨刷工作标记“I” “O”来表示)相当于发电量相关参数，外部气温传感器32相当于外部气温取得部，车速传感器31、导航装置30、以及车辆控制器10构成运转状态参数取得部，由外部气温取得部以及运转状态参数取得部构成参数取得部。
[0098][第3实施方式]
[0099]图9是表示本发明的第3实施方式涉及的家用太阳光发电装置的构成的方框图。该太阳光发电装置具备太阳能电池101、电压变换电路102、MPPT控制器103、继电器105、逆变器106、配电盘107、外部气温传感器108，经由配电盘107向家用电气设备109供给交流电力，将剩余的电力输出到电力系统110。电压变换电路1 2具有与第I实施方式所示的电压变换电路11相同的构成，MPPT控制器103能够与第I实施方式同样地计量发电量PM。
[0100]在本实施方式中，太阳能电池101的输出电压通过电压变换电路102被变换成适于家用电气设备109的电压，在断开了继电器105的状态下，通过MPPT控制器103来进行发电量PM的计量。由MPPT控制器103来执行与发电量PM的计量结果相应的电力供给可否判定处理(图5或图6所示的处理)，在判定为电力供给可能时，接通继电器105。逆变器106将直流电力变换为家用的交流电力。再判定禁止期间TINT与第I实施方式同样地设定为固定时间，或者与第2实施方式同样地进行修正。
[0101]其中，在该太阳光发电装置中，在对再判定禁止期间TINT进行修正的情况下，取代第2实施方式所示的对再判定禁止期间TINT进行修正的式(3)而应用下记式(3a)。在式(3a)中，车速修正项DTVP等仅能适用于将太阳能电池搭载于车辆的情况的修正项被除外。外部气温修正项DTTA根据由外部气温传感器108检测的外部气温TA与第2实施方式同样地被设定。
[0102]TINT = TINT+DTTA (3a)
[0103]在本实施方式中，由电压变换电路102以及MPPT控制器103来构成电压变换装置，由电压变换电路102的电流检测用的电阻以及MPPT控制器103来构成判定部以及发电量计量部。
[0104]另外，本发明不限于上述的实施方式，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，在隧道内行驶中、前灯点亮中、以及风挡雨刷工作中，将隧道修正项DTTNL、前灯修正项DTLT、以及风挡雨刷修正项DTWP设定为正的给定修正值DTTNLP、DTLTP、DTWPP，进行将再判定禁止期间TINT延长的修正，但是也可以取代上述做法而暂时将正的修正值设定为例如24小时，换言之，在隧道内行驶中、前灯点亮中、以及风挡雨刷工作中，实质上禁止电力供给可否判定的执行。此外，发电量相关参数不限于上述的参数，也可以选择与太阳能电池的发电量有相关关系的其他物理量。
[0105]此外，可以将图9所示的家用太阳光发电装置作为搭载于车辆I的蓄电池15的外部充电装置来使用。此外，在成本或重量的增加能够容许的情况下，也可以采用由太阳热量计检测的日射量来作为发电量相关参数。此外，车辆I不限于小型电动汽车，也可以是通常大小的电动汽车、由电动机以及内燃机驱动的混合动力汽车、或者仅由内燃机驱动的汽车。
【主权项】
1.一种太阳光发电的电压变换装置，具有: 分别与太阳能电池的高压侧输出以及低压侧输出连接的高压侧输入端子以及低压侧端子； 输出端子； 电流检测电阻； 第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件;和 线圈， 所述电流检测电阻连接在所述高压侧输入端子与所述第I开关元件的一端之间，所述第2开关元件连接在所述第I开关元件的另一端与所述低压侧端子之间，所述第3开关元件的一端与所述输出端子连接，所述第4开关元件连接在所述第3开关元件的另一端与所述低压侧端子之间，所述线圈连接在所述第I开关元件的另一端与所述第3开关元件的另一端之间， 通过切换所述第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件的接通断开状态，从而对所述太阳能电池的输出电压进行变换，向连接在所述输出端子与所述低压侧端子之间的电气负载供给电力， 该太阳光发电的电压变换装置的特征在于， 具备判定部，该判定部进行所述太阳能电池发电的电力可否向所述电气负载供给的判定即电力供给可否判定， 所述判定部具有发电量计量部，该发电量计量部在将所述第I开关元件以及第4开关元件接通，且将所述第2开关元件以及第3开关元件断开的状态下，根据流过所述电流检测电阻的电流和所述高压侧输入端子以及所述低压侧端子间的电压来计量所述太阳能电池的发电量， 所述判定部在计量出的所述发电量为判定阈值以上时，进行许可所述太阳能电池的发电电力向所述电气负载的供给的判定， 所述发电量计量部在所述发电量的计量结束后，在断开所述第I开关元件的同时接通所述第2开关元件。2.根据权利要求1所述的太阳光发电的电压变换装置，其特征在于， 所述判定部在由所述发电量计量部计量的发电量小于所述判定阈值时，进行禁止所述太阳能电池的发电电力向所述电气负载的供给的判定， 在从进行该禁止判定的时间点起经过了再判定禁止期间的时间点，再次进行所述电力供给可否判定。3.根据权利要求2所述的太阳光发电的电压变换装置，其特征在于， 所述判定部基于由所述发电量计量部计量的发电量，进行所述再判定禁止期间的修正。4.根据权利要求2或3所述的太阳光发电的电压变换装置，其特征在于， 还具有参数取得部，该参数取得部取得与所述太阳能电池的发电量有相关关系的发电量相关参数， 所述判定部基于通过所述参数取得部取得的发电量相关参数，进行所述再判定禁止期间的修正。5.根据权利要求4所述的太阳光发电的电压变换装置，其特征在于， 所述参数取得部包含能检测外部气温的外部气温检测部， 所述发电量相关参数包含通过所述外部气温检测部检测的外部气温。6.—种车辆，其特征在于， 具有权利要求1?5中任一项所述的太阳光发电的电压变换装置。7.一种太阳光发电的电压变换装置，具有: 分别与搭载于车辆的太阳能电池的高压侧输出以及低压侧输出连接的高压侧输入端子以及低压侧端子； 输出端子； 电流检测电阻； 第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件;和 线圈， 所述电流检测电阻连接在所述高压侧输入端子与所述第I开关元件的一端之间，所述第2开关元件连接在所述第I开关元件的另一端与所述低压侧端子之间，所述第3开关元件的一端与所述输出端子连接，所述第4开关元件连接在所述第3开关元件的另一端与所述低压侧端子之间，所述线圈连接在所述第I开关元件的另一端与所述第3开关元件的另一端之间， 通过切换所述第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件的接通断开状态，从而对所述太阳能电池的输出电压进行变换，向连接在所述输出端子与所述低压侧端子之间的电气负载供给电力， 该太阳光发电的电压变换装置的特征在于， 具备判定部，该判定部进行所述太阳能电池发电的电力可否向所述电气负载供给的判定即电力供给可否判定， 所述判定部具有发电量计量部，该发电量计量部在将所述第I开关元件以及第4开关元件接通，且将所述第2开关元件以及第3开关元件断开的状态下，根据流过所述电流检测电阻的电流和所述高压侧输入端子以及所述低压侧端子间的电压来计量所述太阳能电池的发电量， 所述判定部在计量出的所述发电量为判定阈值以上时，进行许可所述太阳能电池的发电电力向所述电气负载的供给的判定， 所述发电量计量部在所述发电量的计量结束后，在断开所述第I开关元件的同时接通所述第2开关元件。8.根据权利要求7所述的太阳光发电的电压变换装置，其特征在于， 所述判定部在由所述发电量计量部计量的发电量小于所述判定阈值时，进行禁止所述太阳能电池的发电电力向所述电气负载的供给的判定， 在从进行该禁止判定的时间点起经过了再判定禁止期间的时间点，再次进行所述电力供给可否判定。9.根据权利要求8所述的太阳光发电的电压变换装置，其特征在于， 所述判定部基于由所述发电量计量部计量的发电量，进行所述再判定禁止期间的修正。10.根据权利要求8或9所述的太阳光发电的电压变换装置，其特征在于， 还具有参数取得部，该参数取得部取得与所述太阳能电池的发电量有相关关系的发电量相关参数， 所述判定部基于通过所述参数取得部取得的发电量相关参数，进行所述再判定禁止期间的修正。11.根据权利要求10所述的太阳光发电的电压变换装置，其特征在于， 所述参数取得部包含能检测外部气温的外部气温检测部， 所述发电量相关参数包含通过所述外部气温检测部检测的外部气温。12.根据权利要求10或11所述的太阳光发电的电压变换装置，其特征在于， 所述参数取得部包含运转状态参数取得部，该运转状态参数取得部取得表示该车辆的运转状态的运转状态参数， 所述发电量相关参数包含通过所述运转状态参数取得部取得的运转状态参数。13.根据权利要求12所述的太阳光发电的电压变换装置，其特征在于， 所述运转状态参数包含表示所述车辆的车速、所述车辆的位置、所述车辆的前照灯的点亮状态、以及所述车辆的风挡雨刷的工作状态的参数中的至少一者。14.一种车辆，其特征在于， 具有权利要求7?13中任一项所述的太阳光发电的电压变换装置。15.—种太阳光发电的电压变换装置的使用方法，该太阳光发电的电压变换装置具有: 分别与太阳能电池的高压侧输出以及低压侧输出连接的高压侧输入端子以及低压侧端子； 输出端子； 电流检测电阻； 第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件;和 线圈， 所述电流检测电阻连接在所述高压侧输入端子与所述第I开关元件的一端之间，所述第2开关元件连接在所述第I开关元件的另一端与所述低压侧端子之间，所述第3开关元件的一端与所述输出端子连接，所述第4开关元件连接在所述第3开关元件的另一端与所述低压侧端子之间，所述线圈连接在所述第I开关元件的另一端与所述第3开关元件的另一端之间， 通过切换所述第I开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件的接通断开状态，从而对所述太阳能电池的输出电压进行变换，向连接在所述输出端子与所述低压侧端子之间的电气负载供给电力， 该太阳光发电的电压变换装置的使用方法的特征在于， 具备判定步骤，进行所述太阳能电池发电的电力可否向所述电气负载供给的判定即电力供给可否判定， 所述判定步骤包括: 在将所述第I开关元件以及第4开关元件接通，且将所述第2开关元件以及第3开关元件断开的状态下，根据流过所述电流检测电阻的电流和所述高压侧输入端子以及所述低压侧端子间的电压来计量所述太阳能电池的发电量的步骤； 在计量出的所述发电量为判定阈值以上时，进行许可所述太阳能电池的发电电力向所述电气负载的供给的判定的步骤;以及 在所述发电量的计量结束后，在断开所述第I开关元件的同时接通所述第2开关元件的步骤。
【文档编号】H02M3/155GK105915048SQ201610099293
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月23日
【发明人】娓¤竟搴蜂汉, 渡边康人
【申请人】本田技研工业株式会社