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JP2009043987A - Fault diagnosis device for solar cell module - Google Patents

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JP2009043987A JP2007208164A JP2007208164A JP2009043987A JP 2009043987 A JP2009043987 A JP 2009043987A JP 2007208164 A JP2007208164 A JP 2007208164A JP 2007208164 A JP2007208164 A JP 2007208164A JP 2009043987 A JP2009043987 A JP 2009043987A
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solar cell
cell module
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failure
failure diagnosis
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JP2007208164A
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Japanese (ja)
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Seiji Yamashita
征士 山下
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】 太陽電池モジュールが移動体に搭載されている場合でも、太陽電池モジュールの使用中に太陽電池の故障診断を行うことができる故障診断装置を提供する。
【解決手段】 故障診断装置１は、太陽電池モジュール２の各太陽電池３の出力を検出する複数の電圧計４と、太陽電池モジュール２に設けられ波長感度の異なるフォトダイオード５Ａ〜５Ｄと、メモリ８ａを有する故障判定用コントローラ８とを備えている。メモリ８ａには、太陽電池モジュール２に入射される複数の太陽光スペクトル状態に対応する各太陽電池３の出力予想値が予め記憶されている。故障判定用コントローラ８は、フォトダイオード５Ａ〜５Ｄの出力に基づいて太陽光のスペクトル状態を推定し、この太陽光のスペクトル状態に対応する各太陽電池３の出力予想値を取得し、これと各電圧計４の測定値（各太陽電池３の実出力値）とを比較して、各太陽電池３の故障判断を行う。
【選択図】 図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a failure diagnosis device capable of diagnosing a failure of a solar cell during use of the solar cell module even when the solar cell module is mounted on a moving body.
A failure diagnosis apparatus 1 includes a plurality of voltmeters 4 that detect the output of each solar cell 3 of a solar cell module 2, photodiodes 5A to 5D that are provided in the solar cell module 2 and have different wavelength sensitivities, and a memory. And a failure determination controller 8 having 8a. In the memory 8a, output expected values of the solar cells 3 corresponding to a plurality of solar spectrum states incident on the solar cell module 2 are stored in advance. The failure determination controller 8 estimates the spectral state of sunlight based on the outputs of the photodiodes 5A to 5D, acquires the expected output value of each solar cell 3 corresponding to the spectral state of sunlight, The measured value of the voltmeter 4 (actual output value of each solar cell 3) is compared, and the failure determination of each solar cell 3 is performed.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、複数の太陽電池を有する太陽電池モジュールの故障診断装置に関するものである。   The present invention relates to a failure diagnosis device for a solar cell module having a plurality of solar cells.

従来における太陽電池モジュールの故障診断装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の故障診断装置は、複数のパネルからなる太陽電池に入射する光量を検出する光量検出部と、各パネルの発電電圧を検出する電圧検出部と、各パネル間の発電電圧の差を検出する電圧差検出部とを備え、各パネルの電圧値が所定値以下となったとき、または各パネル間の発電電圧に所定値以上の差が生じたときに、太陽電池の異常と判断する。
特開平５−１２２７６０号公報 As a conventional failure diagnosis device for a solar cell module, for example, a device described in Patent Document 1 is known. The failure diagnosis apparatus described in Patent Literature 1 includes a light amount detection unit that detects a light amount incident on a solar cell including a plurality of panels, a voltage detection unit that detects a power generation voltage of each panel, and a power generation voltage between the panels. A voltage difference detection unit that detects a difference, and when the voltage value of each panel becomes a predetermined value or less, or when a difference of a predetermined value or more occurs in the generated voltage between the panels, to decide.
JP-A-5-122760

しかしながら、上記従来技術のように車両等の移動体に太陽電池モジュールが搭載されている場合には、定置型の太陽電池モジュールに比して入力光の状態（強度等）が刻々と変化しやすくなるため、故障判断に用いられる基準値の設定が難しく、結果的に太陽電池の故障診断が困難になるという問題がある。   However, when a solar cell module is mounted on a moving body such as a vehicle as in the prior art described above, the state (intensity, etc.) of input light is likely to change moment by moment compared to a stationary solar cell module. Therefore, there is a problem that it is difficult to set a reference value used for failure determination, and as a result, failure diagnosis of the solar cell becomes difficult.

本発明の目的は、太陽電池モジュールが移動体に搭載されている場合でも、太陽電池モジュールの使用中に太陽電池の故障診断を行うことができる太陽電池モジュールの故障診断装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a failure diagnosis device for a solar cell module that can perform failure diagnosis of a solar cell during use of the solar cell module even when the solar cell module is mounted on a moving body. .

本発明は、複数の太陽電池を有する太陽電池モジュールの故障を診断する故障診断装置であって、太陽電池モジュールに設けられた波長感度の異なる複数の受光素子と、複数の受光素子の出力に基づいて、太陽電池モジュールに入射される太陽光のスペクトル状態を推定する推定手段と、推定手段により推定された太陽光のスペクトル状態に対応する太陽電池の出力予想値を取得する第１取得手段と、太陽電池の実出力値を検出する検出手段と、第１取得手段により取得された太陽電池の出力予想値と検出手段により検出された太陽電池の実出力値とを比較して、太陽電池の故障判断を行う第１判断手段とを備えることを特徴とするものである。   The present invention is a failure diagnosis device for diagnosing a failure of a solar cell module having a plurality of solar cells, based on a plurality of light receiving elements provided in the solar cell module and having different wavelength sensitivities, and outputs of the plurality of light receiving elements. Estimating means for estimating the spectral state of sunlight incident on the solar cell module, and first acquiring means for acquiring an expected output value of the solar cell corresponding to the spectral state of sunlight estimated by the estimating means, The detection means for detecting the actual output value of the solar cell, the expected output value of the solar cell acquired by the first acquisition means and the actual output value of the solar cell detected by the detection means are compared, and the failure of the solar cell And a first determination means for making a determination.

太陽光スペクトルの主要部は、可視光を中心とした波長４００〜１０００ｎｍの光からなっている。従って、その波長範囲内で波長感度の異なる複数の受光素子を太陽電池モジュールに設けることにより、太陽光が太陽電池モジュールに入射されたときに、各受光素子の出力から太陽光のスペクトル状態を推定することが可能となる。そこで本発明では、複数の受光素子の出力に基づいて、太陽電池モジュールに入射される太陽光のスペクトル状態を推定し、その太陽光スペクトル状態に対応する太陽電池の出力予想値を取得する。そして、当該太陽光スペクトル状態に対応する太陽電池の出力予想値と太陽電池の実出力値とを比較して、太陽電池の故障の有無を判断する。このとき、数多くの太陽光スペクトル状態に対応する太陽電池の出力予想値を予め記憶しておくことにより、太陽電池モジュールに入射される太陽光のスペクトル状態が刻々と変化しても、その太陽光スペクトル状態に対応する太陽電池の出力予想値を確実に取得することが可能となる。これにより、太陽電池モジュールが車両等の移動体に搭載されている場合でも、太陽電池モジュールの使用中に太陽電池の故障診断を行うことができる。   The main part of the sunlight spectrum consists of light having a wavelength of 400 to 1000 nm centered on visible light. Therefore, by providing the solar cell module with a plurality of light receiving elements having different wavelength sensitivities within the wavelength range, when the sunlight is incident on the solar cell module, the spectral state of the sunlight is estimated from the output of each light receiving element. It becomes possible to do. Therefore, in the present invention, the spectral state of sunlight incident on the solar cell module is estimated based on the outputs of the plurality of light receiving elements, and an expected output value of the solar cell corresponding to the solar spectral state is obtained. Then, the predicted output value of the solar cell corresponding to the solar spectrum state is compared with the actual output value of the solar cell to determine whether or not the solar cell has failed. At this time, by storing the expected output value of the solar cell corresponding to many solar spectrum states in advance, even if the spectrum state of sunlight incident on the solar cell module changes every moment, It is possible to reliably obtain the expected output value of the solar cell corresponding to the spectral state. Thereby, even when the solar cell module is mounted on a moving body such as a vehicle, failure diagnosis of the solar cell can be performed during use of the solar cell module.

好ましくは、太陽電池モジュールに対する検査光を発生させる光源を有する検査用治具と、太陽電池モジュールに検査光が入射されたときの太陽電池の出力予想値を取得する第２取得手段と、第２取得手段により取得された太陽電池の出力予想値と検出手段により検出された太陽電池の実出力値とを比較して、太陽電池の故障判断を行う第２判断手段とを更に備える。   Preferably, an inspection jig having a light source for generating inspection light for the solar cell module, second acquisition means for acquiring an expected output value of the solar cell when the inspection light is incident on the solar cell module, and second The apparatus further includes a second determination unit that compares the expected output value of the solar cell acquired by the acquisition unit with the actual output value of the solar cell detected by the detection unit, and determines a failure of the solar cell.

この場合には、例えば太陽電池モジュールの出荷検査時または入荷検査時に、光源を有する検査用治具を用いて太陽電池の故障診断を簡単に行うことができる。また、太陽電池モジュールの使用前に、各受光素子が故障しているかどうかを確認することもできる。   In this case, for example, at the time of shipping inspection or arrival inspection of the solar cell module, a failure diagnosis of the solar cell can be easily performed using an inspection jig having a light source. Moreover, it can also be confirmed whether each light receiving element is out of order before using a solar cell module.

本発明によれば、太陽電池モジュールが移動体に搭載されている場合でも、太陽電池モジュールの使用中に太陽電池の故障診断を行うことができる。これにより、例えば太陽電池モジュールを保守点検する頻度を少なくすることが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when the solar cell module is mounted in the mobile body, failure diagnosis of a solar cell can be performed during use of the solar cell module. Thereby, for example, it is possible to reduce the frequency of maintenance and inspection of the solar cell module.

以下、本発明に係わる太陽電池モジュールの故障診断装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a failure diagnosis apparatus for a solar cell module according to the invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明に係わる太陽電池モジュールの故障診断装置の一実施形態を示す概略構成図である。同図において、本実施形態の故障診断装置１は、例えば乗用車等のルーフに設置された太陽電池モジュール２の故障を診断するものである。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a failure diagnosis apparatus for a solar cell module according to the present invention. In the figure, a failure diagnosis apparatus 1 of the present embodiment diagnoses a failure of a solar cell module 2 installed on a roof of a passenger car, for example.

太陽電池モジュール２は、図２に示すように、複数（ここでは１６個）の太陽電池（セル）３を４行４列のマトリクス状に集合させてなるものである。これらの太陽電池３は、単結晶Ｓｉセルであり、直列接続されている。各太陽電池３により得られる発電電力は、バッテリー（図示せず）に蓄電される。   As shown in FIG. 2, the solar cell module 2 is formed by assembling a plurality (16 in this case) of solar cells (cells) 3 in a matrix of 4 rows and 4 columns. These solar cells 3 are single crystal Si cells and are connected in series. The electric power generated by each solar cell 3 is stored in a battery (not shown).

故障診断装置１は、各太陽電池３の発電電圧（出力電圧）を検出する複数の電圧計４と、波長感度の異なる４つのフォトダイオード５Ａ〜５Ｄと、入力器６と、検査用治具７と、故障判定用コントローラ８と、表示器９とを備えている。   The failure diagnosis apparatus 1 includes a plurality of voltmeters 4 that detect the generated voltage (output voltage) of each solar cell 3, four photodiodes 5A to 5D having different wavelength sensitivities, an input device 6, and an inspection jig 7. A failure determination controller 8 and a display 9.

フォトダイオード５Ａ〜５Ｄは、図２に示すように、太陽電池モジュール２に設けられている。フォトダイオード５Ａ〜５Ｄは、太陽電池モジュール２に入射される光の光量を検出する受光素子であり、異なる４つの太陽電池３間の隙間に配置されている。また、フォトダイオード５Ａ〜５Ｄは、太陽光スペクトルの主要部の波長範囲（４００〜１０００ｎｍ）内で互いに異なる波長感度を有している。具体的には、フォトダイオード５Ａ〜５Ｄの受光中心波長は、それぞれ１０００ｎｍ、８００ｎｍ、６００ｎｍ、４００ｎｍである。なお、使用する受光素子としては、フォトトランジスタやＣｄＳ等であっても良い。   The photodiodes 5A to 5D are provided in the solar cell module 2, as shown in FIG. The photodiodes 5 </ b> A to 5 </ b> D are light receiving elements that detect the amount of light incident on the solar cell module 2, and are arranged in gaps between four different solar cells 3. The photodiodes 5A to 5D have different wavelength sensitivities within the wavelength range (400 to 1000 nm) of the main part of the sunlight spectrum. Specifically, the light receiving center wavelengths of the photodiodes 5A to 5D are 1000 nm, 800 nm, 600 nm, and 400 nm, respectively. The light receiving element to be used may be a phototransistor, CdS, or the like.

入力器６は、操作者が太陽電池モジュール２の故障診断を指示入力するものであり、太陽電池モジュール２の出荷検査時または入荷検査時（以下、単に検査時）の故障診断と太陽電池モジュール２の使用時（動作時）の故障診断とを選択することができる。   The input unit 6 is used by the operator to instruct and input a failure diagnosis of the solar cell module 2. The solar cell module 2 is diagnosed at the time of shipment inspection or arrival inspection (hereinafter simply referred to as inspection) and the solar cell module 2. It is possible to select failure diagnosis when using (operation).

検査用治具７は、太陽電池モジュール２の検査時においてのみ使用される。検査用治具７は、図３に示すように、遮光シート１０と４つの光源１１とを有している。遮光シート１０は、光源１１以外の光が太陽電池モジュール２に入らないように遮光するものであり、例えば太陽電池モジュール２に対する位置決め機能を兼ね備えたフレーム付き遮光布で構成されている。光源１１は、太陽電池モジュール２に入射させる検査光として、例えば発光中心波長が７００ｎｍの光を発生させるＬＥＤである。   The inspection jig 7 is used only when the solar cell module 2 is inspected. As shown in FIG. 3, the inspection jig 7 includes a light shielding sheet 10 and four light sources 11. The light shielding sheet 10 shields light other than the light source 11 so that it does not enter the solar cell module 2. For example, the light shielding sheet 10 is made of a light shielding cloth with a frame that also has a positioning function for the solar cell module 2. The light source 11 is an LED that generates, for example, light having an emission center wavelength of 700 nm as inspection light incident on the solar cell module 2.

検査用治具７は、図４に示すように、太陽電池モジュール２上にセットされた状態で使用される。このとき、各光源１１は、検査光を全ての太陽電池３に入射させるように、検査用治具７におけるフォトダイオード５Ａ〜５Ｄに対応する位置に設けられている。   As shown in FIG. 4, the inspection jig 7 is used while being set on the solar cell module 2. At this time, each light source 11 is provided at a position corresponding to the photodiodes 5 </ b> A to 5 </ b> D in the inspection jig 7 so that the inspection light is incident on all the solar cells 3.

故障判定用コントローラ８は、各電圧計４及びフォトダイオード５Ａ〜５Ｄと検査用配線を介して接続されており、各セル３及びフォトダイオード５Ａ〜５Ｄの出力を監視して異常（故障）判定を行い、その判定結果を表示器９に表示させる。また、故障判定用コントローラ８は、光源１１のＯＮ／ＯＦＦ制御及び光量制御を行う。なお、光源１１から出射される検査光の光量は予め設定されている。   The failure determination controller 8 is connected to each voltmeter 4 and the photodiodes 5A to 5D via the inspection wiring, and monitors the output of each cell 3 and the photodiodes 5A to 5D to determine abnormality (failure). The determination result is displayed on the display unit 9. The failure determination controller 8 performs ON / OFF control and light amount control of the light source 11. Note that the amount of inspection light emitted from the light source 11 is set in advance.

故障判定用コントローラ８のメモリ８ａには、太陽電池モジュール２に入射される複数の太陽光スペクトル分布の状態に対応する各セル３の出力予想値と、光源１１からの検査光が太陽電池モジュール２に入射された時の各セル３の出力予想値とが予め記憶されている。   In the memory 8 a of the failure determination controller 8, the expected output value of each cell 3 corresponding to a plurality of solar spectrum distribution states incident on the solar cell module 2 and the inspection light from the light source 11 are stored in the solar cell module 2. The output expected value of each cell 3 when it is incident on is stored in advance.

一般に太陽光のスペクトル分布は、図５に示すように、朝と昼と夕方とで変化する。図５において、横軸は波長を表し、縦軸はスペクトル強度を表している。また、太陽電池モジュール２が車両等の移動体に備えられている場合には、太陽電池モジュール２に対する太陽光の入射状態（入射角や入射光量等）が刻々と変化し、また太陽光だけでなく人工光も入射されやすくなる。従って、数多くの太陽光（人工光を含む）のスペクトル状態に対応する各セル３の出力予想値を事前に設定しておく。なお、太陽光スペクトル状態に対応する各セル３の出力予想値の設定は、例えば太陽光シミュレータを使用して行う。   In general, the spectrum distribution of sunlight changes between morning, noon and evening as shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the spectral intensity. Moreover, when the solar cell module 2 is provided in a moving body such as a vehicle, the incident state of sunlight (incident angle, incident light amount, etc.) with respect to the solar cell module 2 changes every moment. Without artificial light. Therefore, the expected output value of each cell 3 corresponding to the spectrum state of many sunlight (including artificial light) is set in advance. In addition, the setting of the output expected value of each cell 3 corresponding to a sunlight spectrum state is performed using a sunlight simulator, for example.

図６は、故障判定用コントローラ８により実行される故障判定処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing a failure determination processing procedure executed by the failure determination controller 8.

同図において、まず入力器６により太陽電池モジュール２の故障診断が指示入力されたかどうかを判断し（手順Ｓ５１）、故障診断が指示入力されたときは、引き続いて検査時の故障診断が選択されたか使用時の故障診断が選択されたかを判断する（手順Ｓ５２）。このとき、検査時の故障診断が選択されたときは、検査時診断処理を実行し（手順Ｓ５３）、使用時の故障診断が選択されたときは、使用時診断処理を実行する（手順Ｓ５４）。   In the figure, first, it is determined whether or not an instruction for failure diagnosis of the solar cell module 2 has been input by the input device 6 (step S51). When the failure diagnosis is instructed and input, failure diagnosis at the time of inspection is subsequently selected. It is determined whether or not failure diagnosis during use has been selected (step S52). At this time, when a failure diagnosis at the time of inspection is selected, a diagnosis process at the time of inspection is executed (step S53), and when a failure diagnosis at the time of use is selected, a diagnosis process at the time of use is executed (step S54). .

上記手順Ｓ５３の検査時診断処理の詳細を図７に示す。なお、この検査時診断処理を実行するときには、太陽電池モジュール２上には、図４に示すように検査用治具７がセットされた状態となっている。   Details of the diagnostic processing at the time of the procedure S53 are shown in FIG. When this diagnostic process at the time of inspection is executed, an inspection jig 7 is set on the solar cell module 2 as shown in FIG.

図７において、まず光源１１をオンにし、太陽電池モジュール２の各セル３に検査光を入射させる（手順Ｓ６１）。そして、フォトダイオード５Ａ〜５Ｄの出力値（電圧値）を入力し、光源１１から照射される検査光の光量に応じた出力値が得られるか否かを判断することによって、フォトダイオード５Ａ〜５Ｄの故障診断を行う（手順Ｓ６２）。   In FIG. 7, first, the light source 11 is turned on, and inspection light is made incident on each cell 3 of the solar cell module 2 (step S61). Then, the output values (voltage values) of the photodiodes 5A to 5D are input, and it is determined whether or not an output value corresponding to the amount of the inspection light emitted from the light source 11 can be obtained, whereby the photodiodes 5A to 5D are obtained. The failure diagnosis is performed (step S62).

このとき、検査光の光量に応じた出力値が得られるときは、フォトダイオード５Ａ〜５Ｄが故障していないと判断し、その旨を表示器９に表示させる（手順Ｓ６３）。一方、検査光の光量に応じた出力値が得られないときは、フォトダイオード５Ａ〜５Ｄの何れかが故障していると判断し、故障しているフォトダイオードを特定し、その旨を表示器９に表示させる（手順Ｓ６４）。   At this time, when an output value corresponding to the amount of the inspection light is obtained, it is determined that the photodiodes 5A to 5D are not out of order, and a message to that effect is displayed (step S63). On the other hand, when an output value corresponding to the amount of the inspection light cannot be obtained, it is determined that any of the photodiodes 5A to 5D is out of order, the faulty photodiode is specified, and a display to that effect is displayed. 9 (step S64).

上記の手順Ｓ６３を実行した後、検査光の光量に応じた各セル３の出力予想値をメモリ８ａから読み出す（手順Ｓ６５）。そして、各電圧計４の測定値（各セル３の実出力値）を入力し、各電圧計４の測定値と各セル３の出力予想値との差が所定値以下であるかどうかを判断することによって、各セル３の故障診断を行う（手順Ｓ６６）。   After executing the above step S63, the expected output value of each cell 3 corresponding to the amount of inspection light is read from the memory 8a (step S65). Then, the measured value of each voltmeter 4 (actual output value of each cell 3) is input, and it is determined whether or not the difference between the measured value of each voltmeter 4 and the expected output value of each cell 3 is less than a predetermined value. Thus, failure diagnosis of each cell 3 is performed (step S66).

各電圧計４の測定値と各セル３の出力予想値との差が所定値以下であるときは、各セル３が故障していないと判断し、その旨を表示器９に表示させる（手順Ｓ６７）。一方、各電圧計４の測定値と各セル３の出力予想値との差が所定値以下でないときは、何れかのセル３が故障していると判断し、故障しているセル３及びその故障モード（開放、短絡、出力低下等）を特定し、その旨を表示器９に表示させる（手順Ｓ６８）。   When the difference between the measured value of each voltmeter 4 and the expected output value of each cell 3 is less than or equal to a predetermined value, it is determined that each cell 3 has not failed, and that fact is displayed on the display 9 (procedure) S67). On the other hand, when the difference between the measured value of each voltmeter 4 and the expected output value of each cell 3 is not less than the predetermined value, it is determined that any one of the cells 3 has failed, and the failed cell 3 and its A failure mode (open, short circuit, output drop, etc.) is specified, and that effect is displayed on the display 9 (step S68).

なお、上述した検査時診断処理では、フォトダイオード５Ａ〜５Ｄの故障診断を一括して行い、続いて各セル３の故障診断を一括して行うようにしたが、特にこの方法には限られない。例えば、まずフォトダイオード５Ａの故障診断と当該フォトダイオード５Ａの周囲に位置する４つのセル３の故障診断とを行い、続いてフォトダイオード５Ｂの故障診断と当該フォトダイオード５Ｂの周囲に位置する４つのセル３の故障診断とを行うというように、フォトダイオード５Ａ〜５Ｄ毎に故障診断を実施しても良い。   In the above-described diagnostic process at the time of inspection, failure diagnosis of the photodiodes 5A to 5D is collectively performed, and then failure diagnosis of each cell 3 is performed collectively. However, the present invention is not limited to this method. . For example, first, the failure diagnosis of the photodiode 5A and the failure diagnosis of the four cells 3 positioned around the photodiode 5A are performed, and then the failure diagnosis of the photodiode 5B and the four cells positioned around the photodiode 5B are performed. The failure diagnosis may be performed for each of the photodiodes 5A to 5D such that the failure diagnosis of the cell 3 is performed.

上記手順Ｓ５４の使用時診断処理の詳細を図８に示す。なお、この使用時診断処理を実行するときには、検査用治具７が太陽電池モジュール２から取り外された状態となっている。   Details of the in-use diagnostic process in step S54 are shown in FIG. Note that when this in-use diagnostic process is executed, the inspection jig 7 is detached from the solar cell module 2.

図８において、まずフォトダイオード５Ａ〜５Ｄの出力値に基づいて、太陽電池モジュール２が現在受けている太陽光のスペクトル状態を推定し（手順Ｓ７１）、この推定した太陽光スペクトル状態に対応する各セル３の出力予想値をメモリ８ａから読み出す（手順Ｓ７２）。このとき、推定した太陽光スペクトル状態と一致するデータがメモリ８ａに無い場合には、推定した太陽光スペクトル状態に最も近いデータに対応する各セル３の出力予想値を取得する。   In FIG. 8, first, the spectrum state of sunlight currently received by the solar cell module 2 is estimated based on the output values of the photodiodes 5 </ b> A to 5 </ b> D (step S <b> 71), and each corresponding to the estimated sunlight spectrum state. The output expected value of the cell 3 is read from the memory 8a (step S72). At this time, if there is no data in the memory 8a that matches the estimated sunlight spectrum state, an expected output value of each cell 3 corresponding to the data closest to the estimated sunlight spectrum state is obtained.

続いて、各電圧計４の測定値（各セル３の実出力値）を入力し、各電圧計４の測定値と推定した太陽光スペクトル状態に対応する各セル３の出力予想値との差が所定値以下であるかどうかを判断することによって、各セル３の故障診断を行う（手順Ｓ７３）。   Subsequently, the measured value of each voltmeter 4 (actual output value of each cell 3) is input, and the difference between the measured value of each voltmeter 4 and the expected output value of each cell 3 corresponding to the estimated solar spectrum state. By determining whether or not is less than a predetermined value, failure diagnosis of each cell 3 is performed (step S73).

各電圧計４の測定値と各セル３の出力予想値との差が所定値以下であるときは、各セル３が故障していないと判断し、その旨を表示器９に表示させる（手順Ｓ７４）。一方、各電圧計４の測定値と各セル３の出力予想値との差が所定値以下でないときは、何れかのセル３が故障していると判断し、故障しているセル３及びその故障モード（開放、短絡、出力低下等）を特定し、その旨を表示器９に表示させる（手順Ｓ７５）。   When the difference between the measured value of each voltmeter 4 and the expected output value of each cell 3 is less than or equal to a predetermined value, it is determined that each cell 3 has not failed, and that fact is displayed on the display 9 (procedure) S74). On the other hand, when the difference between the measured value of each voltmeter 4 and the expected output value of each cell 3 is not less than the predetermined value, it is determined that any one of the cells 3 has failed, and the failed cell 3 and its The failure mode (open, short circuit, output drop, etc.) is specified, and that effect is displayed on the display 9 (step S75).

このとき、電圧計４の測定値の瞬間値、積分値、微分値の何れかをセル３の出力予想値と比較すると、故障しているセル３の特定をより正確に行うことができる。そして、故障したセル３がある場合には、そのセル３のみを回路から電気的に切り離し、例えば直列接続から並列接続へ切り換えるようにする。   At this time, if any one of the instantaneous value, the integral value, and the differential value of the measured value of the voltmeter 4 is compared with the expected output value of the cell 3, the malfunctioning cell 3 can be identified more accurately. If there is a failed cell 3, only that cell 3 is electrically disconnected from the circuit, for example, switched from serial connection to parallel connection.

以上において、図８に示す手順Ｓ７１の処理は、複数の受光素子５Ａ〜５Ｄの出力に基づいて、太陽電池モジュール２に入射される太陽光のスペクトル状態を推定する推定手段を構成する。メモリ８ａ及び図８に示す手順Ｓ７２の処理は、推定手段により推定された太陽光のスペクトル状態に対応する太陽電池３の出力予想値を取得する第１取得手段を構成する。図８に示す手順Ｓ７３の処理は、第１取得手段により取得された太陽電池３の出力予想値と検出手段４により検出された太陽電池３の実出力値とを比較して、太陽電池３の故障判断を行う第１判断手段を構成する。メモリ８ａ及び図７に示す手順Ｓ６１，Ｓ６５の処理は、太陽電池モジュール２に検査光が入射されたときの太陽電池３の出力予想値を取得する第２取得手段を構成する。図７に示す手順Ｓ６６の処理は、第２取得手段により取得された太陽電池３の出力予想値と検出手段４により検出された太陽電池３の実出力値とを比較して、太陽電池３の故障判断を行う第２判断手段を構成する。   In the above, the process of step S71 shown in FIG. 8 constitutes an estimation unit that estimates the spectral state of sunlight incident on the solar cell module 2 based on the outputs of the plurality of light receiving elements 5A to 5D. The process of step S72 shown in the memory 8a and FIG. 8 constitutes a first acquisition unit that acquires an expected output value of the solar cell 3 corresponding to the spectral state of sunlight estimated by the estimation unit. The process of step S73 shown in FIG. 8 compares the expected output value of the solar cell 3 acquired by the first acquisition unit with the actual output value of the solar cell 3 detected by the detection unit 4, and First determination means for performing failure determination is configured. The processing of the steps S61 and S65 shown in the memory 8a and FIG. 7 constitutes second acquisition means for acquiring the expected output value of the solar cell 3 when the inspection light is incident on the solar cell module 2. The process of step S66 shown in FIG. 7 compares the expected output value of the solar cell 3 acquired by the second acquisition unit with the actual output value of the solar cell 3 detected by the detection unit 4, and Second determination means for performing failure determination is configured.

以上のように本実施形態にあっては、波長感度の異なるフォトダイオード５Ａ〜５Ｄを太陽電池モジュール２に設けると共に、複数の太陽光スペクトル状態に対応する各セル３の出力予想値を故障判定用コントローラ８のメモリ８ａに予め記憶させておく。そして、太陽電池モジュール２を使用する際には、フォトダイオード５Ａ〜５Ｄの出力値から、太陽電池モジュール２に入射される現在の太陽光のスペクトル状態を推定し、この太陽光スペクトル状態に対応する各セル３の出力予想値と各セル３の実出力値とを比較することにより、各セル３の故障を判断する。従って、太陽電池モジュール２への太陽光の入力状態が刻々と変化しても、各セル３の故障診断を行うことができる。これにより、太陽電池モジュール２が移動車両に搭載されている場合でも、太陽電池モジュール２の使用（動作）中の故障診断を確実に行うことが可能となる。   As described above, in the present embodiment, the photodiodes 5A to 5D having different wavelength sensitivities are provided in the solar cell module 2, and the predicted output value of each cell 3 corresponding to a plurality of solar spectrum states is used for failure determination. It is stored in advance in the memory 8a of the controller 8. And when using the solar cell module 2, the spectrum state of the present sunlight which injects into the solar cell module 2 is estimated from the output value of photodiode 5A-5D, and it respond | corresponds to this sunlight spectrum state. The failure of each cell 3 is determined by comparing the expected output value of each cell 3 with the actual output value of each cell 3. Therefore, even if the input state of sunlight to the solar cell module 2 changes every moment, the failure diagnosis of each cell 3 can be performed. Thereby, even when the solar cell module 2 is mounted on a moving vehicle, it is possible to reliably perform failure diagnosis during use (operation) of the solar cell module 2.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば１つの太陽電池モジュール２に含まれる太陽電池（セル）３及び受光素子の数としては、特に上記実施形態のものには限られない。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the number of solar cells (cells) 3 and light receiving elements included in one solar cell module 2 is not particularly limited to that of the above embodiment.

また、太陽電池モジュール２における各太陽電池３の接続形態については、上記実施形態のような直列接続ではなく並列接続でも良く、あるいは直列接続及び並列接続の両方を含むものであっても良い。各太陽電池３の接続形態が並列接続である場合には、太陽電池３の出力を検出する手段としては、上記の電圧計の代わりに電流計を用いる。   Moreover, about the connection form of each solar cell 3 in the solar cell module 2, a parallel connection may be sufficient instead of a serial connection like the said embodiment, or both a serial connection and a parallel connection may be included. When the connection form of each solar cell 3 is a parallel connection, an ammeter is used instead of the voltmeter as means for detecting the output of the solar cell 3.

さらに、本発明の故障診断装置１は、上記実施形態のように車両等の移動体に太陽電池モジュール２が搭載されるものだけでなく、住宅用等のような定点設置型の太陽電池モジュールにも適用できることは言うまでもない。   Furthermore, the failure diagnosis apparatus 1 of the present invention is not limited to a solar cell module 2 mounted on a moving body such as a vehicle as in the above embodiment, but also a fixed-point installation type solar cell module such as for home use. It goes without saying that is also applicable.

本発明に係わる太陽電池モジュールの故障診断装置の一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the failure diagnosis apparatus of the solar cell module concerning this invention. 図１に示した太陽電池モジュールの電池セルとフォトダイオードとの配置関係を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the arrangement | positioning relationship between the battery cell and photodiode of the solar cell module shown in FIG. 図１に示した検査用治具の概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the inspection jig shown in FIG. 1. 図１に示した太陽電池モジュール上に検査用治具がセットされた状態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the state by which the jig | tool for an inspection was set on the solar cell module shown in FIG. 太陽光のスペクトル分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of spectrum distribution of sunlight. 図１に示した故障判定用コントローラにより実行される故障判定処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the failure determination process procedure performed by the controller for failure determination shown in FIG. 図６に示した検査時診断処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the diagnostic process at the time of an inspection shown in FIG. 図６に示した使用時診断処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the use time diagnostic process shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…故障診断装置、２…太陽電池モジュール、３…太陽電池（セル）、４…電圧計（検出手段）、５Ａ〜５Ｄ…フォトダイオード（受光素子）、７…検査用冶具、８…故障判定用コントローラ（推定手段、第１取得手段、第１判断手段、第２取得手段、第２判断手段）、８ａ…メモリ（第１取得手段、第２取得手段）、１１…光源。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Failure diagnosis apparatus, 2 ... Solar cell module, 3 ... Solar cell (cell), 4 ... Voltmeter (detection means), 5A-5D ... Photodiode (light receiving element), 7 ... Inspection jig, 8 ... Failure determination Controller (estimation means, first acquisition means, first determination means, second acquisition means, second determination means), 8a ... memory (first acquisition means, second acquisition means), 11 ... light source.

Claims (2)

複数の太陽電池を有する太陽電池モジュールの故障を診断する故障診断装置であって、
前記太陽電池モジュールに設けられた波長感度の異なる複数の受光素子と、
前記複数の受光素子の出力に基づいて、前記太陽電池モジュールに入射される太陽光のスペクトル状態を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された太陽光のスペクトル状態に対応する前記太陽電池の出力予想値を取得する第１取得手段と、
前記太陽電池の実出力値を検出する検出手段と、
前記第１取得手段により取得された太陽電池の出力予想値と前記検出手段により検出された太陽電池の実出力値とを比較して、前記太陽電池の故障判断を行う第１判断手段とを備えることを特徴とする太陽電池モジュールの故障診断装置。 A failure diagnosis device for diagnosing a failure of a solar cell module having a plurality of solar cells,
A plurality of light receiving elements having different wavelength sensitivities provided in the solar cell module,
Based on outputs of the plurality of light receiving elements, estimating means for estimating a spectral state of sunlight incident on the solar cell module;
First acquisition means for acquiring an expected output value of the solar cell corresponding to a spectral state of sunlight estimated by the estimation means;
Detecting means for detecting an actual output value of the solar cell;
A first determination unit that compares the expected output value of the solar cell acquired by the first acquisition unit with the actual output value of the solar cell detected by the detection unit, and determines a failure of the solar cell; A failure diagnosis apparatus for a solar cell module, characterized in that: 前記太陽電池モジュールに対する検査光を発生させる光源を有する検査用治具と、
前記太陽電池モジュールに前記検査光が入射されたときの前記太陽電池の出力予想値を取得する第２取得手段と、
前記第２取得手段により取得された太陽電池の出力予想値と前記検出手段により検出された太陽電池の実出力値とを比較して、前記太陽電池の故障判断を行う第２判断手段とを更に備えることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの故障診断装置。



An inspection jig having a light source for generating inspection light for the solar cell module;
Second acquisition means for acquiring an expected output value of the solar cell when the inspection light is incident on the solar cell module;
A second determination unit for comparing the expected output value of the solar cell acquired by the second acquisition unit with the actual output value of the solar cell detected by the detection unit, and determining a failure of the solar cell; The failure diagnosis device for a solar cell module according to claim 1, comprising:



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