CN108287590A - 一种太阳能电池功率控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能电池功率控制系统，所述太阳能电池功率控制系统包括太阳能电池模组和太阳能控制器，所述太阳能电池模组包括太阳能电池组和至少一个光强传感器，所述太阳能控制器分别与管理系统和储能设备相连接，所述管理系统与电器设备相连接。本发明中的所述太阳能控制器依据所述光强传感器的光电流信号测算所述太阳能电池组的最大输出功率并提供给所述管理系统参考，再由所述管理系统判断是否由所述太阳能电池组向所述电器设备输送能量，避免了现有技术存在的太阳能电池组的能量浪费。本发明还公开了一种太阳能电池功率控制系统的控制方法。

Description

一种太阳能电池功率控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池功率控制系统及其控制方法。

背景技术

太阳是不稳定的光源，随着光照角度、天气变化以及周边遮挡情况的不同，太阳能电池接收太阳光后产生的输出功率会有很大的波动。应用太阳能发电技术，除了要将太阳能电池产生的直流电转化为负载所需的电压外，更关键的是解决太阳能电源的管理问题。

安装有太阳能发电装置的负载运行后，太阳能控制系统会对太阳能电池的输出功率进行实时监测并将信息上报给负载的管理系统，以便负载的管理系统可以快速做出响应。负载的管理系统会根据预先设计好的策略进行相应的动作，允许或停止太阳能电池的能量输出。

当太阳能电池被限制输出或不允许输出时，输出端的功率值可能大大低于太阳能电池板可以输出的最大功率值。如果此时太阳能控制系统仍按照输出端的功率去判断太阳能电池的能力并将信息上报，负载的管理系统就可能会做出不允许输出的错误指令，造成能源的浪费。

公开号为CN105553405B的中国发明专利公开了一种能准确检测太阳能电池发电量的车载太阳能电池发电量估算装置，当检测到足够的发电量时，估算装置才会唤醒整车控制器和电池管理系统。当发电量低于阈值时，太阳能电池输出的能量会通过估算装置的放电回路损失掉，造成能源的浪费。

公开号为CN105706327A的中国发明专利揭示了一种包括光强度检测单元和太阳能电池模块的太阳能控制器，采用多个光电二极管或太阳能电池单元等作为光强度检测单元，并与太阳能电池模块中的每个太阳能电池组对应设置，太阳能控制器基于光强度检测单元的信号来确定太阳能电池模块被遮挡的状况，通过和预定电压进行比对和修正来改善太阳能控制器对最大输出功率的跟踪能力并将能量输送给负载。但上述专利揭示的太阳能控制器并不能预先测算太阳能电池模块的最大输出功率以供负载的管理系统参考，容易频繁唤醒负载的管理系统，造成能量的浪费。

所以，有必要设计一种新型太阳能电池功率控制系统及其控制方法以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能电池功率控制系统及其控制方法，以准确测算太阳能电池组的最大输出功率并在最大输出功率被输出之前就提供给管理系统参考，避免现有技术存在的太阳能电池组的能量浪费问题。

为实现上述目的，本发明的太阳能电池功率控制系统，用于控制向太阳能动力设备输送电能，包括太阳能电池模组和太阳能控制器，所述太阳能电池模组包括太阳能电池组和至少一个光强传感器；所述太阳能电池包括若干第一子电池片；所述光强传感器包括一片第二子电池片形成；所述第二子电池片与所述第一子电池片的材料相同；所述太阳能控制器依据所述光强传感器的信号测算所述太阳能电池组的最大输出功率；所述太阳能控制器分别与管理系统和储能设备相连接，所述管理系统与电器设备相连接；所述管理系统依据所述太阳能控制器输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述电器设备输送能量。

本发明所述太阳能电池功率控制系统的有益效果在于：所述太阳能电池模组包括太阳能电池组和至少一个光强传感器且所述第一子电池片与所述第二子电池片的材料相同，从而使所述光强传感器和所述太阳能电池组具有相同的材料且封装在同一结构中，有利于准确预测所述太阳能电池组的最大输出功率；所述太阳能控制器依据所述光强传感器的信号能够准确测算所述太阳能电池组的最大输出功率且所述管理系统依据所述太阳能控制器输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述电器设备输送能量，从而使得所述最大输出功率被输出之前就提供给管理系统参考，避免了现有技术存在的太阳能电池组的能量浪费。

优选的，所述管理系统包括负载管理系统和电源管理系统，所述电器设备包括负载和动力电池；所述负载管理系统依据所述太阳能控制器输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述负载输送能量；所述电源管理系统依据所述太阳能控制器输出的所述太阳能电池组的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述动力电池输送能量。

优选的，所述太阳能控制器包括信号处理模块和能量输出模块；所述信号处理模块根据所述光强传感器输出的所述光电流信号测算所述太阳能电池组的所述最大输出功率，并将所述太阳能电池组的所述最大输出功率的信号输出给所述管理系统，所述管理系统依据所述信号处理模块输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述电器设备输送能量，并将指令信号反馈给所述信号处理模块；所述信号处理模块依据所述管理系统的所述指令信号选择是否由所述太阳能电池组通过所述能量输出模块向所述电器设备或所述储能设备输送能量。

进一步优选的，所述信号处理模块包括放大器、模数转换器、微控制单元和通讯总线，所述能量输出模块包括最大功率点追踪模块、直流变压模块和模式选择器；所述放大器将所述光强传感器输出的所述光电流的信号转化为电压信号输出给所述模数转换器；所述模数转换器将所述电压信号转化成数字信号输出给所述微控制单元；所述微控制单元根据所述数字信号测算所述太阳能电池组的最大输出功率，并将所述太阳能电池组的所述最大输出功率的信号通过所述通讯总线输出给所述管理系统，所述管理系统依据所述通讯总线输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组通过所述模式选择器向所述电器设备输送能量；所述最大功率点追踪模块将所述太阳能电池组的输出电压维持在最大功率点附近；所述直流变压模块将所述最大功率点的电压值转化为所述电器设备或所述储能设备需要的直流电压值并输出给所述电器设备或所述储能设备；所述模式选择器根据所述管理系统的指令信号选择是否向所述电器设备输送能量。

优选的，所述微控制单元存储有所述不同光照强度下所述光强传感器输出的所述光电流与所述太阳能电池组输出的所述最大输出功率的对应关系数据，使得所述太阳能控制器通过测试所述光强传感器输出的小电流就能够测算所述太阳能电池组的最大输出功率，并在所述最大输出功率被输出之前就提供给所述管理系统作为能否向所述电器设备输送能量的判断依据，以便于所述管理系统更好地进行能量的管理和利用，避免现有技术存在的太阳能电池组的能量浪费问题。

优选的，所述第二子电池片的受光区域的面积是所述第一子电池片的受光区域面积的1/5～1/100，所述受光区域指当所述太阳能电池模组完全暴露于太阳光下时所述第二子电池片或所述第一子电池片的有效受光面。现有技术中通过测量太阳能电池组的短路电流可以快速估算其最大输出功率，但太阳能电池组本身的短路电流通常很大，直接对短路电流进行反复测量存在发热问题，系统的安全性低；调整所述第二子电池片的尺寸可以控制所述光强传感器产生的光电流大小在0～500mA的合适范围内，所述太阳能控制器通过检测所述光强传感器输出的小电流值就能推算所述太阳能电池组的最大输出功率，避免了直接对所述太阳能电池组的短路电流进行测算存在的安全性能低的问题。

优选的，所述太阳能电池组包括正极输出线和负极输出线，所述正极输出线和所述负极输出线与所述最大功率点追踪模块相连接，有利于所述最大功率点追踪模块将所述太阳能电池组的输出电压维持在最大功率点附近。

优选的，所述光强传感器包括正极输出线和负极输出线，所述正极输出线和所述负极输出线与所述放大器相连接，有利于所述放大器将所述光强传感器输出的所述光电流的信号转化为电压信号并通过所述模数转换器输送给所述微控制单元，以用于测算所述太阳能电池组的最大输出功率。

优选的，所述第二子电池片由太阳能电池片分割而成，因而所述第二子电池片具有与所述第一子电池片相同的材料，保证了所述光强传感器和所述太阳能电池组接收到的太阳光强度最大程度的一致，以便于所述太阳能控制器在所述太阳能电池组向外输出功率之前就能准确推测其最大功率点。

进一步优选的，所述太阳能电池片包括晶体硅太阳能电池片或薄膜太阳能电池片。

再进一步优选的，所述晶体硅太阳能电池片包括单晶硅太阳能电池片或多晶硅太阳能电池片，所述薄膜太阳能电池片包括铜铟镓硒薄膜电池片、硅基薄膜电池片或砷化镓薄膜电池片中的一种或多种。

本发明还提供了一种太阳能电池功率控制系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤S1：所述光强传感器将太阳光辐射强度转变为所述光电流信号，所述太阳能控制器根据所述光电流信号测算出所述太阳能电池组的所述最大输出功率；

步骤S2：所述太阳能控制器将所述最大输出功率的信号输送给所述管理系统，所述管理系统依据所述最大输出功率的信号判断是否允许由所述太阳能电池组向所述电器设备输送能量，并将判断结果反馈给所述太阳能控制器；

步骤S3：若所述最大输出功率的数值大于阈值，所述太阳能控制器将所述太阳能电池组输出的能量输出给所述电器设备；

步骤S4：若所述最大输出功率的数值小于等于阈值，所述管理系统进入休眠状态，所述太阳能控制器将所述太阳能电池组输出的能量输出给所述储能设备。

本发明提供了太阳能电池功率控制系统的控制方法，其有益效果在于：所述太阳能控制器根据所述光强传感器提供的光电流信号能准确测算出所述太阳能电池组的所述最大输出功率，并在所述最大输出功率被输出之前且所述最大输出功率大于阈值时才唤醒所述管理系统，使能量输出给所述电器设备，避免了能量的浪费；当所述最大输出功率低于阈值，所述太阳能控制器将太阳能电池组输送的能量输出给所述储能设备充电，进一步提高了太阳能的利用率。

所述步骤S1，具体包括：所述光强传感器将光信号转变为所述光电流信号；所述放大器将所述光强传感器输出的所述光电流的信号转化为电压信号输出给所述模数转换器；所述模数转换器将所述电压信号转化成数字信号输出给所述微控制单元；所述微控制单元根据存储的所述不同光照强度下所述光强传感器输出的所述光电流与所述太阳能电池组输出的所述最大输出功率的对应关系数据和所述数字信号测算所述太阳能电池组的最大输出功率。

所述步骤S2，具体包括：所述微控制单元将所述太阳能电池组的所述最大输出功率的信号通过所述通讯总线输出给所述管理系统；所述管理系统依据所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述电器设备输送能量，并将指令信号反馈给所述信号处理模块。

所述步骤S3，具体包括：若所述最大输出功率的数值大于阈值，所述信号处理模块通过所述模式选择器开启所述电器设备的充电电路；所述最大功率点追踪模块将所述太阳能电池组的输出电压维持在最大功率点附近，所述直流变压模块将所述最大功率点的电压值转化为所述电器设备需要的直流电压值并输出给所述电器设备。

所述步骤S4，具体包括：若所述最大输出功率的数值小于等于阈值，所述管理系统进入休眠状态，模式选择器设置为给所述储能设备充电的状态；所述最大功率点追踪模块将所述太阳能电池组的输出电压维持在最大功率点附近；所述直流变压模块将所述最大功率点的电压值转化为所述储能设备需要的直流电压值并输出给所述储能设备。

本发明的有益效果在于：

1.本发明中的所述微控制单元内部储存有放大器的输出电压与太阳能电池组的最大功率的对应关系数据，所述微控制单元根据所述光强传感器输出的光电流信号，通过查表的方法就能准确测算出所述太阳能电池组的所述最大功率并在所述最大功率被输出之前就提供给所述管理系统作为能否向所述电器设备输送能量的判断依据，以便于所述管理系统更好地进行能量的管理和利用，避免现有技术存在的太阳能电池组的能量浪费问题。

2.本发明中的所述光强传感器的有效面积是所述太阳能电池组基本单元有效面积的1/5～1/100，且所述光强传感器与所述太阳能电池组材料相同、一起封装，有利于所述太阳能控制器通过所述光强传感器输出的小电流就能准确测算所述太阳能电池组的最大功率，避免了直接测量所述太阳能电池组的大短路电流造成的发热问题，提高了系统的安全性。

3.本发明中的所述太阳能控制器根据所述光强传感器提供的光电流信号能准确测算出所述太阳能电池组的所述最大输出功率，所述最大输出功率大于阈值时才唤醒所述管理系统，使能量输出给所述电器设备，避免了所述管理系统待机引起的能量浪费；所述最大输出功率低于阈值，所述太阳能控制器将所述太阳能电池组输送的能量输出给所述储能设备充电，进一步提高了太阳能的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明太阳能电池功率控制系统的框图；

图2为本发明太阳能电池组的结构示意图；

图3为本发明光强传感器的结构示意图；

图4为本发明太阳能电池模组的测试原理示意图；

图5为本发明光强传感器输出的光电流值与太阳能电池组的最大输出功率的对应关系图；

图6为本发明光强传感器的光电流检测电路示意图；

图7为本发明太阳能电池功率控制系统的控制方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种太阳能电池功率控制系统，用于控制向太阳能动力设备输送电能，包括太阳能电池模组和太阳能控制器，所述太阳能电池模组包括太阳能电池组和至少一个光强传感器，所述太阳能电池组包括若干第一子电池片，所述光强传感器包括一片第二子电池片，所述第二子电池片与所述第一子电池片的材料相同，所述太阳能控制器依据所述光强传感器的光电流信号测算所述太阳能电池组的最大输出功率，所述太阳能控制器分别与管理系统和储能设备相连接，所述管理系统与电器设备相连接，所述管理系统依据所述太阳能控制器输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述电器设备输送能量。

本发明实施例提供的太阳能电池功率控制系统的有益效果在于：所述太阳能电池模组包括太阳能电池组和至少一个光强传感器，所述太阳能电池组主要由若干第一子电池片形成，所述光强传感器主要由一片第二子电池片形成，所述第二子电池片与所述第一子电池片的材料相同，因而所述光强传感器具有与所述太阳能电池组相同的材料且封装在同一结构中，有利于所述太阳能控制器准确预测所述太阳能电池组的最大输出功率；所述太阳能控制器依据所述光强传感器的信号能够准确测算所述太阳能电池组的最大输出功率并在所述最大输出功率被输出之前将所述最大输出功率的信号输送给所述管理系统参考，避免了现有技术存在的太阳能电池组的能量浪费。

图1为本发明所述太阳能电池功率控制系统的框图。参照图1，所述太阳能电池功率控制系统包括太阳能电池模组1和太阳能控制器2，所述太阳能电池模组1包括太阳能电池组11和一个光强传感器12，所述太阳能控制器2依据所述光强传感器12的光电流信号测算所述太阳能电池组11的最大输出功率，所述太阳能控制器2分别与管理系统3和储能设备5相连接；所述管理系统3与电器设备4相连接，所述管理系统3依据所述太阳能控制器2输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组11向所述电器设备4输送能量。

图2为本发明所述太阳能电池组11的结构示意图。参照图2，所述太阳能电池组11包括若干第一子电池片1111，正极输出线112和负极输出线113；所述正极输出线112和所述负极输出线113用来与所述最大功率点追踪模块221相连接；所述太阳能电池组11由若干所述电池串111并联连接形成，所述电池串111由至少两片所述第一子电池片1111串联连接形成。所述电池串111之间并联连接，当其中任何一个或多个所述电池串111被遮挡时，其余没有被遮挡的所述电池串111仍能继续工作，不会影响所述太阳能电池组11的电压输出，因此不需要针对每个所述电池串111安装独立的所述光强传感器12也能完成对最大功率的追踪。

本实施例中所述第一子电池片1111为单晶硅太阳能电池片，本发明一些实施例中，所述第一子电池片1111还可以为多晶硅太阳能电池片、铜铟镓硒薄膜电池片、硅基薄膜电池片或砷化镓薄膜电池片中的一种或多种。

图3为本发明所述光强传感器12的结构示意图。参照图3，所述光强传感器12包括一片第二子电池片121，正极输出线122和负极输出线123；所述正极输出线122和所述负极输出线123用于和所述放大器相连接。

所述第二子电池片121由太阳能电池片分割而成，所述太阳能电池片包括晶体硅太阳能电池片或薄膜太阳能电池片。

本实施例中分割所述太阳能电池片的方法为CCD定位下的激光切割法，CCD定位可以准确定位切割线的位置，通过调整激光能量密度和深度，保证切割损伤最小，所述太阳能电池片为单晶硅太阳能电池片。本发明一些实施例中分割所述太阳能电池片的方法还可以为机械切割法。本发明的另一些实施例中，所述太阳能电池片还可以为多晶硅太阳能电池片、铜铟镓硒薄膜电池片、硅基薄膜电池片或砷化镓薄膜电池片中的一种或多种。

所述第二子电池片121的受光区域的面积是所述第一子电池片1111受光区域面积的1/5～1/100，且所述第二子电池片121与所述第一子电池片1111的材料相同，使得所述太阳能控制器2通过测量所述光强传感器12的小电流就能测算所述太阳能电池组11的最大输出功率，避免了直接测量所述太阳能电池组11的大短路电流造成的发热问题，提高了系统的安全性。所述受光区域指当所述太阳能电池模组完全暴露于太阳光下时所述第二子电池片或所述第一子电池片的有效受光面。

参照图1，所述太阳能控制器2包括信号处理模块21和能量输出模块22；所述信号处理模块21根据所述光强传感器12输出的所述光电流信号测算所述太阳能电池组11的所述最大输出功率，并将所述太阳能电池组11的所述最大输出功率的信号输出给所述管理系统3，所述管理系统3依据所述信号处理模块21输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组11向所述电器设备4输送能量，并将指令信号反馈给所述信号处理模块21；所述信号处理模块21依据所述管理系统3的所述指令信号选择是否由所述太阳能电池组11通过所述能量输出模块22向所述电器设备4或所述储能设备5输送能量。

进一步的，参照图1，所述信号处理模块21包括放大器211、模数转换器212、微控制单元213和通讯总线214，所述能量输出模块22包括最大功率点追踪模块221、直流变压模块222和模式选择器223；所述放大器211将所述光强传感器12输出的所述光电流的信号转化为电压信号输出给所述模数转换器212；所述模数转换器212将所述电压信号转化成数字信号输出给所述微控制单元213；所述微控制单元213根据所述数字信号测算所述太阳能电池组11的最大输出功率，并将所述太阳能电池组11的所述最大输出功率的信号通过所述通讯总线214输出给所述管理系统3，所述管理系统3依据所述通讯总线214输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组11通过所述模式选择器223向所述电器设备4输送能量；所述最大功率点追踪模块221将所述太阳能电池组11的输出电压维持在最大功率点附近；所述直流变压模块222将所述最大功率点的电压值转化为所述电器设备4或所述储能设备5需要的直流电压值并输出给所述电器设备4或所述储能设备5；所述模式选择器223根据所述管理系统3的指令信号选择是否向所述电器设备4输送能量。

本实施例中，所述模式选择器223位于所述太阳能控制器2的内部，受所述微控制单元213控制。本发明一些实施例中，所述模式选择器223也可以位于所述太阳能控制器2的外部，受所述管理系统3的直接控制。

所述管理系统3包括负载管理系统和电源管理系统，所述电器设备4包括负载和动力电池，所述储能设备5包括低压蓄电装置。所述负载管理系统依据所述太阳能控制器2输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组11向所述负载输送能量；所述电源管理系统依据所述太阳能控制器2输出的所述太阳能电池组11的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组11向所述动力电池输送能量。

本实施例中，所述管理系统3可以是电源管理系统、空调控制单元或电机控制系统中的任意一种，所述电器设备4可以是动力电池、鼓风机或空气净化装置中的任意一种，所述储能设备5可以是12V，24V或48V蓄电池。

所述微控制单元213存储有不同光照强度下所述光强传感器12输出的所述光电流与所述太阳能电池组11输出的所述最大输出功率的对应关系数据，其有益效果在于，所述微控制单元213通过查表的方法就能准确测算出所述太阳能电池组11的所述最大功率并在所述最大功率被输出之前就提供给所述管理系统3作为能否向所述电器设备4输送能量的判断依据，以便于所述管理系统3更好地进行能量的管理和利用，避免现有技术存在的太阳能电池组的能量浪费问题。

不同光照强度下所述光强传感器12输出的所述光电流与所述太阳能电池组11输出的所述最大输出功率的对应关系数据是通过对所述太阳能电池模组1进行测试得到的，测试的原理如图4所示。

参照图4，在所述太阳能电池模组1平面的正上方设置太阳光模拟器6，以便所述太阳能电池组11和所述光强传感器12最大程度地接收并利用模拟的太阳光。将所述光强传感器12的所述正极引线122和所述负极引线123串联第一采样电阻71和电流表72，以形成传感器测试电路7。将所述太阳能电池组11的所述正极引线112和所述负极引线113串联电压表81和电流表82，以形成太阳能测试电路8。当所述太阳光模拟器6将一定光强的模拟太阳光照射到所述太阳能电池组11和所述光强传感器12的表面时，从所述太阳能测试电路8的电流表82和电压表81中可以获得该光强下的电流-电压曲线，从而获得所述太阳能电池组11的最大输出功率，从所述传感器测试电路7的电流表72中可以读到流经采样电阻81的瞬时光电流值。由于所述光强传感器12用来接收模拟太阳光的有效面积远低于所述太阳能电池组11用来接收模拟太阳光的有效面积，使所述瞬时光电流值远低于所述太阳能电池组11的所述短路电流值。调节太阳光模拟器6的光照强度，可以得到如表1所示的不同太阳光强度下所述光强传感器12生成的光电流值与所述太阳能电池组11的最大输出功率的对应关系。

表1光强传感器输出的光电流值与太阳能电池组输出的最大功率的关系

光电流[mA]	太阳光强度[W/m2]	太阳能电池组功率[W]
			0	0	0
60	200	40
			120	400	80
180	600	120
			240	800	160
300	1000	200

由表1的数据可以进一步得到如图5所示的所述光强传感器12输出的光电流值与所述太阳能电池组11的最大输出功率值的对应关系图。当太阳光强度逐渐减少，所述光强传感器12两端输出的光电流减少，所述太阳能电池组11的输出功率也逐渐下降，可见所述光电流值与所述最大输出功率之间存在线性关系。因此，根据图5所示的所述光强传感器3输出的光电流值与所述太阳能电池组2的最大输出功率值的对应关系就能通过检测所述光强传感器12输出的小电流值准确推算出所述太阳能电池组11的最大功率。

图6为所述光强传感器12的光电流检测电路示意图。参照图6，所述放大器211将所述光强传感器12输出的所述光电流的信号通过经典的运算放大电路9转化为电压信号输出给所述模数转换器212，其中的第二采样电阻91的电阻值与图4所示的第一采样电阻71的电阻值相同，以避免测量系统和实际应用环境的差异所引起的功率测试偏差。

本实施例中，所述测试的环境温度为25℃±2℃，

本发明的一些实施例中，由于所述太阳能电池组11的实际工作温度范围为-20℃至+85℃，将25℃下得到的所述光强传感器12输出的光电流值与所述太阳能电池组11的最大输出功率的关系应用到不同工作温度下，通常存在一定的偏差。针对这个问题，采用从电池片制造商处获得的所述太阳能电池片的功率温度系数，电压温度系数，或电流温度系数修正特定温度下的所述光强传感器12输出的光电流值与所述太阳能电池组11的最大输出功率的关系，得到光电流-温度-最大输出功率的三维工作曲面；在所述太阳能控制器2中配备包括温度传感器的外部控制电路，所述外部控制电路根据检测到的所述光强传感器12的光电流大小和所述温度传感器检测到的温度值，在所述三维工作曲面上找到所述太阳能电池组11的最大输出功率值。

本发明实施例还提供了一种太阳能电池功率控制系统的控制方法，参照图7，包括如下步骤：

步骤S1：所述光强传感器120将太阳光辐射强度转变为所述光电流信号，所述太阳能控制器200根据所述光电流信号测算出所述太阳能电池组110的所述最大输出功率；

步骤S2：所述太阳能控制器200将所述最大输出功率的信号输送给所述管理系统300，所述管理系统300依据所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组110向所述电器设备500输送能量，并将指令信号反馈给所述太阳能控制器200；

步骤S3：若所述最大输出功率的数值大于阈值，所述太阳能控制器200将所述太阳能电池组110输出的能量输出给所述电器设备500；

步骤S4：若所述最大输出功率的数值小于等于阈值，所述管理系统300进入休眠状态，所述太阳能控制器200将所述太阳能电池组110输出的能量输出给所述储能设备400。

所述太阳能电池功率控制系统的控制方法的有益效果为：所述太阳能控制器2根据所述光强传感器12提供的光电流信号能准确测算出所述太阳能电池组11的所述最大输出功率，所述最大输出功率大于阈值时才唤醒所述管理系统3，使能量输出给所述电器设备4，避免了能量的浪费；所述最大输出功率低于阈值，所述太阳能控制器2将所述太阳能电池组11输送的能量输出给所述储能设备5充电，进一步提高了太阳能的利用率。

进一步的，所述步骤S1包括：所述光强传感器12将太阳光辐射强度转变为所述光电流信号；所述放大器211将所述光强传感器12输出的所述光电流的信号转化为电压信号输出给所述模数转换器212；所述模数转换器212将所述电压信号转化成数字信号输出给所述微控制单元213；所述微控制单元213根据存储的所述不同光照强度下所述光强传感器12输出的所述光电流与所述太阳能电池组110输出的所述最大输出功率的对应关系数据和所述数字信号测算所述太阳能电池组11的最大输出功率并在所述最大功率被输出之前就提供给所述管理系统3作为能否向所述电器设备4输送能量的判断依据，以便于所述管理系统3更好地进行能量的管理和利用，避免现有技术存在的太阳能电池组的能量浪费问题。

进一步的，所述步骤S2包括：所述微控制单元213将所述太阳能电池组11的所述最大输出功率的信号通过所述通讯总线214输出给所述管理系统3；所述管理系统3依据所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组11向所述电器设备4输送能量，并将指令信号通过所述通讯总线214反馈给所述微控制单元213。

进一步的，所述步骤S3包括：若所述最大输出功率的数值大于阈值，所述微控制单元213通过所述模式选择器223开启所述电器设备4的充电电路；所述最大功率点追踪模块221将所述太阳能电池组11的输出电压维持在最大功率点附近；所述直流变压模块222将所述最大功率点的电压值转化为所述电器设备4需要的直流电压值并输出给所述电器设备4。

进一步的，所述步骤S4包括：若所述最大输出功率的数值小于等于阈值，所述管理系统3进入休眠状态，所述微控制单元213将模式选择器223设置为给所述储能设备5充电的状态；所述最大功率点追踪模块221将所述太阳能电池组11的输出电压维持在最大功率点附近；所述直流变压模块222将所述最大功率点的电压值转化为所述储能设备5需要的直流电压值并输出给所述储能设备5。

本实施例中，所述管理系统3为车辆的锂离子电池管理系统(BMS)，所述BMS包括DC-DC升压模块，所述电器设备4为动力电池，所述储能设备5为12V蓄电池；所述太阳能控制器2根据所述光强传感器12输出的所述光电流信号测算所述太阳能电池组11的最大输出功率，并将所述最大输出功率的信号输出给所述BMS，若所述最大输出功率的数值大于100W，所述微控制单元213将所述太阳能电池组11的所述最大输出功率的信号通过所述通讯总线214输出给所述BMS；所述BMS通过微控制单元213将所述模式选择器223拨到所述动力电池的电路上并启动DC-DC升压模块；所述最大功率点追踪模块221将所述太阳能电池组11的输出电压维持在最大功率点附近；所述直流变压模块222将所述最大功率点的电压值转化为所述DC-DC升压模块能够接受的直流电压值并通过所述DC-DC升压模块输出给所述动力电池；若所述最大功率值低于100W，所述BMS和所述DC-DC升压模块进入休眠状态，所述微控制单元213将模式选择器223拨到低压电路上；所述最大功率点追踪模块221将所述太阳能电池组11的输出电压维持在最大功率点附近；所述直流变压模块222将所述最大功率点的电压值转化为所述12V蓄电池需要的直流电压值并输出给所述12V蓄电池。所述光强传感器12的设置以及所述微控制单元213对所述太阳能电池组11可以输出的最大功率值的测算功能起到了唤醒所述BMS的作用。另外，有了所述光强传感器12的存在和所述微控制单元213对所述太阳能电池组11能输出的最大功率的预测功能，当所述最大功率低于100W时，所述BMS和所述DC/DC升压模块进入休眠状态，减少了车辆自身的电能损失，且所述太阳能控制器2将所述模式选择器223拨到12V低压电路上，给车辆的所述12V蓄电池供电，进一步提高了太阳能的利用率。

本发明另一实施例中，所述管理系统3为车辆的空调控制单元，所述电器设备4为鼓风机，所述储能设备5为12V蓄电池；若所述最大输出功率的数值大于50W，且车内温度高于35度，所述微控制单元213将所述太阳能电池组11的所述最大输出功率的信号通过所述通讯总线214输出给所述空调控制单元；所述空调控制单元通过微控制单元213将所述模式选择继电器223拨到所述鼓风机的电路上并启动外循环模式；所述最大功率点追踪模块221将所述太阳能电池组11的输出电压维持在最大功率点附近；所述直流变压模块222将所述最大功率点的电压值转化为所述鼓风机需要的直流电压值并输出给所述鼓风机；若所述最大功率值低于50W或者车内温度低于35度，所述空调控制单元进入休眠状态，所述微控制单元213将模式选择器223拨到低压电路上；所述最大功率点追踪模块221将所述太阳能电池组11的输出电压维持在最大功率点附近；所述直流变压模块222将所述最大功率点的电压值转化为所述12V蓄电池需要的直流电压值并输出给所述12V蓄电池。所述光强传感器12的存在以及所述微控制单元213对所述太阳能电池组11可以输出的最大功率的测算功能起到了唤醒所述空调控制单元的作用。另外，有了所述光强传感器12的存在和所述微控制单元213的预测功能，所述最大功率高于50W时，所述空调控制单元才进入工作状态，启动所述鼓风机；所述最大功率低于50W时，所述空调控制单元进入休眠状态，降低了能耗，延长了鼓风机的寿命，且所述太阳能控制器2将所述模式选择器拨到12V低压电路上，给车辆的所述12V蓄电池供电，进一步提高了太阳能的利用率。

尽管以上实施例描述了太阳能电池功率控制系统及其控制方法，但本发明不限于以上实施例，而是可以在不背离本发明的范围的情况下以各种形式进行修改和改进。

Claims (16)

1.一种太阳能电池功率控制系统，用于控制向太阳能动力设备输送电能，包括太阳能电池模组和太阳能控制器，其特征在于，所述太阳能电池模组包括太阳能电池组和至少一个光强传感器，所述太阳能电池组包括若干第一子电池片，所述光强传感器包括一片第二子电池片，所述第二子电池片与所述第一子电池片的材料相同；

所述太阳能控制器依据所述光强传感器的光电流信号测算所述太阳能电池组的最大输出功率，所述太阳能控制器分别与管理系统和储能设备相连接；

所述管理系统与电器设备相连接，所述管理系统依据所述太阳能控制器输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述电器设备输送能量。

2.如权利要求1所述的太阳能电池功率控制系统，其特征在于，所述管理系统包括负载管理系统和电源管理系统，所述电器设备包括负载和动力电池；

所述负载管理系统依据所述太阳能控制器输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述负载输送能量，所述电源管理系统依据所述太阳能控制器输出的所述太阳能电池组的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述动力电池输送能量。

3.如权利要求1所述的太阳能电池功率控制系统，其特征在于，所述太阳能控制器包括信号处理模块和能量输出模块；

所述信号处理模块根据所述光强传感器输出的所述光电流信号测算所述太阳能电池组的所述最大输出功率，并将所述太阳能电池组的所述最大输出功率的信号输出给所述管理系统，所述管理系统依据所述信号处理模块输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述电器设备输送能量，并将指令信号反馈给所述信号处理模块；

所述信号处理模块依据所述管理系统的所述指令信号选择是否由所述太阳能电池组通过所述能量输出模块向所述电器设备或所述储能设备输送能量。

4.如权利要求3所述的太阳能电池功率控制系统，其特征在于，所述信号处理模块包括放大器、模数转换器、微控制单元和通讯总线，所述能量输出模块包括最大功率点追踪模块、直流变压模块和模式选择器；

所述放大器将所述光强传感器输出的所述光电流的信号转化为电压信号输出给所述模数转换器；

所述模数转换器将所述电压信号转化成数字信号输出给所述微控制单元；

所述微控制单元根据所述数字信号测算所述太阳能电池组的最大输出功率，并将所述太阳能电池组的所述最大输出功率的信号通过所述通讯总线输出给所述管理系统，所述管理系统依据所述通讯总线输出的所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组通过所述模式选择器向所述电器设备输送能量；

所述最大功率点追踪模块将所述太阳能电池组的输出电压维持在最大功率点附近；

所述直流变压模块将所述最大功率点的电压值转化为所述电器设备或所述储能设备需要的直流电压值并输出给所述电器设备或所述储能设备；

所述模式选择器根据所述管理系统的指令信号选择是否向所述电器设备输送能量。

5.如权利要求4所述的太阳能电池功率控制系统，其特征在于，所述微控制单元存储有不同光照强度下所述光强传感器输出的所述光电流与所述太阳能电池组输出的所述最大输出功率的对应关系数据。

6.如权利要求1所述的太阳能电池功率控制系统，其特征在于，所述第二子电池片的受光区域的面积是所述第一子电池片的受光区域面积的1/5～1/100，所述受光区域指当所述太阳能电池模组完全暴露于太阳光下时所述第二子电池片或所述第一子电池片的有效受光面。

7.如权利要求4所述的太阳能电池功率控制系统，其特征在于，所述太阳能电池组包括正极输出线和负极输出线，所述正极输出线和所述负极输出线与所述最大功率点追踪模块相连接。

8.如权利要求4所述的太阳能电池功率控制系统，其特征在于，所述光强传感器包括正极输出线和负极输出线，所述正极输出线和所述负极输出线与所述放大器相连接。

9.如权利要求1所述的太阳能电池功率控制系统，其特征在于，所述第二子电池片由太阳能电池片分割而成。

10.如权利要求9所述的太阳能电池功率控制系统，其特征在于，所述太阳能电池片包括晶体硅太阳能电池片或薄膜太阳能电池片。

11.如权利要求10所述的太阳能电池功率控制系统，其特征在于，所述晶体硅太阳能电池片包括单晶硅太阳能电池片或多晶硅太阳能电池片，所述薄膜太阳能电池片包括铜铟镓硒薄膜电池片、硅基薄膜电池片或砷化镓薄膜电池片中的一种或多种。

12.如权利要求1～11中任一项所述的太阳能电池功率控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：所述光强传感器将太阳光辐射强度转变为所述光电流信号，所述太阳能控制器根据所述光电流信号测算出所述太阳能电池组的所述最大输出功率；

步骤S2：所述太阳能控制器将所述最大输出功率的信号输送给所述管理系统，所述管理系统依据所述最大输出功率的信号判断是否允许由所述太阳能电池组向所述电器设备输送能量，并将判断结果反馈给所述太阳能控制器；

步骤S3：若所述最大输出功率的数值大于阈值，所述太阳能控制器将所述太阳能电池组输出的能量输出给所述电器设备；

步骤S4：若所述最大输出功率的数值小于等于阈值，所述管理系统进入休眠状态，所述太阳能控制器将所述太阳能电池组输出的能量输出给所述储能设备。

13.如权利要求12所述的太阳能电池功率控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

所述光强传感器将太阳光辐射强度转变为所述光电流信号；

所述放大器将所述光强传感器输出的所述光电流的信号转化为电压信号输出给所述模数转换器；

所述模数转换器将所述电压信号转化成数字信号输出给所述微控制单元；

所述微控制单元根据存储的所述不同光照强度下所述光强传感器输出的所述光电流与所述太阳能电池组输出的所述最大输出功率的对应关系数据和所述数字信号测算所述太阳能电池组的最大输出功率。

14.如权利要求12所述的太阳能电池功率控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

所述微控制单元将所述太阳能电池组的所述最大输出功率的信号通过所述通讯总线输出给所述管理系统；

所述管理系统依据所述最大输出功率的信号判断是否由所述太阳能电池组向所述电器设备输送能量，并将指令信号通过所述通讯总线反馈给所述微控制单元。

15.如权利要求12所述的太阳能电池功率控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

若所述最大输出功率的数值大于阈值，所述管理系统通过所述模式选择器开启所述电器设备的供电电路；

所述最大功率点追踪模块将所述太阳能电池组的输出电压维持在最大功率点附近；

所述直流变压模块将所述最大功率点的电压值转化为所述电器设备需要的直流电压值并输出给所述电器设备。

16.如权利要求12所述的太阳能电池功率控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

若所述最大输出功率的数值小于等于阈值，所述管理系统进入休眠状态，所述微控制单元将模式选择器设置为给所述蓄电池充电的状态；

所述最大功率点追踪模块将所述太阳能电池组的输出电压维持在最大功率点附近；

所述直流变压模块将所述最大功率点的电压值转化为所述储能设备需要的直流电压值并输出给所述储能设备。