CN108899888B - 太阳能电池组件 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种太阳能电池组件，其中太阳能发电模块的数量能够被确定。该太阳能电池组件包括多个太阳能发电模块、处理模块及电压采集模块，太阳能发电模块通过电压采集模块与处理模块连接，电压采集模块采集多个太阳能发电模块的电压累加值，电压采集模块包括多个采集子模块，每个采集子模块包括：第一正极端和第一负极端，分别用于与一个太阳能发电模块的正、负极输出端连接；累加电压输入、输出端；采集子模块用于将第一正、负极端之间的电压累加值和累加电压输入端输入的电压累加值求和，将求和生成的值从累加电压输出端输出；处理模块用于根据电压采集模块采集的电压累加值和单个太阳能发电模块的电压累加值确定太阳能发电模块的数量。
Description
技术领域
本公开涉及太阳能供电领域，具体地，涉及一种太阳能电池组件。
背景技术
太阳能移动能源属于新兴技术，传统的晶硅(如，多晶硅、单晶硅)组件由于不可弯曲、电池芯片容易碎裂，其在太阳能移动能源的发展中受到制约。而柔性薄膜太阳能电池由于其可弯曲性在太阳能移动能源技术中应用十分广泛。
目前，市面上可见的可以为用电设备(例如，手机)充电的太阳能移动能源主要有太阳能发电纸、太阳能背包、太阳能车顶、太阳能伞等。但是，现有的太阳能移动能源(即，太阳能发电模块)的功率较低，需要进行串联或者并联以提升供电功率。而将太阳能发电模块串联无法满足即插即用的需求，因此，首选的方案为将太阳能发电模块进行并联构成太阳能电池组件，以满足即插即用的热插拔。
在对太阳能发电模块进行并联以进行供电的过程中，太阳能电池组件无法快速便捷地检测太阳能电池组件中太阳能发电模块的个数，从而无法进行实时调整与优化，使得太阳能发电模块的规模化应用受到限制。
发明内容
本公开的目的是提供一种太阳能电池组件，以解决现有技术中无法确定并联的太阳能发电模块的数量的问题。
为了实现上述目的，本公开提供一种太阳能电池组件。所述太阳能电池组件包括多个太阳能发电模块、处理模块以及电压采集模块，所述多个太阳能发电模块通过所述电压采集模块与所述处理模块连接，所述电压采集模块用于采集所述多个太阳能发电模块的电压累加值，所述电压采集模块包括多个采集子模块，每个采集子模块包括：
第一正极端和第一负极端，分别用于与所述多个太阳能发电模块中的一个太阳能发电模块的正极输出端和负极输出端连接；
累加电压输入端和累加电压输出端，其中，一个采集子模块的累加电压输出端连接下一个采集子模块的累加电压输入端；
所述采集子模块用于将所述第一正极端和所述第一负极端之间的电压累加值和所述累加电压输入端输入的电压累加值进行求和，并将求和生成的电压累加值从所述累加电压输出端输出；
所述处理模块用于根据所述电压采集模块采集的电压累加值和单个太阳能发电模块的电压累加值来确定所述多个太阳能发电模块的数量。
可选地，所述太阳能电池组件还包括正极母线和负极母线，每个所述采集子模块还包括：
正极供电端和负极供电端，分别与所述正极母线和所述负极母线连接。
可选地，所述采集子模块用于：
比较第一电压与预设的电压阈值的大小，所述第一电压为所述第一正极端和所述第一负极端之间的电压；
在所述第一电压小于所述预设的电压阈值时，确定所述第一正极端和所述第一负极端之间的电压累加值为零。
可选地，所述单个太阳能发电模块的电压累加值为预定值。
可选地，所述处理模块包括标定开关，所述处理模块用于在所述标定开关开启时，将所述电压采集模块采集的电压累加值存储为所述单个太阳能发电模块的电压累加值。
可选地，所述处理模块包括累加开关，所述处理模块用于在所述累加开关开启时，根据所述电压采集模块采集的电压累加值和单个太阳能发电模块的电压累加值来确定所述多个太阳能发电模块的数量。
可选地，每个采集子模块还包括比较器、第一电阻、第二电阻、电压源、第一开关、第二开关和加法器，
所述比较器的第一输入端通过所述第一电阻连接所述第一正极端，并通过所述第二电阻连接所述第一负极端，所述比较器的第二输入端通过所述电压源连接所述第一负极端，所述比较器的正极电源端和负极电源端分别连接所述第一正极端和所述第一负极端；
所述第一开关和所述第二开关为可控开关，所述第一开关的控制信号端和所述第二开关的控制信号端分别接所述比较器的输出端，所述第一开关的输出端接所述正极母线，输入端接所述第一正极端，所述第二开关的输入端接所述比较器的第一输入端，输出端接所述加法器的第一输入端，所述第一负极端接所述负极母线；
所述加法器的正极电源端和负极电源端分别连接所述正极母线和所述负极母线，所述加法器的第二输入端接所述累加电压输入端，所述加法器的输出端为所述累加电压输出端。
可选地，所述第一开关和所述第二开关为P型MOS管，所述第一开关的栅极为所述第一开关的控制信号端，所述第二开关的栅极为所述第二开关的控制信号端，所述第一开关的漏极为所述第一开关的输入端，所述第二开关的漏极为所述第二开关的输入端，所述第一开关的源极为所述第一开关的输出端，所述第二开关的源极为所述第二开关的输出端。
可选地，所述第一正极端和所述第一负极端之间的电压累加值通过如下方式确定：
U＝U1*R1/(R1+R2)
其中，U为所述第一正极端和所述第一负极端之间的电压累加值，U1为所述第一正极端和所述第一负极端之间的电压，R1为所述第一电阻的电阻值，R2为所述第二电阻的电阻值。
通过上述技术方案，通过太阳能电池组件中的电压采集模块对太阳能发电模块接入电池组件后的电压累加值进行累加，从而处理模块可以根据累加所得到的电压累加值以及单个太阳能发电模块的电压累加值确定太阳能电池组件中接入的太阳能发电模块的数量。这样，便于根据太阳能发电模块的数量对太阳能电池组件进行管理。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是一示例性实施例提供的太阳能电池组件的框图。
图2是另一示例性实施例提供的太阳能电池组件的框图。
图3是一示例性实施例提供的采集子模块的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
图1是一示例性实施例提供的太阳能电池组件的框图。如图1所示，该太阳能电池组件10可以包括多个太阳能发电模块11、处理模块12以及电压采集模块13。其中，多个太阳能发电模块11通过电压采集模块13与处理模块12连接。太阳能发电模块11可以为薄膜太阳能发电单元。
电压采集模块13用于采集多个太阳能发电模块11的电压累加值。电压采集模块13可以包括多个采集子模块131。其中，采集子模块131的个数大于或者等于太阳能发电模块的个数。实际应用时，太阳能电池组件10中的太阳能发电模块11的个数是可以更改的。对于太阳能发电模块11的个数小于采集子模块131的情况，则有一些采集子模块131未与太阳能发电模块11连接，如图1所示。
每个采集子模块131可以包括第一正极端和第一负极端(图1中分别以“﹢”和“﹣”表示)。其中，第一正极端用于与上述多个太阳能发电模块中的一个太阳能发电模块11的正极输出端连接，第一负极端则用于与该太阳能发电模块的负极输出端连接。也就是说，若有多个太阳能发电模块11通过电压采集模块13与处理模块12连接，那么多个太阳能发电模块11中的每个太阳能发电模块11对应于不同的采集子模块131，且太阳能发电模块11的正极输出端和对应的采集子模块131的第一正极端连接，太阳能发电模块11的负极输出端和对应的采集子模块131的第一负极端连接。
每个采集子模块131还可以包括累加电压输入端和累加电压输出端，其中，一个采集子模块131的累加电压输出端连接下一个采集子模块131的累加电压输入端。如图1中所示，采集子模块131的左边为累加电压输入端，右边为累加电压输出端。与处理模块12直接连接的采集子模块131的累加电压输出端输出的电压累加值为全部太阳能发电模块11的电压累加值的总和。也就是，处理模块12接收与其直接连接的采集子模块131输出的电压累加值。
需要说明的是，对于太阳能电池组件10中的第一个采集子模块(例如，图1中最左端的的采集子模块131)，可以直接将其累加电压输入端的电压累加值设置为零，或者，可以直接将其累加电压输入端断开。
采集子模块用于将第一正极端和第一负极端之间的电压累加值和累加电压输入端输入的电压累加值进行求和，并将求和生成的电压累加值从累加电压输出端输出。
采集子模块第一正极端和第一负极端之间的电压可以记为第一电压。在一实施例中，采集子模块可以用于比较第一电压与预设的电压阈值的大小。预设的电压阈值可以是一电压临界值，当第一电压大于或等于该预设的电压阈值时，可以认为该采集子模块131连接有太阳能发电模块11，当第一电压小于该预设的电压阈值时，可以认为该第一电压是供电噪声数据，该采集子模块131并没有连接太阳能发电模块11。示例性地，预设的电压阈值可以为1V。
在第一电压大于或等于预设的电压阈值时，可以认为该采集子模块131上有太阳能发电模块11接入，因此可以根据上述第一电压确定第一正极端和第一负极端之间的电压累加值。电压累加值可以是对上述第一电压进行计算转换后所得到的电压值。示例性地，上述计算转换过程可以是将第一电压与预定系数相乘，其中，在同一太阳能电池组件的每一个采集子模块中，该预定系数是相同的。由于接入同一太阳能电池组件10的各个太阳能发电模块11的供电电压相同，因此，采集子模块131若连接有太阳能发电模块11，其第一正极端和第一负极端之间的电压累加值也是相同的。示例性地，若预定系数为0.2，当采集子模块131第一正极端和第一负极端之间的第一电压为5V，则可得到第一正极端和第一负极端之间的电压累加值为0.2×5＝1V。
在第一电压小于预设的电压阈值时，则可以认为该采集子模块131上没有太阳能发电模块11接入，因此可以确定其第一正极端和第一负极端之间的电压累加值为零。
采集子模块131用于将第一正极端和第一负极端之间的电压累加值和累加电压输入端输入的电压累加值进行求和，并且通过累加电压输出端将该求和得到的电压累加值输出。示例性地，若一采集子模块131的第一正极端和第一负极端之间的电压累加值确定为1V，且通过累加电压输入端输入的电压累加值为1V，那么求和后可得电压累加值为2V，可以通过累加电压输出端输出该电压累加值(2V)。
采集子模块的累加电压输入端输入的电压累加值为经该采集子模块之前的采集子模块累加后得到的电压累加值，经过该采集子模块进行求和后，该采集子模块累加电压输出端输出的电压累加值为经该采集子模块之前的采集子模块以及该采集子模块累加后得到的电压累加值。
处理模块12可以用于根据电压采集模块13采集的电压累加值和单个太阳能发电模块的电压累加值来确定太阳能发电模块的数量。
其中，电压采集模块采集的电压累加值即为经过电压采集模块中的所有采集子模块依次累加后所得到的电压累加值。单个太阳能发电模块的电压累加值即为太阳能电池组件中只接入一个太阳能发电模块时，电压采集模块输出的电压累加值。该单个太阳能发电模块的电压累加值可以为预定值。也就是，在处理模块中可以预先存储有该单个太阳能发电模块的电压累加值。此时，如果要对该太阳能电池组件10中的太阳能发电模块进行计数，则该太阳能电池组件10中只能接入与预定种类的太阳能发电模块(该种类的太阳能发电模块其电压累加值为上述预定值)。
可以用电压采集模块13采集的电压累加值除以单个太阳能发电模块的电压累加值，得到太阳能发电模块的数量。例如，若单个太阳能发电模块的电压累加值为1V，电压采集模块采集的电压累加值为13V，那么可以确定太阳能发电模块的数量为13V/1V＝13个。
可选地，如上文中所述，同时接入同一太阳能电池组件的各个太阳能发电模块的供电电压相同，但是仍可能存在偏差情况，例如，单个太阳能发电模块的电压累加值为1V，且电压采集模块采集的电压累加值为9.9V，此时可以利用四舍五入的方式确定太阳能发电模块的个数，也就是9.9V/1V＝9.9≈10，因此可以认为太阳能发电模块的数量为10个。
通过上述技术方案，通过太阳能电池组件中的电压采集模块对太阳能发电模块接入电池组件后的电压累加值进行累加，从而处理模块可以根据累加所得到的电压累加值以及单个太阳能发电模块的电压累加值确定太阳能电池组件中接入的太阳能发电模块的数量。这样，便于根据太阳能发电模块的数量对太阳能电池组件进行管理。
图2是另一示例性实施例提供的太阳能电池组件的框图，如图2所示，太阳能电池组件10还可以包括正极母线14和负极母线15。每个采集子模块131还可以包括正极供电端和负极供电端。正极供电端和负极供电端，分别与正极母线和负极母线连接，也就是，每个采集子模块131的正极供电端与正极母线14连接，每个采集子模块131的负极供电端与负极母线15连接。这样，全部的太阳能发电模块能够通过各自连接的采集子模块并联于正、负极母线之间，从而使太阳能电池组件10能够通过正、负极母线向外供电。
在一实施例中，处理模块12可以包括标定开关，该标定开关可以用于控制对上述单个太阳能发电模块的电压累加值进行标定。当该标定开关被打开时，进入标定模式：在太阳能电池组件中仅接入一个太阳能发电模块11，处理模块12将电压采集模块13采集到的电压累加值，存储为单个太阳能发电模块的电压累加值，以便后续在太阳能电池组件10中接入其他同类型的太阳能发电模块11使用时确定太阳能发电模块的数量。当该标定开关被关闭时，可以默认进入确定太阳能发电模块数量的模式。
在一实施例中，处理模块12还可以包括累加开关，该累加开关可以用于控制对太阳能电池组件中接入的太阳能发电模块的数量进行确定。当该累加开关被打开时，进入确定太阳能发电模块数量的模式。此时可以按照上文中所述的方式对太阳能电池组件中接入的太阳能发电模块的数量进行确定。
通过上述方案，即使太阳能电池组件整体更换成另一种类型的太阳能发电模块，也能够通过标定单个太阳能发电模块的电压累加值，来确定太阳能发电模块的个数。
采集子模块131可以通过模拟电路或数字电路来实现。图3是一示例性实施例提供的采集子模块的电路图。如图3所示，采集子模块还可以包括比较器31、第一电阻51、第二电阻52、电压源21、第一开关61、第二开关62和加法器71。其中，箭头的方向表示信号传输的方向。
比较器31的第一输入端311通过第一电阻51连接第一正极端，并通过第二电阻52连接第一负极端，比较器31的第二输入端312通过电压源21连接第一负极端，比较器31的正极电源端和负极电源端(图3中分别以“﹢”和“﹣”表示)分别连接第一正极端和第一负极端。
第一开关61和第二开关62为可控开关，第一开关61的控制信号端和第二开关62的控制信号端分别接比较器的输出端313，第一开关61的输出端接正极母线，输入端接第一正极端，第二开关62的输出端接比较器31的第一输入端311，输入端接加法器71的第一输入端711，第一负极端接负极母线。
上述可控开关可以为MOS管、IGBT开关、relay继电器等。图3中以第一开关61和第二开关62均为P型MOS管为例。其中，第一开关61的栅极为第一开关61的控制信号端，第二开关62的栅极为第二开关62的控制信号端，第一开关61的漏极为第一开关61的输入端，第二开关62的漏极为第二开关62的输入端，第一开关61的源极为第一开关61的输出端，第二开关62的源极为第二开关62的输出端。
加法器71的正极电源端和负极电源端(图3中分别以“﹢”和“﹣”表示)分别连接正极母线和负极母线，加法器71的第二输入端712接累加电压输入端，加法器的输出端713为累加电压输出端。
通过图3中的电路，当第一电阻51和第二电阻52之间节点的电压值小于电压源21的电压时(根据分压原理，第一电压小于预设的电压阈值)，比较器31的输出端输出的信号(例如，低电平)能够控制第一开关61将第一正极端从正极母线断开，并控制第二开关62将加法器71的第一输入端711断开，这样，就使得加法器71将累加电压输入端的电压直接输出，而不累加当前采集子模块131采集的电压累加值，或者说，当前累加子模块的电压累加值为零。
当第一电阻51和第二电阻52之间节点的电压值大于或等于电压源21的电压时(根据分压原理，第一电压大于或等于预设的电压阈值)，比较器31的输出端输出的信号(例如，高电平)能够控制第一开关61将第一正极端与正极母线连接，并控制第二开关62将加法器71的第一输入端711连接到第一电阻51和第二电阻52之间的节点。这样，就使得加法器71将累加电压输入端的电压累加值与当前采集子模块131采集的电压累加值求和后输出。
该实施例中，第一正极端和第一负极端之间的电压累加值可以通过如下方式确定：
U＝U1*R1/(R1+R2)
其中，U为第一正极端和第一负极端之间的电压累加值，U1为第一正极端和第一负极端之间的电压，R1为第一电阻的电阻值，R2为第二电阻的电阻值。
本公开提供的累加器还可以通过数字电路实现，原理与上文相同，在此不进行重复描述。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (8)
1.一种太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件包括处理模块、电压采集模块和多个太阳能发电模块，所述多个太阳能发电模块通过所述电压采集模块与所述处理模块连接，所述电压采集模块用于采集所述多个太阳能发电模块的电压累加值，所述电压采集模块包括多个采集子模块，每个采集子模块包括：
第一正极端和第一负极端，分别用于与所述多个太阳能发电模块中的一个太阳能发电模块的正极输出端和负极输出端连接；
累加电压输入端和累加电压输出端，其中，一个采集子模块的累加电压输出端连接下一个采集子模块的累加电压输入端；
所述采集子模块用于将所述第一正极端和所述第一负极端之间的电压累加值和所述累加电压输入端输入的电压累加值进行求和，并将求和生成的电压累加值从所述累加电压输出端输出；
所述处理模块用于根据所述电压采集模块采集的电压累加值和单个太阳能发电模块的电压累加值来确定所述多个太阳能发电模块的数量。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件还包括正极母线和负极母线，每个所述采集子模块还包括：
正极供电端和负极供电端，分别与所述正极母线和所述负极母线连接。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述采集子模块用于：
比较第一电压与预设的电压阈值的大小，所述第一电压为所述第一正极端和所述第一负极端之间的电压；
在所述第一电压小于所述预设的电压阈值时，确定所述第一正极端和所述第一负极端之间的电压累加值为零。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述单个太阳能发电模块的电压累加值为预定值。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述处理模块包括标定开关，所述处理模块用于在所述标定开关开启时，将所述电压采集模块采集的电压累加值存储为所述单个太阳能发电模块的电压累加值。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述处理模块包括累加开关，所述处理模块用于在所述累加开关开启时，根据所述电压采集模块采集的电压累加值和单个太阳能发电模块的电压累加值来确定所述多个太阳能发电模块的数量。
7.根据权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于，每个采集子模块还包括比较器、第一电阻、第二电阻、电压源、第一开关、第二开关和加法器，
所述比较器的第一输入端通过所述第一电阻连接所述第一正极端，并通过所述第二电阻连接所述第一负极端，所述比较器的第二输入端通过所述电压源连接所述第一负极端，所述比较器的正极电源端和负极电源端分别连接所述第一正极端和所述第一负极端；
所述第一开关和所述第二开关为可控开关，所述第一开关的控制信号端和所述第二开关的控制信号端分别接所述比较器的输出端，所述第一开关的输出端接所述正极母线，输入端接所述第一正极端，所述第二开关的输入端接所述比较器的第一输入端，输出端接所述加法器的第一输入端，所述第一负极端接所述负极母线；
所述加法器的正极电源端和负极电源端分别连接所述正极母线和所述负极母线，所述加法器的第二输入端接所述累加电压输入端，所述加法器的输出端为所述累加电压输出端。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关为P型MOS管，所述第一开关的栅极为所述第一开关的控制信号端，所述第二开关的栅极为所述第二开关的控制信号端，所述第一开关的漏极为所述第一开关的输入端，所述第二开关的漏极为所述第二开关的输入端，所述第一开关的源极为所述第一开关的输出端，所述第二开关的源极为所述第二开关的输出端。
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