CN110140448B - 一种军用通讯装备的太阳能智能供电设备及管理控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种军用通讯装备的太阳能智能供电设备及管理控制方法，属于太阳能军用通讯装备技术领域。技术特征包括光电能源转换系统、智能管理控制系统、能源储能系统构成充电设备1，多维折叠的光伏组件101和控制盒102可放置在背包103里。由控制盒102采集电压电流信息，智能控制中心模块102-801进行能源信息处理。柔性光伏组件101的芯片101-3封装、镂空通孔101-10、汇流技术等具有突出的创造性和显著的进步。解决了电极容易折断，整体模块组合重量轻。适合单兵作战携带方便、易获取，以及通讯装备供电的多类型，小功率、中功率、大功率通讯设备应急充电。

Description

一种军用通讯装备的太阳能智能供电设备及管理控制方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能智能供电设备用于军用通讯装备，特别适合单兵携带，属于太阳能军用通讯装备储能充电技术领域。

背景技术

目前，战术通讯装备数量大、种类多，为减轻重量，电池容量较小，持续工作时间有限，因此需要进行现场充电。依靠手摇发电机进行充电低效、噪声大、红外特征明显，不利于隐蔽。因此，急需研制开发一种“便于获取、携带方便、通用可靠”的新型供电系统，以解决野外通讯设备供电及单兵移动电子设备充电问题。采用柔性太阳能电池(简称光伏组件)，可以很好地解决其供电问题。如中国专利号201210465142.6公开了一种可多维折叠的柔性太阳能电池组件，可折叠，重量轻、体积小，但存在多次折叠后太阳能电池芯片连接导线断路、膨胀、难折叠等技术问题，影响产品的可靠性。同时，还需要减重随身携带方便，以适用于不同类型、不同电压、不同容量的通讯装备的充电问题。

发明内容

至此，基于以上对现有军用通讯装备供电存在技术难题，诸如太阳能智能供电设备的控制管理问题，包括核心技术太阳能光伏组件及控制器的可靠性和耐久性、隐蔽性及整体模块组合的重量等技术问题需要解决。

本发明的任务是发明一种单兵携带的军用战术通讯装备的太阳能智能供电设备，该设备采用柔性太阳能光伏组件，体积小、重量轻、通用性强，电池易折叠和平整、电性能可靠，便于获取。

本发明的另一个任务是发明一种太阳能智能供电设备，能匹配管理不同类型、不同电压、不同容量的通讯装备的户外应急充电需求。

再一个任务是解决智能供电设备的模块化，以满足野外作战，减轻单兵携带通讯、电子装备的重量轻，方便携带，太阳能光伏组件在形态各异的状态下，不影响光电转换输出效率。

本发明为能解决现有技术问题，提出太阳能智能供电设备的技术解决方案：一个与军用通讯装备配套的太阳能充电装置，其技术特征在于包括光电能源转换系统、智能管理控制系统、能源储能系统构成一个安全快速储能充电的太阳能智能供电设备(1)，所说系统均放置在背包(103)里。背包还包括太阳能控制盒和连接器、背带、背架，该背架可拆卸、组合构成承载太阳能光伏组件或光伏阵列的支架。光伏组件是一种柔性太阳能电池模块(以下简称电池模块或组件)可以多维折叠或卷绕，放置在背包内，组件由柔性太阳能电池芯片(以下简称电池芯片或芯片)封装而成，在组件或电池芯片与芯片之间有可折叠或卷绕的区域，其内设镂空通孔，控制盒和连接器放置在背包内或隐藏在背包侧的口袋中。

本发明的太阳能智能供电管理控制方法，由太阳能智能供电设备(1)给军用通讯装备(2)储能充电，其技术特征在于储能充电管理方法，包括获取光电能源转换系统在内的光伏组件(101)和能源储能系统在内的蓄电池(201)系列的能源信息，由智能管理控制系统的控制盒(102)将获取的光伏组件(101)和蓄电池(201)电压电流信息进行处理，并发出能源管理策略指令进行闭环控制。

本发明控制方式包括通过控制盒输入输出端或端口连接器，分别连接光电能源转换系统的光伏组件和能源储能系统的蓄电池，通过单线通信接口或按键模块，由控制盒的智能控制中心模块实时监测电压、电流信号，识别蓄电池的类型、电压、容量，以保证安全快速的储能充电。控制器采用模块方式，采集来自检测光伏组件和蓄电池的电压、电流信号，通过智能控制中心模块通过调节BUCK电平转换模块输出信号占空比进行直流转换成直流脉冲PWM信号，输入输出端分别连接光电能源转换系统的光伏组件和能源储能系统的蓄电池，将太阳能源高效转换成蓄能充电。

实施本发明产生的积极效果在于，将核心技术柔性太阳能电池结合本发明整体任务，设计成易获取、携带、隐蔽、通用、可靠的单兵列装的太阳能军用通讯供电设备。在芯片封装、电极连接、汇流等技术上取得显著进步，突破现有技术不再因多维折叠卷绕出现电极易断裂现象。折叠区域镂空通孔，使柔性电池多维折叠和卷绕更加容易。适合于作战环境恶劣，以及通讯装备供电的多类型。能满足小功率、中功率、大功率作战指挥中心通讯装备的使用及通讯设备应急充电。

附图说明

以下结合附图进一步说明本发明内容。

图1是本发明太阳能智能供电设备1与已知技术军用通讯装备2组装成的整体结构示意图，为实施例5图。

图2是图1中的太阳能智能供电设备1的整体结构示意图。

图3是图2的太阳能光伏组件101的折叠状态结构示意图。

图4为图3的太阳能光伏组件101的展开结构示意图。

图5是图4中电池芯片101-3阵列之间的正负极串联和并联连接示意图。

图6为图5中I部放大图。

图7是图6中B-B剖面结构示意图。

图8是图4中A-A的光伏组件101剖面结构示意图。

图9是光伏组件101的前板101-2表面结构示意图。

图10是本发明智能管理控制系统方框图。

图11是输出电流采样模块(省略未画)。

图12是输出电压检测模块(省略未画)。

图13是智能控制中心模块。

图14是图2中控制盒102的结构示意图。

图15是本发明的实施例1图。

图16是本发明的实施例2图。

图17是本发明的实施例3图。

图18是本发明的实施例4图。

见图1，是本发明太阳能智能供电设备1(以下简称太阳能充电设备或充电设备1)与已知技术军用通讯装备2(以下简称通讯装备2)组装成的整体结构示意图，军用通讯装备2与充电设备1、背架3、背带4构成一体式背包，充电设备1和通讯装备2放置在背架3，背带4用于野外作战时单兵携带，太阳能充电设备1也可以和其它电子设备组合使用。

图2中充电设备1包括太阳能光伏组件101和控制盒102，放置在背包103内或两侧，或隐藏在背包103两侧的口袋中，工作状态是展开放置，便于充电设备1单独使用，也可以和其它设备组合使用，在光伏组件101折叠区域内有镂空通孔101-10。

图3是光伏组件101的折叠状态，在其折叠区域有镂空通孔101-10，背板101-1上有接线盒101-9，组件101可以进行横向和纵向的多维折叠，折叠后在镂空通孔101-10处平整不起皱。

图4是组件101的展开状态，太阳能能电池包含多块电池芯片(以下简称芯片)101-3呈阵列排布，101-3相互之间留有间隙区域亦称区域，组件101由芯片101-3封装，前板101-2，接线盒101-9，镂空通孔101-10，接线盒101-9在组件背板101-1上，组件101四边角上有金属环通孔101-11，工作时，展开组件101可挂在金属环通孔101-11上，受光面最大，正负极连接经导线101-5接到接线盒101-9。

图5中在芯片101-3正负电极串联连接处均为双导线101-5连接，在扁平的导线101-5上、下均铺有柔性导电片101-4以保护电极在导线折叠处断裂后，仍然可以通过柔性导电片101-4将其连接导通，遮挡布101-7铺设在芯片101-3的间隙处，导线101-5均由遮挡布101-7所遮挡，外部看不到导线101-5，同时保护导线101-5。

图6是图5中I的局部放大图，图中黑色粗线部分表示芯片101-3之间并联，电极连接均用双导线101-5，由导电片101-4保护导线101-5。本发明重点在柔性太阳能电池的结构及封装技术，如何使组件易于折叠，并且经多维折叠和卷绕，电极都不易折断和损坏，也不会影响光电转换效率和能量输出。

图7是图6B-B的剖面图，黑色部分表示电极连接，扁平的导线101-5被上下两层导电片101-4紧紧包裹，导线101-5一面被遮挡片101-7遮挡，另一面被组件背板101-1遮挡，两面都有胶膜101-6，前板101-2通过胶膜101-6贴在遮挡片101-7上封装导电片101-4。

图8详细示出组件101封装内部结构，每片电池芯片101-3的两面均由芯片胶膜101-6’包覆，封装形成芯片胶膜层，再由保护片101-8封装形成夹层保护；在芯片101-3的间隙处放置遮挡片101-7，在其101-7的两面均有胶膜101-6分别与前板101-2和背板101-1将夹层保护的芯片101-3整体封装，接线盒101-9、连接器101-12安装在背板101-1上。

图9是组件101前板101-2层压表面的结构图，层压布表面具有凹凸纹路，在前板101-2的表面形成凸点101-2-1和凹点101-2-2，以加大组件表面太阳光辐射的反射光路，使组件表面反复吸收光谱，以增加光电能转化效率。

图10是本发明智能管理控制系统(以下简称能源匹配管理系统)方框图，相当控制盒102电路板102-8电路框图。图中黑色粗线表示主回路，包括光电能源转换系统的光伏组件101、BUCK电平转化模块102-803、输出开关模块102-805至能源储能系统的蓄电池201系列；控制电路包括：智能控制中心模块102-801接输入检测模块102-802、系统工作电压供电模块102-804、输出开关模块102-5、按键模块102-808、输出电压检测模块102-810、输出电流采样模块102-811、放电模块102-812、单线通信连接模块102-813。模块102-813与智能控制中心模块102-801进行信号交换并输出控制信号至BUCK电平转换模块102-803，模块102-801控制输出开关模块102-805、放电模块102-812、工作指示模块102-800。由系统工作电压模块102-804给BUCK电平转换模块102-803提供工作电压，给智能控制中心模块102-801提供工作电压和模数转换基准电压源。

下面详细说明本发明智能管理控制系统工作原理：当光电能源转换系统的光伏组件101受太阳光照开始工作，并输出能源到能源匹配管理系统的控制盒102输入端，系统工作电压供电模块102-804输出工作电压，分别给BUCK电平转换模块102-803和智能控制中心模块102-801，智能控制中心模块102-801待命监测，当输入检测模块102-802检测到来自组件101的输入电压电流，根据组件101输出功率以及能源储能系统的蓄电池201充放电需求，由模块102-801发出指令，快速调节产生PWM同步信号控制BUCK电平转换模块102-803信号占空比，以实现跟踪光电能源转换系统在内的光伏组件101最大功率输出，亦是实现能源智能管理控制系统输入最大化。

分析对能源储能系统的蓄电池201系列充电时，智能控制中心模块102-801接单线通信连接模块102-813，检测到蓄电池201充电，自动读取智能控制中心102-801管理信息，包括蓄电池201系列在内的检测模块102-810的输出电压、输出电流采样模块102-811的输出电流，放电模块102-812的电压残存信息。智能控制中心模块102-801根据以上能源管理信息，启动和控制BUCK电平转换模块102-803产生相应的电流电压信号，智能控制中心模块102-801打开输出开关模块102-805，对蓄电池201系列进行充放电能源管理，输出电压检测模块102-810和输出电流采样模块102-811分别检测到电压和电流信号后反馈给智能管理控制中心模块102-801进行处理并发出指令，实时动态调节控制BUCK电平转换模块102-803的占空比，实现闭环控制，使输出电压和电流达到能源储能系统的最佳管理。

进一步分析对光伏组件101进行最大功率输出管理：首先检测模块102-802检测到输入电压，调节控制BUCK电平转换模块102-803的占空比，使能源匹配管理系统输入最大化，BUCK电平转换模块102-803和智能控制中心模块102-801形成闭环控制。

分析储能系统蓄电池201系列充放电管理：智能控制中心模块102-801启动放电模块102-812对蓄电池201系列进行放电控制，以消除电池的记忆效应。例如，镍镉电池201需要激活或维护，智能控制中心模块102-801启动放电模块102-812实施放电维护，消除镍镉电池的记忆效应。由轻触开关和外围电子元件组成的按键模块102-808，为用户强制启动能智能控制中心模块102-801，对指定的蓄电池201系列进行充放电维护。智能控制中心模块102-801将运行状态信息通过工作状态指示模块102-800显示出来。BUCK电平转换模块102-803可以是分立元件也可以是芯片IC如NCP1034、KB9034。智能控制中心模块102-801，可以含有PWM信号产生模块、数模转换模块、单线通信模块以及高低电平输入输出模块。智能控制中心模块102-801的IC芯片可是微处理器MCU、数字处理器DSP、FPGA现场可编程门阵列或者由专用集成电路ASIC芯片构建。

图13是图10中的智能控制中心模块102-801，包含PWM信号产生模块102-801-01、模数转换模块102-801-02、电平输入输出模块102-801-03、随机存取存储器102-801-04、处理内核102-801-05、只读存储器102-801-06、单线通信模块102-801-07、运算器102-801-08以及复位单元102-801-09。当智能控制中心模块102-801获得工作电压供电模块102-804输出电压给后，复位单元102-801-09开始工作，延迟产生一个电平信号给处理内核102-801-05，并发出指令让PWM信号产生模块102-801-01、模数转换模块102-801-02、单线通信模块102-801-07、随机存取存储器102-801-04、只读存储器102-801-06、运算器102-801-08、高低电平输入输出模块102-801-03按照预定的顺序做初始化处理。

以下进一步分析工作原理：

处理内核102-801-05调用只读存储器102-801-02，处理内核通过单线通信模块102-801-07查询到能源储能系统在内的蓄电池201系列已连接获取能源管理信息，将其存放在随机存取存储器102-801-04中，按照设定的程序，打开PWM信号产生模块102-801-01，使智能控制中心模块102-801输出PWM信号，电平输入输出模块102-801-03输出高电平或低电平使输出开关模块102-805闭合，主回路进行能源储能系统的能源管理，处理内核102-801-05同时启动模数转换模块102-801-02进行输入输出电压电流信号采集，处理内核102-801-05命令运算器102-801-08对采集的数字量进行运算发出微调PWM信号，实现动态高速循环处理。

图14，控制盒102，包括上壳102-1、下壳102-2、带防水帽的开关102-3、控制盒102输出端连接器102-5接能源储能系统的蓄电池201。光电能量转换系统的光伏组件101接控制盒102的输入端102-6的电路板102-8，上壳102-1上有参数显示窗口102-4和带防水帽的开关102-3与控制电路板102-8连接，以上均有防水保护。

图15-18是本发明的4个具体实施例图。

图15是本发明充电设备1，光电能源转换系统的光伏组件101或光伏阵列，图中光伏组件101是柔性太阳能电池的剖面图，太阳能智能管理控制系统亦称能源匹配管理系统，相当控制盒102，能源储能系统是军用通信装备2中的蓄电池201系列，充电时可以直接对军用通信装备2充电，也可以取出蓄电池201单独充电，光伏组件101由芯片101-3用保护胶膜101-6’和胶膜101-6、封装保护片101-8、背板101-1、前板101-2封装形成，保护电极的连接导线101-5、导电片101-4，由遮挡片101-7将导线101-5遮挡隐藏起来，组件101的背板101-1、前板101-2上有镂空通孔101-10、金属环通孔101-11，组件101通过连接线与控制盒102连接，通过导线与蓄电池201系列连接，组成本发明军用战术通讯装备2的太阳能智能供电设备1即充电设备1。

图16中，两组光伏组件101，通过连接器101-12接两组光伏组件101，汇流到控制盒102输入端102-6通过连接器接控制电路板102-8，控制盒102输出端102-5连接军用通讯装备2的蓄电池201进行充电，整个系统构成一个军用战术通讯装备2的太阳能智能管理供电设备1亦称充电设备1。

图17中，三组光伏组件101，分线器有三根导线，接三组光伏组件101汇流到控制盒102输入端，由控制盒102输出端连接军用通讯装备2的蓄电池201系列进行充电。

图18中，一组光伏组件101、控制盒102输入端接光伏组件101，控制盒102输出端接一个具有三根导线的分线器连接三个蓄电池201系列进行储能充电。

具体实施方式

实施例1

图15是本实施例图，可参考图10、图1、图8、图14。用于军用通讯装备2的蓄电池201，容量5AH、电压24V的镉镍圆柱碱性蓄电池201(具有单线通信接口)，太阳能智能供电设备1，包括柔性太阳能光伏组件101、控制盒102输入端接光伏组件101、输出端接具有单线通信接口的镉镍圆柱碱性蓄电池201，其容量5AH，电压24V，在标准光线下约5小时充满。

以下介绍例1的工作原理：当太阳能智能供电设备1展开折叠的柔性太阳能光伏组件101接到控制盒102输入端，单线通信连接模块102-813监测到通信装备2中容量5AH、电压24V的镉镍圆柱碱性蓄电池201。首次接入镉镍圆柱碱性蓄电池201，如果电压未超过16V，智能控制中心模块102-801启动放电模块102-812对其放电到8V，以消除蓄电池充电记忆效应；智能控制中心模块102-801控制BUCK电平转换模块102-803，按制定的充电策略对其充电，实时监控充电电流和镉镍圆柱碱性蓄电池的电压，达到29V或出现-ΔV或达到最大充电时间，即可判定充满，并停止充电。

关键技术：光伏组件101的结构及其封装，选择每块组件101功率30.4W，最大功率点工作电压42V，工作电流为0.72A。组件101由十块柔性太阳能电池芯片101-3成阵列排布，芯片101-3之间留有折叠区域，每个芯片101-3的功率为3.04W，阵列排布为五排两列，每列由两个芯片101-3串联，五排串联后再并联，串联芯片101-3的正极与另一芯片101-3的负电极用两根导线101-5将其电极两端焊接，在两条导线101-5两侧均铺垫带导电胶的柔性导电片101-4，与导线101-5连通导电，再将串联的芯片101-3负极和负极或正极和正极并联连接，并联电极采用一长一短两根导线101-5，短导线101-5放置在芯片101-3并联电极的折叠处与长导线101-5形成同电位连接，在两导线101-5的两侧铺垫柔性导电片101-4，使导线101-5与柔性导电片101-4连接。同理，芯片101-3负极并联和正极并联方式相同，不再赘述。本实施例所说的芯片101-3两面由芯片胶膜101-6’和芯片保护片101-8，将芯片封装夹在中间，在没有芯片101-3区域布满遮挡片101-7，遮挡片101-7在芯片101-3折叠区域被镂空成方孔，该方孔由于加工误差，其尺寸略小于芯片101-3尺寸，遮挡片101-7小部分压在芯片101-3的背光面，然后再将芯片101-3夹在两层组件胶膜101-6中间，最后加前板101-2和背板101-1，至此，完成封装。为使设备轻、体积小，折叠更加容易、快速，在没有芯片101-3的间隙处镂空材料，形成镂空通孔101-10。为避免折叠应力对产品造成损伤，在封装材料边缘，镂空材料设有金属环通孔101-11。

参考图8，组件101的正负极引出区域安装密封防水防尘的接线盒101-9，接线盒内接防反充二极管，接线盒101-9上安装防水、防尘、防呆的连接器101-12。

参考图9，组件101表面采用带有凹凸点的特氟龙布镜像压花处理，使组件101受光面的组件前板101表面形成交错的凹点101-2-2和凸点101-2-1，该凹凸点的形状作用类似凹透镜和凸透镜，凹点101-2-2和凸点101-2-1减少入射太阳光的直接反射损失，同时增加入射太阳光的二次吸收，提高组件101表面的太阳光透过率，减少组件101表面反光，增加101隐蔽性，此工艺有效防止表面前板101-2材料褶皱，提高了柔性组件101产品合格率。电极连接采用两根导线101-5和两片柔性导电片101-4，可以防止组件101因折叠等因素导致一条导线101-5断裂，但不影响光伏组件101还能最大功率有效输出，即便两条导线101-5断裂，组件101仍然可依靠柔性导电片101-4连接还能够保证功率有效输出，使光伏组件101的使用寿命提高。导线101-5选扁平铜编织导线，形成多股折叠，保证有效导通连接。组件前板101-2选用耐候性强，防水性好、耐磨性好的乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。

组件胶膜101-6选用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。

芯片保护片101-8选用局部聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

芯片胶膜101-6’选用局部乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。

芯片101-3可选用非晶硅和硅锗非晶硅双叠层柔性太阳能电池或其材料的柔性太阳能电池，该组件101能满足组件质量轻，弱光性强，抗阴影性强，转化效率高，能减轻单兵作战移动背负的重量，在光照不均匀情况下不会影响供电能力。柔性太阳能电池材料还可以选目前已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性能最佳的材料石墨烯(Graphene)，一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。现在已用于导电薄膜、储能领域、导热散热以及功能性复核材料领域。

遮挡片101-7和组件背板101-2采用合成化学纤维涤纶棉布，如军用丛林迷彩布料，采用了高强合成纤维等多组分混纺，增强耐磨性、拉伸断裂强度、撕裂强度和使用强度，在迷彩颜料中增加化学物质，使迷彩服布料的反射光波与周围景物反射的光波大致相同，增强可见光和近红外波段的光谱反射性能、模拟自然背景典型色彩，能迷惑敌人的肉眼侦察，能抵抗红外侦察，提高太阳能组件的隐蔽伪装性。

见图14控制盒102输入端连接器102-6、输出端连接器102-5、上壳102-1、下壳102-2，控制盒102内有控制电路板102-8和参数显示窗口102-4，控制电路板102-8上焊接有机械开关102-3，该机械开关带防水帽。上壳102-1、下壳102-2，选航空航天铝合金，外表面采用硬质阳极氧化，氧化成军绿色。

控制盒102输入端连接器102-6接光伏组件101，控制盒102输出端连接器102-5接镉镍圆柱碱性蓄电池201，均采用军用防水连接器固定连接。

实施例2

见图16，同实施例1，太阳能智能供电设备1给军用通讯装备2或电子设备的蓄电池201(不具有单线通信接口)储能充电。

光伏组件101，采用两块电压为30.4W，总功率为60.8W，最大功率点工作电压42V，最大功率点工作电流为1.44A，镉镍圆柱碱性蓄电池201，容量为5AH，电压为24V，在标准光线下约2.5小时充满。

控制盒102输入端连接器102-6接连接器101-12，两根输入导线分别连接两个光伏组件101，将电流汇流到控制盒102输入端，由输出端连接器102-6导线连接镉镍圆柱碱性蓄电池201系统进行储能充电，蓄电池201不具备单线通信功能。

控制原理：

1.获取能源储能系统信息

当控制盒102接上有电能输出的光伏组件101，能源匹配管理系统开始工作，接上蓄电池201，智能控制中心模块102-801从输出电压检测模块102-810检测到当前蓄电池201的电压，工作状态指示模块102-800显示“SL”选择字样，通过按键模块102-808短时间按动：选择镉镍圆柱碱性蓄电池24V/5Ah种类；长时间按动：启动能源匹配管理系统进行充电管理。

2.制定能源管理策略

2.1智能控制中心模块102-801根据用户输入的电池种类和输出电压检测模块102-810电压信号，进行电池合法性判断，当电压小于终止放电电压，或大于充电上限电压，智能控制中心模块102-801则发出警告信息，通过工作状态指示模块102-800显示。

2.2接入镉镍圆柱碱性蓄电池201，如果其电压未超过19V，智能控制中心模块启动放电模块先对其放电到16V，来消除镍镉电池记忆效应；

2.3智能控制中心模块102-801启动BUCK电平转换模块，按制定的充电策略进行充电，实时监控充电电流和镉镍圆柱碱性蓄电池电压，当电压达到29V或出现-ΔV或达到最大充电时间，可判定充满，并停止充电。

实施例3

见图17，同实施例2，用太阳能智能供电设备1给军用通讯装备2中容量5AH、电压24V的镉镍圆柱碱性蓄电池201系列储能充电。

采用三块30.4W的光伏组件101，总功率为91.2W，最大功率点工作电压42V，最大功率点工作电流为2.16A。镉镍圆柱碱性蓄电池201系统容量为5AH，电压为24V，在标准光线下约1.5小时充满。控制盒102输入端102-6(图中未画出)和输出端102-5(图中未画出)，连接器101-12有三根导线分别连接三块光伏组件101，连接器101-12将电流汇流到控制盒102输入端102-6，由控制盒102输出端102-5直接连接镉镍圆柱碱性蓄电池201系统储能充电。

实施例1至3说明同一种蓄电池201系列，由太阳能智能供电设备1给军用战术通讯装备2充电。可以根据实际需求选用光伏组件的功率。太阳能智能供电设备1可以匹配各种军用战术通讯装备2，满足单兵作战携带负载的需要，选择携带不同功率的光伏组件201。

实施例4

图18，为军用通讯装备2中三个或多个容量为2AH、电压为7.2V的聚合物锂离子蓄电池201系列储能充电。采用一块30.4W的光伏组件101，最大功率点工作电压42V，工作电流为0.72A，在标准光线下约1.5小时可充满三个聚合物锂离子蓄电池201。控制盒102输入端102-6直接连接光伏组件101，控制盒102输出端102-5选用具有三个输出端的连接器101-12分别与三个聚合物锂离子蓄电池201连接储能充电。

实施例5

如图1所示，给多个不同电压、不同类型、不同容量的蓄电池201储能充电。太阳能智能供电设备1和军用通讯装备2放置固定在有背带4的背架3上。

太阳能智能供电设备1给一个聚合物锂离子蓄电池201，标称电压14.4V，电池容量10AH充电；太阳能智能供电设备1给一个镍镉圆柱碱性蓄电池201系列储能充电，标称电压24V，容量5AH；或一个电池容量7AH储能充电；太阳能智能供电设备1给一个镍镉碱性蓄电池201，电池标称电压12V，一个电池容量0.6AH储能充电；或一个电池容量5.5AH储能充电；如同实施例3。

太阳能智能供电设备1给一种类型蓄电池201充电完成后，再接入另一个类型的蓄电池201储能充电时，利用控制盒102上的机械开关102-3(对应于按键模块102-808)选择充电类型。

通过以上实施例，说明军用战术通讯装备的太阳能智能供电设备可实现一套设备对不同电压、不同容量、不同类型的蓄电池系列进行储能充电；亦可实现对同一种类型，多数量的蓄电池系列，选用不同功率的光电能源转换系统的光伏组件101。运用端对端和单端对多端的能源处理方式，实现本发明同一种太阳能供电设备1对各种不同军用通讯装备和电子设备安全有效地充电，输出端可设置微处理器及通讯芯片，可以管理及监控与之配套的军用通讯装备和电子设备的能源储能系统，进一步稳定供电电流、纪录耗电日志并进行合理的电力调配，对节约能源及用电安全，起到积极预防保护效果。

总之，本发明针对作战环境恶劣多变以及作战通讯设备的不同类型、不同电压、不同容量的蓄电池的特点，可满足小功率通讯设备应急充电模式，满足中功率甚至大功率作战指挥中心通讯设备使用。实施本发明直接转化为产品要通用性更强，满足部队不同兵种不同通信装备的设备需求采用MPPT控制和单片机软件识别等控制技术，使得光电能源转换系统在不同的工作环境下实现高效率发电，同时对于不同种类、不同电压、不同容量的能源储能系统，智能管理控制系统都能匹配管理，自动识别其合法性，实时调整最优能源管理策略，从而实现安全高效能源储能。选用智能控制中心模块，监控光电能源转换系统接近当前最大功率点输出，符合光电能源转换系统变动速度跟一天日照度变化一致(慢变量)。同样，控制电平输出电压和电流，逼近源储能系统的电压电流需求，实现整套系统能量最大功率转换。

本发明太阳能电池组件不限于以上柔性太阳能电池芯片使用的材料，还可以包括石墨烯(Graphene)一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是目前已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性能最佳的材料。目前主要应用包括导电薄膜、储能领域、导热散热以及功能性复核材料领域。

上结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，仍属于本发明构思。

Claims (16)

1.一种军用通讯装备的太阳能智能供电设备，是一个与军用通讯装备(2)配套的设备，其技术特征在于包括光电能源转换系统、智能管理控制系统、能源储能系统，构成一个储能充电的太阳能智能供电设备(1)，亦简称充电设备(1)，该充电设备(1)是一个控制盒(102)及其连接器，可放置在背包(103)及其侧面口袋里；该背包(103)有背架(3)、背带(4)，背包(103)含光电能源转换系统在内的光伏组件(101)或光伏阵列(101)、能源储能系统在内的蓄电池(201)系列；背架(3)上放置军用通讯设备(2)，背架(3)可拆卸组合构成承载光伏组件(101)或光伏阵列的支架。

2.根据权利要求1所述的一种军用通讯装备的太阳能智能供电设备，其特征在于所说的放置在背包(103)内的光伏组件(101)是一种柔性太阳能电池模块(101)，其工作状态展开放置，该电池模块(101)可以多维折叠或卷绕。

3.根据权利要求2所述的一种军用通讯装备的太阳能智能供电设备，其特征在于所说的光伏组件(101)，由柔性太阳能电池芯片(101-3)封装而成，在芯片(101-3)与芯片(101-3)电极连接之间至少有一个多维折叠区域，在该区域内设有镂空通孔(101-10)和镂空挂孔。

4.根据权利要求3所述的一种军用通讯装备的太阳能智能供电设备，其技术特征在于所说封装的电池芯片(101-3)夹层，该夹层由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)包覆电池芯片(101-3)所形成，在其夹层两侧分别层叠胶膜乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、背板(101-1)和前板(101-2)，该前板上有金属环通孔(101-11)。

5.根据权利要求4所述的一种军用通讯装备的太阳能智能供电设备，其特征在于所述的封装是保护光伏组件(101)，还包括控制盒(102)和各种连接器在内的整体，均采用防水、防尘保护。

6.根据权利要求5所述的一种军用通讯装备的太阳能智能供电设备，其技术特征在于述的光伏组件(101)或模块的串并联，均采用至少双扁平编织导线(101-5)连接电池芯片(101-3)的电极，在该电极连接导线(101-5)的一侧或两侧均有保护安全导电的柔性导电片(101-7)。

7.一种军用通讯装备的太阳能智能供电管理控制方法，包括权利要求1-6任一项所述的军用通讯装备的太阳能智能供电设备，由太阳能智能供电设备(1)给军用通讯设备(2)储能充电，其技术特征在于储能充电管理方法，首先获取能源信息，由控制盒(102)连接光伏组件(101)和蓄电池(201)采集电压电流信息，智能控制中心模块(102-801)进行能源信息处理，形成一个可装背包(103)的太阳能智能供电设备(1)；制定能源管理策略：由智能管理控制系统的控制盒(102)进行能源信息处理形成闭环控制系统。

8.根据权利要求7所述的一种太阳能智能供电管理控制方法，其技术特征在于所说的闭环控制系统的方法由太阳能智能供设备(1)或背包(103)对蓄电池(201)进行储能充电的蓄电池系列包括：至少有聚合物锂离子蓄电池、镍镉碱性蓄电池、镉圆柱碱性蓄电池，和并联锂离子蓄电池(201)或以上。

9.根据权利要求8所述的一种太阳能智能供电管理控制方法，其技术特征在于所说的方法还包括由太阳能智能供设备(1)进行储能充电的蓄电池(201)系列标称电压在2.5伏至50伏之间。

10.根据权利要求9所述的一种太阳能智能供电管理控制方法，其技术特征在于所说的由背包(103)进行储能充电的蓄电池(201)系列容量至少还包括2/1.5AH、10AH、0.6AH、5.5AH、5/7AH、5AH。

11.根据权利要求7所述的一种太阳能智能供电管理控制方法，其技术特征在于所说的控制盒(102)由输入连接器(102-6)连接光伏组件(101)输出电压至BUCK电平转换模块(102-803)，通过开关模块(102-805)，构成蓄电池(201)系列充电回路；由智能控制中心模块(102-801)接输入检测模块(102-802)、按键模块(102-808)或单线通信模块(102-813)、输出电压检测模块(102-810)、电流采样模块(102-811)构成控制回路。

12.根据权利要求11所述的一种太阳能智能供电管理控制方法，其技术特征在于所说的智能控制中心模块(102-801)对光伏组件(101)进行最大功率输出管理：输入电压检测模块(102-802)检测到输入电压，调节控制BUCK电平转换模块(102-803)信号占空比，使能源匹配管理系统输入最大化。

13.根据权利要求7所述的一种太阳能智能供电管理控制方法，其技术特征在于所说的智能控制中心模块(102-801)实时监测电压、电流信号，识别蓄电池(201)系列的类型、电压、容量，以保证安全快速的储能充电。

14.根据权利要求11所述的一种太阳能智能供电管理控制方法，其技术特征在于所说的智能控制中心模块(102-801)工作电压和模数转换的基准源由系统工作电压供电模块(102-804)提供。

15.根据权利要求11所述的一种太阳能智能供电管理控制方法，其技术特征在于所说的BUCK电平转换模块(102-803)工作电压由供电模块(102-804)提供。

16.根据权利要求12所述的一种太阳能智能供电管理控制方法，其技术特征在于所述的能源匹配管理系统输入最大化是指输入检测模块(102-802)检测到光伏组件(101)输入电压，调节控制BUCK电平转换模块(102-803)信号占空比，与智能控制中心模块(102-801)形成闭环控制，跟踪光伏组件(101)最大功率输出。