CN110380683A - 一种智能拼接控制盒及其布线方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能拼接控制盒，用于控制由至少两片太阳能电池组件拼接而成的拼接组件的串并联输出，所述智能拼接控制盒的底部设置有与所述拼接组件的所有拼接角上设置的所有极性触点数量相等且一一对应的内部触点，且每个内部触点均与其对应的极性触点连接，其中每个内部触点除了与之连接后会引发电路短接的一个内部触点之外，均与其他内部触点的全部或部分通过开关连接。相应地，提供所述智能拼接控制盒的布线方法。本发明能够实现太阳能电池组件多种串并联方式。

Description

一种智能拼接控制盒及其布线方法

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能技术领域，具体涉及一种智能拼接控制盒及其布线方法。

背景技术

薄膜太阳能具有的轻、薄、柔的技术特点极大的拓展了太阳能的应用范围，移动能源概念的提出和兴起与薄膜太阳能的技术进步和逐渐走向成熟密切相关。与大多数应用于发电、一次能源供应的光伏发电系统不同，薄膜太阳能技术不仅可以被应用于一次能源供应的所有场合，其自身还具备普通晶硅或其他硬质太阳能电池不具备的特点：归纳而言，轻、薄、柔是其自身外在特性，与之对应的内在特性是薄膜太阳能使用过程中无隐裂现象。

在经常性的跌落、摔打等场合，如各种娱乐、文体、教育、儿童智力启蒙等场合，传统的晶硅等硬质太阳能电池由于无法承受经常性跌落或重压等经常会出现隐裂现象，从而导致产品功能失效，而薄膜太阳能电池所具备的特点可以使其应用在经常性的跌落、摔打等场合时无隐裂现象，因此更适用于这些应用场景中。

太阳能电池组件的拼接经常涉及导线的串并联和走线布局，但是现有的太阳能电池汇线盒等多以一次能源供应实现为目的，串并联拼接的目的是满足一次能源供应的需要，很少或基本不考虑功能的多样性、整体布局的兼容性以及标准化一致性等问题。

具体地，常见的太阳能组件拼接控制盒或太阳能汇线盒仅以太阳能组件的某一种串并联实现为目的，其主要功能是实现电压、电流、功率等的匹配为一次能源(电能)输出提供便利，其功能更多的体现在：1)太阳能电池串联或并联或串并联成某一种或几种固定的串并联方式供发电电源使用，功能单一；2)数据采集主要体现在电压、电流、功率等信息的采集、存储和上传，无复杂信息流处理和逻辑判断；3)一个控制盒对应一个或有限几个功能独立的发电单元，功能多样性和拓展性不好；4)整体布局缺乏标准化、兼容性等思想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种能够实现太阳能电池组件多种串并联方式的智能拼接控制盒及其布线方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种智能拼接控制盒，用于控制由至少两片太阳能电池组件拼接而成的拼接组件的串并联输出，所述智能拼接控制盒的底部设置有与所述拼接组件的所有拼接角上设置的所有极性触点数量相等且一一对应的内部触点，且每个内部触点均与其对应的极性触点连接，其中每个内部触点除了与之连接后会引发电路短接的一个内部触点之外，均与其他内部触点的全部或部分通过开关连接。

可选地，所述智能拼接控制盒的每个内部触点均与其对应的极性触点直接接触。

可选地，所述智能拼接控制盒与拼接组件之间通过磁吸的方式实现固定。

可选地，所述开关为受控开关。

可选地，每个智能拼接控制盒对应的拼接组件均通过一连接装置与其他智能拼接控制盒对应的拼接组件连接，以实现各拼接组件之间的连接。

可选地，所述连接装置采用桥联片，相邻两个智能拼接控制盒对应的两个拼接组件均与同一桥联片拼接，从而通过该桥联片将这两个拼接组件连成一个整体；所述桥联片包括基底，基底上的任意两个角中的一个角设置有第一组触点、另一个角设置有第二组触点，其中第一组触点和第二组触点均包括至少两个触点，且第一组触点中的各个触点与第二组触点中的各个触点平行连接或交叉连接；所述相邻两个智能拼接控制盒中一个智能拼接控制盒的底部还设置有与该桥联片的第一组触点中部分或全部触点一一对应的内部触点，另一个智能拼接控制盒的底部还设置有与该桥联片的第二组触点中部分或全部触点一一对应的内部触点，该桥联片的第一组触点中的所述部分或全部触点，以及第二组触点中的所述部分或全部触点，分别与其接近的智能拼接控制盒底部的对应的内部触点连接。

本发明还提供一种上述智能拼接控制盒的布线方法，所述布线方法包括：对于智能拼接控制盒中的每个内部触点，使其分别通过开关和除了与之连接后会引发电路短接的一个内部触点之外的其他内部触点的全部或部分依次连接。

可选地，所述布线方法采用的具体布线方式包括：采用依次单点起始顺时针布线方式，依次单点起始逆时针布线方式，顺时针、逆时针交叉布线方式，以及自由布线方式中的任一种，或者任意两种或多种。

有益效果：

本发明所述智能拼接控制盒作为一种太阳能电池汇线盒，可以实现拼接的太阳能电池组件的多种串并联方式，拓展了太阳能电池汇线盒的应用场景；多个智能拼接控制盒协同对应多个拼接太阳能电池组件，进一步拓展了智能拼接控制盒的应用范围，并加快了智能拼接控制盒的标准化进度；智能拼接控制盒的布线从其所对应的拼接太阳能电池组件的整体功能的角度规划，给出了满足整体功能的布线方法。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种拼接太阳能电池组件的组合方式示意图；

图2为与图1所示拼接组件对应的智能拼接控制盒的内部触点以及排布方式示意图；

图3为图2所示智能拼接控制盒固定在图1所示拼接组件上的示意图；

图4为本发明实施例1提供的桥联片的结构示意图；

图5为相邻两个智能拼接控制盒对应的两个拼接组件通过桥联片连接后的示意图；

图6为将图5中的智能拼接控制盒隐藏后的示意图；

图7为本发明实施例2提供的智能拼接控制盒内部触点之间的连接关系示意图。

图中：100－拼接组件；101、102、103、104－太阳能电池组件；200－智能拼接控制盒；201、202、203、204、205、206、207、208、301、302、303、304、305、306、307、308－内部触点；400－桥联片。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

发明人发现，传统的太阳能汇流箱或太阳能汇线盒的目的是实现光伏转换为一次能源的中间过渡，其汇流箱或汇线盒功能有限，应用场景有限，内部的布线方式中规中矩，没有任何新意可言，也无法将汇流箱或布线方式拓展到其他更多的应用场景或应用场合。

为克服上述问题，本发明实施例提供了一种用于扩展拼接的太阳能电池组件的串并联输出方式的智能拼接控制盒，以及基于该智能拼接控制盒的应用场景设计的以太阳能电池组件串并联关系实现为目的并通过受控开关实现的布线方法，所述智能拼接控制盒及其布线方法是针对太阳能电池组件拼接方式及应用拓展而设计，为太阳能电池组件拼接技术应用于更多场合提供了更多可能。下面通过具体实施例进行详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种智能拼接控制盒，具体为一种带有控制太阳能电池组件串并联输出功能的汇线盒，用于控制由至少两片太阳能电池组件拼接而成的拼接组件的串并联输出。所述智能拼接控制盒的底部设置有与所述拼接组件的所有拼接角上设置的所有极性触点数量相等且一一对应的内部触点，且每个内部触点均与其对应的极性触点连接，其中每个内部触点除了与之连接后会引发电路短接的一个内部触点之外，均与其他内部触点的全部或部分通过开关连接。

所述拼接组件的结构具体为：每一片太阳能电池组件的任意一个角设置有第一组极性触点，所述第一组极性触点包括至少两个极性触点，各片太阳能电池组件的第一组极性触点所在角依次拼接从而形成一个整体的拼接组件。此外，每一片太阳能电池组件的除了第一组极性触点所在角以外的其他角中的任意一个可设置有第二组极性触点，所述第二组极性触点包括至少两个极性触点(用于扩展)。较优地，第一组极性触点与第二组极性触点中各自包含的极性触点数量相同。

以每一片太阳能电池组件的一组对角分别设置有第一组极性触点和第二组极性触点，且第一组极性触点与第二组极性触点均包括2个极性触点为例：

每一片太阳能电池组件的一组对角极性交叉对称布置有4个极性触点，所述一组对角中的一个角设置有包括2个极性触点的第一组极性触点、另一个角设置有包括其余2个极性触点的第二组极性触点，各片太阳能电池组件的第一组极性触点或第二组极性触点所在的角依次拼接从而形成一个整体的拼接组件。其中，依次拼接的角中的每一个均称为拼接角，位于拼接角的极性触点用于输出电能，可称之为输出极性触点，位于这组对角中除拼接角之外的另一个角的极性触点用于扩展，以形成更大的拼接组件，可称之为扩展极性触点。相应地，第一组极性触点为输出极性触点，第二组极性触点为扩展极性触点；或者，第一组极性触点为扩展极性触点，第二组极性触点为输出极性触点。

图1示出了由4片正方形太阳能电池组件101、102、103和104以类似拼瓷砖的方式依次拼接成一个大的正方形拼接组件，其中每一片太阳能电池组件的一组对角极性交叉对称布置有4个极性触点。以图1中的太阳能电池组件101为例，其左下角与右上角构成一组对角，左下角设置有正负两个极性触点，右上角也设置有正负两个极性触点，且左下角的两个极性触点与右上角的两个极性触点极性交叉对称设置，即左下角的正极性触点与右上角的负极性触点对称设置，左下角的负极性触点与右上角的正极性触点对称设置，左下角设置的两个极性触点可定义为第一组极性触点或第二组极性触点，右上角设置的两个极性触点可定义为第二组极性触点或第一组极性触点。相应地，如图1所示，4片太阳能电池组件的所有拼接角上设置的共8个极性触点围成一个小圈，它们依次对角拼接就形成一个整体的拼接组件，这8个极性触点耦合到智能拼接控制盒中，以使智能拼接控制盒与拼接组件构成相互关联的组合体。

虽然图1仅示出了由4片正方形太阳能电池组件拼接成一个整体的拼接组件，但这并不构成对本发明的限制，本发明对拼接组件中太阳能电池组件的形状、数量及其组合方式均不作限制。

图2示出了与图1所示拼接组件对应的智能拼接控制盒的内部触点以及排布方式。如图2所示，所述智能拼接控制盒的底部设置有与所述拼接组件的所有拼接角上设置的所有极性触点数量相等且一一对应的内部触点。具体地，按照拼接组件中太阳能电池组件的分布情况将智能拼接控制盒底部划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域(即图2中由虚线所分割成的四个区域)，每个区域均对应拼接组件中的一个太阳能电池组件，其中，区域Ⅰ对应太阳能电池组件101、区域Ⅱ对应太阳能电池组件102、区域Ⅲ对应太阳能电池组件103、区域Ⅳ对应太阳能电池组件104，而且，区域Ⅰ中设置的内部触点201和202分别对应太阳能电池组件101左下角的两个极性触点，区域Ⅱ中设置的内部触点203和204分别对应太阳能电池组件102右下角的两个极性触点，区域Ⅲ中设置的内部触点205和206分别对应太阳能电池组件103右上角的两个极性触点，区域Ⅳ中设置的内部触点207和208分别对应太阳能电池组件104左上角的两个极性触点。

智能拼接控制盒的每个内部触点均与其对应的极性触点连接。较优地，智能拼接控制盒的每个内部触点均与其对应的极性触点直接接触。

智能拼接控制盒的每个内部触点除了与之连接后会引发电路短接的一个内部触点之外，均与其他内部触点的全部或部分通过开关连接，所述开关可以为受控开关，或者其他起受控开关作用的元件。如图1所示，要构成有实际物理意义的串并联关系，同一个太阳能电池组件的正负极之间不能短接，对应于图2所示的区域Ⅰ中的内部触点201和202之间、区域Ⅱ中的内部触点203和204之间、区域Ⅲ中的内部触点205和206之间，以及区域Ⅳ中内部触点207和208之间均不能短接，除此之外，图2中的每个内部触点均有可能、有机会与其他内部触点相连，所有内部触点全部有效的连接方式为种。相应地，对于由n个太阳能电池组件拼接而成的拼接组件，其对应的智能拼接控制盒中所有内部触点全部有效的连接方式为种，n为正整数。

如图3所示，图2所示的智能拼接控制盒应固定在图1所示的拼接组件上，二者之间的固定方式不限。较优地，智能拼接控制盒100与拼接组件200之间通过磁吸的方式实现固定。

虽然本实施例以4片正方形太阳能电池组件拼接成一个大的正方形拼接组件所用的智能拼接控制盒为例进行描述，但是对于由2～3片或多于4片太阳能电池组件，以及其他各种形状的太阳能电池组件拼接成一个平面的拼接组件所用的智能拼接控制盒，均应在本发明的保护范围内。

为了在一个智能拼接控制盒内、以及不同的智能拼接控制盒之间实现太阳能电池组件的串并联，要求本发明所述的同一个智能拼接控制盒的所有内部触点中，除了对应于一个太阳能电池组件上两个用于输出电能的极性触点的两个内部触点之间不能连接(短接)，任一内部触点均有与其他内部触点连接的可行性，智能拼接控制盒中可以连接的内部触点之间通过受控开关或其他起受控开关作用的元件连接，以实现太阳能电池组件的多种组合的串并联关系。

对应连接的物理含义在于，对于每一个特定的太阳能电池组件的每个用于输出电能的极性触点而言，具有同等机会与其他太阳能电池组件的用于输出电能的正极或负极触点连接以构成某一种特定形式的或并联或串联的连接关系，对于本发明所述智能拼接控制盒范围内的太阳能电池组件的串并联关系可通过选择不同的开关模式和接线方式实现，实质上给出了多种或并联或串联或串并联的连接路径，不同的连接路径可以形成不同的图案，特定的图案经过变形或抽象可以用于儿童启蒙、娱乐、教育、文体等多种应用场合。

此外，虽然本实施例所述智能拼接控制盒接入的是由至少两片太阳能电池组件拼接而成的拼接组件，但在实际应用中，即使只接入一片太阳能电池组件，智能拼接控制盒也能正常工作，只是没有其他太阳能电池组件与接入该智能拼接控制盒的那片太阳能电池组件形成串并联关系。

本实施例中，不同智能拼接控制盒对应的不同拼接组件之间也可以实现连接。具体地，每个智能拼接控制盒对应的拼接组件均通过一连接装置与其他智能拼接控制盒对应的拼接组件连接，以实现各拼接组件之间的连接。

如图4所示，所述连接装置采用桥联片，相邻两个智能拼接控制盒对应的两个拼接组件均与同一桥联片拼接，从而通过该桥联片将这两个拼接组件连成一个整体。通过桥联片与智能拼接控制盒的组合实现的串并联关系，给出的组合方式更加多样化，可以拓展到中学物理电路学应用，以及中学数学中的排列组合等相关的领域，拓展了本发明所述智能拼接控制盒的应用范围。

所述桥联片包括基底，基底上的任意两个角中的一个角设置有第一组触点、另一个角设置有第二组触点，其中第一组触点和第二组触点均包括至少两个触点，且第一组触点中的各个触点与第二组触点中的各个触点平行连接或交叉连接；所述相邻两个智能拼接控制盒中一个智能拼接控制盒的底部还设置有与该桥联片的第一组触点中部分或全部触点一一对应的内部触点，另一个智能拼接控制盒的底部还设置有与该桥联片的第二组触点中部分或全部触点一一对应的内部触点，该桥联片的第一组触点中的所述部分或全部触点，以及第二组触点中的所述部分或全部触点，分别与其接近的智能拼接控制盒底部的对应的内部触点连接。

以桥联片的一组对角分别设置有第一组触点和第二组触点，且第一组触点与第二组触点均包括2个触点为例：

具体地，如图5和6所示，相邻两个智能拼接控制盒200对应的两个拼接组件100均与同一桥联片400拼接，从而通过该桥联片400将这两个拼接组件100连成一个整体。

如图4所示，所述桥联片400包括基底，基底上的一组对角共设置有4个触点，其中每个角设置两个触点，且其中一个角设置的两个触点与另一个角设置的两个触点平行连接或交叉连接(图4-6仅示出了交叉连接)；所述相邻两个智能拼接控制盒中一个智能拼接控制盒的底部还设置有与该桥联片的所述一组对角中一个角的两个触点分别对应的两个内部触点，另一个智能拼接控制盒的底部还设置有与该桥联片的所述一组对角中另一个角的两个触点分别对应的两个内部触点，该桥联片的所述一组对角中每个角设置的两个触点分别与其接近的智能拼接控制盒底部的对应的两个内部触点连接。具体地，如图6所示，桥联片400的左上角与右下角构成一组对角，左上角设置有两个触点，右下角也设置有两个触点，左上角的两个触点与右下角的两个触点对称设置且交叉连接(也可平行连接)，即左上角的一个触点与右下角的一个不与之对称的触点连接，左上角的另一个触点与右下角的另一个触点连接。所述触点可采用固定导电片。当然，如图5和6所示，桥联片400的左上角设置的两个触点分别与其接近的拼接组件(即图5和6中位于左上的拼接组件)对应的智能拼接控制盒底部的对应的两个内部触点连接，桥联片400的右下角设置的两个触点分别与其接近的拼接组件(即图5和6中位于右下的拼接组件)对应的智能拼接控制盒底部的对应的两个内部触点连接。

而且，与太阳能电池组件不同的是，桥联片4的基底上不设置薄膜电池。

实施例2：

本实施例提供一种如实施例1所述智能拼接控制盒的布线方法。所述布线方法包括：对于智能拼接控制盒中的每个内部触点，使其分别通过开关和除了与之连接后会引发电路短接的一个内部触点之外的其他内部触点的全部或部分依次连接。

图7示出了智能拼接控制盒中的每个内部触点分别通过开关和除了与之连接后会引发电路短接的一个内部触点之外的所有其他内部触点连接后的示意图。图7中每一个开关都是受控开关，对应于图1所示拼接组件和图2所示智能拼接控制盒，图7中位于区域Ⅰ中的两个内部触点301和302，位于区域Ⅱ中的两个内部触点303和304，位于区域Ⅲ中的两个内部触点305和306，以及位于区域Ⅳ中的两个触点307、308之间不能通过受控开关连接，而位于不同区域的两个内部触点之间，如内部触点302和303之间，内部触点304和305之间，内部触点306和307之间，以及内部触点308和301之间，应该通过受控开关连接，其他任意两个不相邻的内部触点之间均应该通过受控开关连接。

本实施例所述布线方法给出了智能拼接控制盒内部的布线方式，分别优化后得到的布线方式包括：采用依次单点起始顺时针布线方式，依次单点起始逆时针布线方式，顺时针、逆时针交叉布线方式，以及自由布线方式中的任一种，或者任意两种或多种。

其中，每种布线方式应结合智能拼接控制盒的实际应用、尺寸、内部元器件选型和电磁干扰等因素综合考虑，上述各种布线方式还可组合使用，目的是在功能实现上满足尺寸和可靠性等要求。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能拼接控制盒，用于控制由至少两片太阳能电池组件拼接而成的拼接组件的串并联输出，其特征在于，所述智能拼接控制盒的底部设置有与所述拼接组件的所有拼接角上设置的所有极性触点数量相等且一一对应的内部触点，且每个内部触点均与其对应的极性触点连接，其中每个内部触点除了与之连接后会引发电路短接的一个内部触点之外，均与其他内部触点的全部或部分通过开关连接。

2.根据权利要求1所述的智能拼接控制盒，其特征在于，所述智能拼接控制盒的每个内部触点均与其对应的极性触点直接接触。

3.根据权利要求1所述的智能拼接控制盒，其特征在于，所述智能拼接控制盒与拼接组件之间通过磁吸的方式实现固定。

4.根据权利要求1所述的智能拼接控制盒，其特征在于，所述开关为受控开关。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的智能拼接控制盒，其特征在于，每个智能拼接控制盒对应的拼接组件均通过一连接装置与其他智能拼接控制盒对应的拼接组件连接，以实现各拼接组件之间的连接。

6.根据权利要求5所述的智能拼接控制盒，其特征在于，所述连接装置采用桥联片，相邻两个智能拼接控制盒对应的两个拼接组件均与同一桥联片拼接，从而通过该桥联片将这两个拼接组件连成一个整体；所述桥联片包括基底，基底上的任意两个角中的一个角设置有第一组触点、另一个角设置有第二组触点，其中第一组触点和第二组触点均包括至少两个触点，且第一组触点中的各个触点与第二组触点中的各个触点平行连接或交叉连接；所述相邻两个智能拼接控制盒中一个智能拼接控制盒的底部还设置有与该桥联片的第一组触点中部分或全部触点一一对应的内部触点，另一个智能拼接控制盒的底部还设置有与该桥联片的第二组触点中部分或全部触点一一对应的内部触点，该桥联片的第一组触点中的所述部分或全部触点，以及第二组触点中的所述部分或全部触点，分别与其接近的智能拼接控制盒底部的对应的内部触点连接。

7.一种智能拼接控制盒的布线方法，所述智能拼接控制盒采用如权利要求1-6中任一项所述的智能拼接控制盒，其特征在于，所述布线方法包括：对于智能拼接控制盒中的每个内部触点，使其分别通过开关和除了与之连接后会引发电路短接的一个内部触点之外的其他内部触点的全部或部分依次连接。

8.根据权利要求7所述的布线方法，其特征在于，所述布线方法采用的具体布线方式包括：采用依次单点起始顺时针布线方式，依次单点起始逆时针布线方式，顺时针、逆时针交叉布线方式，以及自由布线方式中的任一种，或者任意两种或多种。