CN113948785A - 一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置及其应用，所述的系统装置包括由上至下依次层叠设置的太阳能电池、储能电池和相变材料。利用太阳能全光谱，利用光伏电池直接为储能电池充电。将全光谱其余能量通过太阳光吸收体以热的形式传递给储能电池以及相变储能材料，以让储能电池达到最佳工作温度，并通过相变材料的热管理降低局部过热风险以及存储多余的热量。所提供的系统装置具有广泛的温度适用性，特别是低温和极寒温度条件下，可以让储能电池达到最佳工作温度，将光伏发电之外的太阳光余热转化成储能电池容量的提升，实现低效热能到高效热能的转化，从而实现太阳光为储能电池的绿色充电和智能热管理的“碳中和”应用场景。

Description

一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置及其 应用
技术领域
本发明属于发电储能技术领域，涉及一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置及其应用。
背景技术
21世纪以来，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求量不断增长。目前，人类使用的最主要能源是不可再生能源，如石油、天然气、煤炭和裂变核燃料等约占能源总消费量的90%，而可再生能源，如水力、太阳能等只占10%。其中，太阳能是人类取之不尽，用之不绝的可再生能源，不产生任何环境污染，是清洁能源，优越性非常突出。
面对能源需要和环境保护的双重压力，需要采取提高能源利用率、改善能源结构，发展可再生能源等策略。太阳能光伏发电作为新能源发电的代表，已经正式应用于生产实际中。光伏电源不同于传统电源，它的输出功率随着光照强度、温度等环境因素的改变而剧烈变化，而且具有不可控性，因此，光伏发电若要取代传统能源实现大规模并网发电，它对电网产生的冲击影响是不可忽视的。并且，随着光伏系统在电网中所占比例的不断增大，它对电网带来的影响必须得到有效治理以保证供电的安全可靠。储能系统在光伏发电系统中的应用可以解决光伏发电系统中的供电不平衡问题，以满足符合正常工作的需求。储能系统对于光伏电站的稳定运行至关重要。储能系统不仅保证系统的稳定可靠，还是解决电压脉冲、涌流、电压跌落和瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效途径。
太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用，直接产生电能，不需要消耗燃料和水等物质，使用中不释放包括CO2的任何气体，是对环境无污染 的可再生能源，这对改善生态环境、缓解温室气体的有害作用具有重大意义。因此太阳能电池必将成为21世纪的重要新能源。目前一些发达国家采用太阳能电池发出的电并入电网的措施，既能部分平衡高峰用电，又可省去储电的费用。太阳能发电系统一般没有发电机具有的转动部件，所以也不会产生噪音，不容易损坏，便于维护。
目前的太阳能电池组件主要是用钢化玻璃、EVA封装层、背板及边框将太阳能电池封装成的一个整体，然后应用于并网光伏发电系统或独立光伏发电系统中。在光伏系统中太阳能电池组件作为最重要的一部分，承担着将太阳能转化为电能的重任。太阳能电池组件通过合理的串联和并联，达到光伏发电系统的要求。
CN208143135U公开了一种发电及储能集成装置，包括依次层叠的上电极层、薄膜光伏器件、第一共用电极层、薄膜储能器件、第二共用电极层、整流器件、第三共用电极层、摩擦发电器件和下电极层；上电极层和第二共用电极层电连接；第二共用电极层和下电极层电连接；第一共用电极层和第三共用电极层电连接。
CN102163857A公开了一种集成式智能化太阳能发电储能装置，它包括太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括钢化玻璃、背板及固定在钢化玻璃与背板之间的太阳能电池板，所述太阳能电池组件整体配装在框体上，在框体体内封装有锂电池，在背板上设置有与锂电池相连的智能光伏控制器。
CN102938480A公开了一种储能太阳能电池组件及制备方法，包括太阳能电池组件本体，薄膜锂电池板以及微型智能控制器，薄膜锂电池板以及微型智能控制器均设于太阳能电池组件本体的背面，薄膜锂电池板内均匀间隔设有薄膜锂电池模块，微型智能控制器还分别与太阳能电池组件本体以及薄膜锂电池板相连。先对太阳能电池组件本体进行封装，分别将薄膜锂电池板以及微型智能控制器安装在太阳能电池组件本体的背面。再将太阳能电池组件本体以及薄膜锂电池板引出的导线分别连接到微型智能控制器上。对上述安装有薄膜锂电池板以及微型智能控制器的太阳能电池组件本体装配铝合金边框。
目前常见的发电储能系统完全没有考虑到极端的低温环境。而通常采用的储能电池（锂电池），对于温度高度敏感，不同温度下的容量可以相差数百倍，因此，受限于锂电池的温度敏感性，在极端的低温条件下，锂电池几乎无法工作。另一方面，太阳能光谱中只有极少数小于太阳能电池的禁带宽度的光子能够被吸收，其他的以光散射或者热的形式损失掉，导致能量效率极低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置及其应用，本发明提供的系统装置具有广泛的温度适用性，特别是针对低温条件下，通过调控热聚焦的倍数，可以让普通的锂离子电池达到最佳温度，从而大幅度增加此类系统装置的适用场景。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，所述的系统装置包括由上至下依次层叠设置的太阳能电池模块和储能电池，所述的储能电池外周包裹相变材料层。
所述的太阳能电池模块包括由上至下间隔设置的玻璃层和太阳能电池，所述的玻璃层和太阳能电池之间形成第一夹层空间。
本发明设计了一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，该系统装置适用于低温的极端环境，利用太阳能全光谱，将太阳能电池模块，直接为储能电池系统提供电能。具体而言，本发明提供的系统装置的优势在于：
（1）将全光谱其余能量以热的形式传递给储能电池系统进行保温，以让其达到最佳工作温度，同时储能电池周围的相变材料层会对储能电池进行保温并热储能，降低电池局部过热的风险并存储多余的热量，向储能电池充电，提升其续航能力。
（2）本发明在太阳能电池上方安装高透光的玻璃层，在二者之间形成第一夹层空间，用于保温，因此本发明提供的系统装置具有广泛的温度适用性，特别是针对低温条件下，通过调控热聚焦（太阳能电池面积与储能电池面积的比值）的倍数，可以让储能电池达到最佳温度，从而大幅度增加此类系统装置的适用场景以及能量效率。
需要说明的是，本发明对储能电池的类型不作具体要求和特殊限定，包括但不限于铅酸电池、锂电池、镍镉电池和镍氢电池等等。通过太阳能电池模块向储能电池充电。
另外，本发明对系统装置的使用场景不作具体要求和特殊限定，包括但不限于电动汽车车顶、充电桩、光伏储能电站和手机壳。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的第一夹层空间内为空气环境或真空环境。
优选地，所述的第一夹层空间的厚度为0.4~1cm，例如可以是0.4cm、0.45cm、0.5cm、0.55cm、0.6cm、0.65cm、0.7cm、0.75cm、0.8cm、0.85cm、0.9cm或1cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的太阳能电池为薄膜型太阳能电池，所述的太阳能电池模块还包括位于太阳能电池下方的选择吸收层，所述的太阳能电池与选择吸收层间隔设置，形成第二夹层空间，所述的选择吸收层与储能电池紧贴设置。
优选地，所述的第二夹层空间内为空气环境或真空环境。
优选地，所述的第二夹层空间的厚度为0.4~1cm，例如可以是0.4cm、0.45cm、0.5cm、0.55cm、0.6cm、0.65cm、0.7cm、0.75cm、0.8cm、0.85cm、0.9cm或1cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在本发明中，如果采用薄膜型太阳能电池，诸如半透钙钛矿电池或太阳能薄膜电池CuInxGa(1-x)Se2（CIGS）等，该类太阳能电池的特点是能够将大于禁带宽度的光子直接透过到下层的选择性层上，从而将光能转化成热能供给储能电池。第一夹层空间和第二夹层空间主要用于降低对流散热，隔绝外部气流影响，从而达到保温和储热的效果。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的太阳能电池为非薄膜型太阳能电池，所述的太阳能电池与储能电池紧贴设置。
优选地，所述的非薄膜型太阳能电池包括硅电池或叠层太阳能电池。
在本发明中，如果采用非薄膜型太阳能电池，诸如硅电池或叠层太阳电池等，由于非薄膜型太阳能电池无法将能够将大于禁带宽度的光子透过到下层的选择性吸收层，而是直接将其转化为热和光散射损失了，因此对于非薄膜型太阳能电池而言，可以省去选择性吸收层，将非薄膜型太阳能电池直接贴合于储能电池表面，进行供热。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的储能电池外周包裹相变材料层。
优选地，所述的相变材料层采用的相变材料包括石蜡或聚乙二醇。
优选地，所述的相变材料层的厚度为12~100cm，例如可以是12cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm或100cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在本发明中，通过相变材料层包裹储能电池，以保证储能电池各个区域的温差更小，同时可以将多余的热能即时存储。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的相变材料层外周包裹第一隔热层。
优选地，所述的第一隔热层采用的隔热材料包括气凝胶或隔热泡沫。
优选地，所述的第一隔热层的厚度为1~20cm，例如可以是1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、16 cm、17cm、18cm、19cm或20cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在本发明中，包裹第一隔热层的目的在于隔绝装置底部与环境之间的传热，增强保温效果。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的太阳能电池模块的侧壁包裹第二隔热层。
优选地，所述的第二隔热层采用的隔热材料包括气凝胶或隔热泡沫。
优选地，所述的第二隔热层的厚度为1~20cm，例如可以是1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、16 cm、17cm、18cm、19cm或20cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在本发明中，第二隔热层的作用在于隔绝外界环境温度的影响，实现保温效果，同时可以吸光，在热量供应不足时，可以扩大其所占比例，用于热聚焦，进一步提升温度。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的玻璃层采用的材料为石英玻璃。
优选地，所述的玻璃层的厚度为1~6mm，例如可以是1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm或6mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的系统装置的用途，所述的系统装置用于低温环境。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的低温环境的温度为-150°C~10°C，例如可以是-150°C、-140°C、-130°C、-120°C、-110°C、-100°C、-90°C、-80°C、-70°C、-60°C、-50°C、-40°C、-30°C、-20°C、-10°C、0°C或10°C，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明设计了一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，该系统装置适用于低温的极端环境，利用太阳能全光谱，将太阳能电池模块，直接为储能电池系统提供电能。将全光谱其余能量以热的形式传递给储能电池系统进行保温，以让其达到最佳工作温度，同时储能电池周围的相变材料层会对储能电池进行保温并热储能，降低电池局部过热的风险并存储多余的热量，向储能电池充电，提升其续航能力。
（2）本发明在太阳能电池上方安装高透光的玻璃层，在二者之间形成第一夹层空间，用于保温，因此本发明提供的系统装置具有广泛的温度适用性，特别是针对低温条件下，通过调控热聚焦（太阳能电池面积与储能电池面积的比值）的倍数，可以让储能电池达到最佳温度，从而大幅度增加此类系统装置的适用场景以及能量效率。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的系统装置的结构示意图；
图2为本发明一个具体实施方式提供的系统装置的结构示意图；
图3为本发明一个具体实施方式提供的系统装置的结构示意图；
图4为本发明一个具体实施方式提供的系统装置的结构示意图；
图5为液态锂电池的容量-电压变温曲线；
图6为固态锂电池的容量-电压变温曲线。
其中，1-玻璃层；2-第一夹层空间；3-太阳能电池；4-选择吸收层；5-储能电池；6-相变材料层；7-第一隔热层；8-第二隔热层；9-第二夹层空间。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解 为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
目前常见的基于太阳能充电的储能电池有如下两种：
（1）如图3所示，包括太阳能电池和锂电池，太阳能电池和锂电池的种类太阳能电池的输入端通过充电导线连接锂电池，太阳能电池的输出端通过放电导线连接锂电池。
（2）如图4所示，包括紧贴设置的太阳能电池和锂电池。
但上述两种不同结构的储能电池均未考虑到低温环境对锂电池性能的影响，而锂电池（包括固态锂电池和液态锂电池）对温度的变化较为敏感，随着温度的变化，锂电池的容量和电压也会出现剧烈波动。图5为液态锂电池的容量-电压变温曲线，图6为固态锂电池的容量-电压变温曲线。由图5可以看出，在-10℃和-20℃环境下，液态锂电池的容量均降为0。同样地，由图6可以看出，在0℃环境下，固态锂电池的容量降为0。
因此，为了避免锂电池在低温环境下出现的容量衰减问题，本发明对原有的储能电池进行了重新设计，设计了一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置。具体而言：
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，所述的系统装置如图1所示，包括由上至下依次层叠设置的太阳能电池模块和储能电池5。
太阳能电池模块包括由上至下依次设置的玻璃层1、太阳能电池3和选择吸收层4，其中，玻璃层1为石英玻璃，玻璃层1的厚度为1~6mm。太阳能电池3为薄膜型太阳能电池3，玻璃层1和太阳能电池3之间间隔设置，形成第一夹层空间2，第一夹层空间2内为空气环境或真空环境，第一夹层空间2的厚度为0.4~1cm。薄膜型太阳能电池3能够将大于禁带宽度的光子直接透过到下层的选择性吸收层上，从而将光能转化成热能供给储能电池5。太阳能电池3与选择吸收层4间隔设置，形成第二夹层空间9，第二夹层空间9内为空气环境或真空环境，第二夹层空间9的厚度为0.4~1cm。第一夹层空间2和第二夹层空间9主要用于降低对流散热，隔绝外部气流影响，从而达到保温和储热的效果。选择吸收层4与储能电池5紧贴设置。
储能电池5外周包裹相变材料层6，相变材料层6采用的相变材料包括石蜡或聚乙二醇，相变材料层6的厚度为12~100cm。通过相变材料层6包裹储能电池5，以保证储能电池5各个区域的温差更小，同时可以将多余的热能即时存储。相变材料层6外周包裹第一隔热层7，第一隔热层7采用的隔热材料包括气凝胶或隔热泡沫，第一隔热层7的厚度为1~20cm。包裹第一隔热层7的目的在于隔绝装置底部与环境之间的传热，增强保温效果。
太阳能电池模块的侧壁包裹第二隔热层8，第二隔热层8采用的隔热材料包括气凝胶或隔热泡沫，第二隔热层8的厚度为1~20cm。第二隔热层8的作用在于隔绝外界环境温度的影响，实现保温效果，同时可以吸光，在热量供应不足时，可以扩大其所占比例，用于热聚焦，进一步提升温度。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，所述的系统装置如图2所示，包括由上至下依次层叠设置的太阳能电池模块和储能电池5。
太阳能电池模块包括由上至下间隔设置的玻璃层1和太阳能电池3，其中，玻璃层1为石英玻璃，玻璃层1的厚度为1~6mm。太阳能电池3为非薄膜型太阳能电池3，玻璃层1和太阳能电池3之间形成第一夹层空间2，第一夹层空间2内为空气环境或真空环境，第一夹层空间2的厚度为0.4~1cm。太阳能电池3与储能电池5紧贴设置。由于非薄膜型太阳能电池3无法将能够将大于禁带宽度的光子透过到下层的选择性吸收层，而是直接将其转化为热和光散射损失了，因此对于非薄膜型太阳能电池3而言，可以省去选择性吸收层，将非薄膜型太阳能电池3直接贴合于储能电池5表面，进行供热。
储能电池5外周包裹相变材料层6，相变材料层6采用的相变材料包括石蜡或聚乙二醇，相变材料层6的厚度为12~100cm。通过相变材料层6包裹储能电池5，以保证储能电池5各个区域的温差更小，同时可以将多余的热能即时存储。相变材料层6外周包裹第一隔热层7，第一隔热层7采用的隔热材料包括气凝胶或隔热泡沫，第一隔热层7的厚度为1~20cm。包裹第一隔热层7的目的在于隔绝装置底部与环境之间的传热，增强保温效果。
太阳能电池模块的侧壁包裹第二隔热层8，第二隔热层8采用的隔热材料包括气凝胶或隔热泡沫，第二隔热层8的厚度为1~20cm。第二隔热层8的作用在于隔绝外界环境温度的影响，实现保温效果，同时可以吸光，在热量供应不足时，可以扩大其所占比例，用于热聚焦，进一步提升温度。
实施例1
本实施例提供了一种如图1所示的基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，所述的系统装置包括由上至下依次设置的玻璃层1、太阳能电池3和选择吸收层4和储能电池5。
玻璃层1为石英玻璃，玻璃层1的厚度为1mm。
太阳能电池3为CIGS薄膜型太阳能电池，玻璃层1和太阳能电池3之间形成0.4cm厚的第一夹层空间2，第一夹层空间2内为空气环境。
太阳能电池3与选择吸收层4之间形成0.4cm厚的第二夹层空间9，第二夹层空间9内为空气环境。
选择吸收层4与储能电池5紧贴设置，储能电池5为液态锂电池。
储能电池5外周包裹12cm厚的石蜡，相变材料层6外周包裹20cm厚的隔热泡沫。太阳能电池模块的侧壁包裹20cm厚的气凝胶。
实施例2
本实施例提供了一种如图1所示的基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，所述的系统装置包括由上至下依次设置的玻璃层1、太阳能电池3和选择吸收层4和储能电池5。
玻璃层1为石英玻璃，玻璃层1的厚度为2mm。
太阳能电池3为CIGS薄膜型太阳能电池，玻璃层1和太阳能电池3之间形成0.5cm厚的第一夹层空间2，第一夹层空间2内为真空环境。
太阳能电池3与选择吸收层4之间形成0.7cm厚的第二夹层空间9，第二夹层空间9内为真空环境。
选择吸收层4与储能电池5紧贴设置，储能电池5为液态锂电池。
储能电池5外周包裹20cm厚的聚乙二醇。相变材料层6外周包裹18cm厚的气凝胶。太阳能电池模块的侧壁包裹18cm厚的气凝胶。
实施例3
本实施例提供了一种如图1所示的基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，所述的系统装置包括由上至下依次设置的玻璃层1、太阳能电池3和选择吸收层4和储能电池5。
玻璃层1为石英玻璃，玻璃层1的厚度为3mm。
太阳能电池3为半透明钙钛矿太阳能电池，玻璃层1和太阳能电池3之间形成0.7cm厚的第一夹层空间2，第一夹层空间2内为空气环境。
太阳能电池3与选择吸收层4之间形成1cm厚的第二夹层空间9，第二夹层空间9内为空气环境。
选择吸收层4与储能电池5紧贴设置，储能电池5为液态锂电池。
储能电池5外周包裹40cm厚的石蜡。相变材料层6外周包裹15cm厚的隔热泡沫。太阳能电池模块的侧壁包裹15cm厚的气凝胶。
实施例4
本实施例提供了一种如图2所示的基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，所述的系统装置包括由上至下依次设置的玻璃层1、太阳能电池3和储能电池5。
玻璃层1为石英玻璃，玻璃层1的厚度为4mm。
太阳能电池3为叠层太阳能电池，玻璃层1和太阳能电池3之间形成0.8cm厚的第一夹层空间2，第一夹层空间2内为真空环境。
太阳能电池3与储能电池5紧贴设置，储能电池5为液态锂电池。
储能电池5外周包裹60cm厚的聚乙二醇。相变材料层6外周包裹10cm厚的隔热泡沫。太阳能电池模块的侧壁包裹10cm厚的气凝胶。
实施例5
本实施例提供了一种如图2所示的基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，所述的系统装置包括由上至下依次设置的玻璃层1、太阳能电池3和储能电池5。
玻璃层1为石英玻璃，玻璃层1的厚度为5mm。
太阳能电池3为硅太阳能电池，玻璃层1和太阳能电池3之间形成0.9cm厚的第一夹层空间2，第一夹层空间2内为空气环境。
太阳能电池3与储能电池5紧贴设置，储能电池5为液态锂电池。
储能电池5外周包裹80cm厚的石蜡，相变材料层6外周包裹5cm厚的气凝胶。太阳能电池模块的侧壁包裹5cm厚的隔热泡沫。
实施例6
本实施例提供了一种如图2所示的基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，所述的系统装置包括由上至下依次设置的玻璃层1、太阳能电池3和储能电池5。
玻璃层1为石英玻璃，玻璃层1的厚度为6mm。
太阳能电池3为叠层太阳能电池，玻璃层1和太阳能电池3之间形成1cm厚的第一夹层空间2，第一夹层空间2内为空气环境或真空环境。
太阳能电池3与储能电池5紧贴设置，储能电池5为液态锂电池。
储能电池5外周包裹100cm厚的聚乙二醇，相变材料层6外周包裹1cm厚的隔热泡沫。太阳能电池模块的侧壁包裹1cm厚的气凝胶。
应用例1
本应用例提供了一种具体实施方式所述的系统装置在电动汽车车顶上的适用方式。具体包括：
将上述具体实施方式提供的系统装置融入电动汽车车顶设计，系统装置与电动汽车底部的驱动电机电路连接，其中的太阳能电池用于吸收太阳光发电，储能电池用于储蓄电能并为驱动电机提供电力，相变储能材料用于储存热能。太阳能发电为储能电池充电，通过供热管理提高调控电池的环境温度，提高热能的使用效率，增加了在汽车行驶过程中自行发电的太阳能电池，随时补充汽车能耗，降低电动汽车充电的频率，特别是在低温环境下仍然可以保持供电和正常的电池容量。
应用例2
本应用例提供了一种具体实施方式所述的系统装置在充电桩上的适用方式。具体包括：
充电桩壳体、显示屏、充电接头、按压开关、电器安装架、控制器、中间继电器、交流接触器和AC/DC电源转换模块等充电桩必备元器件，以及上述具体实施方式提供的系统装置。其中，太阳能电池用于吸收太阳光发电，储能电池用于储蓄电能并为待充电设备充电。太阳能发电为储能电池等储能电池充电，在原有的蓄电池驱动的动力基础上，通过供热管理提高调控电池的环境温度，这大幅度降低建设成本低，大幅度减少充电桩待机市电功耗，同时节约运营成本，即便在低温环境下仍然可以保证供电。
应用例3
本应用例提供了一种具体实施方式所述的系统装置在光伏储能电站上的适用方式。具体包括：
超级电容器、控制器、双向DC/DC变换器、DC/AC逆变器以及上述具体实施方式提供的系统装置，其中，太阳能电池与超级电容器连接，超级电容器通过控制器与双向DC/DC变换器和DC/AC逆变器连接，双向DC/DC变换器与储能电池连接，DC/AC逆变器连接至电网。利用太阳能电池给储能电池充电，进行配合存储电能，能够在用电低谷时将太阳能电池接收并转化的电能分别储存至超级电容器和储能电池中，并能够将电网中的电能经超级电容器输送至储能电池中以备不时之需。而在用电高峰时可以通过超级电容器电网进行输送电能，用预先储存在储能电池中的电能对超级电容器进行补充电能，使超级电容器能够具有持续的输电能力。除此之外，特别是在低温条件下，在不耗费其他电能的情况下，通过此系统进行热管理，可以保证整个系统正常高效运行。
应用例4
本应用例提供了一种具体实施方式所述的系统装置在手机壳上的适用方式。具体包括：
手机壳本体、充电电路以及上述具体实施方式提供的系统装置；系统装置设置于手机壳的外表面，并确保太阳能电池暴露在外，太阳能电池用于吸收太阳光发电并将电能储存于储能电池中，储能电池通过充电电路电性连接移动设备的充电插口，储能电池通过充电电路向移动设备充电。特别是在低温环境下，此系统可以保证整个手机处于正常状态，不会因为低温而当机。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，其特征在于，所述的系统装置包括由上至下依次层叠设置的太阳能电池模块和储能电池，所述的储能电池外周包裹相变材料层；
所述的太阳能电池模块包括由上至下间隔设置的玻璃层和太阳能电池，所述的玻璃层和太阳能电池之间形成第一夹层空间。
2.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述的第一夹层空间内为空气环境或真空环境；
优选地，所述的第一夹层空间的厚度为0.4~1cm。
3.根据权利要求1或2所述的系统装置，其特征在于，所述的太阳能电池为薄膜型太阳能电池，所述的太阳能电池模块还包括位于太阳能电池下方的选择吸收层，所述的太阳能电池与选择吸收层间隔设置，形成第二夹层空间，所述的选择吸收层与储能电池紧贴设置；
优选地，所述的第二夹层空间内为空气环境或真空环境；
优选地，所述的第二夹层空间的厚度为0.4~1cm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的系统装置，其特征在于，所述的太阳能电池为非薄膜型太阳能电池，所述的太阳能电池与储能电池紧贴设置；
优选地，所述的非薄膜型太阳能电池包括硅电池或叠层太阳能电池。
5.根据权利要求1-4任一项所述的系统装置，其特征在于，所述的相变材料层采用的相变材料包括石蜡或聚乙二醇；
优选地，所述的相变材料层的厚度为12~100cm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的系统装置，其特征在于，所述的相变材料层外周包裹第一隔热层；
优选地，所述的第一隔热层采用的隔热材料包括气凝胶或隔热泡沫；
优选地，所述的第一隔热层的厚度为1~20cm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的系统装置，其特征在于，所述的太阳能电池模块的侧壁包裹第二隔热层；
优选地，所述的第二隔热层采用的隔热材料包括气凝胶或隔热泡沫；
优选地，所述的第二隔热层的厚度为1~20cm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的系统装置，其特征在于，所述的玻璃层采用的材料为石英玻璃；
优选地，所述的玻璃层的厚度为1~6mm。
9.一种权利要求1-8任一项所述的系统装置的用途，其特征在于，所述的系统装置用于低温环境。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述的低温环境的温度为-150°C~10°C。
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CN117135937A (zh) * 2023-10-27 2023-11-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 钙钛矿电池、光伏组件、光伏系统和用电装置

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