CN115425732A - 一种基于光伏板的电池直接充电方法、装置、系统及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光伏板的电池直接充电方法、装置、系统及设备，涉及新能源技术领域。所述方法是先根据二次电池的电池充电需求电压和各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压来调整所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数，确保所述各条光伏板串联支路的的最大功率点电压能够匹配所述电池充电需求电压，然后在判定所述各条光伏板串联支路当前都处于正常情况时，控制直充开关导通构成充电回路，如此可以利用光伏板的直流电对二次电池进行直接充电，跳过直流电逆变为交流电和交流电整流为直流电的转换过程，进而可实现减小功耗、提升充电效率和降低硬件成本的目的。

Description

一种基于光伏板的电池直接充电方法、装置、系统及设备
技术领域
本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种基于光伏板的电池直接充电方法、装置、系统及设备。
背景技术
二次电池(Rechargeable Battery)又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。现有对二次电池进行充电的过程一般是：先将交流电转换成直流电，然后对直流电进行适当的调压，最后利用经过调压的直流电对电池进行充电。但是这种电池充电方式将产生较大的功率损耗，同时需要投入较高的硬件成本。
光伏板，也称光伏板组件，是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于光伏板是输出直流电，如何利用光伏板对二次电池进行直接充电，进而实现减小功耗、提升充电效率和降低硬件成本的目的，是本领域技术人员亟需研究的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光伏板的电池直接充电方法、装置、系统、控制设备及计算机可读存储介质，用以解决现有电池充电方式所存在功率损耗较大以及硬件成本高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，提供了一种基于光伏板的电池直接充电方法，由充电系统的电压转换控制器执行，其中，所述充电系统还包括有光伏板电压转换电路、直充开关和二次电池，所述光伏板电压转换电路包括有一条光伏板串联支路或具有相同光伏板串联数的且光伏板串联数可同步调整的至少两条光伏板串联支路，所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中的各条光伏板串联支路分别包含有多个串联的且具有相同属性的光伏板，所述电压转换控制器分别通信连接所述光伏板电压转换电路和所述直充开关，所述各条光伏板串联支路的正极分别电连接所述直充开关的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极分别电连接所述直充开关的负极输入端子，所述直充开关的正极输出端子电连接所述二次电池的正极，所述直充开关的负极输出端子电连接所述二次电池的负极；
所述电池直接充电方法，包括有如下步骤S1～S5：
S1.根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，然后执行步骤S2；
S2.判断所述光伏板串联目标数是否等于所述当前光伏板串联数，若是，则执行步骤S4，否则执行步骤S3；
S3.根据所述光伏板串联目标数，生成第一控制信号，并将所述第一控制信号传送至所述光伏板电压转换电路，以便所述光伏板电压转换电路在响应所述第一控制信号后，使所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数分别调整至所述光伏板串联目标数，然后执行步骤S4；
S4.根据所述各条光伏板串联支路的当前支路电压及当前支路电流，判断所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路当前是否都处于正常情况，若是，则执行步骤S5；
S5.生成第二控制信号，并将所述第二控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第二控制信号后，使所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路与所述二次电池构成充电回路。
基于上述发明内容，提供了一种利用光伏板的直流电对二次电池进行充电的新方案，即先根据二次电池的电池充电需求电压和各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压来调整所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数，确保所述各条光伏板串联支路的的最大功率点电压能够匹配所述电池充电需求电压，然后在判定所述各条光伏板串联支路当前都处于正常情况时，控制直充开关导通构成充电回路，如此可以利用光伏板的直流电对二次电池进行直接充电，跳过直流电逆变为交流电和交流电整流为直流电的转换过程，进而可实现减小功耗、提升充电效率和降低硬件成本的目的。
在一个可能的设计中，当所述充电系统还包括有光伏逆变器和电网，并且所述电压转换控制器还通信连接所述光伏逆变器，所述各条光伏板串联支路的正极还分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极还分别电连接所述光伏逆变器的负极输入端子，以及所述光伏逆变器的交流输出端子电连接所述电网时，所述电池直接充电方法还包括有在步骤S5之后的如下步骤S6：
S6.生成第三控制信号，并将所述第三控制信号传送至所述光伏逆变器，以便所述光伏逆变器在响应所述第三控制信号后，进入用于配合所述电压转换控制器的电池充电模式：一方面根据所述二次电池的电池充电需求电流，围绕最大功率点电压实时调整输送至所述二次电池的电流大小，使电池充电电压始终工作在最大功率点，另一方面将所述光伏板电压转换电路的剩余光伏发电量逆变输送至所述电网。
在一个可能的设计中，在执行步骤S6之后，所述方法还包括有如下步骤S711～S714：
S711.判断所述二次电池的电池充电需求电压与所述各条光伏板串联支路的当前最大功率点电压是否匹配，若否，则执行步骤S712；
S712.调整降低所述电流大小，直到在所述电流大小不大于预设的电流阈值后，执行步骤S713；
S713.生成第四控制信号，并将所述第四控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第四控制信号后，切断所述充电回路,然后执行步骤S714；
S714.返回执行步骤S1～S6。
在一个可能的设计中，在执行步骤S6之后，所述方法还包括有如下步骤S721～S726：
S721.根据所述二次电池的电池状态数据，若发现所述二次电池需要停止充电，则执行步骤S722；
S722.调整降低所述电流大小，直到在所述电流大小不大于预设的电流阈值后，执行步骤S723；
S723.生成第四控制信号，并将所述第四控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第四控制信号后，切断所述充电回路,然后执行步骤S724；
S724.判断所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数是否等于最大可调整数值，若是，则执行步骤S726，否则执行步骤S725；
S725.生成第五控制信号，并将所述第五控制信号传送至所述光伏板电压转换电路，以便所述光伏板电压转换电路在响应所述第五控制信号后，使所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数分别调整至所述最大可调整数值，然后执行步骤S726；
S726.生成第六控制信号，并将所述第六控制信号传送至所述光伏逆变器，以便所述光伏逆变器在响应所述第六控制信号后，进入正常工作模式：将所述光伏板电压转换电路的全部光伏发电量逆变输送至所述电网。
在一个可能的设计中，根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，包括：
根据在最近单位时段内记录的且所述各条光伏板串联支路的最大功率点电压，判断是否能向所述二次电池充电；
若能，则根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，否则触发生成并展示用于指示当前不可充电的提醒信息。
在一个可能的设计中，在判断所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路当前是否都处于正常情况之后，所述方法还包括：
若判定所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中有任意一条光伏板串联支路当前处于不正常情况，则触发生成并展示用于指示当前不可充电的提醒信息。
第二方面，提供了一种基于光伏板的电池直接充电装置，适用于布置在充电系统的电压转换控制器中，其中，所述充电系统还包括有光伏板电压转换电路、直充开关和二次电池，所述光伏板电压转换电路包括有一条光伏板串联支路或具有相同光伏板串联数的且光伏板串联数可同步调整的至少两条光伏板串联支路，所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中的各条光伏板串联支路分别包含有多个串联的且具有相同属性的光伏板，所述电压转换控制器分别通信连接所述光伏板电压转换电路和所述直充开关，所述各条光伏板串联支路的正极分别电连接所述直充开关的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极分别电连接所述直充开关的负极输入端子，所述直充开关的正极输出端子电连接所述二次电池的正极，所述直充开关的负极输出端子电连接所述二次电池的负极；
所述电池直接充电装置，包括有目标数确定模块、第一判断模块、第一触发模块、第二判断模块和第二触发模块；
所述目标数确定模块，通信连接所述第一判断模块，用于根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，然后启动所述第一判断模块；
所述第一判断模块，分别通信连接所述第一触发模块和所述第二判断模块，用于判断所述光伏板串联目标数是否等于所述当前光伏板串联数，若是，则启动所述第二判断模块，否则启动所述第一触发模块；
所述第一触发模块，通信连接所述第二判断模块，用于根据所述光伏板串联目标数，生成第一控制信号，并将所述第一控制信号传送至所述光伏板电压转换电路，以便所述光伏板电压转换电路在响应所述第一控制信号后，使所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数分别调整至所述光伏板串联目标数，然后启动所述第二判断模块；
所述第二判断模块，通信连接所述第二触发模块，用于根据所述各条光伏板串联支路的当前支路电压及当前支路电流，判断所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路当前是否都处于正常情况，若是，则启动所述第二触发模块；
所述第二触发模块，用于生成第二控制信号，并将所述第二控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第二控制信号后，使所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路与所述二次电池构成充电回路。
在一个可能的设计中，当所述充电系统还包括有光伏逆变器和电网，并且所述电压转换控制器还通信连接所述光伏逆变器，所述各条光伏板串联支路的正极还分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极还分别电连接所述光伏逆变器的负极输入端子，以及所述光伏逆变器的交流输出端子电连接所述电网时，所述虚拟装置还包括有通信连接所述第二触发模块的第三触发模块；
所述第三触发模块，用于在将所述第二控制信号传送至所述直充开关之后触发生成第三控制信号，并将所述第三控制信号传送至所述光伏逆变器，以便所述光伏逆变器在响应所述第三控制信号后，进入用于配合所述电压转换控制器的电池充电模式：一方面根据所述二次电池的电池充电需求电流，围绕最大功率点电压实时调整输送至所述二次电池的电流大小，使电池充电电压始终工作在最大功率点，另一方面将所述光伏板电压转换电路的剩余光伏发电量逆变输送至所述电网。
第三方面，提供了一种充电系统，包括有电压转换控制器、光伏板电压转换电路、直充开关和二次电池，其中，所述光伏板电压转换电路包括有一条光伏板串联支路或具有相同光伏板串联数的且光伏板串联数可同步调整的至少两条光伏板串联支路，所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中的各条光伏板串联支路分别包含有多个串联的且具有相同属性的光伏板，所述电压转换控制器分别通信连接所述光伏板电压转换电路和所述直充开关，所述各条光伏板串联支路的正极分别电连接所述直充开关的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极分别电连接所述直充开关的负极输入端子，所述直充开关的正极输出端子电连接所述二次电池的正极，所述直充开关的负极输出端子电连接所述二次电池的负极；
所述电压转换控制器，用于执行如第一方面或第一方面中任意可能设计所述的电池直接充电方法。
在一个可能的设计中，当所述充电系统还包括有光伏逆变器时，所述光伏板电压转换电路包括有K条所述光伏板串联支路，其中，所述光伏板串联支路包括有沿从正极至负极方向依次串联的N个光伏板和沿从正极至负极方向依次布置的M个切换器，所述M个切换器中的且沿从正极至负极方向的第m个切换器为第一切换器，所述M个切换器中的且沿从正极至负极方向的第M个切换器为第二切换器，K表示正整数，M表示不小于2的正整数，m表示小于M的正整数；
所述第一切换器包括有1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、5号引脚和6号引脚，并有：当所述第一切换器处于第一状态时，仅有3号引脚电连接4号引脚以及2号引脚电连接6号引脚，而当所述第一切换器处于第二状态时，仅有1号引脚分别电连接2号引脚和3号引脚以及4号引脚电连接5号引脚；
所述第二切换器包括有2号引脚、3号引脚、4号引脚、5号引脚和6号引脚，并有：当所述第二切换器处于所述第一状态时，仅有3号引脚电连接4号引脚以及2号引脚电连接6号引脚，而当所述第二切换器处于所述第二状态时，仅有3号引脚电连接6号引脚以及4号引脚电连接5号引脚；
所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第M+1个光伏板的正极电连接所述第M个切换器的3号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第M个光伏板的负极电连接所述第M个切换器的4号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第m+1个光伏板的正极电连接所述第m个切换器的3号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第m个光伏板的负极电连接所述第m个切换器的4号引脚；
针对K条所述光伏板串联支路中的第一条所述光伏板串联支路，对应的所述第m个切换器的1号引脚、对应的所述M个切换器的2号引脚和对应的且沿从正极至负极方向的第一个光伏板的正极分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子，对应的所述M个切换器的6号引脚分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子；
针对K条所述光伏板串联支路中的第k条所述光伏板串联支路，对应的所述M个切换器的2号引脚和对应的且沿从正极至负极方向的第一个光伏板的正极分别电连接第k-1条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第一个切换器的5号引脚，对应的且沿从正极至负极方向的第w个切换器的1号引脚电连接第k-1条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第w+1个切换器的5号引脚，对应的所述M个切换器的6号引脚分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子，其中，k为大于1且不大于K的正整数，w为大于1且不大于M的正整数；
针对K条所述光伏板串联支路中的第K条所述光伏板串联支路，对应的所述M个切换器的5号引脚分别电连接所述光伏逆变器的负极输入端子；
各条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第x个切换器同步受控于所述电压转换控制器，并且当所述第x个切换器处于所述第一状态时，仅有沿从正极至负极方向的第y个切换器能够处于所述第二状态，其中，x为不大于M的正整数，y为小于x的正整数。
第四方面，提供了一种控制设备，包括有依次通信连接的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任意可能设计所述的电池直接充电方法。
第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面或第一方面中任意可能设计所述的电池直接充电方法。
第六方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面或第一方面中任意可能设计所述的电池直接充电方法。
有益效果：
(1)本发明创造提供了一种利用光伏板的直流电对二次电池进行充电的新方案，即先根据二次电池的电池充电需求电压和各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压来调整所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数，确保所述各条光伏板串联支路的的最大功率点电压能够匹配所述电池充电需求电压，然后在判定所述各条光伏板串联支路当前都处于正常情况时，控制直充开关导通构成充电回路，如此可以利用光伏板的直流电对二次电池进行直接充电，跳过直流电逆变为交流电和交流电整流为直流电的转换过程，进而可实现减小功耗、提升充电效率和降低硬件成本的目的；
(2)可通过光伏逆变器来动态配合电池充电，使电池充电电压始终工作在最大功率点，有效提升充电效率和光伏发电量利用率；
(3)可实现在充电过程中动态适配电池充电需求电压的目的，使光伏板串联支路始终在最大功率点对所述二次电池进行充电，确保充电高效率；
(4)可在充电过程中自动终止充电，并使所述光伏逆变器从充电模式恢复为正常工作模式；
(5)经过具体实验对比，当将前述电池直接充电方法应用于给汽车电池充电时，充电效率达到99％，并且相比较于充电桩，由于省去了充电模块等硬件，可以降低60％左右的硬件成本，利于有效推动光伏储能和新能源汽车的发展，便于实际应用和推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明提供的基于光伏板的电池直接充电方法的流程示意图。
图2为本发明提供的动态适配电池充电需求电压的方法流程示意图。
图3为本发明提供的自动终止充电的方法流程示意图。
图4为本发明提供的基于光伏板的电池直接充电装置的结构示意图。
图5为本发明提供的充电系统的结构示意图。
图6为本发明提供的控制设备的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅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。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
应当理解，尽管本文可能使用术语第一和第二等等来描述各种对象，但是这些对象不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个对象和另一个对象。例如可以将第一对象称作第二对象,并且类似地可以将第二对象称作第一对象，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A、单独存在B或者同时存在A和B等三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A或者同时存在A和B等两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
如图1所示，本实施例第一方面提供的且基于光伏板的电池直接充电方法，可以但不限于由充电系统的且具有一定计算资源的电压转换控制器执行，例如由微控制器、单片机、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)或PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)等控制单元执行。如图5所示，所述充电系统还包括但不限于有光伏板电压转换电路、直充开关和二次电池(例如汽车电池等)等，其中，所述光伏板电压转换电路包括有一条光伏板串联支路或具有相同光伏板串联数的且光伏板串联数可同步调整的至少两条光伏板串联支路，所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中的各条光伏板串联支路分别包含有多个串联的且具有相同属性的光伏板，所述电压转换控制器分别通信连接所述光伏板电压转换电路和所述直充开关，所述各条光伏板串联支路的正极分别电连接所述直充开关的正极输入端子V+，所述各条光伏板串联支路的负极分别电连接所述直充开关的负极输入端子V-，所述直充开关的正极输出端子电连接所述二次电池的正极，所述直充开关的负极输出端子电连接所述二次电池的负极。如图1所示，所述基于光伏板的电池直接充电方法，可以但不限于包括有如下步骤S1～S5。
S1.根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，然后执行步骤S2。
在所述步骤S1中，所述电池充电需求电压可以但不限于来自所述二次电池的BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)电池系统；如图5所示，所述电压转换控制器通过CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)及DC(Direct Current，中文简称直流电流)总线电连接所述二次电池的BMS电池系统，如此所述电压转换控制器可接收来自所述BMS电池系统的电池状态数据(其包含但不限于有所述二次电池的电池充电需求电压、电池充电需求电流和电池状态电压等内容)，然后从所述电池状态数据中获取所述二次电池的电池充电需求电压。所述当前光伏板串联数可以但不限于通过对所述光伏板电压转换电路的控制结果来感知。所述当前最大功率点电压可以但不限于通过常规的最大功率点跟踪算法实时确定所述各条光伏板串联支路的最大功率点电压，其为一个具有上下偏移范围的区间值，例如为[312V,328V]。此外，所述步骤S1的触发条件可以但不限于为根据所述电池状态电压发现所述二次电池需要充电或收到来自所述BMS电池系统的充电请求，等等；以及还可以增加配置温度传感器(图中未示出)来向所述电压转换控制器提供实时采集的光伏板温度，以便所述电压转换控制器利用采集的光伏板温度数据校正计算所述当前最大功率点电压(一般的，温度每变化10度为一个采样点，在0～70度范围内，单块板子每个采样点的电压会相差1.3～1.5V，例如在10度时为40V，而在50度时为34V)，进而可确保能够选择合适的电压来对所述二次电池进行充电。
在所述步骤S1中，所述光伏板串联目标数的具体确定过程包括但不限于为：先根据所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定单个光伏板的当前最大功率点电压(其也为一个具有上下偏移范围的区间值，例如为[38V,42V])，然后根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述单个光伏板的当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数。举例的，若所述二次电池的电池充电需求电压为240V，所述单个光伏板的当前最大功率点电压为[38V,42V]，由于240V属于区间[228V,252V],若所述光伏板串联支路的最大功率点电压为[228V,252V]时，则视为与所述电池充电需求电压匹配，此时可确定所述光伏板串联目标数为6。如此通过前述电压线性数据库(即单个光伏板的当前最大功率点电压)的构建及应用，可以精准确定当前所需的光伏板串联目标数。
在所述步骤S1中，具体的，根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，包括但不限于有：根据在最近单位时段内记录的且所述各条光伏板串联支路的最大功率点电压，判断是否能向所述二次电池充电；若能，则根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，否则触发生成并展示用于指示当前不可充电的提醒信息。详细的，所述最近单位时段可以但不限于为最近1分钟、最近3分钟或最近10分钟等。由于在最近单位时段内记录的且所述各条光伏板串联支路的最大功率点电压能够反映最近的天气变化情况(例如环境温度和光照度等)，因此若据此发现在最近单位时段内存在天气变化恶劣或剧烈的情况，就可认定不适合充电，例如阴天的最大功率点电压会普遍较低，即使将光伏板串联数调整为最大值也不能与所述电池充电需求电压匹配，此时就不适合向所述二次电池直接充电，会触发生成并展示所述提醒信息。
S2.判断所述光伏板串联目标数是否等于所述当前光伏板串联数，若是，则执行步骤S4，否则执行步骤S3。
在所述步骤S2中，举例的，若所述光伏板串联目标数为6，所述当前光伏板串联数也为6，则无需调整所述各个光伏板串联支路的光伏板串联数，可跳过步骤S3，反之就需要执行步骤S3来调整所述各个光伏板串联支路的光伏板串联数。
S3.根据所述光伏板串联目标数，生成第一控制信号，并将所述第一控制信号传送至所述光伏板电压转换电路，以便所述光伏板电压转换电路在响应所述第一控制信号后，使所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数分别调整至所述光伏板串联目标数，然后执行步骤S4。
在所述步骤S3中，为了具体实现光伏板串联数可调目的，优选的，当所述充电系统还包括有光伏逆变器时，所述光伏板电压转换电路可以但不限于包括有K条所述光伏板串联支路，其中，所述光伏板串联支路包括有沿从正极至负极方向依次串联的N个光伏板和沿从正极至负极方向依次布置的M个切换器，所述M个切换器中的且沿从正极至负极方向的第m个切换器为第一切换器，所述M个切换器中的且沿从正极至负极方向的第M个切换器为第二切换器，K表示正整数，M表示不小于2的正整数，m表示小于M的正整数；所述第一切换器包括有1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、5号引脚和6号引脚，并有：当所述第一切换器处于第一状态时，仅有3号引脚电连接4号引脚以及2号引脚电连接6号引脚，而当所述第一切换器处于第二状态时，仅有1号引脚分别电连接2号引脚和3号引脚以及4号引脚电连接5号引脚；所述第二切换器包括有2号引脚、3号引脚、4号引脚、5号引脚和6号引脚，并有：当所述第二切换器处于所述第一状态时，仅有3号引脚电连接4号引脚以及2号引脚电连接6号引脚，而当所述第二切换器处于所述第二状态时，仅有3号引脚电连接6号引脚以及4号引脚电连接5号引脚；所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第M+1个光伏板的正极电连接所述第M个切换器的3号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第M个光伏板的负极电连接所述第M个切换器的4号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第m+1个光伏板的正极电连接所述第m个切换器的3号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第m个光伏板的负极电连接所述第m个切换器的4号引脚；针对K条所述光伏板串联支路中的第一条所述光伏板串联支路，对应的所述第m个切换器的1号引脚、对应的所述M个切换器的2号引脚和对应的且沿从正极至负极方向的第一个光伏板的正极分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子V+，对应的所述M个切换器的6号引脚分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子V+；针对K条所述光伏板串联支路中的第k条所述光伏板串联支路，对应的所述M个切换器的2号引脚和对应的且沿从正极至负极方向的第一个光伏板的正极分别电连接第k-1条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第一个切换器的5号引脚，对应的且沿从正极至负极方向的第w个切换器的1号引脚电连接第k-1条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第w+1个切换器的5号引脚，对应的所述M个切换器的6号引脚分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子V+，其中，k为大于1且不大于K的正整数，w为大于1且不大于M的正整数；针对K条所述光伏板串联支路中的第K条所述光伏板串联支路，对应的所述M个切换器的5号引脚分别电连接所述光伏逆变器的负极输入端子V-；各条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第x个切换器同步受控于所述电压转换控制器，并且当所述第x个切换器处于所述第一状态时，仅有沿从正极至负极方向的第y个切换器能够处于所述第二状态，其中，x为不大于M的正整数，y为小于x的正整数。如此通过前述光伏板及切换器(其具体可以但不限于为具有多引脚端子的接触器)的布置设计，不但可以使各条所述光伏板串联支路的光伏板串联数在区间[N-M,N]上任意调整，还可将切换下的多个光伏板重新组成至少一条新光伏板串联支路(各条所述新光伏板串联支路分别包括有沿从正极至负极方向依次串联的K个光伏板)，并使各条所述新光伏板串联支路的正负极也与所述光伏逆变器的正负极输入端子对接，以便将所述至少一条新光伏板串联支路的全部光伏发电量逆变输送至所述电网(即通过所述光伏逆变器实现)，进而确保所有光伏板始终都在工作。
如图5所示，举例的，所述光伏板电压转换电路包括有3条所述光伏板串联支路，所述光伏板串联支路包括有沿从正极至负极方向依次串联的8个光伏板和沿从正极至负极方向依次布置的3个切换器，即针对左侧的第一条所述光伏板串联支路，对应的8个光伏板分别为PV11～PV18，对应的3个切换器分别为JK11～JK13，其中，JK11和JK12分别为第一切换器，JK13为第二切换器；针对中间的第二条所述光伏板串联支路，对应的8个光伏板分别为PV21～PV28，对应的3个切换器分别为JK21～JK23，其中，JK21和JK22分别为第一切换器，JK23为第二切换器；针对右侧的第三条所述光伏板串联支路，对应的8个光伏板分别为PV31～PV38，对应的3个切换器分别为JK31～JK33，其中，JK31和JK32分别为第一切换器，JK33为第二切换器；同时由于JK11～JK31为一组同步受控于所述电压转换控制器的第一切换器组；JK12～JK32为一组同步受控于所述电压转换控制器的第二切换器组；JK13～JK33为一组同步受控于所述电压转换控制器的第三切换器组；当所述第二切换器组同步处于所述第一状态时，仅有所述第一切换器组能够同步处于所述第二状态；当所述第三切换器组同步处于所述第一状态时，仅有所述第二切换器组和所述第一切换器组能够同步处于所述第二状态，由此可使各条所述光伏板串联支路的光伏板串联数在区间[5,8]上任意调整。同时若所述光伏板串联目标数为6，则可生成用于使所述第二切换器组和所述第一切换器组处于所述第二状态以及使所述第三切换器组处于所述第一状态的所述第一控制信号，然后通过切换器控制线将所述第一控制信号传送至所述光伏板电压转换电路中的各个切换器，以便在所述各个切换器响应所述第一控制信号后，使所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数分别调整至6(即针对左侧的第一条所述光伏板串联支路，有PV13～PV18依次串联；针对中间的第二条所述光伏板串联支路，有PV23～PV28依次串联；针对右侧的第三条所述光伏板串联支路，有PV33～PV38依次串联)；同时还有：光伏板PV11～PV31会组成第一条所述新光伏板串联支路，光伏板PV12～PV32会组成第二条所述新光伏板串联支路，得到两条并联的且正负极也与所述光伏逆变器的正负极输入端子对接的所述新光伏板串联支路，以便将这两条所述新光伏板串联支路的全部光伏发电量逆变输送至所述电网。
另外，参照图5的切换器分组示例，所述光伏板电压转换电路还可以采用3组以上的切换器分组(其组内有K个切换器，由于所述K个切换器是同步地切换工作状态，因此所述K个切换器可共用一根切换器控制线，以便降低发生故障的概率)来调整所述光伏板(其单板在白天的最大功率点电压范围一般为30～50V)的组串关系，使所述电池充电需求电压的可匹配范围更宽，组数越多，范围越宽。以4切换器分组为例：例如有108千瓦光伏组件和光伏逆变器，其中，所述108千瓦光伏组件具有6条光伏板串联支路，每条光伏板串联支路串联有18块光伏板，每块光伏板的电压为40V，功率为500X2瓦，每条光伏板串联支路的总电压为720V，功率为18千瓦，总功率为108千瓦，如此可采用4切换器分组，每组6个切换器(其与所述6条光伏板串联支路一一对应)，共24个切换器，使得可变换电压范围为520-720V(因光伏板串联数的范围为14～18)；所述光伏逆变器有10×2对正负极输入端子，可以构建6+4的工作模式：6×2对正负极输入端子为常工作，4×2对正负极输入端子为辅助工作；当所述4切换器分组均在所述第一状态时，所有光伏板串联支路(即所述6条光伏板串联支路)可通过所述光伏逆变器的且为常工作的6×2对正负极输入端子，将光伏发电量输送入所述电网和/或所述二次电池，而当所述4切换器分组均处于所述第二状态时，可把转换下的光伏板组串后形成4条新光伏板串联支路，所述4条新光伏板串联支路通过所述光伏逆变器的且为辅助工作的4×2对正负极输入端子，将光伏发电量输送入所述电网。
S4.根据所述各条光伏板串联支路的当前支路电压及当前支路电流，判断所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路当前是否都处于正常情况，若是，则执行步骤S5。
在所述步骤S4中，具体判断方式为现有常规方式，例如，若发现某条光伏板串联支路的当前支路电压和/或当前支路电流超过预设的对应阈值或低于预设的另一对应阈值，则认为该某条光伏板串联支路处于不正常情况，诊断存在故障问题。此外，在判断所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路当前是否都处于正常情况之后，所述方法还包括但不限于有：若判定所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中有任意一条光伏板串联支路当前处于不正常情况，则触发生成并展示用于指示当前不可充电的提醒信息，其中，所述提醒信息可以但不限于包含有诊断确定的故障问题和处于不正常情况的光伏板串联支路的当前支路电压数值及当前支路电流数值等内容。
S5.生成第二控制信号，并将所述第二控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第二控制信号后，使所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路与所述二次电池构成充电回路。
在所述步骤S5中，具体的，所述第二控制信号即为用于控制所述直充开关导通的控制信号。
由此基于前述步骤S1～S56所描述的且基于光伏板的电池直接充电方法，提供了一种利用光伏板的直流电对二次电池进行充电的新方案，即先根据二次电池的电池充电需求电压和各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压来调整所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数，确保所述各条光伏板串联支路的的最大功率点电压能够匹配所述电池充电需求电压，然后在判定所述各条光伏板串联支路当前都处于正常情况时，控制直充开关导通构成充电回路，以及控制光伏逆变器进入电池充电模式，如此可以利用光伏板的直流电对二次电池进行直接充电，跳过直流电逆变为交流电和交流电整流为直流电的转换过程，进而可实现减小功耗、提升充电效率和降低硬件成本的目的。
本实施例在前述第一方面的技术方案基础上，还提供了一种如何配合电池充电的可能设计一，即当所述充电系统还包括有光伏逆变器和电网，并且所述电压转换控制器还通信连接所述光伏逆变器，所述各条光伏板串联支路的正极还分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极还分别电连接所述光伏逆变器的负极输入端子，以及所述光伏逆变器的交流输出端子电连接所述电网时，所述电池直接充电方法还包括有在步骤S5之后的如下步骤S6。
S6.生成第三控制信号，并将所述第三控制信号传送至所述光伏逆变器，以便所述光伏逆变器在响应所述第三控制信号后，进入用于配合所述电压转换控制器的电池充电模式：一方面根据所述二次电池的电池充电需求电流，围绕最大功率点电压实时调整输送至所述二次电池的电流大小，使电池充电电压始终工作在最大功率点，另一方面将所述光伏板电压转换电路的剩余光伏发电量逆变输送至所述电网。
在所述步骤S6中，如图5所示，所述电压转换控制器通过CAN/RS485通信线电连接所述光伏逆变器，如此可接收来自所述光伏逆变器的逆变器状态数据(其包含但不限于有所述光伏逆变器的工作模式和所述各条光伏板串联支路的当前最大功率点电压、当前支路电压及当前支路电流等内容)，然后从所述逆变器状态数据中获取所述各条光伏板串联支路的当前最大功率点电压。所述电池充电需求电流也可以但不限于来自所述二次电池的BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)电池系统，并从实时接收的所述电池状态数据中实时获取。所述光伏逆变器配合所述电压转换控制器对所述电流大小进行调整的具体方式为现有常规方式，例如根据所述电池充电需求电流控制PWM(Pulse widthmodulation，脉冲宽度调制)信号的占空比，进而实现调整所述电流大小的目的。所述剩余光伏发电量具体包含有所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路的且未输送至所述二次电池的光伏发电量和所述至少一条新光伏板串联支路(若其存在)的全部光伏发电量。此外，所述光伏逆变器将所述光伏板电压转换电路的剩余光伏发电量逆变输送至所述电网的具体方式为其本质工作，于此不再赘述。
由此基于前述的可能设计一，可通过光伏逆变器来动态配合电池充电，使电池充电电压始终工作在最大功率点，有效提升充电效率和光伏发电量利用率。
本实施例在前述可能设计一的技术方案基础上，还提供了一种在充电过程中如何动态适配电池充电需求电压的可能设计二，即如图2所示，在执行步骤S6之后，所述方法还包括但不限于有如下步骤S711～S714。
S711.判断所述二次电池的电池充电需求电压与所述各条光伏板串联支路的当前最大功率点电压是否匹配，若否，则执行步骤S712。
在所述步骤S711中，举例的，若所述电池充电需求电压为240V，由于环境温度和光照度等因素的变化使得所述各条光伏板串联支路的当前最大功率点电压降低为180V左右，此时就可判定不匹配，有必要调整增加所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数(例如从6个增加到8个)，以便提高最大功率点电压。
S712.调整降低所述电流大小，直到在所述电流大小不大于预设的电流阈值后，执行步骤S713。
在所述步骤S712中，具体可通过所述光伏逆变器与所述电压转换控制器的常规配合方式，来调整降低所述电流大小，以便停止向所述二次电池输入电量。
S713.生成第四控制信号，并将所述第四控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第四控制信号后，切断所述充电回路,然后执行步骤S714。
在所述步骤S713中，具体的，所述第四控制信号即为用于控制所述直充开关截止的控制信号。
S714.返回执行步骤S1～S6。
由此基于前述的可能设计二，可实现在充电过程中动态适配电池充电需求电压的目的，使光伏板串联支路始终在最大功率点对所述二次电池进行充电，确保充电高效率。
本实施例在前述可能设计一的技术方案基础上，还提供了一种在充电过程中如何自动终止充电的可能设计三，即如图3所示，在执行步骤S6之后，所述方法还包括但不限于有如下步骤S721～S726。
S721.根据所述二次电池的电池状态数据，若发现所述二次电池需要停止充电，则执行步骤S722。
在所述步骤S721中，举例的，若根据所述二次电池的电池状态数据，发现充电已满或者电池状态电压已经恒等于/大于所述各条光伏板串联支路的最大功率点电压，则可认为所述二次电池需要停止充电。
S722.调整降低所述电流大小，直到在所述电流大小不大于预设的电流阈值后，执行步骤S723。
S723.生成第四控制信号，并将所述第四控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第四控制信号后，切断所述充电回路,然后执行步骤S724。
S724.判断所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数是否等于最大可调整数值，若是，则执行步骤S726，否则执行步骤S725。
在所述步骤S724中，如图5所示，举例的，所述最大可调整数值为8。
S725.生成第五控制信号，并将所述第五控制信号传送至所述光伏板电压转换电路，以便所述光伏板电压转换电路在响应所述第五控制信号后，使所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数分别调整至所述最大可调整数值，然后执行步骤S726。
在所述步骤S725中，如图5所示，举例的，所述第五控制信号为用于使所述第一切换器组、所述第二切换器组和所述第三切换器组分别处于所述第一状态的控制信号。
S726.生成第六控制信号，并将所述第六控制信号传送至所述光伏逆变器，以便所述光伏逆变器在响应所述第六控制信号后，进入正常工作模式：将所述光伏板电压转换电路的全部光伏发电量逆变输送至所述电网。
在所述步骤S726中，由于所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数已分别调整至所述最大可调整数值，因此无新光伏板串联支路生成，所述光伏板电压转换电路的全部光伏发电量也即为所述至少两条光伏板串联支路的全部光伏发电量。
由此基于前述的可能设计三，可在充电过程中自动终止充电，并使所述光伏逆变器从充电模式恢复为正常工作模式。
此外，在给储能电池充电时还可根据电网的用电需求调整输送给电网的电量，即为了实现利用所述二次电池向所述电网供电的功能，还可以生成第七控制信号，并将所述第七控制信号传送至两端分别电连接所述二次电池和所述光伏逆变器的直流开关，以便所述直流开关在响应所述第七控制信号后，导通位于所述二次电池与所述光伏逆变器之间的供电通路，此时所述光伏逆变器可以将所述二次电池的蓄电量逆变输送至所述电网，进而可以利用所述二次电池的储电功能，实现在光照充足的白天存储多余电能，而在阴雨天或夜间向电网供能的目的，为所述电网起到消峰填谷的作用。
如图4所示，本实施例第二方面提供了一种实现第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法的虚拟装置，适用于布置在充电系统的电压转换控制器中，其中，所述充电系统还包括有光伏板电压转换电路、直充开关和二次电池，所述光伏板电压转换电路包括有一条光伏板串联支路或具有相同光伏板串联数的且光伏板串联数可同步调整的至少两条光伏板串联支路，所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中的各条光伏板串联支路分别包含有多个串联的且具有相同属性的光伏板，所述电压转换控制器分别通信连接所述光伏板电压转换电路和所述直充开关，所述各条光伏板串联支路的正极分别电连接所述直充开关的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极分别电连接所述直充开关的负极输入端子，所述直充开关的正极输出端子电连接所述二次电池的正极，所述直充开关的负极输出端子电连接所述二次电池的负极；
所述虚拟装置，包括有目标数确定模块、第一判断模块、第一触发模块、第二判断模块和第二触发模块；
所述目标数确定模块，通信连接所述第一判断模块，用于根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，然后启动所述第一判断模块；
所述第一判断模块，分别通信连接所述第一触发模块和所述第二判断模块，用于判断所述光伏板串联目标数是否等于所述当前光伏板串联数，若是，则启动所述第二判断模块，否则启动所述第一触发模块；
所述第一触发模块，通信连接所述第二判断模块，用于根据所述光伏板串联目标数，生成第一控制信号，并将所述第一控制信号传送至所述光伏板电压转换电路，以便所述光伏板电压转换电路在响应所述第一控制信号后，使所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数分别调整至所述光伏板串联目标数，然后启动所述第二判断模块；
所述第二判断模块，通信连接所述第二触发模块，用于根据所述各条光伏板串联支路的当前支路电压及当前支路电流，判断所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路当前是否都处于正常情况，若是，则启动所述第二触发模块；
所述第二触发模块，用于生成第二控制信号，并将所述第二控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第二控制信号后，使所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路与所述二次电池构成充电回路。
在一个可能的设计中，当所述充电系统还包括有光伏逆变器和电网，并且所述电压转换控制器还通信连接所述光伏逆变器，所述各条光伏板串联支路的正极还分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极还分别电连接所述光伏逆变器的负极输入端子，以及所述光伏逆变器的交流输出端子电连接所述电网时，所述虚拟装置还包括有通信连接所述第二触发模块的第三触发模块；
所述第三触发模块，用于在将所述第二控制信号传送至所述直充开关之后触发生成第三控制信号，并将所述第三控制信号传送至所述光伏逆变器，以便所述光伏逆变器在响应所述第三控制信号后，进入用于配合所述电压转换控制器的电池充电模式：一方面根据所述二次电池的电池充电需求电流，围绕最大功率点电压实时调整输送至所述二次电池的电流大小，使电池充电电压始终工作在最大功率点，另一方面将所述光伏板电压转换电路的剩余光伏发电量逆变输送至所述电网。
本实施例第二方面提供的前述装置的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法，于此不再赘述。
如图5所示，本实施例第三方面提供了一种实现第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法的充电系统，包括有电压转换控制器、光伏板电压转换电路、直充开关和二次电池，其中，所述光伏板电压转换电路包括有一条光伏板串联支路或具有相同光伏板串联数的且光伏板串联数可同步调整的至少两条光伏板串联支路，所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中的各条光伏板串联支路分别包含有多个串联的且具有相同属性的光伏板，所述电压转换控制器分别通信连接所述光伏板电压转换电路和所述直充开关，所述各条光伏板串联支路的正极分别电连接所述直充开关的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极分别电连接所述直充开关的负极输入端子，所述直充开关的正极输出端子电连接所述二次电池的正极，所述直充开关的负极输出端子电连接所述二次电池的负极；所述电压转换控制器，用于执行如第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法。
在一个可能的设计中，当所述充电系统还包括有光伏逆变器时，所述光伏板电压转换电路包括有K条所述光伏板串联支路，其中，所述光伏板串联支路包括有沿从正极至负极方向依次串联的N个光伏板和沿从正极至负极方向依次布置的M个切换器，所述M个切换器中的且沿从正极至负极方向的第m个切换器为第一切换器，所述M个切换器中的且沿从正极至负极方向的第M个切换器为第二切换器，K表示正整数，M表示不小于2的正整数，m表示小于M的正整数；
所述第一切换器包括有1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、5号引脚和6号引脚，并有：当所述第一切换器处于第一状态时，仅有3号引脚电连接4号引脚以及2号引脚电连接6号引脚，而当所述第一切换器处于第二状态时，仅有1号引脚分别电连接2号引脚和3号引脚以及4号引脚电连接5号引脚；
所述第二切换器包括有2号引脚、3号引脚、4号引脚、5号引脚和6号引脚，并有：当所述第二切换器处于所述第一状态时，仅有3号引脚电连接4号引脚以及2号引脚电连接6号引脚，而当所述第二切换器处于所述第二状态时，仅有3号引脚电连接6号引脚以及4号引脚电连接5号引脚；
所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第M+1个光伏板的正极电连接所述第M个切换器的3号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第M个光伏板的负极电连接所述第M个切换器的4号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第m+1个光伏板的正极电连接所述第m个切换器的3号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第m个光伏板的负极电连接所述第m个切换器的4号引脚；
针对K条所述光伏板串联支路中的第一条所述光伏板串联支路，对应的所述第m个切换器的1号引脚、对应的所述M个切换器的2号引脚和对应的且沿从正极至负极方向的第一个光伏板的正极分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子V+，对应的所述M个切换器的6号引脚分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子V+；
针对K条所述光伏板串联支路中的第k条所述光伏板串联支路，对应的所述M个切换器的2号引脚和对应的且沿从正极至负极方向的第一个光伏板的正极分别电连接第k-1条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第一个切换器的5号引脚，对应的且沿从正极至负极方向的第w个切换器的1号引脚电连接第k-1条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第w+1个切换器的5号引脚，对应的所述M个切换器的6号引脚分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子V+，其中，k为大于1且不大于K的正整数，w为大于1且不大于M的正整数；
针对K条所述光伏板串联支路中的第K条所述光伏板串联支路，对应的所述M个切换器的5号引脚分别电连接所述光伏逆变器的负极输入端子V-；
各条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第x个切换器同步受控于所述电压转换控制器，并且当所述第x个切换器处于所述第一状态时，仅有沿从正极至负极方向的第y个切换器能够处于所述第二状态，其中，x为不大于M的正整数，y为小于x的正整数。
本实施例第三方面提供的前述系统的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法，于此不再赘述。
如图6所示，本实施例第四方面提供了一种执行如第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法的控制设备，包括有依次通信连接的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法。具体举例的，所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、闪存(Flash Memory)、先进先出存储器(FirstInput First Output，FIFO)和/或先进后出存储器(First Input Last Output，FILO)等等；所述处理器可以但不限于采用型号为STM32F105系列的微处理器。此外，所述控制设备还可以但不限于包括有电源模块、显示屏和其它必要的部件。
本实施例第四方面提供的前述控制设备的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法，于此不再赘述。
本实施例第五方面提供了一种存储包含如第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法的指令的计算机可读存储介质，即所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法。其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(Memory Stick)等计算机可读存储介质，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程装置。
本实施例第五方面提供的前述计算机可读存储介质的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见如第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法，于此不再赘述。
本实施例第六方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面或第一方面中任一可能设计所述的电池直接充电方法。其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程装置。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于光伏板的电池直接充电方法，其特征在于，由充电系统的电压转换控制器执行，其中，所述充电系统还包括有光伏板电压转换电路、直充开关和二次电池，所述光伏板电压转换电路包括有一条光伏板串联支路或具有相同光伏板串联数的且光伏板串联数可同步调整的至少两条光伏板串联支路，所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中的各条光伏板串联支路分别包含有多个串联的且具有相同属性的光伏板，所述电压转换控制器分别通信连接所述光伏板电压转换电路和所述直充开关，所述各条光伏板串联支路的正极分别电连接所述直充开关的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极分别电连接所述直充开关的负极输入端子，所述直充开关的正极输出端子电连接所述二次电池的正极，所述直充开关的负极输出端子电连接所述二次电池的负极；
所述电池直接充电方法，包括有如下步骤S1～S5：
S1.根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，然后执行步骤S2；
S2.判断所述光伏板串联目标数是否等于所述当前光伏板串联数，若是，则执行步骤S4，否则执行步骤S3；
S3.根据所述光伏板串联目标数，生成第一控制信号，并将所述第一控制信号传送至所述光伏板电压转换电路，以便所述光伏板电压转换电路在响应所述第一控制信号后，使所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数分别调整至所述光伏板串联目标数，然后执行步骤S4；
S4.根据所述各条光伏板串联支路的当前支路电压及当前支路电流，判断所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路当前是否都处于正常情况，若是，则执行步骤S5；
S5.生成第二控制信号，并将所述第二控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第二控制信号后，使所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路与所述二次电池构成充电回路。
2.根据权利要求1所述的电池直接充电方法，其特征在于，当所述充电系统还包括有光伏逆变器和电网，并且所述电压转换控制器还通信连接所述光伏逆变器，所述各条光伏板串联支路的正极还分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极还分别电连接所述光伏逆变器的负极输入端子，以及所述光伏逆变器的交流输出端子电连接所述电网时，所述电池直接充电方法还包括有在步骤S5之后的如下步骤S6：
S6.生成第三控制信号，并将所述第三控制信号传送至所述光伏逆变器，以便所述光伏逆变器在响应所述第三控制信号后，进入用于配合所述电压转换控制器的电池充电模式：一方面根据所述二次电池的电池充电需求电流，围绕最大功率点电压实时调整输送至所述二次电池的电流大小，使电池充电电压始终工作在最大功率点，另一方面将所述光伏板电压转换电路的剩余光伏发电量逆变输送至所述电网。
3.根据权利要求2所述的电池直接充电方法，其特征在于，在执行步骤S6之后，所述方法还包括有如下步骤S711～S714：
S711.判断所述二次电池的电池充电需求电压与所述各条光伏板串联支路的当前最大功率点电压是否匹配，若否，则执行步骤S712；
S712.调整降低所述电流大小，直到在所述电流大小不大于预设的电流阈值后，执行步骤S713；
S713.生成第四控制信号，并将所述第四控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第四控制信号后，切断所述充电回路,然后执行步骤S714；
S714.返回执行步骤S1～S6；
和/或，在执行步骤S6之后，所述方法还包括有如下步骤S721～S726：
S721.根据所述二次电池的电池状态数据，若发现所述二次电池需要停止充电，则执行步骤S722；
S722.调整降低所述电流大小，直到在所述电流大小不大于预设的电流阈值后，执行步骤S723；
S723.生成第四控制信号，并将所述第四控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第四控制信号后，切断所述充电回路,然后执行步骤S724；
S724.判断所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数是否等于最大可调整数值，若是，则执行步骤S726，否则执行步骤S725；
S725.生成第五控制信号，并将所述第五控制信号传送至所述光伏板电压转换电路，以便所述光伏板电压转换电路在响应所述第五控制信号后，使所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数分别调整至所述最大可调整数值，然后执行步骤S726；
S726.生成第六控制信号，并将所述第六控制信号传送至所述光伏逆变器，以便所述光伏逆变器在响应所述第六控制信号后，进入正常工作模式：将所述光伏板电压转换电路的全部光伏发电量逆变输送至所述电网。
4.根据权利要求1所述的电池直接充电方法，其特征在于，根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，包括：
根据在最近单位时段内记录的且所述各条光伏板串联支路的最大功率点电压，判断是否能向所述二次电池充电；
若能，则根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，否则触发生成并展示用于指示当前不可充电的提醒信息。
5.根据权利要求1所述的电池直接充电方法，其特征在于，在判断所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路当前是否都处于正常情况之后，所述方法还包括：
若判定所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中有任意一条光伏板串联支路当前处于不正常情况，则触发生成并展示用于指示当前不可充电的提醒信息。
6.一种基于光伏板的电池直接充电装置，其特征在于，适用于布置在充电系统的电压转换控制器中，其中，所述充电系统还包括有光伏板电压转换电路、直充开关和二次电池，所述光伏板电压转换电路包括有一条光伏板串联支路或具有相同光伏板串联数的且光伏板串联数可同步调整的至少两条光伏板串联支路，所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中的各条光伏板串联支路分别包含有多个串联的且具有相同属性的光伏板，所述电压转换控制器分别通信连接所述光伏板电压转换电路和所述直充开关，所述各条光伏板串联支路的正极分别电连接所述直充开关的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极分别电连接所述直充开关的负极输入端子，所述直充开关的正极输出端子电连接所述二次电池的正极，所述直充开关的负极输出端子电连接所述二次电池的负极；
所述电池直接充电装置，包括有目标数确定模块、第一判断模块、第一触发模块、第二判断模块和第二触发模块；
所述目标数确定模块，通信连接所述第一判断模块，用于根据所述二次电池的电池充电需求电压和所述各条光伏板串联支路的当前光伏板串联数及当前最大功率点电压，确定所述光伏板串联支路的且使最大功率点电压匹配所述电池充电需求电压的光伏板串联目标数，然后启动所述第一判断模块；
所述第一判断模块，分别通信连接所述第一触发模块和所述第二判断模块，用于判断所述光伏板串联目标数是否等于所述当前光伏板串联数，若是，则启动所述第二判断模块，否则启动所述第一触发模块；
所述第一触发模块，通信连接所述第二判断模块，用于根据所述光伏板串联目标数，生成第一控制信号，并将所述第一控制信号传送至所述光伏板电压转换电路，以便所述光伏板电压转换电路在响应所述第一控制信号后，使所述各条光伏板串联支路的光伏板串联数分别调整至所述光伏板串联目标数，然后启动所述第二判断模块；
所述第二判断模块，通信连接所述第二触发模块，用于根据所述各条光伏板串联支路的当前支路电压及当前支路电流，判断所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路当前是否都处于正常情况，若是，则启动所述第二触发模块；
所述第二触发模块，用于生成第二控制信号，并将所述第二控制信号传送至所述直充开关，以便所述直充开关在响应所述第二控制信号后，使所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路与所述二次电池构成充电回路。
7.一种充电系统，其特征在于，包括有电压转换控制器、光伏板电压转换电路、直充开关和二次电池，其中，所述光伏板电压转换电路包括有一条光伏板串联支路或具有相同光伏板串联数的且光伏板串联数可同步调整的至少两条光伏板串联支路，所述一条光伏板串联支路或所述至少两条光伏板串联支路中的各条光伏板串联支路分别包含有多个串联的且具有相同属性的光伏板，所述电压转换控制器分别通信连接所述光伏板电压转换电路和所述直充开关，所述各条光伏板串联支路的正极分别电连接所述直充开关的正极输入端子，所述各条光伏板串联支路的负极分别电连接所述直充开关的负极输入端子，所述直充开关的正极输出端子电连接所述二次电池的正极，所述直充开关的负极输出端子电连接所述二次电池的负极；
所述电压转换控制器，用于执行如权利要求1～5中任意一项所述的电池直接充电方法。
8.如权利要求7所述的充电系统，其特征在于，当所述充电系统还包括有光伏逆变器时，所述光伏板电压转换电路包括有K条所述光伏板串联支路，其中，所述光伏板串联支路包括有沿从正极至负极方向依次串联的N个光伏板和沿从正极至负极方向依次布置的M个切换器，所述M个切换器中的且沿从正极至负极方向的第m个切换器为第一切换器，所述M个切换器中的且沿从正极至负极方向的第M个切换器为第二切换器，K表示正整数，M表示不小于2的正整数，m表示小于M的正整数；
所述第一切换器包括有1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、5号引脚和6号引脚，并有：当所述第一切换器处于第一状态时，仅有3号引脚电连接4号引脚以及2号引脚电连接6号引脚，而当所述第一切换器处于第二状态时，仅有1号引脚分别电连接2号引脚和3号引脚以及4号引脚电连接5号引脚；
所述第二切换器包括有2号引脚、3号引脚、4号引脚、5号引脚和6号引脚，并有：当所述第二切换器处于所述第一状态时，仅有3号引脚电连接4号引脚以及2号引脚电连接6号引脚，而当所述第二切换器处于所述第二状态时，仅有3号引脚电连接6号引脚以及4号引脚电连接5号引脚；
所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第M+1个光伏板的正极电连接所述第M个切换器的3号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第M个光伏板的负极电连接所述第M个切换器的4号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第m+1个光伏板的正极电连接所述第m个切换器的3号引脚，所述N个光伏板中的且沿从正极至负极方向的第m个光伏板的负极电连接所述第m个切换器的4号引脚；
针对K条所述光伏板串联支路中的第一条所述光伏板串联支路，对应的所述第m个切换器的1号引脚、对应的所述M个切换器的2号引脚和对应的且沿从正极至负极方向的第一个光伏板的正极分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子，对应的所述M个切换器的6号引脚分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子；
针对K条所述光伏板串联支路中的第k条所述光伏板串联支路，对应的所述M个切换器的2号引脚和对应的且沿从正极至负极方向的第一个光伏板的正极分别电连接第k-1条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第一个切换器的5号引脚，对应的且沿从正极至负极方向的第w个切换器的1号引脚电连接第k-1条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第w+1个切换器的5号引脚，对应的所述M个切换器的6号引脚分别电连接所述光伏逆变器的正极输入端子，其中，k为大于1且不大于K的正整数，w为大于1且不大于M的正整数；
针对K条所述光伏板串联支路中的第K条所述光伏板串联支路，对应的所述M个切换器的5号引脚分别电连接所述光伏逆变器的负极输入端子；
各条所述光伏板串联支路中的且沿从正极至负极方向的第x个切换器同步受控于所述电压转换控制器，并且当所述第x个切换器处于所述第一状态时，仅有沿从正极至负极方向的第y个切换器能够处于所述第二状态，其中，x为不大于M的正整数，y为小于x的正整数。
9.一种控制设备，其特征在于，包括有依次通信连接的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如权利要求1～5中任意一项所述的电池直接充电方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如权利要求1～5中任意一项所述的电池直接充电方法。
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WO2024017031A1 (zh) * 2022-07-22 2024-01-25 北京磊然循环科技有限公司 一种基于光伏板的电池直接充电方法、装置、系统及设备

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