專利名稱：具有受保護太陽能電池模塊的供能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有受保護太陽能電池模塊(solar module)的供能系統(tǒng)，特別地涉及 用于防止受保護太陽能電池模塊的未授權(quán)使用的供能系統(tǒng)、太陽能電池模塊和用于操作所 述供能系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池模塊用于接收太陽能并將其轉(zhuǎn)換成可以提供給本地或公共電力網(wǎng)的 電能。用于收集太陽能并提供電能的供能系統(tǒng)可以包括僅一個或多個太陽能電池模塊。
此類太陽能電池模塊包括光伏電池將落在其上面的太陽能直接轉(zhuǎn)換成電的魔力 (magic)硅條。光伏電池在房屋的屋頂上或在連接到公共電網(wǎng)的大片區(qū)域中用于發(fā)電的大 規(guī)模應(yīng)用前景廣闊，并且提供對當(dāng)前發(fā)電方法的清潔、安全且在策略上可靠的替代。
諸如增加的環(huán)境污染和上升的化石燃料成本等許多因素已促進(jìn)太陽能在重要性 上顯著增加這一事實。特別地，裝配有光伏電池的更強大且更高效的太陽能電池模塊的開 發(fā)正在利用在大規(guī)模應(yīng)用中可能的再生太陽能。
然而，雖然此類供能系統(tǒng)的優(yōu)點令人信服，但重要的是請注意這些供能系統(tǒng)、特別 是包括許多太陽能電池模塊的大規(guī)模供能系統(tǒng)的實現(xiàn)要求相當(dāng)多的投資。
如[1]，US6' 650' 031B 1中所描述的，常常發(fā)生太陽能電池模塊被盜或被未授 權(quán)第三方利用的事。用于防止太陽能電池模塊的未授權(quán)使用或盜竊的已知裝置一般由與堅 固的鎖相結(jié)合的固體外殼組成。然而，這些保護裝置具有容易被用力破開的缺點，另外，需 要被配置得沉重且堅固以進(jìn)行有效的保護。更進(jìn)一步地，太陽能電池模塊可能在其制造商 的基地處或在被遞送給消費者時被盜。
這里，在[1]中，描述了另一種解決方案，其提供可靠地防止未授權(quán)使用的提供針 對太陽能電池模塊的未授權(quán)使用或盜竊的保護。在根據(jù)該解決方案工作的供能系統(tǒng)中，當(dāng) 太陽能電池模塊所在的禁用設(shè)備在已經(jīng)由電力線向用電設(shè)備所在的(consumer-sited)啟 用設(shè)備發(fā)送第一信號之后在第一預(yù)定義時間內(nèi)未能經(jīng)由電力線接收到第二信號時，電力輸 出中斷。因此，如果已接近或盜竊太陽能電池模塊的未授權(quán)用戶將用電設(shè)備連接到太陽能 電池模塊，則太陽能電池模塊所在的禁用設(shè)備發(fā)送第一信號并在其未能在第一預(yù)定義時間 內(nèi)接收到第二信號時禁用電力輸出。因此，太陽能電池模塊只能在其被安裝的地方和系統(tǒng) 可以提供第二信號的地方使用，并且如果被安裝在用電設(shè)備所在的啟用設(shè)備不能提供第二 信號的地方，則是無價值的。如進(jìn)一步描述的，太陽能電池模塊所在的禁用設(shè)備和用電設(shè)備 所在的啟用模塊包括用于使電力線的導(dǎo)線短路以禁用電力傳輸或分別生成上述信號的開 關(guān)設(shè)備。
因此，用在[1]中提供的解決方案，保證包括被盜太陽能電池模塊的供能系統(tǒng)由 于還用于在太陽能電池模塊所在的禁用設(shè)備與用電設(shè)備所在的啟用設(shè)備之間交換消息的 短路的電力線導(dǎo)線而完全不工作。
因此，用在[1]中描述的措施，被盜太陽能電池模塊如果被安裝在未提供第二特定信號的位置則是無價值的。然而，這些措施在各種實例中還導(dǎo)致不期望的結(jié)果。
例如，如果在分發(fā)或安裝過程中，太陽能電池模塊已在制造商的基地內(nèi)被錯誤地 交換，則安裝者面臨不工作且不提供關(guān)于供能系統(tǒng)的停機原因的任何信息的供能系統(tǒng)。如 果在面板之一中發(fā)生多功能，結(jié)果禁用設(shè)備激活縱橫開關(guān)(crossbar switch)，則供能系統(tǒng) 被所述的安全措施關(guān)機，雖然不存在安全問題。更進(jìn)一步地，在太陽能電池模塊所在的禁用 設(shè)備與用電設(shè)備所在的啟用設(shè)備之間交換的消息或代碼的匹配可能由于代碼的不正確處 理或分配而失敗。
結(jié)果，可能出現(xiàn)多種情況，其不是安全相關(guān)的，并且其中，負(fù)責(zé)安裝或維護的人員 面臨受阻或無響應(yīng)系統(tǒng)。為了解決該問題，負(fù)責(zé)安裝或維護的人員實際上僅具有一個選擇， 即從電力線逐個地去除太陽能電池板，直至短路消失為止。然而，此過程涉及相當(dāng)多的時間和工作量。
此外，在[1]中描述的解決方案的重要缺點是代碼的不安全處理。必須將代碼輸 入到用電設(shè)備所在的啟用設(shè)備并因此使其可用于服務(wù)人員，存在使得信息可能可被第三方 獲得的風(fēng)險。此外，處理并輸入代碼是繁瑣的且可能導(dǎo)致錯誤。此外，如果太陽能電池模塊 被轉(zhuǎn)移，則必須再次使代碼可用。在這種情況下，必須注意所檢索的代碼正確地對應(yīng)于太陽 能電池模塊，這很可能將產(chǎn)生困難。
另外重要的是在[1]中描述的解決方案要求用電設(shè)備所在的啟用設(shè)備并因此在 其中中央控制單元不可用的配置中不適用。例如，在使用太陽能電池模塊來向遠(yuǎn)程電信系 統(tǒng)、測量系統(tǒng)或照明系統(tǒng)提供能量的遠(yuǎn)程區(qū)域中，中央控制單元的要求可能是不期望的。
另外，鑒于在此系統(tǒng)的太陽能電池模塊所在部分與用電設(shè)備所在部分之間交換的 信息，該風(fēng)險導(dǎo)致此信息可能被第三方檢測并使用以激活且非法地再使用被盜太陽能電池 模塊。在[1]中公開的用電設(shè)備所在啟用設(shè)備可以包括包括相應(yīng)控制處理器的芯片卡讀卡 器、用于啟用計量電力輸出的數(shù)字輸入小鍵盤、通過遙控或類似控制系統(tǒng)來檢測啟用代碼 的無線檢測器。由于借助于第一和第二信號，可以在太陽能電池模塊所在的部分與用電設(shè) 備所在的部分之間交換多個信息信號，所以因此可以用計量例如傳送的電力。
此外，可以例如借助于上述芯片卡來立即實現(xiàn)對應(yīng)于計量的消費電力的對用戶的 芯片卡的記入。因此，芯片卡被專用于借記目的。
因此，本發(fā)明基于提供以下目的具有受保護太陽能電池模塊的改進(jìn)供能系統(tǒng)、以 及用于操作所述供能系統(tǒng)和改進(jìn)的受保護太陽能電池模塊的改進(jìn)方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的以上及其它目的由分別如權(quán)利要求1、權(quán)利要求7和權(quán)利要求11所述的 供能系統(tǒng)、受保護太陽能電池模塊和用于操作所述供能系統(tǒng)的方法來實現(xiàn)。
該供能系統(tǒng)包括具有至少一個光伏電池且具有連接到開關(guān)模塊的本地控制單元 的至少一個受保護太陽能電池模塊，其是以這樣一種方式可控的即使得電能經(jīng)由電力線的 第一和第二導(dǎo)線從光伏電池到負(fù)載的傳輸在能夠由所述本地控制單元執(zhí)行的驗證過程已 提供否定結(jié)果的情況下可中斷。
根據(jù)本發(fā)明，為每個或為多個太陽能電池模塊提供具有電子模塊、即“芯片”的芯 片卡，其包括對應(yīng)于存儲在存儲單元的第一位置中的第二訪問代碼(access code)的第一訪問代碼，并且提供讀卡器，用該讀卡器，第一訪問代碼可從所述電子模塊傳輸?shù)桨谒?述本地控制單元中的存儲單元的第二位置，所述本地控制單元還包括允許執(zhí)行驗證過程的 程序模塊，所述驗證過程涉及單次地(singularly)或反復(fù)地將已被傳輸?shù)剿龃鎯卧?的第一訪問代碼與預(yù)設(shè)第二訪問代碼相比較。優(yōu)選地，從所述芯片卡讀取第一訪問代碼并 將其存儲在所述本地控制單元的非易失性存儲器中，以便只須執(zhí)行傳輸和驗證過程一次。
因此，本發(fā)明的太陽能電池模塊只能在芯片卡可用于系統(tǒng)的初始化、即用于驗證 目的時操作。然而，由于芯片卡被太陽能電池模塊的所有者持有，所以只有芯片卡的持有者 能夠激活太陽能電池模塊。所述訪問代碼被存儲在芯片卡內(nèi)，以便第三方、維修人員乃至太 陽能電池模塊的所有者不可訪問此代碼。因此，訪問代碼被公開地傳輸且可能被意外透漏 給可能具有欺詐意圖的人是不可能的。此外，除非使用特殊硬件，否則不能克隆芯片卡。因 此，如果存儲在芯片卡中的相關(guān)訪問代碼不可用，則太陽能電池模塊的未授權(quán)去除是無益 的。因此，分別地存儲芯片卡還保護太陽能電池模塊，可以在其上面標(biāo)記警告，諸如“NOTE INOPERABLE WITHOUT CHIP-CARD (注意沒有芯片卡不可操作)，，。
可以有利地在包括裝配有芯片卡讀卡器的中央控制單元的系統(tǒng)中應(yīng)用本發(fā)明的 解決方案。在這些實施例中，所述中央控制單元從芯片卡檢索第一訪問代碼并將其傳輸?shù)?太陽能電池模塊。
此外，在優(yōu)選實施例中，提供了一種允許借助于無線電信號或光學(xué)信號以無線方 式將訪問代碼傳輸?shù)教柲茈姵啬K的移動讀卡器。因此，可以將太陽能電池模塊的電子 電路封裝在透明玻璃、塑料或特殊膠內(nèi)，其針對機械撞擊或水對電路進(jìn)行保護。此外，優(yōu)選 地以這樣的方式來安裝電子電路，即除非毀壞太陽能電池模塊，否則不能例如在太陽能電 池模塊的玻璃層下面訪問該電子電路。
然而，即使在不存在中央單元的情況下，芯片卡也允許保護太陽能電池模塊。在這 種情況下，讀卡器可連接到或被集成在太陽能電池模塊中。可以例如以用于連接到本地控 制單元的芯片卡的接收機的組合來實現(xiàn)讀卡器，所述接收機包括用于讀卡器的軟件。本實 施例對于其中將太陽能電池模塊安裝在遠(yuǎn)程位置處的獨立安裝而言特別有利。
在另一優(yōu)選實施例中，例如加速度傳感器的運動傳感器被連接到本地控制單元， 其被設(shè)計為每當(dāng)由運動傳感器用信號通知太陽能電池模塊的移動時，優(yōu)選地通過擦除存儲 在本地控制單元的存儲單元、優(yōu)選地為非易失性存儲器中的第一訪問代碼來對太陽能電池 模塊的功能進(jìn)行去激活(deactivate)。因此，在太陽能電池模塊在安裝之前或之后被移動 的情況下，將優(yōu)選地通過自動地擦除本地控制單元的存儲單元中的第一訪問代碼來對太陽 能電池模塊進(jìn)行去激活。因此，不僅到在客戶端處安裝時的時間點為止針對未授權(quán)去除保 護太陽能電池模塊，而且以后也可以進(jìn)行保護。在此后出于任何目的去除已被安裝且被適 當(dāng)?shù)刈R別的太陽能電池模塊的情況下，運動傳感器將遞送將超過預(yù)設(shè)閾值的信號。在接收 到此運動信號時，本地控制單元將例如通過擦除已從芯片卡檢索的本地控制單元中的存儲 器內(nèi)容來自動地對太陽能電池模塊進(jìn)行去激活。為了檢測存儲器內(nèi)容的變化，由本地控制 單元來反復(fù)地、例如周期性地執(zhí)行驗證過程，并且不僅在初始安裝過程期間，而且在從芯片 卡讀取第一訪問代碼時。因此，必須借助于相關(guān)芯片卡再次對已被去激活的太陽能電池模 塊進(jìn)行初始化。為了避免訪問代碼的錯誤擦除，提供了必須被運動傳感器的輸出信號超過 的閾值。由雨或冰雹的撞擊引起的運動傳感器的輸出信號將不引起去激活。
將第一訪問代碼存儲在非易失性存儲器提供僅在安裝期間執(zhí)行激活過程一次的 優(yōu)點。因此，在稍后的操作期間，第一訪問代碼將絕不會被傳輸?shù)教柲茈姵啬K，并因此 不能被隨后可以去除、在另一個地方重新安裝并激活太陽能電池模塊的第三方檢測到。
在優(yōu)選實施例中，本地控制單元被設(shè)計為優(yōu)選地通過只有在已經(jīng)檢測到指示太陽 能電池模塊從系統(tǒng)電斷開的運動傳感器的信號和/或阻抗的變化時擦除第一訪問代碼來 對太陽能電池模塊進(jìn)行去激活?？梢砸远喾N方式來檢測阻抗的此變化。在負(fù)載與太陽能電 池模塊斷開的情況下，則太陽能電池模塊的輸出電壓可以超過給定閾值，這促使邏輯電路 的輸出信號被設(shè)定。因此，可能由于地震而引起的強機械撞擊將不會引起太陽能電池模塊 的去激活。然而，作為阻抗測量的替代，所述本地控制單元還可以感測由中央控制單元傳送 的控制信號。如果在特定時間段內(nèi)未檢測到該控制信號，太陽能電池模塊將被去激活。
本發(fā)明的另一重要方面是可以容易地確立芯片卡與相關(guān)太陽能電池模塊的對應(yīng) 關(guān)系。因此，本發(fā)明解決方案明顯有利于太陽能電池模塊的后勤(logistics)。制造商可以 連同相關(guān)芯片卡一起遞送太陽能電池模塊。然而，還可以在單獨的通道上遞送芯片卡。出 于識別目的，為相應(yīng)的太陽能電池模塊和芯片卡提供相同的標(biāo)記或相同的序號。
在本發(fā)明的另一實施例中，其中至少一個太陽能電池模塊的本地控制單元經(jīng)由電 力線或經(jīng)由專用控制線連接到中央控制單元，光伏電池的第一連接導(dǎo)線被連接到第一電力 線導(dǎo)線，光伏電池的第二連接導(dǎo)線經(jīng)由開關(guān)模塊連接到第二電力線導(dǎo)線。因此，如果本地控 制單元未成功地驗證太陽能電池模塊到供能系統(tǒng)的附著，通過控制開關(guān)模塊，可以將光伏 電池連接到電力線和與電力線斷開。用這些措施，避免了電力線導(dǎo)線上的短路，因此始終可 以建立安裝的太陽能電池模塊的本地控制單元與中央控制單元之間的通過電力線的通信 信道。因此，雖然可以禁用來自安裝的太陽能電池模塊的電能傳輸，但仍可以保持中央控制 單元與本地控制單元之間的通信。在本發(fā)明的供能系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，特別是在安裝 過程期間，維護人員仍可以訪問安裝的太陽能電池模塊并從本地控制單元中檢索出所有相 關(guān)數(shù)據(jù)。然后可以發(fā)現(xiàn)一個或多個太陽能電池模塊不屬于安裝的供能系統(tǒng)，或者發(fā)生了故 障，雖然所有安裝的太陽能電池模塊正確地與供能系統(tǒng)相關(guān)。因此，維護人員可以采取適當(dāng) 的步驟以修正該故障。然而，如果需要，還可以通過使太陽能電池模塊的輸出線短路來抑制 電能的傳輸。
為了保持要求的通信，本地控制單元和中央控制單元優(yōu)選地通過電力線通信。然 而，還可以通過專用通信線來建立通信信道。
此外，通過避免電力線上的短路和通過避免太陽能電池的連接導(dǎo)線之間的短路， 在一個模塊未適當(dāng)工作的情況下，仍可以利用由太陽能電池產(chǎn)生的電能。另一方面，還可以 為可能經(jīng)由電力線導(dǎo)線連接到太陽能電池的連接導(dǎo)線的本地控制單元提供電能，因此即使 在驗證過程已失敗之后，仍可以執(zhí)行其功能。
更進(jìn)一步地，在驗證過程已失敗的情況下，可以向信令模塊提供由太陽能電池提 供的電能，其指示太陽能電池模塊的狀態(tài)。例如，信令模塊可以生成光學(xué)和/或聲學(xué)信號。 基于這些信號，維護人員可以容易地對有缺陷的太陽能電池模塊或不屬于安裝的供能系統(tǒng) 的太陽能電池模塊進(jìn)行定位。
優(yōu)選地，由太陽能電池提供的電能被存儲在儲能單元中，該儲能單元在太陽能電 池不能遞送能量時向本地控制單元提供能量。
在優(yōu)選實施例中，所述中央控制單元和所述本地控制單元包括通信單元，該通信 單元被設(shè)計為將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成調(diào)制信號，反之亦然。作為中斷電力傳輸?shù)奶娲?，如[1] 所描述的，在控制單元之間交換調(diào)制信號。通過這些措施，避免了電力傳輸?shù)闹袛嗪拖嚓P(guān)能 量損耗。此外，這些措施允許例如通過使用聯(lián)網(wǎng)協(xié)議而使用具有很少通信工作量的多個太 陽能電池模塊。優(yōu)選地，每個太陽能電池模塊包括序號，其用于分別對太陽能電池模塊進(jìn)行 定址。用這些措施，對于所有安裝的太陽能電池模塊而言，可以在驗證期間或在所有驗證過 程已完成之后有利地收集狀態(tài)消息。當(dāng)對太陽能電池模塊的狀態(tài)和條件感興趣時，這些措 施還可以有益于稍后的維護工作。
為了進(jìn)一步促進(jìn)維護工作，各個太陽能電池模塊的位置(例如屋頂上或墻壁上的 相關(guān)位置)被存儲在中央控制單元中。因此，在出現(xiàn)故障的情況下，可以容易地對相關(guān)太陽 能電池模塊進(jìn)行定位和替換。


已經(jīng)陳述了本發(fā)明的某些目的和優(yōu)點，當(dāng)連同附圖一起考慮以下說明時，其它目 的和優(yōu)點將明了，在附圖中
圖1示出具有受保護太陽能電池模塊1的本發(fā)明的供能系統(tǒng)；
圖2示出優(yōu)選實施例中的圖1的太陽能電池模塊1 ；以及
圖3示出太陽能電池模塊1的另一優(yōu)選實施例。
具體實施方式
圖1示出具有中央控制單元2和受保護太陽能電池模塊1的本發(fā)明的供能系統(tǒng)， 其包括將太陽能轉(zhuǎn)換成可以通過電力線3傳輸?shù)截?fù)載4的電能的太陽能電池10，所述負(fù) 載4諸如為例如連接到本地或公共網(wǎng)絡(luò)的蓄電池(accumulator)或功率轉(zhuǎn)換器(power converter)0
太陽能電池模塊1被以符號方式示為部分地被另一太陽能電池模塊1'或屋頂瓦 覆蓋的屋頂瓦。然而，太陽能電池模塊1可以具有任何其它形式或形狀，并且還可以是覆蓋 建筑物的墻壁的壁構(gòu)件(wallmember)。此外，每個太陽能電池模塊可以包括每個設(shè)置在所 述瓦或壁構(gòu)件的外表面上的一個或多個太陽能電池。
太陽能電池模塊1可以可選地包括至少在太陽能電池10所在的所述瓦或壁構(gòu)件 的區(qū)域下面的通路(passageway)。太陽能電池模塊的主體優(yōu)選地由諸如金屬等導(dǎo)熱材料 制成。因此，通過該通路引導(dǎo)的諸如水等液體可以收集熱能。因此，本發(fā)明的供能系統(tǒng)不僅 可以遞送電能，而且可以遞送可以用于加熱或其它目的的熱能。此外，從太陽能電池模塊去 除熱能保護太陽能電池和電子電路，其隨后可以在低溫下更高效地工作。例如在[2]，EP 0 335 261 Bl中描述了具有包括太陽能電池和通路的太陽能電池模塊的供能系統(tǒng)。
太陽能電池10包括兩個連接導(dǎo)線101、102。第一連接導(dǎo)線101被連接到電力線3 的第一導(dǎo)線31。第二連接導(dǎo)線102被連接到開關(guān)模塊112，開關(guān)模塊112被連接到電力線 3的第二導(dǎo)線32。太陽能電池模塊1還包括連接開關(guān)模塊112到并以這樣的方式控制開關(guān) 模塊112的本地控制單元11即在涉及中央控制單元2與本地控制單元11之間的數(shù)據(jù)交換 的驗證過程已證明太陽能電池模塊1不屬于供能系統(tǒng)的情況下，可以中斷從光伏電池10到負(fù)載4的電能傳輸。
在圖1中，優(yōu)選地通過電力線導(dǎo)線31、32來執(zhí)行數(shù)據(jù)的交換，本地控制單元11 經(jīng)由導(dǎo)線103和104且中央控制單元2通過導(dǎo)線9連接到所述電力線導(dǎo)線31、32。由 于在驗證過程失敗的情況下，電力線31和32不是如在[1]中所描述的系統(tǒng)那樣交叉 (cross-barred)，仍可以經(jīng)由電力線3來執(zhí)行通信?？梢蕴鎿Q地通過將本地控制單元11直 接與中央控制單元2相連的單獨通信線90建立通信信道900。
此外，本地控制單元11連接到太陽能電池10的連接導(dǎo)線101和102，太陽能電池 10即使在驗證過程已失敗的情況下也提供電能。因此，本地控制單元11始終被保持在工作 條件下并能夠通過電力線3或在單獨的通信線90處與中央控制單元2交換數(shù)據(jù)。
特別地，在安裝過程期間，當(dāng)發(fā)生問題的根源未知時，有利的是中央控制單元2可 以分別地訪問所有太陽能電池模塊1并建立用于供能系統(tǒng)及其所有模塊的完整狀態(tài)報告。 例如，可以測量電力線的條件?？梢苑治鲵炞C過程的失敗，以便確定是太陽能電池模塊1不 屬于供能系統(tǒng)還是已發(fā)生錯誤。中央控制單元2可以從太陽能電池模塊1下載優(yōu)選地全局 唯一的序號SN。然后可以將所獲得的序號SN發(fā)送到制造商的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8，數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)8將報告的序號SN與寄存器或數(shù)據(jù)庫81中的條目相比較。此數(shù)據(jù)庫81優(yōu)選地包括被 出售且報告被盜的太陽能電池模塊1的序號和相關(guān)數(shù)據(jù)。因此，在幾分鐘內(nèi)，不僅可以識別 本發(fā)明的供能系統(tǒng)的狀態(tài)，而且可以識別所有太陽能電池模塊的完整狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫81還可 以包含可以用來完成驗證過程的與太陽能電池模塊1有關(guān)的數(shù)據(jù)，諸如訪問代碼。然而，優(yōu) 選地不以這種方式使訪問代碼可用于維護人員。另外或作為替換，還可以將太陽能電池模 塊1的狀態(tài)報告給報警系統(tǒng)。
作為替代，最優(yōu)選地，為每個或多個太陽能電池模塊1提供具有電子模塊221的芯 片卡22。所述“芯片”、即電子模塊221包括第一訪問代碼，其對應(yīng)于被存儲在存儲單元114 的第一位置IH1中的第二訪問代碼，所述存儲單元114被包含在本地控制單元11 (參見圖 3)中。為了激活太陽能電池模塊11中，必須將芯片卡22插入讀卡器21中，讀卡器21讀取 第一訪問代碼并將其傳輸?shù)饺鐖D1所示的中央控制單元2或直接到包含在如圖3所示的本 地控制單元11中的存儲單元114的第二位置1142。然后，本地控制單元11執(zhí)行如上所述 的驗證過程并裝配有被設(shè)計為用于該目的的程序模塊(參見圖3，OP-代碼)。
因此，用本實施例，太陽能電池模塊只能在相應(yīng)的芯片卡22可用時操作。因 此，如果未提供對芯片卡22的訪問，則太陽能電池模塊的未授權(quán)去除是無益的。如圖 1所示，優(yōu)選地在太陽能電池模塊1上標(biāo)記相應(yīng)的警告標(biāo)志，諸如“NOTE INOPERABLE WITHOUTCHIP-CARD”。此信息將阻止第三方獲得受保護的太陽能電池模塊1。
此外，優(yōu)選地為太陽能電池模塊1和芯片卡22提供容易地允許太陽能電池模塊1 相互分配的相同標(biāo)記或序號(UNIT XY)。因此，本發(fā)明的重要方面是可以在不考慮驗證過程 將需要的訪問代碼的情況下容易地自/向安裝地點或在安裝地點之間轉(zhuǎn)移本發(fā)明的太陽 能電池模塊1。由于連同相關(guān)芯片卡22 —起轉(zhuǎn)移太陽能電池模塊1，所以不需要識別并單 獨地轉(zhuǎn)移相關(guān)訪問代碼。更進(jìn)一步地，同樣在第一安裝期間，人員僅要求芯片卡22，而沒有 進(jìn)一步的管理負(fù)擔(dān)。在優(yōu)選實施例中，制造商還可以將公共事業(yè)(utility)和通信程序存 儲在芯片卡22上，以便甚至可以容易地建立制造商對供能系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問。也可以將諸如 產(chǎn)品信息等其它信息存儲在芯片卡22上。10
芯片卡22、22'可以僅覆蓋例如具有序號XY的一個太陽能電池模塊1或例如具有 序號XA, XB.....XZ的多個太陽能電池模塊1。
芯片卡讀卡器21可以附著于中央控制系統(tǒng)2、太陽能電池模塊1中的本地控制系 統(tǒng)11，或者可以是由人員出于安裝和維護目的手提的便攜式單元。移動讀卡器21包含蓄電 池或電池和輸入設(shè)備211、顯示單元2150和諸如光學(xué)收發(fā)機的至少一個通信設(shè)備。在這種 配置中，讀卡器21被增強至獨立控制面板，用該獨立控制面板可以執(zhí)行激活和維護過程。 因此，維護人員可以接近相關(guān)的太陽能電池模塊1并執(zhí)行激活和維護過程，諸如每當(dāng)需要 時上傳第一訪問代碼并下載狀態(tài)和維護信息，例如由太陽能電池模塊供應(yīng)的最大和平均功 率、以及諸如來自太陽能電池模塊1的序號等識別信息。
具有如圖1所示作為便攜式控制面板的一部分的讀卡器21的實施例提供其它優(yōu) 點。維護人員可以將芯片卡22、22'引入讀卡器21中并將找到所述信息，特別是顯示器 2150上的相關(guān)太陽能電池模塊1的狀態(tài)信息。由于芯片卡22、22'、...被明確地分配給 相關(guān)太陽能電池模塊1，維修人員可以快速且可靠地詢問太陽能電池模塊1并執(zhí)行所需測 試。在顯示器2150上，可以示出并根據(jù)需要登記故障、識別號碼和操作狀態(tài)，特別是當(dāng)前電 力輸出。
圖2示出太陽能電池模塊1，特別是優(yōu)選實施例中的圖1的本地控制單元11。其 示出本地控制單元11包括連接到存儲單元114(優(yōu)選地包括只讀存儲器)的處理單元115， 在其中存儲編程代碼、優(yōu)選地唯一的序號SN XY、以及訪問代碼Α-CODE。還示出了用于根據(jù) 傳輸方向來轉(zhuǎn)換數(shù)字和模擬信號的單元117和用于根據(jù)傳輸方向來調(diào)制并相應(yīng)對輸入信 號進(jìn)行解調(diào)的單元118。作為示例，由處理器115提供的數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)換成模擬信號，用該 模擬信號，可以調(diào)制施加于電力線3的載波頻率?？梢詰?yīng)用諸如調(diào)頻等任何適當(dāng)調(diào)制方法。 在太陽能電池模塊1使用不同載波頻率的情況下，則可以并行地進(jìn)行中央控制單元2與多 個本地控制單元11之間的通信?；蛘?，如果使用相同的載波頻率，則可以應(yīng)用任何適當(dāng)?shù)?多路訪問協(xié)議(multiple accessprotocol)。此外，各個本地控制單元11可以在專用時隙 內(nèi)與中央控制單元2通信。
或者，本地控制單元11包括單片計算機，該單片計算機甚至可以包括執(zhí)行單元 117和118的功能的模擬電路。
在圖2中，還示出本地控制單元11分別通過兩個控制線112s、113s與第一和第二 開關(guān)模塊112、113的控制輸入端相連。如上所述，第一開關(guān)模塊112用于在已經(jīng)適當(dāng)?shù)刈R 別太陽能電池模塊1的情況下將太陽能電池10的第二連接導(dǎo)線102連接到第二電力線導(dǎo) 線102。在驗證過程已失敗的情況下，第一開關(guān)模塊112保持?jǐn)嚅_，同時第二開關(guān)模塊113 被閉合，以便將太陽能電池10的第二連接導(dǎo)線102連接到無線信令模塊116，其例如通過諸 如光學(xué)、聲學(xué)或無線電信號等信號的發(fā)射來指示驗證過程的失敗。
圖2還示出被連接到太陽能電池10的電源模塊119并在太陽能電池10未提供電 能的時間期間向本地控制單元11提供電源電壓。電源模塊119可以是電容器或蓄電池等寸。
如圖2所示，可以以無線方式或綁定于本地控制模塊115的電纜來傳輸激活代碼。 為了進(jìn)行無線通信，本機控制模塊115包括收發(fā)機121，其被設(shè)計為與移動讀卡器21交換數(shù) 據(jù)。無線通信優(yōu)選地基于諸如紅外信號等光學(xué)信號的交換，其可以通過覆蓋在太陽能電池11模塊1中提供的電路的透明保護層。
圖3示出本發(fā)明的太陽能電池模塊1的另一重要實施例，其包括連接到在中央控 制單元11中提供的處理單元115的運動傳感器6和讀卡器21。處理單元115將從芯片卡 22檢索的訪問代碼存儲在存儲單元114中，在存儲單元114中，已將預(yù)設(shè)訪問代碼、優(yōu)選地 為唯一的序號和優(yōu)選地操作程序的代碼預(yù)先優(yōu)選地存儲在存儲單元114的非易失性部中。 或者，還可以至少部分地在芯片卡22上存儲用于操作太陽能電池模塊1的程序。因此，為 了太陽能電池模塊1的初始化，將要求訪問代碼和至少一個程序代碼模塊的傳輸。
圖3還示出連接到太陽能電池10的電源模塊119并向本地控制單元11提供電源 電壓。因此，一旦安裝了太陽能電池模塊1，則立即用要求的電源電壓向本地控制單元11供 電。然而，在開關(guān)模塊112閉合并通過電力線導(dǎo)線31、32來傳輸電能之前，由處理單元115 實現(xiàn)的操作系統(tǒng)等待包含在芯片卡22上的訪問代碼的進(jìn)入。在芯片卡22被插入讀卡器21 中之后，檢索訪問代碼并將其存儲在存儲單元114中。隨后，將檢索的訪問代碼與預(yù)先存儲 的訪問代碼相比較并在代碼匹配的情況下激活開關(guān)單元112。反復(fù)地、例如周期性地執(zhí)行此 比較以便檢查存儲的值是否仍然匹配。在太陽能電池模塊1未被安裝并從安裝地點去除的 情況下，則運動傳感器6將相應(yīng)的信號轉(zhuǎn)送到處理單元115，處理單元115將接收信號的水 平與預(yù)先存儲的閾值相比較并在超過該閾值的情況下對太陽能電池模塊1進(jìn)行去激活。因 此，存儲在存儲單元114中的值在執(zhí)行下一次比較或測試循環(huán)時將不匹配，以便使開關(guān)單 元112復(fù)位并中斷通過電力線導(dǎo)線32進(jìn)行的電能傳輸。因此，當(dāng)重新安裝太陽能電池模塊 1時，必須將芯片卡22重新插入讀卡器21中，以便再次執(zhí)行初始化。因此，如果已在沒有授 權(quán)的情況下去除太陽能電池模塊1，則重新安裝將是不可能的，因此太陽能電池模塊1將對 當(dāng)前持有者沒有價值。因此，可以安裝太陽能電池模塊1并甚至在僅向有權(quán)所有者提供服 務(wù)的遠(yuǎn)程位置處以高水平的保護自主地操作。
此外，當(dāng)本地控制模塊11已檢測到太陽能電池模塊1與系統(tǒng)斷開時，還可以執(zhí)行 太陽能電池模塊的去激活。優(yōu)選地，本地控制模塊11觀察在太陽能電池模塊1斷開時將發(fā) 生的阻抗變化。此外，可以觀察從中央控制單元2發(fā)送且一旦太陽能電池模塊1斷開則不 再被接收到的控制信號的接收。
最優(yōu)選地，只有當(dāng)存在來自運動傳感器的信號的存在和太陽能電池模塊1的斷開 的檢測兩個條件時對太陽能電池模塊1進(jìn)行去激活。
為了促進(jìn)該過程，可以提供顯示單元1150，其指示太陽能電池模塊1的狀態(tài)或其 它數(shù)據(jù)，諸如序號或產(chǎn)品信息。
此外，為了減少太陽能電池模塊1的平均停機時間，優(yōu)選地檢測并抑制激活電路 的電氣故障，以便其保持對系統(tǒng)沒有影響。例如，如果在太陽能電池模塊1上提供的處理器 出現(xiàn)故障，則太陽能電池模塊優(yōu)選地仍被激活。
在另一實施例中，太陽能電池模塊1可以包括每當(dāng)已發(fā)生指示太陽能電池模塊1 的失竊的情況時被激活的發(fā)送機?？梢杂蛇\動傳感器6來觸發(fā)發(fā)送機，該發(fā)送機可以是控 制模塊11的一部分(例如，無線信令單元116)。在本實施例中，被盜太陽能電池模塊1甚 至可以保持可操作，但可以通過在最近已安裝太陽能電池模塊的區(qū)域中的測試驅(qū)動的同時 檢測發(fā)送機信號而被容易地找到。然而，發(fā)送機信號可以出發(fā)外部報警系統(tǒng)，其可以是報警 安保人員。此外，還可以由便攜式讀卡器、集中式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8、81和/或報警系統(tǒng)來接收并處理由無線信令單元116發(fā)射的信號。
上文已描述的僅僅說明本發(fā)明的原理。在不脫離本發(fā)明的精神和保護范圍的情況 下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以實現(xiàn)其它布置。特別地，所公開的實施例的特征可以在相互之間 傳遞。例如，可以在圖3的實施例中使用在圖2中公開的開關(guān)模塊112的布置，反之亦然。
當(dāng)然，芯片卡也可以用于其它目的。無疑有利的是將信用卡的功能集成到芯片卡 中以便太陽能電池模塊的所有者不需要附加卡并在單個卡上具有集中的重要價值和資產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]US 6' 650' 031B1
[2] EP 0335261B權(quán)利要求
1.一種供能系統(tǒng)，包括具有至少一個光伏電池(10)和連接到開關(guān)模塊(112)的本地 控制單元(11)的至少一個受保護太陽能電池模塊(1)，其是以這樣一種方式可控的即使得 電能經(jīng)由電力線⑶的第一和第二導(dǎo)線(31、32)從光伏電池(10)到負(fù)載(4)的傳輸在能 夠由所述本地控制單元(11)執(zhí)行的驗證過程已提供否定結(jié)果的情況下可中斷，其特征在 于為每個或為多個太陽能電池模塊(1)提供具有電子模塊021)的芯片卡(22)，電子模塊 (221)包括對應(yīng)于存儲在存儲單元(IHUH1)中的第二訪問代碼的第一訪問代碼，并且特 征在于提供讀卡器(21)，用讀卡器(21)，第一訪問代碼可從所述電子模塊021)傳輸?shù)桨?含在所述本地控制單元(11)中的存儲單元(114、1142)，所述本地控制單元(11)包括允許 執(zhí)行驗證過程的程序模塊(0P-代碼)，所述驗證過程涉及單次地或反復(fù)地將已被傳輸?shù)剿?述存儲單元(114、1142)的第一訪問代碼與預(yù)設(shè)第二訪問代碼相比較。
2.如權(quán)利要求1所述的供能系統(tǒng)，其特征在于a)讀卡器被連接到中央控制單元O)；或b)讀卡器被可拆卸地或牢固地連接到或集成到本地控制單元(11)中并優(yōu)選地是 太陽能電池模塊(1)的一部分；或者c)裝配有輸入和輸出設(shè)備Oll、2150)和發(fā)送機或收發(fā)機(121)的便攜式讀卡器 允許借助于諸如紅外信號等無線電信號或光學(xué)信號進(jìn)行訪問代碼的無線傳輸，所述信號優(yōu) 選地可以通過覆蓋在太陽能電池模塊1中提供的電路的透明保護層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的供能統(tǒng)，其特征在于運動傳感器(6)被連接到本地控制單 元(11)，本地控制單元(11)被設(shè)計為優(yōu)選地每當(dāng)運動傳感器(6)用信號通知太陽能電池模 塊(1)的移動時通過擦除存儲在存儲單元(114、1142)中的第一訪問代碼來對太陽能電池 模塊的功能進(jìn)行去激活。
4.如權(quán)利要求1 3中的一項所述的供能系統(tǒng)，其特征在于光伏電池(10)的第一連 接導(dǎo)線(101)連接到第一電力線導(dǎo)線(31)，光伏電池(10)的第二連接導(dǎo)線(102)經(jīng)由開關(guān) 模塊(112)連接到第二電力線導(dǎo)線(32)，并且本地控制單元(11) 一方面連接到光伏電池 (10)的第一和第二連接導(dǎo)線(101、102)且另一方面經(jīng)由第一和第二電力線導(dǎo)線(31、32)或 經(jīng)由單獨的通信線(9)連接到中央控制單元O)。
5.如權(quán)利要求1 4中的一項所述的供能系統(tǒng)，其特征在于在中央控制單元(2)和本 地控制單元(11)中提供通信單元(113、213)，通過通信單元(113、213)，可通過電力線導(dǎo)線 (31,32)來交換調(diào)制信號。
6.一種用于如權(quán)利要求1 5中的一項所述的供能系統(tǒng)的太陽能電池模塊(1)，包括 至少一個光伏電池(10)、連接到第一開關(guān)模塊(112)的本地控制單元(11)，其是以這樣一 種方式可控的即使得電能經(jīng)由第一和第二電力線導(dǎo)線(31、32)從光伏電池(10)到負(fù)載(4) 的傳輸在能夠由所述本地控制單元(11)執(zhí)行的驗證過程已提供否定結(jié)果的情況下可中 斷，其特征在于提供具有電子模塊(221)的芯片卡02)，電子模塊(221)包括對應(yīng)于存儲在 存儲單元(IHUH1)中的第二訪問代碼的第一訪問代碼，并且特征在于提供用于容納芯片 卡0 的讀卡器(21)，用讀卡器(21)，第一訪問代碼可從所述電子模塊(221)傳輸?shù)桨?在所述本地控制單元(11)中的存儲單元(114、1142)，所述本地控制單元(11)包括允許執(zhí) 行驗證過程的程序模塊(0P-代碼)，所述驗證過程涉及單次地或反復(fù)地將已被傳輸?shù)剿?存儲單元(114、1142)的第一訪問代碼與預(yù)設(shè)第二訪問代碼相比較。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池模塊(1)，其特征在于讀卡器被可釋放地或牢 固地連接到或集成到本地控制單元(11)中并優(yōu)選地是太陽能電池模塊(1)的一部分。
8.如權(quán)利要求6或7所述的太陽能電池模塊(1)，其特征在于運動傳感器(6)連接到 本地控制單元(11)，本地控制單元(11)被設(shè)計為優(yōu)選地每當(dāng)運動傳感器(6)用信號通知太 陽能電池模塊(1)的移動時通過擦除存儲在存儲單元(114、1142)中的第一訪問代碼來對 太陽能電池模塊(1)的功能進(jìn)行去激活。
9.如權(quán)利要求6、7或8所述的太陽能電池模塊(1)，其特征在于存儲第一訪問代碼的 至少存儲單元(114、1142)是非易失性存儲器。
10.如權(quán)利要求7或8所述的太陽能電池模塊(1)，其特征在于本地控制單元(11)被 設(shè)計為優(yōu)選地每當(dāng)運動傳感器(6)用信號通知太陽能電池模塊(1)的移動和/或檢測到太 陽能電池模塊(1)從系統(tǒng)斷開時通過擦除存儲在存儲單元(114、1142)中的第一訪問代碼 來對太陽能電池模塊(1)的功能進(jìn)行去激活。
11.如權(quán)利要求6至10中的一項所述的太陽能電池模塊(1)，其特征在于光伏電池(10)的第一連接導(dǎo)線(101)連接到第一電力線導(dǎo)線(31)，光伏電池(10)的第二連接導(dǎo)線 (102)經(jīng)由開關(guān)模塊(112)連接到第二電力線導(dǎo)線(32)，并且本地控制單元(11) 一方面連 接到光伏電池(10)的第一和第二連接導(dǎo)線(101、10幻且另一方面經(jīng)由第一和第二電力線 導(dǎo)線(31、32)或經(jīng)由單獨的通信線(9)連接到中央控制單元O)。
12.如權(quán)利要求6至11中的一項所述的太陽能電池模塊(1)，其特征在于本地控制單 元(11)直接地或經(jīng)由儲能單元(11 連接到光伏電池(10)的第一和第二連接導(dǎo)線(101、 102)和/或在中央控制單元(11)中提供通信單元(113)，通過通信單元(113)，可通過電力 線(3)與中央控制單元(2)交換調(diào)制信號。
13.如權(quán)利要求6 12中的一項所述的太陽能電池模塊(1)，其特征在于本地控制單 元(11)可以激活無線信令單元(116)，無線信令單元(116)被設(shè)計為在驗證過程已提供 否定結(jié)果的情況下發(fā)射信號，諸如聲學(xué)、光學(xué)或無線電信號；優(yōu)選地通過經(jīng)由第二開關(guān)模塊 (113)將光伏電池(10)的第二連接導(dǎo)線(102)連接到無線信令單元(116)來進(jìn)行。
14.一種用于操作如權(quán)利要求1所述的供能系統(tǒng)和如權(quán)利要求6所述的受保護太陽能 電池模塊(1)的方法，受保護太陽能電池模塊(1)包括至少一個光伏電池(10)、連接到開關(guān) 模塊(112)的本地控制單元(11)，其以這樣的方式被控制即電能經(jīng)由第一和第二電力線導(dǎo) 線(31、32)從光伏電池(10)到負(fù)載(4)的傳輸在將由所述本地控制單元(11)執(zhí)行的驗證 過程已提供否定結(jié)果的情況下中斷，其特征在于具有電子模塊021)的芯片卡(22)被置入 讀卡器(21)，該電子模塊(221)包括對應(yīng)于存儲在存儲單元(IHUH1)中的第二訪問代碼 的第一訪問代碼，讀卡器從電子模塊(221)讀取第一訪問代碼并將第一訪問代碼傳輸 到包含在所述本地控制單元(11)中的存儲單元(114、1142)，本地控制單元(11)使用用于 執(zhí)行驗證過程的程序模塊(0P-代碼)，所述驗證過程涉及單次地或反復(fù)地將已被傳輸?shù)剿?述存儲單元(114、1142)的第一訪問代碼與預(yù)設(shè)第二訪問代碼相比較。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于運動傳感器(6)連接到本地控制單元(11)，本地控制單元(11)優(yōu)選地每當(dāng)運動傳感器(6)用信號通知太陽能電池模塊⑴的移 動時通過擦除存儲在存儲單元(114、1142)中的第一訪問代碼來對太陽能電池模塊(1)進(jìn) 行去激活。
16.如權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于在驗證失敗的情況下，所述至少一個 光伏電池(10)與電力線導(dǎo)線(31、32)斷開，但不與本地控制單元(11)斷開，對于本地控制 單元(11)而言，通過電力線導(dǎo)線(31、32)的通信信道仍至少保持達(dá)周期性地發(fā)生的時隙， 以便維護人員可經(jīng)由中央控制單元( 訪問所有安裝的太陽能電池模塊(1)，即使在一個 或多個太陽能電池模塊(1)的驗證已失敗的情況下。
17.如權(quán)利要求14 16中的一項所述的方法，其特征在于所述至少一個太陽能電池模 塊(1)包括序號，該序號優(yōu)選地用于對太陽能電池模塊(1)進(jìn)行定址，并且對于其而言，優(yōu) 選地太陽能電池模塊(1)的位置被存儲在中央控制單元(11)中，并且對于所有安裝的太陽 能電池模塊(1)，在驗證期間或在所有驗證過程都已完成之后收集狀態(tài)消息。
18.如權(quán)利要求14 17中的一項所述的方法，其特征在于安裝的太陽能電池模塊(1) 的狀態(tài)和識別數(shù)據(jù)被下載到便攜式讀卡器0 和/或集中式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(8、81)，諸如制 造商的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，或者其中，太陽能電池模塊(1)的狀態(tài)優(yōu)選地被無線信令單元(116) 傳送到便攜式讀卡器0 和/或集中式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(8、81)和/或報警系統(tǒng)(8)。
全文摘要
一種供能系統(tǒng)包括具有至少一個光伏電池(10)和連接到開關(guān)模塊(112)的本地控制單元(11)的至少一個受保護太陽能電池模塊(1)，其是以這樣一種方式可控的即使得電能經(jīng)由電力線(3)的第一和第二導(dǎo)線(31、32)從光伏電池(10)到負(fù)載(4)的傳輸在能夠由所述本地控制單元(11)執(zhí)行的驗證過程已提供否定結(jié)果的情況下可中斷。根據(jù)本發(fā)明，為每個或為多個太陽能電池模塊(1)提供具有電子模塊(221)的芯片卡(22)，電子模塊(221)包括對應(yīng)于存儲在存儲單元(114、1141)中的第二訪問代碼的第一訪問代碼，并且提供讀卡器(21)，用讀卡器(21)，第一訪問代碼可從所述電子模塊(221)傳輸?shù)桨谒霰镜乜刂茊卧?11)中的存儲單元(114、1142)，所述本地控制單元(11)包括允許執(zhí)行驗證過程的程序模塊(OP-代碼)，所述驗證過程涉及單次地或反復(fù)地將已被傳輸?shù)剿龃鎯卧?114、1142)的第一訪問代碼與預(yù)設(shè)第二訪問代碼相比較。
文檔編號G06F21/00GK102037469SQ200880128282
公開日2011年4月27日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
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