專利名稱：太陽能模塊化集成的應(yīng)用系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能應(yīng)用方案，尤其涉及一種將應(yīng)用系統(tǒng)模塊化集成到太陽能發(fā)電組件上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
背景技術(shù)：
隨著能源危機(jī)的日益臨近，作為可再生能源中的一種，太陽能光伏應(yīng)用已成為一種新興的熱門研究領(lǐng)域。但從已有的傳統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)來看，主要是在構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)的主要功能部件本身一體化集成太陽能光伏電源，以實(shí)現(xiàn)單一功能部件的應(yīng)用需求。然而，這會造成太陽能綜合應(yīng)用的過度分散，各太陽能光伏電源的集中管理性差，也給應(yīng)用系統(tǒng)的后期維護(hù)帶來了巨大的麻煩。特別地，從傳統(tǒng)太陽能應(yīng)用結(jié)構(gòu)來看針對單一功能部件集成太陽能光伏電源，極大地浪費(fèi)了太陽能電池板本身空間的利用能效。在周知的太陽能光伏電池板結(jié)構(gòu)上，除考慮散熱的緣故，其背面接線盒以外往往具有很大的空間被閑置。這部分空間對于太陽能集成應(yīng)用來說，是一個尚未填補(bǔ)的空白，使得太陽能應(yīng)用長期局限在單一性的瓶頸之中。傳統(tǒng)太陽能電池組件背面結(jié)構(gòu)如圖1所示可見周知的太陽能電池組件邊框與太陽能電池組件背面之間存在一定的距離，而太陽能電池組件背面除接線盒11以外，背板12 與背框13所圍裹的腔體中有很大一部分空間被閑置浪費(fèi)，降低了太陽能電池組件本身空間的利用能效。再如圖2所示，傳統(tǒng)的太陽能電池組件背面只有一連接輸出電源的接線盒， 用于為外部應(yīng)用器件提供電能，除此之外沒有其它任何功能，使得太陽能組件的應(yīng)用潛力沒有充分發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種太陽能模塊化集成應(yīng)用系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，通過建立一種位于光伏組件背部結(jié)構(gòu)內(nèi)的模塊化電能總線結(jié)構(gòu)，為在組件背部結(jié)構(gòu)中增加應(yīng)用功能模塊，實(shí)現(xiàn)多種一體化應(yīng)用提供一種技術(shù)方法。填補(bǔ)太陽能大型系統(tǒng)應(yīng)用中的部分應(yīng)用模塊有機(jī)地一體化集成在太陽能光伏組件上的空白，并在模塊化集成的基礎(chǔ)上，集中為全部應(yīng)用模塊供能，為應(yīng)用系統(tǒng)的維護(hù)提供便利的解決方案。本發(fā)明上述第一個目的，將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)
太陽能模塊化集成應(yīng)用系統(tǒng)，基于太陽能電池組件構(gòu)成，所述太陽能電池組件具有一體成型背板和背框，其特征在于所述太陽能電池組件的背板上集成有與太陽能電池組件背部接線盒相連的直供電源總線，與直供電源總線相接的集成控制器，與集成控制器相接的控制總線和恒壓電源總線，集成在直供電源總線上的一組對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口和一組非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口，以及集成在恒壓電源總線上的一組對外恒壓電源調(diào)制接口和一組穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口，一種以上穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊或非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊一體集成于太陽能電池組件的背板上，并與相對應(yīng)的應(yīng)用模塊接口相接。優(yōu)化的，所述太陽能電池組件在其背板上集成設(shè)有電池模塊，所述電池模塊連接至集成控制器輸入端。優(yōu)化的，所述對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口為帶充電控制器、輸出可控的充電接口，其中所述充電控制器具有用于識別相連接的電動車類型的采集單元。該對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口設(shè)于背板或背框之上。優(yōu)化的，所述控制總線為以I2C，SPI，CAN，RS485，RS232，TTL，光纖，紅外或Wifi為控制協(xié)議的總線。本發(fā)明上述第二個目的，太陽能模塊化集成應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方法，在前述的集成應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)上太陽能電池組件的背部接線盒輸出轉(zhuǎn)化光能所得的非穩(wěn)態(tài)電能至直供電源總線，通過直供電源總線將非穩(wěn)態(tài)電能向非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口供能，并輸入至集成控制器調(diào)制成穩(wěn)態(tài)電源，調(diào)制后的穩(wěn)態(tài)電源通過恒壓電源總線向穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口供能，將一種以上穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊或非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊一體集成于太陽能電池組件的背板上，通過與之相對應(yīng)的應(yīng)用模塊接口取能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能。優(yōu)化的，所述直供電源總線上集成有對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口，所述恒壓電源總線上集成有對外恒壓電源調(diào)制接口，兩種對外電源調(diào)制接口分別向外接的應(yīng)用模塊供能。優(yōu)化的，所述對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口為帶充電控制器的充電接口，通過充電控制器的采集單元識別相連接的電動車類型并匹配對應(yīng)的輸出充電功率，對電動車進(jìn)行充
H1^ O實(shí)施本發(fā)明的應(yīng)用系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，根據(jù)應(yīng)用的具體環(huán)境及規(guī)模，選用合適匹配的太陽能光伏電源，且通過對太陽能光伏電源背面空間的利用，能夠大幅度提高太陽能光伏組件的應(yīng)用價值，降低應(yīng)用系統(tǒng)的成本，并且得到更加簡潔和美觀的效果，從而擴(kuò)大光伏應(yīng)用的市場，加快光伏能源的推廣速度及提高其應(yīng)用系統(tǒng)的緊湊、穩(wěn)定和易維護(hù)性能。以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。


圖1是傳統(tǒng)太陽能電池組件背側(cè)的外觀立體示意圖； 圖2是傳統(tǒng)太陽能電池組件背部結(jié)構(gòu)的正視示意圖3是本發(fā)明太陽能模塊化集成應(yīng)用系統(tǒng)的總框示意圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的應(yīng)用系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例二的應(yīng)用系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖3所示是本發(fā)明太陽能模塊化集成應(yīng)用系統(tǒng)的總框示意圖。該應(yīng)用系統(tǒng)模塊化集成在太陽能電池組件之上。從圖示可見，太陽能模塊化集成應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，基于太陽能電池組件集成搭建而成，該太陽能電池組件具有一體成型背板12和背框13。其特別之處在于該太陽能電池組件的背板上集成有與太陽能電池組件背部接線盒11相連的直供電源總線，與直供電源總線相接的集成控制器，與集成控制器相接的控制總線和恒壓電源總線， 集成在直供電源總線上的一組對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口和一組非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口，以及集成在恒壓電源總線上的一組對外恒壓電源調(diào)制接口和一組穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口，一種以上穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊或非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊一體集成于太陽能電池組件的背板上，并與相對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口相接。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該太陽能電池組件在其背板上集成設(shè)有電池模塊，該電池模塊連接至集成控制器輸入端，用于存儲PV組件轉(zhuǎn)換的電能，并在太陽能電池組件(以下簡稱PV組件)沒有輸出時為恒壓電源總線提供電能以及保證集成控制器的控制所需電能。由于本技術(shù)方案面向不同應(yīng)用，在不需要保證恒壓電源總線具有在PV無輸出時的電源供給并且其控制器不需要在PV無輸出時保證正常工作的情況下，不需要配置電池模塊。另一方面，該對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口為帶充電控制器、輸出可控的充電接口，其中充電控制器具有用于識別相連接的電動車類型的采集單元。該對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口設(shè)于背板或背框之上。再者，所述的控制總線為以I2C，SPI，CAN，RS485，RS232，TTL，光纖，紅外或Wifi為控制協(xié)議的總線，在某些應(yīng)用中具備對整體的控制功能，在這種情況下將通過控制總線對需要控制的應(yīng)用模塊進(jìn)行控制，此外，控制總線同樣可作為外部系統(tǒng)對該模塊化集成應(yīng)用系統(tǒng)的監(jiān)控端。從圖3所示的通用結(jié)構(gòu)可見采用本方案的PV模塊化組件可以支持多種類型的應(yīng)用模塊，主要包括兩種類型。第一種為集成于PV組件背部接口中的直接應(yīng)用模塊，該類穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)的應(yīng)用模塊在電路上根據(jù)其應(yīng)用特點(diǎn)連接到不同的模塊接口上，并可以根據(jù)其應(yīng)用需要選擇是否連接控制總線通過本方案的控制器控制。第二種為向外部應(yīng)用系統(tǒng)提供電力的電源控制模塊，這些模塊將分為兩個部分， 其中電源調(diào)制部分內(nèi)置于PV組件背部結(jié)構(gòu)中，并通過PV組件結(jié)構(gòu)上設(shè)置的輸出接口為外部應(yīng)用電器供電，例如電動車。同時通過與集成控制器相連的控制總線，還具備了一個用于與外部系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接的管理接口。從太陽能模塊化集成應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方法來看在前述的集成應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)上太陽能電池組件的背部接線盒輸出轉(zhuǎn)化光能所得的非穩(wěn)態(tài)電能至直供電源總線，通過直供電源總線將非穩(wěn)態(tài)電能向非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口供能，并輸入至集成控制器調(diào)制成穩(wěn)態(tài)電源，調(diào)制后的穩(wěn)態(tài)電源通過恒壓電源總線向穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口供能，將一種以上穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊或非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊一體集成于太陽能電池組件的背板上，通過與之相對應(yīng)的應(yīng)用模塊接口取能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能。此外，直供電源總線上還集成有對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口，恒壓電源總線上還集成有對外恒壓電源調(diào)制接口，兩種對外電源調(diào)制接口分別向外接的應(yīng)用模塊供能。其中對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口可以是帶充電控制器的充電接口，通過充電控制器的采集單元識別相連接的電動車類型并匹配對應(yīng)的輸出充電功率，對電動車進(jìn)行充電。實(shí)施例一
如圖4所示，是本發(fā)明太陽能模塊化庭院應(yīng)用實(shí)施例的模塊化結(jié)構(gòu)示意圖。從圖示可見，該庭院應(yīng)用系統(tǒng)由于作為用電器的都是額定電壓和功率相對較低的功能耗電單元，包括增氧泵、庭院照明、庭院安防、電子除蟲及景觀照明等，因此選用的是65V，100W的太陽能光伏電源，即可滿足整個庭院的用電所需。其中照明模塊、安防模塊級及電子除蟲模塊均安裝或內(nèi)嵌于PV組件背板上，充分利用了 PV組件本身的空間。具體來看該太陽能光伏電源的輸出端默認(rèn)輸出連接一路65V的PV直供線路以及一路通過恒壓控制器外聯(lián)的恒壓輸出線路，其中該P(yáng)V直供線路一側(cè)引出用于給電動自行車充電的48V電動車充電接口(此處充電控制器省略，未予圖示)。并且，在庭院應(yīng)用的其它部分，上述PV直供線路一方面連至額定電壓12V的恒壓控制器，并與10 X 3 AA鎳氫電池陣列模塊共同作為能源輸入，經(jīng)恒流控制器調(diào)制輸出為恒壓線路，應(yīng)用于一些具有特殊恒壓要求的用電裝置(庭院照明、庭院安防、電子除蟲等)上，該些用電裝置均集成安裝于太陽能電池組件之上。同時從該恒壓線路上，也可以引出一 12V電源輸出接口，用于提供庭院的景觀照明及應(yīng)急電源。另一方面，該P(yáng)V直供線路同時連接了內(nèi)置于PV組件內(nèi)部的水池增氧泵控制模塊，該模塊具備一個輸出接口連至增氧泵接口，為水池持續(xù)增氧提供能源支持。上述的三個輸出接口(48V電動車充電接口、12V輸出接口、增氧泵接口)均設(shè)置于組件側(cè)面邊框或背板上。實(shí)施例二
如圖5所示，是本發(fā)明太陽能模塊化電動公共交通應(yīng)用實(shí)施例的模塊化結(jié)構(gòu)圖。從圖式可見該公共電動車充電及路燈系統(tǒng)由于作為用電器的都是額定電壓和功率相對較高的功能耗電單元，如機(jī)動車充電接口或需要直供線路應(yīng)用模塊供能的其它器件，因此需要選用65V，200W 7WLED的太陽能光伏電源，方能滿足整個公共交通管理應(yīng)用的用電所需。具體來看該太陽能光伏電源的默認(rèn)輸出也是一路PV直供線路以及一路通過恒壓控制器外聯(lián)的恒壓輸出線路，其中該P(yáng)V直供線路一側(cè)分別引出用于給電動車(其一可以是電動公交)充電接口(此處充電控制器予以圖示，且其性能決定著電動公交充電的速度和負(fù)載量)以及一個PV直供輸出接口。同時，該P(yáng)V直供線路也可以直接加載兩個或多個直供線路應(yīng)用模塊。另一方面在恒壓輸出線路上，該太陽能電池組件上還可以進(jìn)一步集成有路燈裝置、交通指示牌或交通燈裝置中當(dāng)一種或幾種組合。此種一體化集成當(dāng)太陽能路燈、太陽能指示牌或太陽能交通燈裝置，能在保持應(yīng)用系統(tǒng)原始功能及裝置外觀布局基本不變的情況下，合理應(yīng)用太陽能供能。通過以上兩個實(shí)施例介紹，可見本發(fā)明提供了太陽能模塊化集成并擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模的可行方案。選用合適匹配的太陽能光伏電源，能在各種應(yīng)用環(huán)境中實(shí)現(xiàn)太陽能面向多個功能裝置的合理供能，為太陽能應(yīng)用設(shè)計(jì)規(guī)模的大型化提供了可行的方案，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步性。綜上結(jié)合實(shí)施例及其附圖的詳細(xì)描述，旨在加深對本發(fā)明創(chuàng)新實(shí)質(zhì)的理解，并非以此限制本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍和多元化的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.太陽能模塊化集成應(yīng)用系統(tǒng)，基于太陽能電池組件構(gòu)成，所述太陽能電池組件具有一體成型背板和背框，其特征在于所述太陽能電池組件的背板上集成有與太陽能電池組件背部接線盒相連的直供電源總線，與直供電源總線相接的集成控制器，與集成控制器相接的控制總線和恒壓電源總線，集成在直供電源總線上的一組對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口和一組非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口，以及集成在恒壓電源總線上的一組對外恒壓電源調(diào)制接口和一組穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口，一種以上穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊或非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊一體集成于太陽能電池組件的背板上，并與相對應(yīng)的應(yīng)用模塊接口相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能模塊化集成應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能電池組件在其背板上集成設(shè)有電池模塊，所述電池模塊連接至集成控制器輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能模塊化集成應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于所述對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口為帶充電控制器、輸出可控的充電接口，其中所述充電控制器具有用于識別相連接的電動車類型的采集單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的太陽能模塊化集成應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于所述對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口設(shè)于背板或背框之上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能模塊化集成應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于所述控制總線為以I2C，SPI，CAN, RS485，RS232，TTL，光纖，紅外或Wif i為控制協(xié)議的總線。
6.太陽能模塊化集成應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于在權(quán)利要求1所述的集成應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)上太陽能電池組件的背部接線盒輸出轉(zhuǎn)化光能所得的非穩(wěn)態(tài)電能至直供電源總線， 通過直供電源總線將非穩(wěn)態(tài)電能向非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口供能，并輸入至集成控制器調(diào)制成穩(wěn)態(tài)電源，調(diào)制后的穩(wěn)態(tài)電源通過恒壓電源總線向穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊接口供能，將一種以上穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊或非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用模塊一體集成于太陽能電池組件的背板上，通過與之相對應(yīng)的應(yīng)用模塊接口取能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能模塊化集成應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述直供電源總線上集成有對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口，所述恒壓電源總線上集成有對外恒壓電源調(diào)制接口，兩種對外電源調(diào)制接口分別向外接的應(yīng)用模塊供能。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能模塊化集成應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述對外非穩(wěn)態(tài)電源調(diào)制接口為帶充電控制器的充電接口，通過充電控制器的采集單元識別相連接的電動車類型并匹配對應(yīng)的輸出充電功率，對電動車進(jìn)行充電。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種太陽能模塊化集成應(yīng)用系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，太陽能電池組件的基礎(chǔ)上增加多組不同的總線，不同功能的總線接口以及一個集成在太陽能電池組件背部的控制器。利用太陽能光伏轉(zhuǎn)化所得的電能經(jīng)由直供電源總線和恒壓電源總線驅(qū)動自身集成的穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)的應(yīng)用模塊，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能。本發(fā)明根據(jù)太陽能應(yīng)用所要求的具體環(huán)境及規(guī)模，選用合適匹配的太陽能光伏電源，能在不同應(yīng)用系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用模塊與太陽能光伏電源相集成，提高了太陽能光伏電源的空間利用率，且通過直供線路和恒壓線路供能，提升了太陽能應(yīng)用系統(tǒng)的緊湊性、系統(tǒng)穩(wěn)定性和易維護(hù)性能。
文檔編號H01L31/042GK102324872SQ20111025010
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者瞿磊 申請人:蘇州蓋婭智能科技有限公司