伏電池的電壓維持在2.7V附近，進(jìn)而使得該節(jié)砷化鎵光伏電池的發(fā)電效率達(dá)到其理想發(fā)電效率的98%，基本等于最佳效率，充分發(fā)揮了該節(jié)砷化鎵光伏電池的光電轉(zhuǎn)換能力。
[0078]相應(yīng)的，參見圖2，與第二電池U2對應(yīng)的第二電壓轉(zhuǎn)換裝置包括第二開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路、第二放大器02和電源控制器。其中，第二開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路則包括第二 N溝道場效應(yīng)晶體管Q2、第二互感器T2、第一二極管D5、第二二極管D6、第二電感L2和第二電容C2。
[0079]具體的，第二 N溝道場效應(yīng)晶體管Q2、第二互感器T2、第一二極管D5、第二二極管D6、第二電感L2和第二電容C2之間的連接關(guān)系，以及上述各器件與二極管D4之間的連接關(guān)系與第一開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路中的各器件的連接關(guān)系相同，因此，此處不再贅述。
[0080]在一實(shí)施例中，由光伏電池A、光伏電池B、光伏電池C、光伏電池D串聯(lián)形成串聯(lián)光伏電池組，4個光伏電池均為三節(jié)砷化鎵光伏電池，遵從其IV特性曲線特征。設(shè)某時刻4個光伏電池均處于最佳工作狀態(tài)，輸出電流為1A(安培)，輸出電壓為2.75V。則有串聯(lián)光伏電池組的總輸出電壓為11V，總輸出電流1A(安培)，總輸出功率=11*10 = IlOffo當(dāng)光伏電池A受光路徑被部分遮擋時，其對應(yīng)的輸出電流下降到7A(安培)，因?yàn)榇?lián)回路電流相等，此時根據(jù)IV曲線，該光伏電池A難以達(dá)到其他光伏電池B、光伏電池C、光伏電池D的輸出電流，其輸出電壓下降到接近于0V。而其他光伏電池B、光伏電池C、光伏電池D因難以達(dá)到最佳工作電流1A (安培)，從而輸出電壓均上升到3.1V的電池最大輸出電壓，則有總輸出電壓約等于3.1*3 = 9.3V，總輸出電流等于7A(安培)，總輸出功率=7*9.3 =65.1。這比理想總輸出功率下降了約40%。如果這時平衡電路介入，向該光伏電池A輸出電流3A (安培)，使其輸出電壓達(dá)到2.7V，這需要從串聯(lián)光伏電池組(即串聯(lián)連接的光伏電池A、光伏電池B、光伏電池C、光伏電池D)的總輸出功率獲取能量，且消耗約10%的總輸出功率，則由總輸出功率需要減去的功率(即補(bǔ)償功率)為3*2.7/0.9 = 9W。串聯(lián)光伏電池組的總輸出電壓為2.75*3+2.7 = 10.95V，未扣減補(bǔ)償?shù)目傒敵鲭娏鞯扔?A (安培)，則有未扣減補(bǔ)償?shù)目傒敵龉β蕿?0.95*10 = 109.5W，扣減補(bǔ)償功率9W，仍有100.5W的最終總輸出功率，比理想狀態(tài)時的總輸出功率下降了約8.7%。而這種下降，基本是光線遮擋所造成的了，比沒有平衡電路的情況多發(fā)電35.4W?？梢婋姵剌敵銎胶庋b置在光線不均勻情況下仍能保持電池的最佳光電轉(zhuǎn)換效率。
[0081]如上所述，本實(shí)用新型的電池輸出平衡裝置，包括電壓轉(zhuǎn)換裝置和單向電流傳導(dǎo)裝置，通過電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸入端與串聯(lián)電池組的輸出端電連接，使電池輸出平衡裝置以串聯(lián)電池組的輸出作為工作電源，電壓轉(zhuǎn)換裝置輸出小于且接近于電池單元的最佳工作電壓的固定電壓，單向電流傳導(dǎo)裝置實(shí)時比較串聯(lián)電池組中的電池單元的輸出電壓與相應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓。當(dāng)串聯(lián)電池組中的電池單元的輸出電壓小于相應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓時，單向電流傳導(dǎo)裝置導(dǎo)通，電壓轉(zhuǎn)換裝置向該電池單元輸出電流，使其電壓保持在接近于最佳工作電壓的電壓狀態(tài)上。使得串聯(lián)電池組中的每一節(jié)電池單元的效率都不會出現(xiàn)大幅度下降的現(xiàn)象。從而有效地解決了現(xiàn)有的串聯(lián)光伏電池組中電池受光不均勻時，電池單元工作電壓會嚴(yán)重偏離最佳工作電壓，從而嚴(yán)重降低光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率的問題。
[0082]本實(shí)用新型的電池輸出平衡裝置也可以應(yīng)用于其他需要保持串聯(lián)電池組各電池單元電流平衡的應(yīng)用中。
[0083]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池輸出平衡裝置，用于平衡串聯(lián)電池組中各電池單元的工作狀態(tài)，所述電池單元為一節(jié)電池或由一節(jié)以上電池相互電連接構(gòu)成；其特征在于，所述電池輸出平衡裝置包括電壓轉(zhuǎn)換裝置和單向電流傳導(dǎo)裝置； 所述電壓轉(zhuǎn)換裝置和所述單向電流傳導(dǎo)裝置均與所述電池單元一一對應(yīng)； 每個所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸入端均與所述串聯(lián)電池組的輸出端電連接； 每個所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端的正極均通過相應(yīng)的單向電流傳導(dǎo)裝置電連接到相應(yīng)的電池單元的正極，每個所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端的負(fù)極均直接電連接到相應(yīng)的電池單元的負(fù)極；或 每個所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端的正極均直接電連接到相應(yīng)的電池單元的正極，每個所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端的負(fù)極均通過相應(yīng)的單向電流傳導(dǎo)裝置電連接到相應(yīng)的電池單元的負(fù)極；或 每個所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端的正極和負(fù)極均通過相應(yīng)的單向電流傳導(dǎo)裝置分別電連接到相應(yīng)的電池單元的正極和負(fù)極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池輸出平衡裝置，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換裝置為開關(guān)電壓源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池輸出平衡裝置，其特征在于，所述開關(guān)電壓源包括開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路、放大器和電源控制器； 所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端作為所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸入端，電連接所述串聯(lián)電池組的輸出端，適用于以所述串聯(lián)電池組的輸出電壓作為源電壓； 所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端的正負(fù)極分別作為所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端的正負(fù)極，通過所述單向電流傳導(dǎo)裝置分別與所述電壓轉(zhuǎn)換裝置對應(yīng)的電池單元的正負(fù)極電連接；且 所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過所述放大器電連接所述電源控制器的輸入端; 所述放大器適用于將所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓反饋至所述電源控制器； 所述電源控制器的輸出端電連接所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)元件的控制端； 所述電源控制器，適用于根據(jù)所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓的變化，調(diào)整向所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)元件的控制端輸出的脈沖信號的占空比和/或頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池輸出平衡裝置，其特征在于，所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路包括場效應(yīng)晶體管、互感器、第一二極管、第二二極管、電感和電容；其中 所述場效應(yīng)晶體管為所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)元件； 所述場效應(yīng)晶體管的柵極作為所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)元件控制端，電連接所述電源控制器的輸出端； 所述場效應(yīng)晶體管的源極電連接所述串聯(lián)電池組的輸出端的負(fù)極； 所述互感器的初級線圈電連接在所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端的正極與所述場效應(yīng)晶體管的漏極之間； 所述互感器的次級線圈電連接在所述第一二極管的陽極與所述第二二極管的陽極之間； 所述第二二極管的陽極電連接所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端的負(fù)極；所述第一二極管的陰極通過所述電感電連接所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端的正極； 所述第二二極管的陰極電連接所述第一二極管與所述電感的連接端； 所述電容電連接在所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端的正負(fù)極之間； 所述電感與所述電容的連接端為所述開關(guān)式電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端的正極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池輸出平衡裝置，其特征在于，所述場效應(yīng)晶體管為N溝道場效應(yīng)晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池輸出平衡裝置，其特征在于，所述放大器為差分式運(yùn)算放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的電池輸出平衡裝置，其特征在于，所述單向電流傳導(dǎo)裝置為二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池輸出平衡裝置，其特征在于，所述電池為光伏電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池輸出平衡裝置，其特征在于，所述光伏電池為聚光型光伏電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池輸出平衡裝置，其特征在于，所述聚光型光伏電池為多節(jié)砷化鎵光伏電池。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電池輸出平衡裝置，其包括電壓轉(zhuǎn)換裝置和單向電流傳導(dǎo)裝置；其中，每個電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸入端均與串聯(lián)電池組的輸出端電連接；每個電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端的正極均通過相應(yīng)的單向電流傳導(dǎo)裝置電連接相應(yīng)的電池單元的正極，或每個電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端的負(fù)極均通過相應(yīng)的單向電流傳導(dǎo)裝置電連接相應(yīng)的電池單元的負(fù)極，或每個電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出端的正極和負(fù)極均通過相應(yīng)的單向電流傳導(dǎo)裝置分別電連接相應(yīng)的電池單元的正極和負(fù)極。其通過單向電流傳導(dǎo)裝置導(dǎo)通時，電壓轉(zhuǎn)換裝置及時向電壓偏低的電池補(bǔ)充電流。有效解決了現(xiàn)有的光伏電池工作電壓偏離最佳工作電壓，影響光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率的問題。
【IPC分類】H02J7-00
【公開號】CN204538766
【申請?zhí)枴緾N201520276080
【發(fā)明人】容云
【申請人】容云
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月30日