[发明专利]基于多端并联智能管理器的多种类叠层电池系统

说明书

本发明属于叠层电池智能管理领域，具体涉及了一种基于多端并联智能管理器的多种类叠层电池系统，旨在解决缺少与多种类叠层电池相匹配的多端并联智能管理器，从而无法实现不同种类叠层电池输出电压灵活调节以及每个电池输出最大功率的问题。本发明包括：叠层电池单元包括层叠设置的N个不同结构的太阳电池；智能管理器包括与太阳电池一一对应的并联连接的将不同电压的电能转换为设定的大小和极性一致的直流电压的直流电能变换器；控制单元进行功率寻优，获取最优输出电压，进行对应的直流电能变换器的通断控制，实现太阳电池的最大功率点跟踪。本发明可以实现不同种类太阳电池的组合叠层，可灵活调节各电池输出电压，并保证每个电池输出最大功率。

技术领域

本发明属于叠层电池智能管理领域，具体涉及了一种基于多端并联智能管理器的多种类叠层电池系统。

背景技术

目前，叠层太阳电池的主流结构形式包括：一种结构形式是两种或两种以上太阳电池进行串联叠加，即所有电池的连接形式为串联，所有电池的设计需要电流匹配，即每个电池输出电流相同。这种串联叠层连接形式无论多少结太阳电池叠加，也只有一对正负极输出端，即两端，方便使用端的接入。另一种结构形式是两种或两种以上太阳电池的机械叠加，即所有电池的连接形式为并联，这样所有电池的电压和电流输出是分开独立的。这种并联叠层连接形式每结太阳电池都有一对正负极输出端，即多端，每结电池的制备依据其自身最优工艺进行，可最大程度发挥各自的工艺优势而不需考虑彼此工艺匹配的问题，因此可大幅降低工艺难度以及生产成本。但是多端叠层的每个输出端电流、电压是不同的，因此无法同时接入同一负载电路，使用不方便。因此目前多端叠层太阳电池使用少。与叠层电池相匹配的电能管理器就是在此基础上，对多端叠层电池各输出端进行电压调节，从而实现电压统一的并联输出。

然而，因为目前主流的叠层太阳电池连接关系的原因，虽然能够保证电池输出电流实现电流匹配，但整体的电流输出取决于电流最小的那一个电池(木桶效应)，这种情况下，高效叠层电池的制备工艺非常困难，成本难以降低；非主流的多端叠层太阳电池虽然制备难度更小、效率更高、成本更低，但因为各端输出的电压和电流都不匹配，无法同时接入同一个负载电路，给使用端造成不便，难以被使用者接受。

总的来说，本领域还急需一种与多种类叠层电池相连接的多端并联电能管理器，可以根据应用要求灵活调节叠层电池输出电压，还可以保证叠层电池的每个电池输出最大功率。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即缺少与多种类叠层电池相匹配的多端并联智能管理器，从而无法实现不同种类叠层电池输出电压灵活调节以及每个电池输出最大功率的问题，本发明提供了一种基于多端并联智能管理器的多种类叠层电池系统，该系统包括叠层电池单元、智能管理器和控制单元；

所述叠层电池单元包括层叠设置于上层玻璃与底层玻璃中间的从上到下的N个不同结构的太阳电池；所述太阳电池将吸收的太阳能转换为电能并发送至所述智能管理器；

所述智能管理器包括与所述N个不同结构的太阳电池一一对应的并联连接的直流电能变换器；所述直流电能变换器将对应的太阳电池发送的不同电压的电能转换为设定的大小和极性一致的直流电压，并进行电压并联获得并联输出电压；

所述控制单元，分别对所述N个不同结构的太阳电池的输出电能的电压和电流进行采样，基于采样结果分别计算所述N个不同结构的太阳电池的输出功率并执行：

对于每一个太阳电池，通过比较每个时刻的输出功率的大小进行寻优，获取最大输出功率对应的最优输出电压，并基于所述最优输出电压进行对应的直流电能变换器的电力电子开关的通断控制，实现太阳电池的最大功率点跟踪。

在一些优选的实施例中，所述N个不同结构的太阳能电池为薄膜电池或硅晶电池或薄膜电池与晶硅电池的组合。

在一些优选的实施例中，所述硅晶电池为单硅晶和/或多硅晶电池。

在一些优选的实施例中，所述N个不同结构的太阳电池，其排列顺序为：