在轨可更改配置的太阳能电池阵列的制作方法
【专利摘要】本公开在一个或更多实施例中教导了重置太阳能电池阵列的方法。所述方法包括向太阳能电池阵列提供至少一个太阳能电池串。所述方法进一步包括当由太阳能电池阵列产生的功率达到最大功率允许阈值时停用太阳能电池阵列的至少一个太阳能电池串的至少一部分。另外，所述方法包括当由太阳能电池阵列产生的功率达到最小功率允许阈值时启用太阳能电池阵列的至少一个太阳能电池串的至少一部分。
【专利说明】在轨可更改配置的太阳能电池阵列
【技术领域】
[0001]本公开涉及太阳能电池阵列。具体地，本公开涉及在轨可更改配置的太阳能电池阵列。
【背景技术】
[0002]太阳能电池阵列具有多种用途，包括用于建筑和运载工具上，如空间站、卫星和无人驾驶运载工具。对于这些用途和其他用途，太阳能电池阵列可形成为可展开“毯”。
[0003]本发明解决现有太阳能电池阵列无法在长时间段内提供恒定量的功率，并且可以省去以前频繁更换太阳能电池阵列的需要。另外，本发明通过使太阳能电池阵列毯能够维持传统太阳能电池阵列毯更换的大约两倍的时间而省去执行额外太阳能电池阵列毯更换的需要。另外，本发明持续保护下游硬件防止其出现过载情况的可能性，如果使用替代方法提供持续的太阳能电池阵列容量时会发生这种情况。
【发明内容】
[0004]本公开涉及用于在轨可更改配置的太阳能电池阵列的方法、系统和装置。在一个或更多实施例中，本公开教导重置太阳能电池阵列的方法。所述方法包括向太阳能电池阵列提供太阳能电池的至少一个串。所述方法进一步包括当由太阳能电池阵列产生的功率达到最大功率允许阈值时(即功率等于和/或高于最大功率允许阈值)，停用太阳能电池阵列的太阳能电池的至少一个串的至少一部分。另外，所述方法包括当由太阳能电池阵列产生的功率达到最小功率允许阈值时(即功率等于和/或小于最小功率允许阈值)，启用太阳能电池阵列的太阳能电池的至少一个串的至少一部分。
[0005]在一个或更多实施例中，停用太阳能电池的至少一个串的至少一部分通过将至少一个分流塞连接到将要停用的太阳能电池串的至少一个的至少一部分来执行。在至少一个实施例中，启用太阳能电池的至少一个串的至少一部分通过将至少一个分流塞从将要启用的太阳能电池串的至少一个的至少一部分断开，并且将至少一个帽选择性连接到将要启用的至少一个太阳能电池串的至少一部分来执行。
[0006]在至少一个实施例中，停用太阳能电池的至少一个串的至少一部分通过闭合连接至将要停用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关执行。在一些实施例中，启用太阳能电池的至少一个串的至少一部分通过打开连接至将要启用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关执行。
[0007]在一个或更多实施例中，太阳能电池阵列包含在太空站上，如国际空间站(International Space Station, ISS)。在至少一个实施例中，太阳能电池阵列安装在可展开毯上。在有些实施例中，太阳能电池阵列包含在卫星中。在一个或更多实施例中，卫星是低地球轨道(LE0)卫星、中等地球轨道(ΜΕ0)卫星或者是地球同步轨道(GE0)卫星。在一些实施例中，太阳能电池阵列包含在无人驾驶运载工具中，如深太空运载工具。
[0008]在至少一个实施例中，公开了可更改配置的太阳能电池阵列系统。在一个或更多实施例中，所述系统包括具有太阳能电池的至少一个串的太阳能电池阵列。在至少一个实施例中，当由太阳能电池阵列产生的功率达到最大功率允许阈值时(即功率等于和/或高于最大功率允许阈值)，停用太阳能电池阵列的太阳能电池的至少一个串的至少一部分。在一些实施例中，当由太阳能电池阵列产生的功率达到最小功率允许阈值时(即功率等于和/或小于最小功率允许阈值)，启用太阳能电池阵列的太阳能电池的至少一个串的至少一部分。
[0009]在一个或更多实施例中，当停用太阳能电池的至少一个串的至少一部分时，将至少一个分流塞连接到将要停用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分。在一些实施例中，当启用太阳能电池的至少一个串的至少一部分时，将至少一个分流塞从将要启用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分断开，并且将至少一个帽选择性连接到将要启用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分。
[0010]在至少一个实施例中，当停用太阳能电池的至少一个串的至少一部分时，连接至将要停用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关是闭合的。在有些实施例中，当启用太阳能电池的至少一个串的至少一部分时，连接至将要停用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关是闭合的。
[0011]在一个或更多实施例中，公开了可更改配置的太阳能电池阵列装置。所述太阳能电池阵列装置包含至少一个串。所述太阳能电池阵列装置进一步包括多个太阳能电池。在一个或更多实施例中，至少一个串包含多个太阳能电池。在至少一个实施例中，当由太阳能电池阵列产生的功率达到最大功率允许阈值时，停用太阳能电池阵列的至少一个串的至少一部分。在有些实施例中，当由太阳能电池阵列产生的功率达到最小功率允许阈值时，启用太阳能电池阵列的至少一个串的至少一部分。
[0012]根据本公开的方面提供了重置太阳能电池阵列的方法，包括向太阳能电池阵列提供太阳能电池的至少一个串，当由太阳能电池阵列产生的功率达到最大功率允许阈值时停用太阳能电池阵列的太阳能电池的至少一个串的至少一部分，且当由太阳能电池阵列产生的功率达到最小功率允许阈值时启用太阳能电池阵列的太阳能电池的至少一个串的至少一部分。
[0013]优选地，在重置方法中停用太阳能电池的至少一个串的至少一部分通过将至少一个分流塞连接到将要停用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分执行。
[0014]优选地，在重置方法中启用太阳能电池的至少一个串的至少一部分通过将至少一个分流塞从将要启用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分断开执行。
[0015]优选地，在重置方法中停用太阳能电池的至少一个串的至少一部分通过闭合被连接至将要停用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关执行。
[0016]优选地，在重置方法中启用太阳能电池的至少一个串的至少一部分通过打开连接至将要停用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关执行。
[0017]优选地，在重置方法中，太阳能电池阵列包含在太空站、卫星、和无人驾驶运载工具中的一个内。
[0018]优选地，卫星是低地球轨道(LE0)卫星、中等地球轨道(ΜΕ0)卫星和地球同步轨道(GE0)卫星中的一种。
[0019]优选地，在重置方法中，太阳能电池阵列安装在可展开毯上。[0020]根据本发明公开的进一步的方面提供了可更改配置的太阳能电池阵列系统，其包括具有太阳能电池的至少一个串的太阳能电池阵列，至少一个分流塞，和至少一个继电器开关，其中当由太阳能电池阵列产生的功率达到最大功率允许阈值时停用太阳能电池阵列的太阳能电池的至少一个串的至少一部分，并且其中当由太阳能电池阵列产生的功率达到最小功率允许阈值时启用太阳能电池阵列的太阳能电池的至少一个串的至少一部分。
[0021]优选地，在可更改配置的太阳能电池阵列系统中，当停用太阳能电池的至少一个串的至少一部分时，将至少一个分流塞连接到将要停用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分。
[0022]优选地，在可更改配置的太阳能电池阵列系统中，当启用太阳能电池的至少一个串的至少一部分时，将至少一个分流塞从将要启用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分断开。
[0023]优选地，在可更改配置的太阳能电池阵列系统中，当停用太阳能电池的至少一个串的至少一部分时，连接至将要停用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关是闭合的。
[0024]优选地，在可更改配置的太阳能电池阵列系统中，当启用太阳能电池的至少一个串的至少一部分时，连接至将要停用的太阳能电池的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关是打开的。
[0025]优选地，在可更改配置的太阳能电池阵列系统中，太阳能电池阵列包含在太空站、卫星和无人驾驶运载工具中的一个内。
[0026]优选地，卫星是低地球轨道(LE0)卫星、中等地球轨道(ΜΕ0)卫星和地球同步轨道(GE0)卫星中的一种。
[0027]优选地，在可更改配置的太阳能电池阵列系统中，太阳能电池阵列安装在可展开毪上。
[0028]而根据本发明公开的进一步的方面提供了重置太阳能电池阵列装置，其包含至少一个串，和多个太阳能电池，其中至少一个串包含多个太阳能电池，其中当由太阳能电池阵列产生的功率达到最大功率允许阈值时停用太阳能电池的至少一个串的至少一部分，并且其中当由太阳能电池阵列产生的功率达到最小功率允许阈值时启用太阳能电池的至少一个串的至少一部分。
[0029]优选地，在可更改配置的太阳能电池阵列装置中，太阳能电池阵列进一步包含至少一个分流塞，其中当停用太阳能电池阵列的太阳能电池的至少一个串的至少一部分时，将至少一个分流塞连接到将要停用太阳能电池阵列的太阳能电池的至少一个串的至少一部分，并且当启用太阳能电池阵列的至少一个串的至少一部分时，将至少一个分流塞从将要启用的太阳能电池阵列的至少一个串的至少一部分断开。
[0030]优选地，在可更改配置的太阳能电池阵列装置中，太阳能电池阵列进一步包含至少一个继电器开关，其中当停用太阳能电池阵列的至少一个串的至少一部分时，连接至将要停用的太阳能电池阵列的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关是闭合的，并且当启用太阳能电池阵列的至少一个串的至少一部分时，连接至将要停用的太阳能电池阵列的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关是打开的。
[0031]优选地，在可更改配置的太阳能电池阵列装置中，太阳能电池阵列包含在太空站、卫星、和无人驾驶运载工具中的一个内。
[0032]上述特征、功能、和优势可以在本发明的多个实施例中独立实现也可以结合其他实施例实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]本公开上述的和其他的特征、方面、和优势关于以下描述、附属权利要求、以及附图将会被更好地理解。其中:
[0034]图1是根据本公开的至少一个实施例的国际空间站(ISS)的示意图，所述国际空间站采用本公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统。
[0035]图2是根据本公开的至少一个实施例的图1中ISS的部分示意图，所述ISS采用本公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统。
[0036]图3是根据本公开的至少一个实施例的被ISS采用的公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统的示意图。
[0037]图4是根据本公开的至少一个实施例的被ISS采用的公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统的示意图，其中采用分流塞。
[0038]图5是根据本公开的至少一个实施例的被ISS采用的公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统的示意图，其中采用继电器开关。
[0039]图6是示出根据本公开的至少一个实施例的被ISS采用的公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统的模拟性能数据表。
[0040]图7是根据本公开的至少一个实施例的公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统采用的示范性分流塞的示意图。
【具体实施方式】
[0041]本发明公开的方法和装置提供在轨可更改配置的太阳能电池阵列的操作系统。具体地，该系统采用允许给定太阳能电池阵列充当伪恒定功率源而不是如一般太阳能电池阵列将容量降低的太阳能电池阵列方法。随着太阳能电池阵列降级可通过在增加的容量中由新颖的转换方法实现，因此在太阳能电池阵列的寿命开始时允许功率限制下游设备不必要承受太阳能电池阵列的全部输出。该方法解决关于比如在国际空间站(ISS)上的太阳能电池阵列降级和后续更换的主要问题。另外，公开的太阳能电池阵列方法可有效地用于深太空和其他无人驾驶运载工具。
[0042]公开的太阳能电池阵列方法，若被ISS采用，将解决ISS中太阳能电池阵列无法提供更长的时间段的连续功率，另外，该方法省去执行更换ISS上额外的太阳能电池阵列毯的需要(比如，使用该方法将使ISS上的太阳能电池阵列毯能够维持传统太阳能电池阵列毯更换的大约两倍时间)。另外，本方法持续保护下游硬件防止其出现过载情况的可能性，当使用替代方法提供持续的太阳能电池阵列容量时会发生这种情况。
[0043]对于深太空应用，公开的太阳能电池阵列方法可被用于当太空运载工具位于靠近太阳的地方并且不需要尽可能多的太阳能电池板面积以满足发电需求时有效地建立用于它的更小的太阳能电池阵列。对于采用并联调节器系统的太阳能电池阵列，该方法允许使用更少的下游导线、旋转接头电源交叉口以及电子器件，也可以大量减少稳压过程产生的热量。
[0044]当前，对于长期应用如国际空间站(ISS)中的传统太阳能电池阵列，由于其随着时间降级，唯一的解决方法是在某个时间点替换太阳能电池阵列。在ISS的情况下，比预期太阳能电池阵列降级更快地降级结合使ISS能够操作几十年的强烈愿望导致将来出现多个太阳能电池阵列更换的可能性。多次更换ISS上太阳能电池阵列的明显的缺点是需要大量的供给资源和舱外活动(EVA)时间。不太明显的缺点是太阳能电池阵列在更换之前会严重降级，因为人们希望太阳能电池阵列的寿命能够延续尽可能长的时间。使用传统太阳能电池阵列更换，由新的太阳能电池阵列产生的电力从其在轨道上运行的第一天开始逐渐减少，而恢复如同新的容量的唯一方法是替换太阳能电池阵列。
[0045]当前，对于深太空应用，制造太阳能电池阵列的工业方法是:第一方法(1)设计用于最坏情况(即峰值电流)的导线和下游电子设备，第二方法(2)太阳能电池阵列持续远离太阳指向，如果是直接指向太阳会产生过多的电流，以及第三方法(3)采用一些类型的遮阳或阴影型方法阻挡阳光到达太阳能电池阵列的一些太阳能电池。第一方法(1)的缺点是需要额外的质量、成本、和散热能力。第二方法(2)的缺点是当太空运载工具在高太阳能通量区域飞行时不允许直接的阳光到达太空运载工具的任务要求。这就要求任何时候都指向合适的太阳能电池阵列并且根据运载工具的设计限制运载工具姿态。这还会使运载工具发生故障期间易受到来自阳光直射的损坏，其中故障包括姿态控制，和/或太阳能电池阵列指向能力的暂时失去。第三方法(3)的缺点是需要复杂的机构和/或非常严格的运载工具姿态控制要求从而保证太阳能电池阵列的太阳能通量仍然被限制。
[0046]为了在ISS上执行，公开的太阳能电池阵列方法采用已经存在的太阳能电池阵列展开能力和可用电池板面积的优势。具体地，ISS上的新太阳能电池阵列电池将阳光转换成电时的效率大约是两倍，并且因此对于ISS太阳能电池阵列的给定电池板面积，存在能够提供两倍功率量的可能性。ISS的问题(以及其他可能有额外约束的太阳能电池阵列应用)是下游功率吞吐量的限制阻止了这种功率容量的使用。换句话说，全新的传统高容量太阳能电池阵列对于下游电子设备、导线、以及下游硬件功率太大。然而，使用本公开的太阳能电池阵列方法，将会建造全部填充的太阳能电池阵列，但是太阳能电池阵列部分在其早期和中期寿命期间通过EVA分流塞(和/或通过遥控继电器)闭合。随着太阳能电池阵列产生的(在每平方米的基础上)功率减小，分流塞会移除(或继电器开启)，从而允许额外电池板面积被联机并且因此向下游负载提供伪恒定太阳能电池阵列电源，其有效地增加新的太阳能电池阵列的寿命至两倍。
[0047]对于深太空应用，太阳能电池阵列的分流部分的概念是使太阳能电池阵列有效地充当大型散热器并散热(在分流过程期间)，否则将需要在并联调节器和相关上游导线上散热。另外，该概念消除了将太阳能电池阵列直接指向太阳，和/或具有无效的太阳能电池阵列遮阳系统的危险。
[0048]在以下描述中，展示大量细节从而提供本系统更全面的描述。然而，对于本领域技术人员来说，在没有这些具体细节的情况下实践所公开的系统是明显的。在其他情况下，众所周知的功能并没有被详细描述，以免不必要地模糊本系统。
[0049]图1是根据本公开的至少一个实施例并采用所公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统的国际空间站(iss)ioo的示意图。众所周知，太阳能电池阵列通常在太空环境启动的第一天就开始降级，并且ISS的太阳能电池阵列也没有例外。由于该降级，很可能在ISS的预期寿命结束(E0L)-2028年之前就需要为ISS提供新的太阳能电池阵列容量。
[0050]ISS具有一些下游“阻塞点”，其限制在没有过载下游硬件的情况下太阳能电池阵列能够产生多少功率。关键的阻塞点是顺序分流单元(Sequential Shunt Unit, SSU),由于现存ISS太阳能电池阵列具有比预计寿命开始(Beginning of Life, B0L)性能更好的性能，SSU在设计之后功率已经提升。因此，未来SSU的功率提升使硬件承担重大风险，而且使用功率提升的单元更换现存的SSU将会是昂贵的并且将抵抗太阳能电池阵列的载流能力并且具有一些但是不太多的空隙的桅杆筒导线。第二阻塞点是贝塔万向节交叉口(crossing)(比如，沿着太阳能电池阵列翼的阿尔法和贝塔轴线改变方向或旋转使得无论太空站的取向太阳能电池都能直接指向太阳)的等级(rating),在非常高的负载和下游故障期间该贝塔万向节交叉口等级能发现全部太阳能电池阵列电流。因此，被设计用于ISS的新的太阳能电池阵列被限制于现有的下游容量，并且像所有的太阳能电池阵列一样，将逐渐降级并随着时间的推移失去功率。本公开的太阳能电池阵列设计向ISS提供了一种获得伪恒定功率输出太阳能电池阵列的可能方案，假设ISS太阳能电池阵列需要更换。
[0051]由于结构性约束和限制，用于ISS的更换太阳能电池阵列毯需要具有与现有太阳能电池阵列毯大约相同的面积。然而，由于ISS被设计并建立，所以航天太阳能电池效率增加了一倍。因此，现有的太阳能电池阵列毯面积只有一半需要匹配原来毯的B0L太阳能电池阵列寿命。如果太阳能电池阵列毯被高效太阳能电池全部填充，那么下游阻塞点将会过载并且硬件将处于危险之中。所公开的太阳能电池阵列设计提供了全部填充更换太阳能电池阵列毯的方法，但是仍然不能超过下游阻塞点的极限。实质上，新的太阳能电池阵列毯只会使用一半，但是由于太阳能电池阵列电池随着时间降级越来越多的面积会联机。
[0052]在图1中，示出的ISS100包含八(8)个太阳能电池阵列101-108。每个太阳能电池阵列101-108包含二(2)个太阳能电池阵列毯110-125。比如，太阳能电池阵列101包含太阳能电池阵列毯110和太阳能电池阵列毯111。每个太阳能电池阵列毯110-125的宽度大致为15英尺，长度大致为108英尺。另外，对于每个太阳能电池阵列101-108，桅杆130-137位于太阳能电池阵列毯110-125之间。比如，对于太阳能电池阵列101，桅杆130位于太阳能电池阵列毯110和太阳能电池阵列毯111之间。
[0053]太阳能电池阵列电池安装在可展开太阳能电池阵列毯110-125上，其可以像手风琴一样折叠。在更换太阳能电池阵列毯期间，旧的太阳能电池阵列毯110-125沿着它们各自的桅杆130-137的长度向下像手风琴一样折叠。然后从桅杆130-137拆除旧的太阳能电池阵列毯110-125，将新的太阳能电池阵列毯110-125连接到桅杆130-137。然后新的太阳能电池阵列毯110-125沿着它们各自的桅杆130-137的长度延伸(即展开)。
[0054]图2是根据本公开的至少一个实施例的图1的ISS100的部分示意图200，该ISS采用所公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统。在本图中，示出了 ISS100的单独的太阳能电池阵列205的细节图。在本图中，示出的桅杆230位于两个太阳能电池阵列毯210、220之间。示出了太阳能电池阵列毯210、220的每一个上的箱240、250的格。每个箱240、250包含四十(40)个太阳能电池。格的十(10)个箱240、250包含太阳能电池阵列205的一(1)个太阳能电池串。每个太阳能电池阵列毯210、220包含一共四十一(41)个太阳能电池串。
[0055]图3是根据本公开的至少一个实施例且被ISS采用的所公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统的示意图。在本图中，示出了单独的太阳能电池阵列SSU串300。如上面提到的，单独的太阳能电池阵列毯包含四十一(41)个SSU串300。每个SSU串300使用十六
(16)个仪表接线进行接线350用于最大等级为3.0安培的电流。每个SSU串300包含多个电池串(比如，电池串A-U 320。电池串A至F320通常向SSU提供电流，随着太阳能电池阵列随着时间降级，电池串G到L320可以独立切换向SSU提供补充电流。另外，二十二
(22)个标准接线用于每个电池串320的接线340。每个电池串320包含八十八(88)个太阳能电池310和两个或更多二极管330。每个太阳能电池310提供2.3伏特的直流电压下的(Vdc)0.435安培的电流。采用二极管330以保证不发生反馈的现象，该反馈可以使被阴影的电路超载并因此引起电路损坏。
[0056]同样如图3所示，示出的分流塞370是分流电池串J、K、和L320。每个分流塞370包含全部四十一(41)fSSU$ 300 (在本例中，即每个太阳能电池阵列毯六(6)个塞)的接线。当分流塞370安装(即连接)在电池串320上时，如本图所示，这些电池串320中的电流被分流，因此基本闭合电池串320 (即基本闭合电池串J、KjPL)。
[0057]图3还示出安装(即连接)在电池串G、H、和1320上的帽360。将分流塞370从电池串320上移除并将帽360选择性地更换到电池串320上使得电池串320重新联机并向ISS负载提供功率。因此，在本图中，电池串G、H、和1320是联机的并且能够向ISS提供功率。应当注意的是本公开的一些实施例不采用帽360启用电池串320。
[0058]图4是根据本公开的至少一个实施例且被ISS采用的公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统的示意图400，其中ISS采用分流塞430。在本图中，示出了四十一(41)个SSU串410。在公开的 可更改配置的太阳能电池阵列系统运行期间，当由太阳能电池阵列产生的功率达到最大功率允许阈值时(即功率等于和/或大于最大功率允许阈值)，通过将至少一个分流塞430连接到将要停用的SSU串410的电池串420而停用每个SSU串410的至少一个电池串420。比如，通过将分流塞430连接到SSU串410的电池串420而停用SSU串410的电池串420。应当注意的是每个分流塞430只能禁用每个SSU串410的一个电池串420。因此，分流塞430实现(即分流)四十一(41)个SSU中每个的一个电池串420。
[0059]另外，在公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统运行期间，当由太阳能电池阵列产生的功率达到最小功率允许阈值时(即功率等于和/或小于最小功率允许阈值)，通过将至少一个分流塞430从将要启用的SSU串410的电池串420断开并且将至少一个帽(未示出)连接至将要启用的SSU串410的电池串420而启用SSU串410的至少一个电池串420。t匕如，通过将分流塞430从SSU串410的电池串420断开并将帽(未示出)连接至SSU串410的电池串420，启用SSU串410的电池串420。
[0060]图5是根据本公开的至少一个实施例且被ISS采用的公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统的示意图400，其中ISS采用继电器开关530。在本图中，示出了四十一(41)个SSU串510。在公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统运行期间，当由太阳能电池阵列产生的功率达到最大功率允许阈值时(即功率等于和/或大于最大功率允许阈值)，通过闭合连接至将要停用的SSU串510的电池串520的至少一个继电器开关530而停用SSU串510的至少一个电池串520。比如，通过闭合连接至SSU串510的电池串520的继电器开关530而停用SSU串510的电池串520。应当注意的是每个闭合的继电器开关530会禁用每个SSU串510的一个电池串520。因此，继电器开关530可以实现(即分流)四十一个SSU串510中每个的一个电池串520。
[0061]另外，在公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统运行期间，当由太阳能电池阵列产生的功率达到最小功率允许阈值时(即功率等于和/或小于最小功率允许阈值)，通过打开连接至将要启用的SSU串510的电池串520的至少一个继电器开关530而启用SSU串510的至少一个电池串520。比如，通过打开连接至SSU串510的电池串520的继电器开关530启用SSU串510的电池串520。应当注意的是每个打开的继电器开关530会启用每个SSU串510的一个电池串520。因此，继电器开关530能够启用四十一个SSU串510中每个的一个电池串520。应当注意的是继电器开关530通过地面和/或通过机载处理指挥。 [0062]图6是根据本公开的至少一个实施例的被ISS采用的公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统的模拟性能数据表600。对于ISS的太阳能电池阵列，B0L电池串电流是0.435安培。太阳能电池从它们的原始容量每年降级2.5% (即每年10.9毫安培(mA/yr))。这个降级百分比在几十年的运行过程中与第一两个在轨ISS太阳能电池阵列的性能保持一致。
[0063]ISS受制于ISS串电流无法超过3安培。ISS的在轨可更改配置的太阳能电池阵列的初始配置尽可能地具有许多联机电池串，而不超过SSU串容量。当太阳能电池降级提供足够多的空隙联机额外的电池串时，移除分流塞，一次一个，从而恢复太阳能电池阵列至几乎满容量。
[0064]对于表600中的数据，假定太阳能电池阵列被每SSU串十二(12)个电池串填充，其中六(6)个被初步分流。假定被分流的电池串与启用的电池串(与在ISS上呈现地相同)以相同的速度降级。
[0065]模拟示出公开的太阳能电池阵列在寿命的第一个20年提供87%到99%的最大SSU容量，如表600中的数据的蓝色阴影部分(即阴影点部分)所示。在这段时期，公开的太阳能电池阵列基本上是恒定功率的太阳能电池阵列(应当注意的是标准的传统太阳能电池阵列这个容量仅持续一年)。过了这个时期之后，公开的太阳能电池阵列容量将高速减小，尽管容量仍然保持远高于标准的传统太阳能电池阵列。表600中的数据示出公开的太阳能电池阵列在标准的传统太阳能电池阵列之后十一(11)年失效。
[0066]图7是根据本公开的至少一个实施例的所公开的可更改配置的太阳能电池阵列系统采用的示范性分流塞700的示意图。在本图中，示出的分流塞700多个接头710，每个接头连接至公开的太阳能电池阵列的每个SSU串的单独的电池串。分流塞700内的接线有二十二(22)个标准。该接线尺寸能够调节ISS的电池串的电流水平，其约为0.435安培。
[0067]尽管本文公开了一些示范性实施例和方法，本领域技术人员可以从上述的公开中清晰的理解在不脱离本公开技术的实质和范围的情况下可以对这些实施例和方法做出变化和修改。公开的技术具有多个其他示例，每个示例之间仅细节不同。因此，本公开的技术仅限制于所附权利要求和可应用的法律规则和原则。
【权利要求】
1.一种重置太阳能电池阵列的方法，所述方法包括:向太阳能电池阵列(101)提供太阳能电池(310)的至少一个串；当由所述太阳能电池阵列(101)产生的功率达到最大功率允许阈值时，停用所述太阳能电池阵列(101)的太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分；以及当由所述太阳能电池阵列(101)产生的功率达到最小功率允许阈值时，启用所述太阳能电池阵列(101)的太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述停用所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分通过将至少一个分流塞(370)连接到将要停用的所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分来执行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述启用太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分通过将至少一个分流塞(370)从将要启用的所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分断开来执行。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述停用所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分通过闭合被连接至将要停用的所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关(530)来执行。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述启用太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分通过打开连接至将要启用的所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关(530)来执行。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述太阳能电池阵列(101)安装在可展开毯(110)上且包含在空间站、卫星、以及无人驾驶运载工具中的一个内。
7.一种可更改配置的太阳能电池阵列系统，所述系统包括:`包含太阳能电池(310)的至少一个串和至少一个分流塞370的太阳能电池阵列(101)，其中当由所述太阳能电池阵列(101)产生的功率达到最大功率允许阈值时，停用所述太阳能电池阵列(101)的太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分，以及其中当由所述太阳能电池阵列(101)产生的功率达到最小功率允许阈值时，启用所述太阳能电池阵列(101)的太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分。
8.根据权利要求7所述的系统，其中当停用太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分时，所述分流塞(370)连接到将要停用的所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分。
9.根据权利要求7所述的系统，其中当启用所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分时，所述分流塞(370)从将要启用的所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分断开。
10.根据权利要求7所述的系统，其中当停用所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分时，被连接至将要停用的所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关(530)是闭合的。
11.根据权利要求7所述的系统，其中当启用所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分时，被连接至将要启用的所述太阳能电池(310)的至少一个串的至少一部分的至少一个继电器开关(530)是打开的。
12.根据权利要求7所述的系统，其中所述太阳能电池阵列(101)被安装在展开毯(110)上且包含在空间站、卫星、以及无人驾驶运载工具中的一个内。
13.一种可更改配置的太阳能电池阵列装置，所述太阳能电池阵列包括:至少一个串(320);以及多个太阳能电池(310)，其中所述至少一个串(320)包含所述多个太阳能电池(310)，其中当由所述太阳能电池阵列(101)产生的功率达到最大功率允许阈值时，停用所述太阳能电池阵列(101)的至少一个串(320)的至少一部分，以及其中当由所述太阳能电池阵列(101)产生的功率达到最小功率允许阈值时，启用所述太阳能电池阵列(101)的至少一个串(320)的至少一部分。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述太阳能电池阵列进一步包括至少一个分流塞(370)，其中当停用所述太阳能电池阵列(101)的至少一个串(320)的至少一部分时，将所述至少一个分流塞(370)连接至将要停用的所述太阳能电池阵列(101)的至少一个串(320)的至少一部分，以及其中当启用所述太阳能电池阵列(101)的至少一个串(320)的至少一部分时，将所述至少一个分流塞(37 0)从将要启用的所述太阳能电池阵列(101)的至少一个串(320)的至少一部分断开。
15.根据权利要求13 所述的装置，其中所述太阳能电池阵列进一步包括至少一个继电器开关(530),其中当停用所述太阳能电池阵列(101)的至少一个串(310)的至少一部分时，连接至将要停用的所述太阳能电池阵列(101)的至少一个串(320)的至少一部分的所述至少一个继电器开关(530)是闭合的，以及其中当启用所述太阳能电池阵列(101)的至少一个串(310)的至少一部分时，连接至将要停用的所述太阳能电池阵列(101)的至少一个串(320)的至少一部分的所述至少一个继电器开关(530)是打开的。
【文档编号】H01L31/042GK103681909SQ201310418148
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】R·K·利维 申请人:波音公司