池。所述的充放电控制器4、稳压模组5集成设置在智能控制器3上，所述的智能控制器3上设置有三种颜色的显示灯，分别用于显示薄膜太阳能电池、锂电池组件、负载的工作状态。
[0022]基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统的充电方法:包括如下步骤:
[0023]S1、薄膜光伏组件I吸收太阳能能量并转换为电流Ia，所述的超级电容模组2吸收薄膜光伏组件I产生的电流Ia并累积电荷=Ia*t，所述的超级电容模组2电压为Ul=，其中t为充电时长，C为电容量；
[0024]S2、设锂电池组件6电压为U2，当超级电容模组2的电压Ul高于锂电池电压U2时，触发智能控制器以连续脉冲的方式给锂电池组件6充电，直到超级电容模组2电压Ul接近于锂电池组件6电压U2;当超级电容模组2的电压Ul小于或等于锂电池组件6电压U2时，锂电池组件6不充电；
[0025]充放电控制器4决定脉冲充电释放时间及次数对电池充电。
[0026]除此之外，所述的充放电控制器4上设置有黄、红、绿三种颜色的灯，分别代表太阳能电池、锂电池、负载7的工作状态，以常亮，闪烁两种形式代表工作状态，代表正常或非正常。与光伏组件I相连接的超级电容模组2，超级电容模组2由多个2.7v 350F的超级电容单体以串并联的方式组合。超级电容模组2与薄膜光伏组件I通过电缆连接，与太阳能控制器一体化连接。所述的薄膜光伏组件1、超级电容模组2、锂电池组件6、智能控制器3之间分别通过插拔式电缆连接。—
[0027]该系统中，所述的超级电容具有稳定输入电压及储能、增加充电效能、瞬间大电流供应的作用。超级电容模组2的电压与负载7相对应，当负载7电压大时，所述的超级电容模组2也需相应的增加超级电容单体的串联数，将电压增大到相应的数值。且超级电容无下限工作电压，可提供瞬间大电流放电，过低的工作电压及瞬间大电流放电，均不会对所述的超级电容模组2的寿命产生影响。
[0028]所述的充放电控制器4分别连接所述的超级电容模组2与所述的锂电池，与锂电池通过电缆连接。
[0029]所述的稳压模组5为Buck/Boost DC/DC稳压模组5，与负载7和所述的充放电控制器4相连接。所述的充放电控制器4具有过载保护、输出过压保护、输入过电压保护、连续短路保护等功能，采用最先进技术的脉冲充电模式(CCP-CVP)，输出采用升降压电流模式控制，效率高达90%以上，更能释放电池能量，软启动电源。
[0030]以下对本实用新型的技术方案以实施例加以说明。该实施例中，所述的锂电池组件6为磷酸铁锂电池。所述的薄膜光伏组件I为CIGS柔性太阳能电池。
[0031 ]白天，薄膜光伏组件I利用光电效应吸收太阳光，产生直流电。所述的超级电容吸收薄膜光伏组件I的直流电，不论强弱，让后段的充电系统中的控制系统维持最长的工作时间及工作量，可提供瞬间大电流抽拉，不伤害薄膜光伏组件I的性能。所述的充放电控制器4将直流电给锂电池进行供电，所述的锂电池在一定输出电压范围内通过所述的充放电控制器4，给负载7提供能量。Buck/Boost DC/DC稳压模组5，使得输出电压保持在负载7的工作范围，保证负载7稳定可靠工作。同时，该系统支持充放电同时进行，系统电池BMS设计有针对太阳能充电系统，采用输出输入同口设计，芯片会自动无缝选择。
[0032]当太阳光辐照较弱时，所述的CIGS柔性太阳能电池与现有的晶硅组件相比，具有更好的弱光性能。即使在弱光下，也能产生电流。所述的超级电容模组2也可吸收薄膜光伏组件I产生的微小电流，实现增流的作用。CIGS薄膜光伏组件、超级电容模组和锂电池三者的结合，将大大提高光伏系统在弱光条件下的储能效果。
[0033]当环境温度处于零度以下时，锂电池组件6中的电解液活性降低，锂电池组件6两端电压U相应降低，此时的锂电池组件6无法提供瞬间大电流，导致负载7在低温下无法正常启动。超级电容模组2工作范围广(_40°085°C)、使用寿命长，在低温下仍可正常工作。通过超级电容的直流电，经充放电控制器4，向锂电池传输。充电电流可使锂电池加热。锂电池温度从低温上升时，锂电池两端的输出电压逐渐升高，放电效率增大。当温度升至磷酸铁电池的工作范围时，负载7可正常开启。
[0034]薄膜光伏组件I吸收太阳能能量，转换为电流。超级电容模组2可吸收薄膜光伏组件I产生的所有电流。当太阳能充足时，充放电控制器4会以连续脉冲的方式给锂电池组件6充电；
[0035]当太阳能不足时，即弱光条件下，超级电容模组2累积到一定电荷，充放电控制器4中的微处理器会决定脉冲充电释放时间及次数对电池充电，以最高效率为原则。当超级电容模组2的电压高于锂电池组件6电压时，高出锂电池组件6电压的电压差值部分所对应的电量被电流抽拉走，给锂电池组件6充电，此时超级电容电压接近于锂电池组件6电压；当超级电容模组2的电压小于或等于锂电池组件6电压时，锂电池组件不充电。
[0036]基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统装置将超级电容作为能量缓存单元，充分利用超级电容器循环寿命长、储能效率高等优点，及CIGS薄膜太阳能电池较好的弱光性，在太阳光辐照较低情况下也能发电的优势，大大提高太阳光辐照较低情况下储能单元的能量吸收效率，并采用合理、高效的控制策略，将薄膜光伏组件I跟超级电容模组2相连接，最大限度吸收直流电，采用最先进的脉冲充电方式给锂电池充电；同时利用超级电容器一定的储能能力，解决在冬季下蓄电池无法正常启动的情况，最大限度延长蓄电池使用寿命与负载7正常工作的可靠性。
[0037]该控制装置以提高弱光照情况下储能装置的充电效率为目标，能够有效提高能源利用效率;改善供电系统可靠性和经济性;优化蓄电池充放电过程、提高系统充放电效率、以延长蓄电池使用寿命，保证在极恶劣气候下，负载7能够稳定可靠工作，从而降低维护成本，提高安全性。且柔性CIGS太阳能电池组件重量较轻，单位面积下仅约为单晶硅太阳能电池组件的四分之一，在不易运输及搬运的地方，极大地降低了人工成本，减少了安全隐患，从而提尚了安全性。
[0038]所述的长效一体化电源系统的连接线为防水、耐高低温、高稳定性的连接线。所有接头均采用防水接头，该系统的防水等级为IP65。
[0039]以上仅就本实用新型的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅限于以上实施例，凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，其特征在于:包括薄膜光伏组件(I)、超级电容模组(2)、充放电控制器(4)、稳压模组(5)和锂电池组件(6)组成的储能设备，所述的薄膜光伏组件(I)的输出端连接所述的超级电容模组(2)的输入端，所述的超级电容模组(2)的输出端连接充放电控制器(4)的输入端，所述的充放电控制器(4)的输出端连接所述的稳压模组(5);所述的锂电池组件(6)与所述的充放电控制器(4)相连;所述的薄膜光伏组件(I)为柔性或刚性的薄膜太阳能电池;所述的薄膜光伏组件(I)的额定电压高于锂电池组件(6)的最大电压。2.根据权利要求1所述的基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，其特征在于:所述的薄膜太阳能电池由直接带隙半导体构成。3.根据权利要求2所述的基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，其特征在于:所述的薄膜太阳能电池为柔性铜铟镓砸薄膜太阳能电池、或刚性铜铟镓砸薄膜太阳能电池、或碲化镉太阳能电池电池、或非晶硅太阳能电池、或砷化镓太阳能电池。4.根据权利要求1或3所述的基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，其特征在于:所述的薄膜太阳能电池为不锈钢或塑料为衬底的柔性铜铟镓砸太阳能电池。5.根据权利要求或I所述的基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，其特征在于:所述的超级电容模组(2)包括多个以串并联的方式组合的超级电容单体，所述的超级电容模组(2)内置超级电容保护电路和稳压电路，用于保持所述的各超级电容单体电压的平衡和一致。6.根据权利要求1或5所述的基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，其特征在于:所述的超级电容模组(2)的额定电压高于所述的薄膜光伏组件(I)的额定电压。7.根据权利要求1所述的基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，其特征在于:所述的超级电容模组(2)的电压的大小与所述的薄膜光伏组件(I)和锂电池组件(6)的电压呈正比，所述的超级电容模组的容量的大小与负载的启动时间和弱光下系统所需的缓冲空间呈正比；所述的超级电容模组(2)的内阻小于或等于所述的薄膜光伏组件(I)的内阻，呈阻抗匹配。8.根据权利要求1所述的基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，其特征在于:所述的锂电池组件(6 )为磷酸铁锂电池、或钴酸锂电池、或聚合物锂电池。9.根据权利要求1所述的基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，其特征在于:所述的充放电控制器(4)、稳压模组(5)集成设置在智能控制器(3)上，所述的智能控制器(3)上设置有三种颜色的显示灯，分别用于显示薄膜太阳能电池、锂电池组件、负载的工作状态。
【专利摘要】本实用新型一种基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，包括薄膜光伏组件、超级电容模组、充放电控制器、稳压模组和锂电池组件组成的储能设备，薄膜光伏组件的输出端连接所述的超级电容模组的输入端，超级电容模组的输出端连接充放电控制器的输入端，充放电控制器的输出端连接所述的稳压模组；锂电池组件与所述的充放电控制器相连；薄膜光伏组件为柔性或刚性的薄膜太阳能电池；薄膜光伏组件的额定电压高于锂电池组件的最大电压。本实用新型轻便、高效、长寿命的基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，充分利用薄膜光伏组件的弱光发电性和超级电容的低压充电性，具有高效弱光发电、整体系统效率高的优点。
【IPC分类】H02J7/35
【公开号】CN205212526
【申请号】CN201521067376
【发明人】任宇航, 周曼, 项春意, 董侃, 任宇珂
【申请人】浙江尚越新能源开发有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月21日