一种太阳能头盔及其设计方法

1.本技术涉及可穿戴设备领域，具体而言，涉及一种太阳能头盔及其设计方法。


背景技术：

2.目前逐渐有民用太阳能头盔出现，如无线充电太阳能头盔(如：cn104161336b)、蓝牙太阳能头盔(如：cn108430248b)、以及太阳能风扇遮阳头盔(如：cn209473667u)等。然而上述设计要么侧重于外延性功能性设计，要么仅仅利用头盔最顶部的局部面积进行平面或类平面的铺设，简单粗犷，更偏重于概念性，缺少实用性。
3.现有的太阳能头盔一般采用单晶硅，多晶硅和非晶硅电池，理论效率只能达到23～27％左右，效率较低，且不能很好的贴合头盔表面，而柔性砷化镓电池，理论效率可达30％～50％，柔性材质可以贴合头盔曲面。
4.对于真正实用的太阳能头盔设计主要面临两大难点：
5.(1)三维空间曲面高效利用问题，头盔外表面通常具有非规则的三维变曲率特点，而柔性太阳能电池仅具有单向弯曲能力，无法在三维空间任意向同时弯曲，否则将出现不可逆物理损伤。因此，如何进行柔性太阳能电池与头盔的曲面匹配，以尽可能高效地利用头盔的有限面积，提高太阳电池的发电能力，是太阳能头盔设计的首要问题。
6.(2)第二个问题，非均匀辐照问题，太阳能电池片围绕头盔表面铺装，头盔球状曲率特点使得几乎每片太阳能电池片所受的辐照条件都不一样，太阳能电池直接串并联使得弱光面或背光面的电池片产生明显的短板效应，拉低整个电力系统的输出能力。因此，如何进行非均匀辐照下的高效太阳能电池组件设计也是一个难题。


技术实现要素：

7.本技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种太阳能头盔及其设计方法。
8.本技术的技术方案如下：
9.一种太阳能头盔，其包括：头盔壳体、太阳能电池阵列、柔性mppt控制器、用电负载；
10.所述太阳能电池阵列为若干柔性砷化镓太阳能电池组成的阵列；
11.太阳能电池阵列与柔性mppt控制器共同构成发电模块，用电负载中内置有储能模块；
12.所述发电模块的输出端与储能模块、用电负载的输入端连接；
13.所述太阳能电池阵列通过所述柔性mppt控制器输出其峰值功率，将能量储存于锂电池；
14.所述头盔壳体表面铺设轻质黏土底衬，黏土底衬上方通过pvc薄板固定柔性砷化镓太阳能电池，黏土底衬能够通过pvc薄板任意塑形。
15.进一步，所述储能模块为锂电池。
16.进一步，所述用电负载为夜视仪、照明装置、摄像机中的任意一种或几种。
17.进一步，太阳能电池阵列分为三大部分，分别设置在头盔顶部、头盔左侧、头盔右侧，且在头盔顶部的太阳能电池阵列、头盔左侧的太阳能电池阵列、头盔右侧均设置的太阳能电池阵列三者保持并联关系。
18.进一步，所述mppt控制器采用柔性电路基板；所述mppt控制器dc/dc拓扑采用降压型拓扑，包括：mcu单元、芯片级电源模块、信号检测电路、功率级转换电路、数据交互接口；
19.所述mppt控制器能够跟踪太阳能电池的最大功率点，通过控制输出电压和输出电流管理锂电池；
20.所述mcu作为能源控制器的核心单元，配有复位按键和判断故障的指示灯；
21.所述芯片级电源模块将输入的太阳能电池阵列电压进行降压转换以为控制电路供电；
22.所述信号检测电路对电流和电压信号进行检测；
23.所述功率级转换电路为mppt控制器的被控对象，用于变换输入到输出的功率；
24.所述数据交互接口用于烧录代码与控制软件进行数据交互和调试。
25.一种太阳能头盔的设计方法，包括如下步骤：
26.步骤1：头盔曲面快速造型
27.预先在头盔外壳表面覆盖轻质黏土，构建适合柔性太阳能电池片安装的头盔曲面造型；
28.通过柔性pvc板分别在头盔的顶部和左、右两侧对粘土进行准单向曲率平整曲面造型，使其满足柔性太阳能电池的弯曲要求，从而预置了三个太阳能电池模块的贴片位置。
29.步骤2：pvc柔性衬底造型
30.选择pvc柔性薄板作为太阳能电池片的衬底，并基于头盔外形裁制头盔顶部和侧面的pvc薄板形状，使其满足预置的贴片曲面要求，能够分别贴附在头盔顶部和左、右两侧。
31.步骤3：组建柔性太阳能电池阵列模块
32.以相同的方式组建三组太阳能电池阵列模块，其分别满足头盔顶部、头盔左侧、头盔右侧预置贴片曲面的要求，将太阳能电池阵列集成于对应的pvc柔性衬底上。
33.步骤4：mppt控制器设计及安装
34.步骤4-1：设计硬件电路方案
35.步骤4-1-1：选择dc/dc拓扑为降压型拓扑；
36.步骤4-1-2：基于柔性控制器特性和锂电池的相关电气参数确定控制器参数；
37.步骤4-1-3：确定系统由mcu单元、芯片级电源模块、信号检测电路、功率级转换电路、数据交互接口组成；
38.步骤4-1-4：设计硬件原理图，mppt控制器在硬件上主要包括三部分，即以微处理器为核心的外围控制电路、为各个模块提供能量的系统级电源、以buck拓扑结构为核心的功率级变换电路；
39.步骤4-1-5：分析控制器mosfet损耗，电流传感器损耗和电感损耗，验证控制器对动态变化的负载对输出功率的需求的适应度；
40.步骤4-1-6：设计柔性mppt控制器的布线方案，层叠结构和层压工艺，以达到良好的抗干扰能力、散热能力、抗撕裂能力。
41.步骤4-2：设计软件方案
42.步骤4-2-1：程序循环执行主函数状态机及对应的中断，在主函数构建四个状态机工作模式，包括最大功率点跟踪算法调用，数据转化，故障检测和预留，每个任务执行间隔0.5ms，四个任务循环执行，程序循环执行主函数状态机及对应的中断；
43.步骤4-2-2：mppt控制器集成can通信功能，每个mcu内部集成can控制器，外部配置对应的can收发器，即可构建本地通信网络；
44.步骤4-3：测试mppt控制器
45.在实验平台上对mppt控制器进行最大功率点跟踪测试和效率测试；
46.步骤4-4：装配mppt控制器
47.通过造型黏土在头盔后部预置mppt控制器安装槽，将其装配在头盔后部，避免与负载干涉，且便于使用过程中进行调试；
48.步骤5：装配外部用电负载
49.将夜视仪安装在头盔前方，照明装置安装在头盔前方以及右侧，摄像机安装在头盔左侧，各功能模块合理安排互不干涉，以上负载皆可拆卸更换，有利于后期的维护和装备的升级；
50.步骤6：铺装迷彩保护层
51.通过铺装迷彩保护层进行亚光表面处理，无反光，便于隐蔽伪装，提高安全性。
52.本技术的有益效果在于：
53.第一，对于背景技术提及的第一个问题，即“三维空间曲面高效利用问题，头盔外表面通常具有非规则的三维变曲率特点，而柔性太阳能电池仅具有单向弯曲能力，无法在三维空间任意向同时弯曲，否则将出现不可逆物理损伤。因此，如何进行柔性太阳能电池与头盔的曲面匹配，以尽可能高效地利用头盔的有限面积，提高太阳电池的发电能力，是太阳能头盔设计的首要问题”；
54.本技术提出的解决方式为：“所述头盔壳体表面铺设轻质黏土底衬，黏土底衬上方通过pvc薄板固定柔性砷化镓太阳能电池，黏土底衬能够通过pvc薄板任意塑形”。
55.这也是本技术的第一个核心发明构思。
56.第二，对于背景技术提及的第二个问题，非均匀辐照问题，太阳能电池片围绕头盔表面铺装，头盔球状曲率特点使得几乎每片太阳能电池片所受的辐照条件都不一样，太阳能电池直接串并联使得弱光面或背光面的电池片产生明显的短板效应，拉低整个电力系统的输出能力。因此，如何进行非均匀辐照下的高效太阳能电池组件设计也是一个难题。
57.本技术的解决方式是“太阳能电池阵列分为三大部分，分别设置在头盔顶部、头盔左侧、头盔右侧，且在头盔顶部的太阳能电池阵列、头盔左侧的太阳能电池阵列、头盔右侧均设置的太阳能电池阵列三者保持并联关系”；同时，配合“所述mppt控制器采用柔性电路基板；所述mppt控制器dc/dc拓扑采用降压型拓扑，包括：mcu单元、芯片级电源模块、信号检测电路、功率级转换电路、数据交互接口”，“黏土底衬塑形减小头盔曲率”加以解决。
58.第三，本技术的第三个发明点在于提出了一种太阳能头盔的设计方法，包括如下步骤：
59.步骤1：头盔曲面快速造型；
60.预先在头盔外壳表面覆盖轻质黏土，构建适合柔性太阳能电池片安装的头盔曲面
造型；
61.通过柔性pvc板分别在头盔的顶部和左、右两侧对粘土进行准单向曲率平整曲面造型，使其满足柔性太阳能电池的弯曲要求，从而预置了三个太阳能电池模块的贴片位置。
62.步骤2：pvc柔性衬底造型
63.选择pvc柔性薄板作为太阳能电池片的衬底，并基于头盔外形裁制头盔顶部和侧面的pvc薄板形状，使其满足预置的贴片曲面要求，能够分别贴附在头盔顶部和左、右两侧。
64.步骤3：组建柔性太阳能电池阵列模块
65.以相同的方式组建三组太阳能电池阵列模块，其分别满足头盔顶部、头盔左侧、头盔右侧预置贴片曲面的要求，将太阳能电池阵列集成于对应的pvc柔性衬底上。
66.步骤4：mppt控制器设计及安装(是本技术的难点)
67.步骤4-1：设计硬件电路方案
68.步骤4-1-1：选择dc/dc拓扑为降压型拓扑；
69.步骤4-1-2：基于柔性控制器特性和锂电池的相关电气参数确定控制器参数；
70.步骤4-1-3：确定系统由mcu单元、芯片级电源模块、信号检测电路、功率级转换电路、数据交互接口组成(为达到系统的可控性和可扩展性，以及调试和测试需求，确定系统主要模块为这几部分)；
71.步骤4-1-4：设计硬件原理图：mppt控制器在硬件上主要包括三部分，即以微处理器为核心的外围控制电路、为各个模块提供能量的系统级电源、以buck拓扑结构为核心的功率级变换电路(各模块设计时要进行器件的选型和测试，最终满足设计需求，减少电路纹波、振荡，提高系统效率)；
72.步骤4-1-5：分析控制器mosfet损耗，电流传感器损耗和电感损耗，验证控制器对动态变化的负载对输出功率的需求的适应度；
73.步骤4-1-6：设计柔性mppt控制器的布线方案，层叠结构和层压工艺，以达到良好的抗干扰能力、散热能力、抗撕裂能力。
74.步骤4-2：设计软件方案
75.步骤4-2-1：程序循环执行主函数状态机及对应的中断(mppt主要实现dc/dc控制和最大功率点控制，不同的工作模式应不同的控制环路，是一个典型的多任务协调控制问题)，在主函数构建四个状态机工作模式，包括最大功率点跟踪算法调用，数据转化，故障检测和预留，每个任务执行间隔0.5ms，四个任务循环执行，其中采用增量电导法进行最大功率点跟踪，程序循环执行主函数状态机及对应的中断；
76.步骤4-2-2：mppt控制器集成can通信功能，每个mcu内部集成can控制器，外部配置对应的can收发器，即可构建本地通信网络；
77.步骤4-3：测试mppt控制器
78.在实验平台上对mppt控制器进行最大功率点跟踪测试和效率测试；
79.步骤4-4：装配mppt控制器
80.通过造型黏土在头盔后部预置mppt控制器安装槽，将其装配在头盔后部，避免与负载干涉，且便于使用过程中进行调试；
81.步骤5：装配外部用电负载
82.将夜视仪安装在头盔前方，照明装置安装在头盔前方以及右侧，摄像机安装在头
盔左侧，各功能模块合理安排互不干涉，以上负载皆可拆卸更换，有利于后期的维护和装备的升级；
83.步骤6：铺装迷彩保护层
84.通过铺装迷彩保护层进行亚光表面处理，无反光，便于隐蔽伪装，提高安全性。
附图说明
85.下面结合附图中的实施例对本技术作进一步的详细说明，但并不构成对本技术的任何限制。
86.图1为申请提供的一种用于单兵野外作战的采用分布式混合能源系统的太阳能头盔的结构示意图。
87.图2为太阳能电池阵列排布示意图。
88.图3为柔性mppt控制器系统模块及实物图。
89.图4为太阳能头盔原理样机的快速设计流程图。
90.图5为光伏阵列的输出特性测试曲线。
91.图6为mppt控制器层叠结构图。
92.图7柔性mppt控制器代码框架。
93.图8为柔性mppt控制器测试曲线。
94.图9是太阳能头盔样机图。
95.附图标记说明如下：
96.1-头盔壳体，2-夜视仪，3-夜视仪锂电池，4-照明装置，5-照明装置锂电池，6-pvc薄板，7-mppt控制器，8-太阳能电池。
具体实施方式
97.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述，显然，所述实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，所述实施例仅提供一种实施所提创新点的一种途径，并非唯一，不排除采用其它途径实现上述已经提到的发明。
98.实施例一：太阳能头盔
99.参见图1，由以上本发明实施提供的技术方案可见，本技术提供了采用柔性砷化镓太阳能电池和柔性mppt控制器的单兵太阳能头盔。头盔包括头盔壳体、柔性砷化镓太阳能电池阵列、柔性mppt控制器和外部负载。外部负载包括夜视仪，照明装置和摄像机，以实现夜视功能、照明和闪烁警示功能、以及录像功能；各负载内部集成锂电池。
100.一、太阳能头盔的能源模块
101.能源模块分为发电模块以及储能模块。所述发电模块包括：太阳能电池和mppt控制器；所述储能模块包括锂电池。太阳能电池阵列将光能转化为电能，与mppt控制器相连，mppt控制器对太阳能电池阵列进行管理并追踪太阳能最大功率点，提升提高能源系统安全性、鲁棒性、可维护性。mppt控制器的输出端分别与负载和储能锂电池相连，储能锂电池供用电负载夜间工作。为了太阳能头盔的美观性及结构可靠性，采用柔性的太阳能电池和柔性的mppt控制器，柔性材质可以很好地贴合头盔曲线。头盔壳体表面铺设轻质黏土底衬，黏
土底衬上方通过pvc薄板固定太阳能电池，黏土底衬可减小头盔曲率，对头盔曲率较大处进行填充，有效提升太阳能电池的贴片面积和有效辐照面积。
102.二、太阳能电池
103.太阳能电池采用柔性砷化镓电池，理论效率可达30％～50％。对太阳能电池进行模块化设计，如图2所示，太阳能电池阵列分为左侧、顶部、右侧三大部分，可以满足不同太阳光入射角下的负载功率需求；各部分电池阵列之间设有开关，可单独工作或同时工作。太阳能电池通过mppt控制器输出其峰值功率，将能量储存于锂电池，实现了太阳能到电能的转换，保证了各负载的正常供电。
104.三、mppt控制器
105.如图3所示的mppt控制器采用柔性电路板；重量轻、厚度薄、可弯曲、散热性好；柔性控制器dc/dc拓扑采用降压型拓扑，主要由mcu单元、芯片级电源模块、信号检测电路、功率级转换电路、数据交互接口组成。mppt控制器的主要功能是跟踪太阳能电池的最大功率点，通过控制输出电压和输出电流管理锂电池，提高锂电池的使用寿命。mcu作为能源控制器的核心单元，配有复位按键和判断故障的指示灯，电源模块将输入的太阳能电池电压最终转换为3.3v，信号检测电路对电流和电压信号进行检测，功率计转换电路用于变换输入到输出的功率，数据交互接口用于烧录代码，与软件进行数据交互，方便调试。
106.实施例二：太阳能头盔的快速设计方法
107.如图4所示，本发明还公开了一种单兵太阳能头盔的快速设计方法，以降低单兵太阳能头盔的生产成本，减少生产周期。
108.具体包括如下步骤：
109.步骤1：头盔曲面快速造型
110.由于一般的已大批生产的头盔壳体曲面曲率过大，超出了柔性砷化镓太阳能电池的承受范围，同时考虑柔性砷化镓电池的单向弯曲特性，采取在头盔表面添加轻质黏土的方法，构建适合柔性太阳能电池片安装的头盔曲面造型。如图4所示，顶部的坡状平面增加了有效的太阳能电池片的安装面积，避免了头盔顶部凸起对安装太阳能电池片的影响，利用粘土可压缩、柔性状态下易塑形的特点，可对头盔弧度较大处进行填充，减小头盔曲率，使其符合柔性太阳能电池的弯曲范围。
111.步骤2：pvc柔性衬底造型
112.由于粘土风干后表面粗糙，直接铺装太阳能电池将导致电池片不易维修，故选择pvc薄板作为太阳能电池片的衬底，基于头盔外形裁制pvc薄板形状，如图4所示三块薄板分别贴附在头盔顶部和左右两侧。
113.pvc基板的底层贴有绝缘胶带，可以起到防止漏电的作用。pvc薄板具有良好的化学稳定性，耐腐蚀性，绝缘性能可靠，表面光洁平整。利用pvc薄板作为衬底以提高组件电池的支撑力，实现模块化设计，提高组件的适应性，且方便组件电池的拆解维护。
114.步骤3：组建柔性光伏阵列
115.普通晶体硅太阳能电池输出能力较弱，为了提高太阳能电池的输出功率，选用砷化镓太阳能电池构建太阳能电池阵列。如图2所示太阳能阵列由3大部分并联而成，分别位于头盔顶部、头盔左侧、头盔右侧，各部分之间设有开关，可单独工作或同时工作。头盔顶部太阳能电池阵列由两个组件并联而成，头盔左侧和头盔右侧太阳能阵列由一个组件并联而
成。每个组件由三个小模块串联而成，每个小模块由四个单体太阳能电池串并联形成。其中单体太阳能电池尺寸参数为40.8mm
×
20.8mm，模块上集成了旁路二极管和防反二极管，以防止局部辐照不均匀导致的热斑和能量损耗。
116.所设计的阵列能够较方便的集成于太阳能头盔，满足不同太阳光入射角下的负载功率需求，便于走线，降低了能源损耗，可以使太阳能输出功率最大化利用。对单个组件及整个阵列在其处于直射状态时的输出特性曲线进行了测试，测试结果如图5所示，单个组件的最大功率为2.63w，整个阵列的最大功率为10.06w。
117.将太阳能电池阵列集成到pvc薄板上，太阳能电池阵列的正负极导线穿过设计在pvc薄板上的孔隙后，进行串并联，导线采用电阻率极小的焊带，可降低能量传递过程中的导线损耗。
118.步骤4：mppt控制器设计及安装
119.步骤4-1：设计硬件方案
120.步骤4-1-1：降压型控制器的降压增流特点能够克服较低辐照度的太阳能电池组件对系统输出功率的影响，降低直流母线电压以匹配负载。而采用升压型控制器时，控制器的工作范围较窄，既不利于控制器参数的整定，适应环境辐照变化的能力也较差。综上考虑各个因素，最终确定柔性控制器为降压型拓扑；
121.步骤4-1-2：柔性mppt控制器的参数设计要满足其功率密度要求并考虑太阳能电池和锂电池的电气参数，保证在不同工况下输入电源及输出负载能够兼容锂电池。提高功率密度是柔性能源控制器设计的重要目标，控制器跟踪太阳能电池最大功率点的最大效率一定程度上取决于电流传感器的分辨率和线性度，小电流的采样误差可能导致算法局部误判，综合考虑降压型控制器的输出电流峰值需要小于电感的饱和电流等诸多因素，柔性控制器最大允许的输出电流上限为5a，最大功率为60w，输入电压范围为12.6～36v，输出电压范围为0～25.2；
122.步骤4-1-3：确定控制器系统模块，mppt系统框图如图3所示，系统主要由mcu单元、芯片级电源模块、信号检测电路、功率级转换电路、数据交互接口模块组成。mcu作为能源控制器的核心单元，采用的微处理器型号为dsptms320f28069；电源模块以dsp处理器为核心的控制部分，将输入太阳能电池的电压转换为5v后又转3.3v；信号检测电路采用霍尔传感器acs712elctr-05b-t实现较低的损耗，为控制单元提供精确采样；功率转换器采用电容电感二阶滤波电路，选择电感型号为srp1038a-8r2m，电容型号为0603，0805，0505，0606不同容值的电容；数据交互接口采用can通信，数据传输稳定性较好，数据传输速率为500kbps。
123.步骤4-1-4：设计硬件原理图：mppt控制器在硬件上主要包括三部分，即以微处理器为核心的外围控制电路、为各个模块提供能量的系统级电源、以buck拓扑结构为核心的功率级变换电路；
124.步骤4-1-5：分析控制器mosfet损耗，电流传感器损耗和电感损耗，验证控制器对动态变化的负载对输出功率的需求的适应度；
125.步骤4-1-6：设计柔性mppt控制器的布线方案，层叠结构和层压工艺，以达到良好的抗干扰能力、散热能力、抗撕裂能力等。
126.柔性mppt控制器(fpc)的layout采用四层板布线方案，层叠结构采用singal1-gnd-singal2-gnd的设计方案，singal1和singal2具有各自完整的参考平面，能够为信号线
提供最短的回流路径，保证寄生参数最小化设计。fpc layout设计时，top layer作为元器件的唯一安装面，采用单面布局，控制器背面可作为安装面；柔性控制器功率级的主要布线在top layer完成。signal3 layer在物理空间上，被两层gng平面包围，具有良好的信号完整性，重要的反馈控制信号、驱动信号都布线于该层，能够降低对外界电磁干扰信号的敏感度。另外，柔性数字电源控制器layout的设计需要关注每一根导线的过流是否满足要求，本发明设计中的主功率部分电流路径上的导线通过过孔跨接三个平面，最窄处的线宽为2.1mm，信号线线宽为10mil。
127.柔性mppt控制器采用的层压工艺如图6所示，顶层和底层与外界通过覆盖膜(聚酰亚胺)接触，起到保护、防短路、抗撕裂的作用，胶起到连接层与层的作用，无胶柔性介质具有较好的耐高温特性。外层铜厚为1oz，内层铜厚为0.5oz，板厚仅0.35mm，这使得控制器具有更好的散热、导热的特性，不会因局部温度的过高导致周围器件的热辐射。
128.针对图6所示层叠结构制作的fpc样板弯曲测试如图4所示，控制器基板厚度不到0.15mm，相比刚性电路板，其质量可忽略不计，极限弯曲情形适用于贴附于具有较大曲面结构的桶状结构上。
129.步骤4-2：设计软件方案
130.步骤4-2-1：mppt控制器具有两大功能，即跟踪太阳能电池最大功率点和输出恒定电压电流，分别对应mppt模式和dc/dc模式，同一时刻只能使能其中一个模式。控制器代码框架如图7所示，程序循环执行主函数状态机及对应的中断，主函数状态机由四个任务组成，包括最大功率点跟踪算法调用，数据转化，故障检测和预留，每个任务执行间隔0.5ms，四个任务循环执行，其中采用增量电导法进行最大功率点跟踪。以上四个任务属于慢任务，较快频率的任务如生成pwm波，解算电压电流等由中断实现，由于中断的频率较高，中断发生的时间点处于状态机内部，代码执行状态机策略的总周期为2ms。
131.步骤4-2-2：mppt控制器集成can通信功能，每个mcu内部集成can控制器，外部配置对应的can收发器，即可构建本地通信网络。主控制器通过can通信连续下发四次命令即可查询单个控制器的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流。
132.步骤4-3：mppt控制器测试
133.步骤4-3-1：验证柔性能源控制器跟踪太阳能电池的最大功率点效果以及控制器的能量转换效率，在室内展开模拟实验，利用太阳能模拟器代替光伏阵列、电子负载代替实际负载，开展系统测试。柔性控制器将测得的电压、电流数据通过can总线上传给stm32数据采集系统，stm32数据采集器再将数据通过串口上传给上位机电脑。
134.太阳能模拟器设置的工程参数分别为开路电压为31v，最大功率点电压为25v，最大功率点电流为2.5a，短路电流为2.65a，试验过程中，发现只要负载小于8ω，太阳能电池可以恒定工作在最大功率点。在保证不过流的前提下，在该负载范围内的任意工况下，柔性控制器跟踪最大功率点的过程如图8(a)所示。t＝0s时，负载处于off状态，太阳能电池工作点处于开路电压处，控制器的输出电压为占空比的上限值与开路电压之积。加载后，在incc算法固定步长0.1v的扰动下，大约经过3s，模拟器工作点逐渐趋近最大功率点，系统进入稳态，在最大功率点处略微波动，稳态电压为24.98v表明完全跟踪上了系统的最大功率点，跟踪效率大于99％。
135.步骤4-3-2：对mppt控制器进行效率测试，在室内展开模拟实验，利用太阳能模拟
器代替光伏阵列，电子负载代替实际负载进行测试。设置太阳能模拟器工作在恒压模式下，输出电压恒定25v，柔性控制器也工作在恒压输出模式下，电子负载工作于恒流模式。
136.当输入电压为25v时，不同负载电流下柔性控制器的转换效率与输出电压的变化曲线如图8(b)所示，负载电流为6a，输出电压为22.12v时，最大转换效率接近97％，在很宽的输出电压范围内，系统效率超过92％。负载电流在5～6a范围内变化时，转换效率变化不明显。实际加载过程中，最大输出电压达到22v，电流达到7a，最大功率超过150w。
137.步骤4-4：装配mppt控制器
138.通过造型黏土在头盔后部预置mppt控制器安装槽，将其装配在头盔后部，避免与负载干涉，且便于使用过程中进行调试。
139.步骤5：装配外部用电负载
140.将夜视仪安装在头盔前方，照明装置安装在头盔前方以及右侧，摄像机安装在头盔左侧，各功能模块合理安排互不干涉。以上负载皆可拆卸更换，有利于后期的维护和装备的升级。
141.步骤6：铺装迷彩保护层
142.通过铺装迷彩保护层进行亚光表面处理，无反光，便于隐蔽伪装，性能安全。
143.以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所做出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。