一种太阳电池阵电池电性能匹配方法及匹配系统

技术领域

本发明属于太阳电池阵技术领域，具体涉及一种太阳电池阵电池电性能匹配方法及匹配系统。

背景技术

众所周知，每片电池有其独特IV曲线，由于电池制造工艺限制，每片电池IV曲线不同。由于每片电池提供的电压、电流很小，而负载需要的工作电压、电流较大，所以太阳电池阵由成百上千片电池串并混连组成，以并联为例，若两片电池的在相同V下的I不同，则会在设计组件的电性能中产生拐点，如附图1所示；串联也相似，若两片电池在相同I下的V不同，则也会在设计组件的电性能中产生拐点。导致太阳电池阵电池性能输出的不平滑、不稳定，影响产品交付、验收。

目前，厂商的做法均为匹配电性能，即通过IV曲线的测试，将一批电池性能分档，保证所有电池在某电压下电流是相同的，然后串并混连使用，称作电池的电性能匹配；这样做可行的原因是相同批次的电池IV曲线的是类似的；而不同批次的电池IV曲线不类似，无法混合使用。长久这样生产就会导致，每个批次均剩余大量库存，由于这种电性能匹配方式，无法使用。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种太阳电池阵电池电性能匹配方法，使用每片电池测量出的IV曲线，通过串并联的计算，计算出电池组件成品的整体IV曲线，反馈给设计师，设计师按交付标准对整体IV曲线进行检验；若检验不合格，设计师通过电池串并混连的顺序进行调整，重新运行计算。

本发明的第一目的是提供一种太阳电池阵电池电性能匹配方法，包括：

S1、测试每片电池的电性能；

S2、将电池按照Voc分档；Voc为开路电压；

S3、在其中一个Voc分档中，每X片电池一组，得到P个电池组，每个电池组的Isc总和与预期值的偏差小于预设值；P为大于0的自然数；Isc为短路电流；

S4、获取目标串数Y，当Y不大于P时，执行S401；当Y大于P时，执行S402；

S401、将每个电池组中的X片电池并联组成X并，然后执行S5；

S402，首先在其他Voc分档中，每X片电池一组，得到Y-P个电池组，将每个电池组中的X片电池并联组成X并，每个电池组的Isc总和与预期值的偏差小于预设值；然后执行S5；

S5、等电压下，叠加每个电池组中X片电池的电流和，计算每组的IV曲线；

S6、将Y个X并串联得到太阳电池阵；通过等电流下的叠加电压和计算出整个太阳电池阵的IV曲线；

S7、对整个太阳电池阵的IV曲线进行审核，如果符合要求，则完成布片，如果不符合要求，则返回S3。

优选地，S2具体为：

S201、确定每片电池的开路电压；

S202、将每片电池的开路电压等份为M档，测试每片电池每档的电流，得到测试数据的电流矩阵：

其中：A、B...Z为电池的标识。

优选地，Y＝4，X＝3。

优选地，在S6中，通过等电流下的叠加电压和计算出整个太阳电池阵的IV曲线的具体步骤为：

并联IV曲线的计算过程是将公式(1)中的电流矩阵逐列相加，获得行向量，利用行向量组成IV曲线；

串联IV曲线的计算过程是，首先在电流I为定值的前提下，将电压V相加，然后将IV曲线中定值I进行插值计算V，建立特定I下的V值，最后组成IV曲线。

本发明的第二目的是提供一种太阳电池阵电池电性能匹配系统，包括：

数据获取模块：用于测试并获取每片电池的电性能；

分档模块：接收数据获取模块的数据，将电池按照Voc分档；Voc为开路电压；

第一分组模块：接收分档模块的数据，在其中一个Voc分档中，每X片电池一组，得到P个电池组，每个电池组的Isc总和与预期值的偏差小于预设值；P为大于0的自然数；Isc为短路电流；

第二分组模块：接收分档模块的数据，并获取目标串数Y，当Y不大于P时，执行S401；当Y大于P时，执行S402；

S401、将每个电池组中的X片电池并联组成X并，然后执行S5；

S402，首先在其他Voc分档中，每X片电池一组，得到Y-P个电池组，将每个电池组中的X片电池并联组成X并，每个电池组的Isc总和与预期值的偏差小于预设值；然后执行S5；

单个电池组IV曲线分析模块：等电压下，叠加每个电池组中X片电池的电流和，计算每组的IV曲线；

太阳电池阵IV曲线分析模块：将Y个X并串联得到太阳电池阵；通过等电流下的叠加电压和计算出整个太阳电池阵的IV曲线；

审核模块：对整个太阳电池阵的IV曲线进行审核，如果符合要求，则完成布片，如果不符合要求，则返回S3。

优选地，分档模块的分档过程为：

S201、确定每片电池的开路电压；

S202、将每片电池的开路电压等份为M档，测试每片电池每档的电流，得到测试数据的电流矩阵：

其中：A、B...Z为电池的标识。

优选地，Y＝4，X＝3。

优选地，在太阳电池阵IV曲线分析模块中，通过等电流下的叠加电压和计算出整个太阳电池阵的IV曲线的具体步骤为：

并联IV曲线的计算过程是将公式(1)中的电流矩阵逐列相加，获得行向量，利用行向量组成IV曲线；

串联IV曲线的计算过程是，首先在电流I为定值的前提下，将电压V相加，然后将IV曲线中定值I进行插值计算V，建立特定I下的V值，最后组成IV曲线。

本发明的第三目的是提供一种信息数据处理终端，用于实现上述的太阳电池阵电池电性能匹配方法。

本发明的第四目的是提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的太阳电池阵电池电性能匹配方法。

本发明具有的优点和积极效果是：

本专利提供的技术方案能够将“封存电池”废物利用，虽然组成的阵性能稍差，但仍具有商业价值，因此本专利具有很强的工程意义，变废为宝。

附图说明

图1为IV曲线拐点示意图；

图2为本发明优选实施例的流程图；

图3为本发明优选实施例中的太阳电池阵接线图。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、设计的控制系及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示，本发明的技术方案为：

一种太阳电池阵电池电性能匹配方法，包括：

S1、测试每片电池的电性能；

S2、将电池按照Voc分档；Voc为开路电压；

S3、在其中一个Voc分档中，每X片电池一组，得到P个电池组，每个电池组的Isc总和与预期值的偏差小于预设值，在本优选实施例中，预设值优选的是5mA；P为大于0的自然数；Isc为短路电流；

S4、获取目标串数Y，当Y不大于P时，执行S401；当Y大于P时，执行S402；

S401、将每个电池组中的X片电池并联组成X并，然后执行S5；

S402，首先在其他Voc分档中，每X片电池一组，得到Y-P个电池组，将每个电池组中的X片电池并联组成X并，每个电池组的Isc总和与预期值的偏差小于预设值，在本优选实施例中，预设值优选的是5mA；然后执行S5；

S5、等电压下，叠加每个电池组中X片电池的电流和，计算每组的IV曲线；

S6、将Y个X并串联得到太阳电池阵；通过等电流下的叠加电压和计算出整个太阳电池阵的IV曲线；

S7、对整个太阳电池阵的IV曲线进行审核，如果符合要求，则完成布片，如果不符合要求，则返回S3。

在上述实施例中：

IV曲线测试是扫描电压，测试电流，比如电池的开路电压是3V，则IV曲线测试仪是将V等分为若干份(可设置，为方便阐述，以31份为例)，则0～3.0V内每0.1V一档，分别为0V、0.1V、……、3V，测试数据为每档对应的电流I

太阳电池阵设计为混连模式，即X片电池先并联组成并，然后将Y个并通过串联形成最终组件，如附图3所示，以X＝3、Y＝4为例，以下为方便阐述，以此电池数量计算。因此计算组件电性能时，需要先计算各个并的电性能，然后计算这些并的串联电性能。

根据整体设计，需要先聚类各片电池组成多个X并，显而易见，X并中的电池Voc是需要基本一致的，以X＝3为例，每3片并联，这3片的Voc相近。所以最简单的方法是先将电池库中的电池按Voc分档，在每档中完成X＝3的分类。为了使各个X并串联后的曲线不出拐点，需要保证各个X并串联后的电流是基本近似的，因此在本档选择多个X并时，选择n个X并的Isc总和是近似的。以该档有9片电池为例，为了使选出的3个3并Isc总和近似，按Isc排序获得1～9的电池序列，选择149，258，367的3个3并，此时本档中的电池匹配已经完成了。在不同Voc同档中，选择出Isc总和与刚刚选出的3个3并相近的3并，共Y串(以4串为例)，此时获得了4串3并，形成4串3并混连太阳电池电路。

为了保证电池阵设计后的曲线无问题，需要给设计师提供指导IV曲线，刚刚已经优选出了最佳的Y＝4串X＝3并电池阵(本匹配算法的最佳选项)。并联IV曲线计算是将公式1的矩阵列相加，获得行向量，即0～3V每个V值对应的I相加，依次获得4串的IV曲线。而Y串计算相对复杂，需要定I下的V值相加，将IV曲线中特定点I值进行插值计算V，从而建立特定I下的V值，组成IV曲线，叠加得到4串3并的IV曲线，显示给设计师。

如果设计师想要获得整串Isc是有要求的，可以在选Isc总和时指定数值，如果选到则提供匹配方案，如果未匹配到，则上报设计师。

一种太阳电池阵电池电性能匹配系统，包括：

数据获取模块：用于测试并获取每片电池的电性能；

分档模块：接收数据获取模块的数据，将电池按照Voc分档；Voc为开路电压；

第一分组模块：接收分档模块的数据，在其中一个Voc分档中，每X片电池一组，得到P个电池组，每个电池组的Isc总和与预期值的偏差小于预设值，在本优选实施例中，预设值优选的是5mA；P为大于0的自然数；Isc为短路电流；

第二分组模块：接收分档模块的数据，并获取目标串数Y，当Y不大于P时，执行S401；当Y大于P时，执行S402；

S401、将每个电池组中的X片电池并联组成X并，然后执行S5；

S402，首先在其他Voc分档中，每X片电池一组，得到Y-P个电池组，将每个电池组中的X片电池并联组成X并，每个电池组的Isc总和与预期值的偏差小于预设值，在本优选实施例中，预设值优选的是5mA；然后执行S5；

单个电池组IV曲线分析模块：等电压下，叠加每个电池组中X片电池的电流和，计算每组的IV曲线；

太阳电池阵IV曲线分析模块：将Y个X并串联得到太阳电池阵；通过等电流下的叠加电压和计算出整个太阳电池阵的IV曲线；

审核模块：对整个太阳电池阵的IV曲线进行审核，如果符合要求，则完成布片，如果不符合要求，则返回S3。

分档模块的分档过程为：

S201、确定每片电池的开路电压；

S202、将每片电池的开路电压等份为M档，测试每片电池每档的电流，得到测试数据的电流矩阵：

其中：A、B...Z为电池的标识。

在本优选实施例中Y＝4，X＝3；在实际中，X、Y的大小可以根据需求而变动。

在太阳电池阵IV曲线分析模块中，通过等电流下的叠加电压和计算出整个太阳电池阵的IV曲线的具体步骤为：

并联IV曲线的计算过程是将公式(1)中的电流矩阵逐列相加，获得行向量，利用行向量组成IV曲线；

串联IV曲线的计算过程是，首先在电流I为定值的前提下，将电压V相加，然后将IV曲线中定值I进行插值计算V，建立特定I下的V值，最后组成IV曲线。

一种信息数据处理终端，用于实现上述的太阳电池阵电池电性能匹配方法。

一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的太阳电池阵电池电性能匹配方法。

由于目前各厂商使用的匹配电性能方法，长久这样生产导致了，每个批次均剩余大量库存，这种电池的特点就是Voc差异较大同，无法像正常电池一样匹配，因此成为“封存电池”，本专利提供的方法能够将“封存电池”废物利用，虽然组成的阵性能稍差，但仍具有商业价值，因此本专利具有很强的工程意义，变废为宝。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。