(57)【要約】      （修正有）【課題】火災や自然災害など異常な環境からソーラモジュールを保護する。【解決手段】ソーラーモジュールジャンクションボックス１は、状態検出モジュール２、コントローラ３及び電源モジュール４を含み、状態検出モジュール２はコントローラ３に接続されており、ソーラーモジュール５の状態を検出し、状態検出データをコントローラ３に送信するように構成され、コントローラ３は電源モジュール４に接続されており、状態検出データを取得し、状態検出データが異常である時に遮断制御信号を生成して電源モュール４に送信するように構成され、電源モジュール４は、遮断制御信号を受信した後、出力電圧が所定の低電圧範囲にあるよう調整するように構成される。【選択図】図２
2019193550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
状態検出モジュール、コントローラ及び電源モジュールを含むソーラーモジュールジャンクションボックスであり、
前記状態検出モジュールは前記コントローラに接続されており、ソーラーモジュールの状態を検出し、状態検出データを前記コントローラに送信するように構成され、前記コントローラは前記電源モジュールに接続されており、前記状態検出データを取得し、前記状態検出データが異常である時に遮断制御信号を生成して前記電源モジュールに送信するように構成され、前記電源モジュールは、前記遮断制御信号を受信した後、出力電圧が所定の低電圧範囲にあるよう調整するように構成される、ソーラーモジュールジャンクションボックス。
【請求項２】
請求項1に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスにおいて、
前記コントローラは、前記状態検出データを取得した後、前記状態検出データと所定状態閾値との大きさを比較し、前記状態検出データが所定状態閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するように構成される、ソーラーモジュールジャンクションボックス。
【請求項３】
請求項1または2に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスにおいて、
前記コントローラに接続されるワイヤレス通信モジュールをさらに含み、
前記コントローラは、前記ワイヤレス通信モジュールを介して遠隔遮断制御指令を受信した後、前記遮断制御信号を生成して前記電源モジュールに送信するように構成される、ソーラーモジュールジャンクションボックス。
【請求項４】
請求項1〜3のいずれか一項に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスにおいて、
前記状態検出モジュールは、温度検出回路、電圧検出回路、電流検出回路における1つまたは複数を含み、
前記温度検出回路は、ソーラーモジュールの温度を検出し、検出した温度データを前記コントローラに送信するように構成され、前記コントローラは、前記温度データを取得し、前記温度データが異常である時に遮断制御信号を生成して前記電源モジュールに送信するように構成され、
前記電圧検出回路は、ソーラーモジュールが出力する電圧を検出し、検出した電圧データを前記コントローラに送信するように構成され、前記コントローラは、前記電圧データを取得し、前記電圧データが異常である時に遮断制御信号を生成して前記電源モジュールに送信するように構成され、
前記電流検出回路は、ソーラーモジュールが出力する電流を検出し、検出した電流データを前記コントローラに送信するように構成され、前記コントローラは、前記電流データを取得し、前記電流データが異常である時に遮断制御信号を生成して前記電源モジュールに送信するように構成される、ソーラーモジュールジャンクションボックス。
【請求項５】
請求項4に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスにおいて、
前記コントローラは、前記温度データを取得した後、前記温度データと所定温度閾値との大きさを比較し、前記温度データが前記所定温度閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するように構成され、
前記コントローラは、前記電圧データを取得した後、前記電圧データと所定電圧閾値との大きさを比較し、前記電圧データが前記所定電圧閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するように構成され、
前記コントローラは、前記電流データを取得した後、前記電流データと所定電流閾値との大きさを比較し、前記電流データが前記所定電流閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するように構成される、ソーラーモジュールジャンクションボックス。
【請求項６】
請求項1〜5のいずれか一項に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスにおいて、
ソーラーモジュールが出力する電気エネルギーを取得し、前記コントローラへ給電するように構成された給電モジュールをさらに含む、ソーラーモジュールジャンクションボックス。
【請求項７】
請求項1〜6のいずれか一項に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスにおいて、前記低電圧範囲は0V〜24Vである、ソーラーモジュールジャンクションボックス。
【請求項８】
少なくとも1つのソーラーコントローラ及び複数の請求項1〜7のいずれか一項に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスを備え、前記ソーラーモジュールジャンクションボックスがソーラーモジュールに対応して接続されるソーラーシステムであり、
前記ソーラーモジュールジャンクションボックスは、ケーブル方式で前記ソーラーコントローラに接続され、且つ、各ソーラーコントローラに接続される前記ソーラーモジュールジャンクションボックスの数は、前記ケーブル方式に対応する所定数を超えない、及び/或いは、
前記ソーラーモジュールジャンクションボックスは、ワイヤレス方式で前記ソーラーコントローラに接続され、且つ、各ソーラーコントローラに接続される前記ソーラーモジュールジャンクションボックスの数は、前記ワイヤレス方式に対応する所定数を超えない、ソーラーシステム。
【請求項９】
少なくとも1つのソーラーコントローラ及び複数のゲートウェイを備え、各前記ゲートウェイはケーブル方式と/或いはワイヤレス方式で前記ソーラーコントローラに接続されるソーラーシステムであり、
各前記ゲートウェイはケーブル方式で請求項1〜7のいずれか一項に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスを複数接続し、前記ソーラーモジュールジャンクションボックスがソーラーモジュールに対応して接続され、且つ、各前記ゲートウェイに接続される前記ソーラーモジュールジャンクションボックスの数は、前記ゲートウェイのケーブル接続容量を超えない、及び/或いは、
各前記ゲートウェイはワイヤレス方式で請求項1〜7のいずれか一項に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスを複数接続し、前記ソーラーモジュールジャンクションボックスがソーラーモジュールに対応して接続され、且つ、各前記ゲートウェイに接続される前記ソーラーモジュールジャンクションボックスの数は、前記ゲートウェイのワイヤレス接続容量を超えない、ソーラーシステム。
【請求項１０】
ソーラーモジュールの制御方法であり、
ソーラーモジュールの状態検出データを取得するステップと、
前記状態検出データが異常である時に遮断制御信号を生成するステップと、
前記遮断制御信号を電源モジュールに送信し、前記電源モジュールが前記遮断制御信号を受信した後に、出力電圧が所定の低電圧範囲にあるよう調整するステップと、を含む、ソーラーモジュールの制御方法。
【請求項１１】
請求項10に記載の方法において、遮断制御信号を生成するステップの前に、
前記状態検出データと所定状態閾値との大きさを比較するステップをさらに含み、前記状態検出データが所定状態閾値より大きい場合は前記状態検出データが異常であり、さらに、前記状態検出データが所定状態閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するステップをさらに含む、ソーラーモジュールの制御方法。
【請求項１２】
請求項10または11に記載の方法において、
遠隔遮断制御指令をワイヤレス受信するステップと、
遠隔遮断制御指令をワイヤレス受信した後、前記遮断制御信号を生成するステップと、をさらに含む、ソーラーモジュールの制御方法。
【請求項１３】
請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法において、遮断制御信号を生成するステップは、
前記状態検出データは温度データであり、前記温度データが異常である時に遮断制御信号を生成するステップと/または、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力する電圧データであり、前記電圧データが異常である時に遮断制御信号を生成するステップと/または、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力する電流データであり、前記電流データが異常である時に遮断制御信号を生成するステップを含む、ソーラーモジュールの制御方法。
【請求項１４】
請求項11に記載の方法において、前記状態検出データと所定状態閾値との大きさを比較するステップと遮断制御信号を生成するステップは、
前記状態検出データが温度データであり、前記温度データと所定温度閾値との大きさを比較し、前記温度データが前記所定温度閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するステップと/または、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力する電圧データであり、前記電圧データと所定電圧閾値との大きさを比較し、前記電圧データが前記所定電圧閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するステップと/または、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力する電流データであり、前記電流データと所定電流閾値との大きさを比較し、前記電流データが前記所定電流閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するステップを含む、ソーラーモジュールの制御方法。
【請求項１５】
請求項10〜14のいずれか一項に記載の方法において、前記低電圧範囲は0V〜24Vである、ソーラーモジュールの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ソーラーモジュールジャンクションボックス、ソーラーシステム及びソーラーモジュールの制御方法に関するものであるが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
分散型発電システムの発展に伴い、家庭及び建材一体型太陽光発電（Building Integrated PV，BIPV）等への応用が増えているため、分散型発電システムの安全性と信頼性の要求はますます高まっている。しかし、従来のソーラーモジュールジャンクションボックスは、火災や自然災害などの異常な環境では安全に遮断することができず、安全面において懸念が残る。
【発明の概要】
【０００３】
以下は、本出願の主題を詳細に説明した概括であり、本概括は請求項の保護範囲を制限するものではない。
【０００４】
本出願は、ソーラーモジュールの安全な遮断を実現することができ、人員の安全を確保できるソーラーモジュールジャンクションボックス、ソーラーシステム及びソーラーモジュールの制御方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本出願の1つの実施形態では、状態検出モジュール、コントローラ及び電源モジュールを含み、
前記状態検出モジュールは前記コントローラに接続されており、ソーラーモジュールの状態を検出し、状態検出データを前記コントローラに送信するように構成され、前記コントローラは前記電源モジュールに接続されており、前記状態検出データを取得し、前記状態検出データが異常である時に遮断制御信号を生成して前記電源モジュールに送信するように構成され、前記電源モジュールは、前記遮断制御信号を受信した後、出力電圧が所定の低電圧範囲にあるよう調整するように構成される、ソーラーモジュールジャンクションボックスを提供する。
【０００６】
実施形態において、前記コントローラは、前記状態検出データを取得した後、前記状態検出データと所定状態閾値との大きさを比較し、前記状態検出データが所定状態閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するように構成される。
【０００７】
実施形態において、前記ソーラーモジュールジャンクションボックスは、前記コントローラに接続されるワイヤレス通信モジュールをさらに含んでもよく、
前記コントローラは、前記ワイヤレス通信モジュールを介して遠隔遮断制御指令を受信した後、前記遮断制御信号を生成して前記電源モジュールに送信するように構成される。
【０００８】
実施形態において、前記状態検出モジュールは、温度検出回路、電圧検出回路、電流検出回路における1つまたは複数を含んでもよく、
前記温度検出回路は、ソーラーモジュールの温度を検出し、検出した温度データを前記コントローラに送信するように構成され、前記コントローラは、前記温度データを取得し、前記温度データが異常である時に遮断制御信号を生成して前記電源モジュールに送信するように構成され、
前記電圧検出回路は、ソーラーモジュールが出力する電圧を検出し、検出した電圧データを前記コントローラに送信するように構成され、前記コントローラは、前記電圧データを取得し、前記電圧データが異常である時に遮断制御信号を生成して前記電源モジュールに送信するように構成され、
前記電流検出回路は、ソーラーモジュールが出力する電流を検出し、検出した電流データを前記コントローラに送信するように構成され、前記コントローラは、前記電流データを取得し、前記電流データが異常である時に遮断制御信号を生成して前記電源モジュールに送信するように構成される。
【０００９】
実施形態において、前記コントローラは、前記温度データを取得した後、前記温度データと所定温度閾値との大きさを比較し、前記温度データが前記所定温度閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するように構成され、
前記コントローラは、前記電圧データを取得した後、前記電圧データと所定電圧閾値との大きさを比較し、前記電圧データが前記所定電圧閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するように構成され、
前記コントローラは、前記電流データを取得した後、前記電流データと所定電流閾値との大きさを比較し、前記電流データが前記所定電流閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するように構成される。
【００１０】
実施形態において、前記ソーラーモジュールジャンクションボックスは、ソーラーモジュールが出力する電気エネルギーを取得し、前記コントローラへ給電するように構成された給電モジュールをさらに含んでもよい。
【００１１】
実施形態において、前記低電圧範囲は0V〜24Vであってもよい。
【００１２】
本願の2つ目の実施形態では、少なくとも1つのソーラーコントローラ及び第1の実施形態に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスを複数備え、前記ソーラーモジュールジャンクションボックスがソーラーモジュールに対応して接続され、
前記ソーラーモジュールジャンクションボックスは、ケーブル方式で前記ソーラーコントローラに接続され、且つ、各ソーラーコントローラに接続される前記ソーラーモジュールジャンクションボックスの数は、前記ケーブル方式に対応する所定数を超えない、及び/或いは、
前記ソーラーモジュールジャンクションボックスは、ワイヤレス方式で前記ソーラーコントローラに接続され、且つ、各ソーラーコントローラに接続される前記ソーラーモジュールジャンクションボックスの数は、前記ワイヤレス方式に対応する所定数を超えない、ソーラーシステムを提供する。
【００１３】
本出願の第3の実施形態では、少なくとも1つのソーラーコントローラ及び複数のゲートウェイを備え、各前記ゲートウェイはケーブル方式と/或いはワイヤレス方式で前記ソーラーコントローラに接続され、
各前記ゲートウェイはケーブル方式で、第1の実施形態に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスを複数接続し、前記ソーラーモジュールジャンクションボックスがソーラーモジュールに対応して接続され、且つ、各前記ゲートウェイに接続される前記ソーラーモジュールジャンクションボックスの数は、前記ゲートウェイのケーブル接続容量を超えない、及び/或いは、
各前記ゲートウェイはワイヤレス方式で、第1の実施形態に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスを複数接続し、前記ソーラーモジュールジャンクションボックスがソーラーモジュールに対応して接続され、且つ、各前記ゲートウェイに接続される前記ソーラーモジュールジャンクションボックスの数は、前記ゲートウェイのワイヤレス接続容量を超えない、ソーラーシステムを提供する。
【００１４】
本出願の4つ目の実施形態では、ソーラーモジュールの状態検出データを取得するステップと、
前記状態検出データが異常である時に遮断制御信号を生成するステップと、
前記遮断制御信号を電源モジュールに送信し、前記電源モジュールが前記遮断制御信号を受信した後に、出力電圧が所定の低電圧範囲にあるよう調整するステップと、を含む、ソーラーモジュールの制御方法を提供する。
【００１５】
実施形態において、前記方法は、遮断制御信号を生成するステップの前に、
前記状態検出データと所定状態閾値との大きさを比較するステップをさらに含んでもよく、前記状態検出データが所定状態閾値より大きい場合は前記状態検出データが異常であり、
これに応じて、前記状態検出データが所定状態閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するステップをさらに含んでもよい。
【００１６】
実施形態において、前記方法は、
遠隔遮断制御指令をワイヤレス受信するステップと、
遠隔遮断制御指令をワイヤレス受信した後、前記遮断制御信号を生成するステップと、をさらに含んでもよい。
【００１７】
実施形態において、遮断制御信号を生成するステップは、
前記状態検出データは温度データであり、前記温度データが異常である時に遮断制御信号を生成するステップと/または、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力する電圧データであり、前記電圧データが異常である時に遮断制御信号を生成するステップと/または、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力する電流データであり、前記電流データが異常である時に遮断制御信号を生成するステップをさらに含んでもよい。
【００１８】
実施形態において、前記状態検出データと所定状態閾値との大きさを比較するステップと遮断制御信号を生成するステップは、
前記状態検出データが温度データであり、前記温度データと所定温度閾値との大きさを比較し、前記温度データが前記所定温度閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するステップと/又は、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力する電圧データであり、前記電圧データと所定電圧閾値との大きさを比較し、前記電圧データが前記所定電圧閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するステップと/または、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力する電流データであり、前記電流データと所定電流閾値との大きさを比較し、前記電流データが前記所定電流閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するステップを含んでもよい。
【００１９】
実施形態において、前記低電圧範囲は0V〜24Vであってもよい。
【００２０】
本出願のその他の実施形態は、図面および詳細な説明を閲読して理解することによって会得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本出願の技術案をより明確に説明するために、以下では実施形態または従来技術の説明で使用される図面について簡単に説明する。当然のことながら、以下で説明する図面は、本出願の一部の実施形態に過ぎず、当業者は創造力を働かせることなく、これらの図面を基に他の図面を得ることができる。
【図１】一例としてのソーラーシステムの構造概念図である。
【図２】本出願の実施の形態によるソーラーモジュールジャンクションボックスの構造ブロック図である。
【図３】本出願の実施の形態によるもう1つのソーラーモジュールジャンクションボックスの構造ブロック図である。
【図４】本出願の実施の形態によるさらにもう1つのソーラーモジュールジャンクションボックスの構造ブロック図である。
【図５】本出願の実施の形態によるソーラーシステムの構造概念図である。
【図６】本出願の実施の形態によるもう1つのソーラーシステムの構造概念図である。
【図７】本出願の実施の形態によるさらにもう1つのソーラーシステムの構造概念図である。
【図８】本出願の実施の形態によるソーラーモジュールの制御方法のフロー図である。
【図９】本出願の実施の形態によるもう1つのソーラーモジュールの制御方法のフロー図である。
【図１０】本出願の実施の形態によるさらにもう1つのソーラーモジュールの制御方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本出願の目的、技術案と利点をより明確にするため、以下では、本出願における図面を組み合わせて、本出願における技術案を明確且つ完全に説明する。当然のことながら、ここに記載する実施形態は、本出願の実施形態の一部であり、全ての実施形態ではない。本出願における実施形態に基づいて、当業者が創造力を働かせることなく得られる全ての実施形態はいずれも本出願の保護範囲に属する。
【００２３】
図1ではソーラーシステムを示しており、ソーラーシステムの通信は、ジャンクションボックス層、ゲートウェイ層、ソーラーコントローラ層、サーバー層の4つの層に分かれ、ジャンクションボックスは、2.4Gバンドでゲートウェイとワイヤレス通信を行い、1つのゲートウェイは何百ものジャンクションボックスにアクセス可能であり、ゲートウェイとジャンクションボックスとの距離は20〜30メートル以内である。ゲートウェイとソーラーコントローラとは433Mバンドを用いてワイヤレス通信を行い、1つのゲートウェイは少なくとも10個の中継にアクセス可能で、通信距離は1000メートル以内である。ソーラーコントローラとソーラーサーバーはイーサネット（登録商標）により通信する、または4G等のワイヤレス通信方式で通信することもできる。図1に示すソーラーシステムは何千ものソーラーモジュールを1つのソーラーサーバー内にクループ化することができる。
【００２４】
第1の実施形態において、図2で示すように、本開示は、ソーラーモジュール5を接続して電気エネルギーを出力するためのソーラーモジュールジャンクションボックスを提供し、ソーラーモジュール5はBIPVに応用される薄膜モジュールを含み、ソーラーモジュールジャンクションボックスには、取り付けケース1、状態検出モジュール2、コントローラ3及び電源モジュール4を含んでよい。
【００２５】
実施形態において、状態検出モジュール2、コントローラ3及び電源モジュール4はいずれも取り付けケース1内に取り付けられ、取り付けケース1は、2つの入力端及び2つの出力端を有し、取り付けケース1の2つの入力端がソーラーモジュール5の2つの出力端に接続され、取り付けケース1の2つの出力端が電源モジュール4の2つの出力端に接続され、取り付けケース1の2つの出力端は電気エネルギーの出力に用いられ、状態検出モジュール2はコントローラ3に接続され、コントローラ3は電源モジュール4に接続される。
【００２６】
実施形態において、電源モジュール4は、例えばDC/DC電源モジュールである。
【００２７】
実施形態において、取り付けケース1の2つの出力端はインバータ6に接続してよく、これによりインバータ6に交流電力を出力させる。
【００２８】
本実施形態で開示されるソーラーモジュールジャンクションボックスの信号の流れまたはデータの流れの説明は以下の通りである。
【００２９】
状態検出モジュール2がソーラーモジュール5の状態を検出して、状態検出データをコントローラ3に送信し、コントローラ3が状態検出データを取得して、状態検出データが異常である時に遮断制御信号を生成して電源モジュール4に送信し、電源モジュール4は遮断制御信号を受信した後、出力電圧が所定の低電圧範囲にあるよう調整する。
【００３０】
実施形態において、ソーラーモジュールジャンクションボックスの状態は具体的に、ソーラーモジュールジャンクションボックスの動作に関連する状態であり、温度、電流と/または電圧等が含まれる。
【００３１】
実施形態において、状態検出モジュール2がソーラーモジュール5の状態を検出し、ソーラーモジュール5の状態には温度、電流と/または電圧等が含まれる。ソーラーモジュールジャンクションボックスはソーラーモジュール5の裏面に取り付け可能である。
【００３２】
実施形態において、コントローラ3は状態検出データを取得した後、状態検出データが異常であるか否かを判断し、判断方法は、例えば、状態検出データと所定状態閾値との大きさを比較し、状態検出データが所定状態閾値より大きい場合に状態検出データが異常であると判定する。比較機能は比較回路により実現することができる。
【００３３】
実施形態において、所定状態閾値は、ソーラーモジュール5の正常動作時に対応する限界値であり、状態検出データが限界値を超えると、状態検出データが異常であることを表す。コントローラ3が状態検出データを取得した後、所定状態閾値を比較することにより、状態検出データが異常であるか否かを確定することができ、比較機能は比較回路を用いて実現することができ、即ち、コントローラ3の中に比較回路が設けられる。比較回路は成熟した技術であって、本実施形態では説明を省略する。
【００３４】
実施形態において、コントローラ3が状態検出データを取得した後、状態検出データが異常であると確定した場合、ソーラーモジュール5が異常環境にあるということを意味し、異常環境は、例えば、火災、自然災害またはソーラーモジュール5に損害を与えるその他の環境であり、コントローラ3はソーラーモジュール5を遮断するための遮断制御信号を生成する。
【００３５】
実施形態において、コントローラ3は遮断制御信号を生成し、遮断制御信号が電源モジュール4を制御して、それ自体の出力電圧が所定の低電圧範囲にあるよう調整することが可能であって、即ち、電源モジュール4は遮断制御信号を受信した後、自らの出力電圧が所定の低電圧範囲にあるよう調整する。
【００３６】
実施形態において、遮断制御信号は、例えば、PWM（Pulse Width Modulation，パルス幅変調）デューティ比配置信号であり、PWMデューティ比配置信号が電源モジュール4を制御してPWMデューティ比を調整することができ、これにより、自らの出力電圧が所定の低電圧範囲にあるよう調整することができる。
【００３７】
実施形態において、所定の低電圧範囲は、例えば、0V〜24Vで、人体に安全な電圧であり、PWMデューティ比配置信号が配置するPWMデューティ比は、所定の低電圧範囲に対応するPWMデューティ比範囲にある。第1の実施形態において、PWMデューティ比配置信号が配置するデューティ比は、0Vに対応するPWMデューティ比である。
【００３８】
以上のように、本実施形態で開示するソーラーモジュールジャンクションボックスによれば、状態検出モジュール2によりソーラーモジュール5の状態を検出し、コントローラ3が状態に応じてソーラーモジュール5を遮断する必要があるか否かを確定して、ソーラーモジュール5を遮断する必要があると確定した時に電源モジュール4へ遮断制御信号を送信し、電源モジュール4を制御して、出力電圧が低電圧範囲にあるよう調整し、さらに、電源モジュール4の出力端がソーラーモジュールジャンクションボックスの出力端に接続されているため、ソーラーモジュールジャンクションボックスの出力電圧は低電圧範囲にあり、ソーラーモジュールの安全な遮断を実現し、人員の安全を確保する。
図3は、本出願の実施形態によるソーラーモジュールジャンクションボックスの構造ブロック図である。図2で開示するソーラーモジュールジャンクションボックスとの比較において、図3で開示するソーラーモジュールジャンクションボックスは、ワイヤレス通信モジュール7をさらに含んでもよい。
【００３９】
実施形態において、ワイヤレス通信モジュール7は取り付けケース1内に取り付けられ、且つコントローラ3に接続される。
【００４０】
実施形態において、コントローラ3はワイヤレス通信モジュール7を介して遠隔遮断制御指令を受信した後、遮断制御信号を生成して電源モジュール4に送信し、電源モジュール4は遮断制御信号を受信した後、出力電圧が所定の低電圧範囲にあるよう調整する。
【００４１】
実施形態において、コントローラ3はワイヤレス通信モジュール7を介してソーラーコントローラとワイヤレス接続することができ、これにより、コントローラ3はワイヤレス通信モジュール7を介して、ソーラーコントローラが送信する遠隔遮断制御指令をワイヤレスで受信することが可能であって、該遠隔遮断制御指令は専門業者がソーラーコントローラを操作して送信される。
【００４２】
実施形態において、コントローラ3はワイヤレス通信モジュール7を介してユーザ端末（User Equipment，UE）とワイヤレス接続することも可能であって、UEは、例えば、スマートフォンであり、これにより、コントローラ3はワイヤレス通信モジュール7を介して、UEが送信する遠隔遮断制御指令をワイヤレスで受信することができる。
【００４３】
実施形態において、コントローラ3が遠隔遮断制御指令を受信した後または状態検出データを取得して前記状態検出データが異常である時には、いずれも遮断制御信号が生成される。
図2において、状態検出モジュール2に含まれる各状態検出回路に対する具体的な説明は以下の通りである。
【００４４】
実施形態において、状態検出モジュール2は温度検出回路21を有し、温度検出回路21はソーラーモジュールジャンクションボックス内の温度を検出して、検出した温度データをコントローラ3に送信し、コントローラ3は温度データを取得して、温度データが異常である時に遮断制御信号を生成し、該遮断制御信号を電源モジュール4に送信する。
【００４５】
実施形態において、状態検出モジュール2には電圧検出回路22を含んでもよい。電圧検出回路22は取り付けケース1の2つの入力端の間の電圧を検出して（ソーラーモジュール5が出力する電圧を検出することに相当）、検出した電圧データをコントローラ3に送信し、コントローラ3は電圧データを取得して、電圧データが異常である時に遮断制御信号を生成し、該遮断制御信号を電源モジュール4に送信する。
【００４６】
実施形態において、状態検出モジュール2には電流検出回路23を含んでもよい。電流検出回路23は取り付けケース1のいずれか1つの入力端の電流を検出して（ソーラーモジュール5が出力する電流を検出することに相当）、検出した電流データをコントローラ3に送信し、コントローラ3は電流データを取得して、電流データが異常である時に遮断制御信号を生成し、該遮断制御信号を電源モジュール4に送信する。
【００４７】
実施形態において、コントローラ3は温度データを取得した後、温度データが異常であるか否かを判断し、判断方法は、例えば、温度データと所定温度閾値との大きさを比較し、温度データが所定温度閾値より大きい場合に温度データが異常であると判定する。比較機能は比較回路によって実現することができる。
【００４８】
実施形態において、コントローラ3は電圧データを取得した後、電圧データが異常であるか否かを判断し、判断方法は、例えば、電圧データと所定電圧閾値との大きさを比較し、電圧データが所定電圧閾値より大きい場合に電圧データが異常であると判定する。比較機能は比較回路によって実現することができる。
【００４９】
実施形態において、コントローラ3は電流データを取得した後、電流データが異常であるか否かを判断し、判断方法は、例えば、電流データと所定電流閾値との大きさを比較し、電流データが所定電流閾値より大きい場合に電流データが異常であると判定する。比較機能は比較回路によって実現することができる。
【００５０】
実施形態において、状態検出モジュール2には温度検出回路21、電圧検出回路22、電流検出回路23におけるいずれか1つ及びその組み合わせを含んでもよく、コントローラ3が受信した異常な温度データ、異常な電圧データまたは異常な電流データにおけるいずれか1つまたはその組み合わせは、いずれも遮断制御信号が生成される。
【００５１】
実施形態において、所定温度閾値、所定電圧閾値、所定電流閾値は、いずれもソーラーモジュール5の正常動作時に対応する限界値であり、限界値を超えればソーラーモジュール5が異常であることを表し、所定温度閾値、所定電圧閾値、所定電流閾値の具体的な値は、ソーラーモジュール5の性能により確定されるものであり、本実施形態では具体的な値を限定しない。
【００５２】
実施形態において、温度検出回路21は、ソーラーモジュール5の裏面に設けることが可能で、ソーラーモジュール5の温度を直接検出し、温度検出回路21は、ソーラーモジュール5の周囲の所定の範囲内に設けることが可能で、ソーラーモジュール5が位置する環境温度を検出する。
【００５３】
図4は、本出願の実施の形態によるソーラーモジュールジャンクションボックスの構造ブロック図である。図2で示すソーラーモジュールジャンクションボックスとの比較において、図4で示すソーラーモジュールジャンクションボックスは給電モジュール8をさらに含んでもよい。
【００５４】
実施形態において、給電モジュール8は取り付けケース1内に取り付けられ、且つ、給電モジュール8はソーラーモジュール5が出力する電気エネルギーを取得し、コントローラ3へ給電することに用いられる。
【００５５】
実施形態において、給電モジュール8は、状態検出モジュール2に含まれる各状態検出回路へ給電することもできる。
第2の実施形態において、本開示は、少なくとも1つのソーラーコントローラ及び複数の第1の実施形態に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスを備えることが可能で、異なる前記ソーラーモジュールジャンクションボックスが異なるソーラーモジュールに接続され、即ち、ソーラーモジュールジャンクションボックスがソーラーモジュールにひとつひとつ対応して接続される、ソーラーシステムを提供する。
【００５６】
実施形態において、ソーラーシステムは2層構造であり、下の層がソーラーモジュールジャンクションボックスであり、上の層がソーラーコントローラである。
【００５７】
実施形態において、ソーラーモジュールジャンクションボックスはケーブル方式でソーラーコントローラに接続され、且つ、各ソーラーコントローラが接続されるソーラーモジュールジャンクションボックスの数はケーブル方式に対応する所定数を超えない。
【００５８】
実施形態において、ソーラーモジュールジャンクションボックスはワイヤレス方式でソーラーコントローラに接続され、且つ、各ソーラーコントローラが接続されるソーラーモジュールジャンクションボックスの数はワイヤレス方式に対応する所定数を超えない。
【００５９】
実施形態において、ソーラーコントローラの機能は、従来のソーラーコントローラの機能を使用することができ、ここでは説明を省略する。
【００６０】
実施形態において、ソーラーシステムは異なる接続方法に応じてソーラーモジュールジャンクションボックスの数を制限することができる。具体的に、ソーラーモジュールジャンクションボックスがケーブル方式でソーラーコントローラに接続される時、各ソーラーコントローラに接続されるソーラーモジュールジャンクションボックスの数はケーブル方式に対応する所定数を超えず、ソーラーモジュールジャンクションボックスがワイヤレス方式でソーラーコントローラに接続される時、各ソーラーコントローラに接続されるソーラーモジュールジャンクションボックスの数はワイヤレス方式に対応する所定数を超えない。
【００６１】
実施形態において、異なるケーブル方式に対応する所定数は異なり、異なるワイヤレス方式に対応する所定数は異なる。
【００６２】
実施形態において、ケーブル方式がRS485式である場合、RS485式に対応する所定数は、例えば、60個〜80個の範囲内のいずれか1つの数であり、RS485式に対応する所定数の具体的な値はRS485式を用いて行われる通信の通信能力の制限を受け、RS485式に対応する所定数は実際の状況に応じて確定できる。
【００６３】
実施形態において、ケーブル方式が電力線搬送方式である場合、電力線搬送方式に対応する所定数は、例えば、20個〜50個の範囲内のいずれか1つの数であり、電力線搬送方式に対応する所定数の具体的な値は電力線配置、電力線がストリング接続できるジャンクションボックスの数及びインバータの容量の制限を受け、そのうち、インバータの容量は、インバータが接続されるソーラーモジュールジャンクションボックスの数である。
【００６４】
実施形態において、ワイヤレス方式に対応する所定数は、例えば、500個であり、ワイヤレス方式に対応する所定数は、異なるワイヤレス方式が対応するカバー範囲及びワイヤレスアクセスの数の制限を受ける。
第3の実施形態において、本開示は、少なくとも1つのソーラーコントローラ及び複数のゲートウェイを備えてよく、各ゲートウェイはケーブル方式と/またはワイヤレス方式でソーラーコントローラに接続される、ソーラーシステムをさらに提供する。
【００６５】
実施形態において、ソーラーシステムは3層構造であり、下の層はソーラーモジュールジャンクションボックスであり、中間層はゲートウェイであり、上の層はソーラーコントローラである。
【００６６】
実施形態において、各ゲートウェイにはケーブル方式で第1の実施形態に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスが複数接続され、異なるソーラーモジュールジャンクションボックスは異なるソーラーモジュールに接続され、且つ、各ゲートウェイに接続されるソーラーモジュールジャンクションボックスの数はゲートウェイのケーブル接続容量を超えず、ゲートウェイのケーブル接続容量は、即ち、ゲートウェイがケーブル方式で接続されるソーラーモジュールジャンクションボックスの最大数である。
【００６７】
実施形態において、各ゲートウェイにはワイヤレス方式で第1の実施形態に記載のソーラーモジュールジャンクションボックスが複数接続され、異なるソーラーモジュールジャンクションボックスは異なるソーラーモジュールに接続され、且つ、各ゲートウェイに接続されるソーラーモジュールジャンクションボックスの数はゲートウェイのワイヤレス接続容量を超えず、ゲートウェイのワイヤレス接続容量は、即ち、ゲートウェイがワイヤレス方式で接続されるソーラーモジュールジャンクションボックスの最大数である。
【００６８】
実施形態において、ケーブル方式が電力線搬送方式である場合、同一のインバータ6に接続される全てのソーラーモジュールジャンクションボックスは、電力線搬送方式（例えば、電力線）によって同一のゲートウェイに接続される。
【００６９】
以下では図5〜図7を組み合わせて、ソーラーシステムについてさらに具体的に説明する。ソーラーシステムはソーラーモジュールジャンクションボックスの数に応じて2層構造と3層構造に分けることができる。
【００７０】
ソーラーモジュールジャンクションボックスの数がケーブル方式に対応する所定数を超えない場合、第2の実施形態に記載の2層ケーブル構造を採用し、例えば、ソーラーモジュールジャンクションボックスは、RS485式または電力線搬送等のケーブル方式でソーラーコントローラと通信する。
【００７１】
ソーラーモジュールジャンクションボックスの数がワイヤレス方式に対応する所定数を超えない場合、第2の実施形態に記載の2層ワイヤレス構造を採用し、例えば、ソーラーモジュールジャンクションボックスはZigBeeまたはブルートゥース（登録商標）等のワイヤレス方式でソーラーコントローラと通信する。
【００７２】
ソーラーモジュールジャンクションボックスの数がケーブル方式に対応する所定数を超え、且つワイヤレス方式に対応する所定数を超えた場合、第3の実施形態に記載の3層構造を採用し、3層構造のソーラーシステムには、ケーブル案、ワイヤレス案及びケーブルとワイヤレスとの混合案という3つの典型的な通信構造案が含まれる。
【００７３】
ケーブル案は、RS485または電力線搬送方式を採用し、具体的には、図5に示すように、約100個のソーラーモジュールジャンクションボックス毎に、RS485を介して1つのゲートウェイに接続され、実際の現場の状況に応じて、1つのゲートウェイに接続されるソーラーモジュールジャンクションボックスの数を調整することもできる。電力線搬送方式を用いて通信する場合、ゲートウェイの数はインバータの数に応じて配置することができ、1つのインバータに接続される全てのソーラーモジュールジャンクションボックスが1つのゲートウェイを使用でき、ゲートウェイをRS485等のケーブル方式でソーラーコントローラに接続することもでき、ソーラーシステム全体の通信接続を実現する。
【００７４】
ワイヤレス案は、ZigBee＋LoRaまたはNB-IoTという方法を採用し、具体的には、図6に示すように、ソーラーモジュールジャンクションボックスは数十から百個ほどの単位で1つのZigBeeネットワークを構成し、ZigBeeネットワーク毎に1つのゲートウェイを設け、ゲートウェイはLoRaモジュールとZigBee通信モジュールで構成され、LoRaモジュールとZigBee通信モジュール間はシリアルポートで接続され、ZigBee通信モジュールは、cc2530チップまたはcc2538チップであってもよい。ゲートウェイは、各ソーラーモジュールジャンクションボックスとのワイヤレス通信を担当する。LoRaモジュール通信には2つの方法があり、1つ目は、LoRaWANを用いて遠距離通信ネットワークのために設計された通信プロトコル及びシステム構成であり、小型、低消費電力、伝送距離が長い、耐干渉能力が強い等の特徴があり、実際の使用状況に応じてアンテナゲインを調整することができる。LoRaWANは典型的な星形トポロジ構造であり、このネットワーク構造において、ソーラーコントローラは透明な中継であり、LoRaモジュールとソーラーサーバーを接続し（図面ではソーラーサーバーを示しておらず、ソーラーサーバーは、即ち、図1におけるサーバー層に含まれるソーラーサーバーである）、ソーラーコントローラとソーラーサーバーは標準IP（インターネットプロトコル）によって接続され、ソーラーコントローラとLoRaモジュール間は星形ネットワーク方式でネットワーキングされ、ソーラーコントローラは複数チャンネルのパラレル受信を実現でき、多重信号を同時に処理し、全てのLoRaモジュールとソーラーコントローラ間はいずれも双方向通信であり、ネットワークの容量を増加させている。2つ目は、ポイントツーポイントポーリング方式を用いてネットワーキングすることであるが、ポイントツーポイントポーリングの効率は星形ネットワークより遥かに低く、ポイントツーポイントポーリング方式でネットワーキングする利点は通信プロトコルとシステムの面で容易に実現でき、開発と工程コストが比較的低く、ソーラーモジュールジャンクションボックスの数が少ないプロジェクトに適用され、一般的に500個以下のジャンクションボックスのプロジェクトでは、ソーラーコントローラとゲートウェイとをポイントツーポイントポーリング方式を用いてネットワーキングすることができる。
【００７５】
また、NB-IoTは、ユビキタス分野の新興技術であり、低電力デバイスの広域ネットワークにおけるセルラーデータ接続を支持し、低電力ワイドエリアネットワーク（LPWAN）としても知られている。NB-IoTは、セルラーネットワーク上に構築され、GSM（登録商標）ネットワーク、UMTSネットワーク、またはLTE（登録商標）ネットワーク上に直接配備できる。NB-IoTモジュールは、ワイヤレス案においてLoRaモジュールとソーラーコントローラの機能と直接置き換えることができるため、ソーラーモジュールジャンクションボックスとサーバー間のデータ通信は、2層ワイヤレスネットワークによって実現できる。
【００７６】
ケーブルとワイヤレスとの混合案は、RS485とZigBeeを組み合わせた方式、または電力線搬送とLoRaを組み合わせた方式であり、具体的には、図7で示すように、RS485+ZigBee通信モジュールという通信構造を用いており、ZigBee通信モジュールは、cc2530チップまたはcc2538チップであってもよい。図7に示すゲートウェイには、RS485とZigBee通信モジュールとを容易に接続するための、図7に示されていないRS485シリアルインターフェイスが含まれる。ケーブルとワイヤレスとの混合案の利点は、ケーブル方式の信頼性とワイヤレス方式の敏捷性等の異なる特色を組み合せて、ネットワーク全体の性能の最適化設計を実現することである。
【００７７】
以上の技術案において、RS485または電力線搬送のケーブル案を採用する場合、成熟した技術と高い信頼性等の特色がある。ZigBeeワイヤレス通信案を採用する場合は、ソーラーモジュールジャンクションボックスとゲートウェイでネットワーキングする時の施工が便利で、別途ケーブルを追加する必要がなく、プロジェクトの実際の状況に応じて組み合わせ案を選択することもできる。あるプロジェクトでは美観のために、ソーラーモジュールジャンクションボックスとソーラーモジュールを分割する必要があって、ソーラーモジュールジャンクションボックスをソーラーモジュールの金属フレームの中に隠すのには都合がいいが、このような取り付け方法は、ワイヤレス信号を遮断するため、RS485または電力線搬送のケーブル案を採用する必要があり、ケーブルをフレームの中に入れても、美観を損なうことがなく、信頼性の高い通信が実現可能である。
【００７８】
実用では、RS485または電力線搬送のケーブル案をCANバスに置き換えることができ、本実施形態で述べたネットワーキング規模および距離範囲内においてCANバス案は、上記の通信機能を実現することができるが、主な難点は、ソフトウェアの実現とハードウェアコストの点でRS485よりわずかに劣るということである。
【００７９】
実用では、ZigBeeネットワーキング方法の代わりにブルートゥースmeshネットワーキングを使用することができ、このようなネットワーキング方法は、ネットワーキング数と距離の点で、電力増幅器を使用しないZigBeeネットワーキング案に劣らない。ゲートウェイと中央制御器とのワイヤレス通信では、433MHzのワイヤレス通信技術を用いることができ、この通信距離は数百メートルにも及ぶことができ、伝送速度は通常、LORAとNB-IoTの伝送速度を下回ることはないが、欠点は主に、2つのワイヤレス通信技術よりも消費電力が高いということである。
【００８０】
第4の実施形態において、図8に示すように、本出願はソーラーモジュールの制御方法を提供し、該方法の実行主体は第1の実施形態に係るソーラーモジュールジャンクションボックスであり、該方法はステップ801〜ステップ803を含んでよい。
【００８１】
801、ソーラーモジュールの状態検出データを取得する。
【００８２】
802、前記状態検出データが異常である時に遮断制御信号を生成する。
【００８３】
803、前記遮断制御信号を電源モジュールに送信し、前記電源モジュールが前記遮断制御信号を受信した後に、出力電圧が所定の低電圧範囲にあるように調整する。
【００８４】
実施形態において、ステップ802は、
前記状態検出データは温度データであり、前記温度データが異常である時に遮断制御信号を生成するステップと/または、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力した電圧データであり、前記電圧データが異常である時に遮断制御信号を生成するステップと/または、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力した電流データであり、前記電流データが異常である時に遮断制御信号を生成するステップを含む。
【００８５】
実施形態において、状態検出データに温度データ、電圧データ、電流データが含まれる時、温度データ、電圧データ、電流データのいずれか1つが異常であれば遮断制御信号が生成される。
【００８６】
図9に示すように、本開示はもう1つのソーラーモジュールの制御方法を提供し、該制御方法の実行主体は第1の実施形態に係るソーラーモジュールジャンクションボックスであり、該方法はステップ901〜ステップ904を含んでよい。
【００８７】
901、ソーラーモジュールの状態検出データを取得する。
【００８８】
902、前記状態検出データと所定状態閾値との大きさを比較する。
【００８９】
903、前記状態検出データが所定状態閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成する。
【００９０】
904、前記遮断制御信号を電源モジュールに送信し、前記電源モジュールが前記遮断制御信号を受信した後、出力電圧が所定の低電圧範囲にあるように調整する。
【００９１】
図10に示すように、本開示はさらにもう1つのソーラーモジュールの制御方法を提供し、該方法は図9に示すステップ901〜ステップ904を含むだけでなく、ステップ1001とステップ1002をさらに含む。
【００９２】
1001、ワイヤレスで遠隔遮断制御指令を受信する。
【００９３】
1002、ワイヤレスで遠隔遮断制御指令を受信した後、前記遮断制御信号を生成する。
【００９４】
実施形態において、ステップ1002で前記遮断制御信号を生成した後、ステップ904を実行する。
【００９５】
実施形態において、電源モジュールはステップ1002とステップ903が生成するどちらの遮断制御信号を受信しても、出力電圧が前記低電圧範囲にあるように調整する。
【００９６】
実施形態において、ステップ902では、前記状態検出データと所定状態閾値との大きさを比較し、ステップ903では、前記状態検出データが所定状態閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成する。具体的には以下のステップで実現される。
【００９７】
前記状態検出データが温度データであり、前記温度データと所定温度閾値との大きさを比較し、前記温度データが前記所定温度閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するステップと/または、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力する電圧データであり、前記電圧データと所定電圧閾値との大きさを比較し、前記電圧データが前記所定電圧閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するステップと/または、
前記状態検出データはソーラーモジュールが出力する電流データであり、前記電流データと所定電流閾値との大きさを比較し、前記電流データが前記所定電流閾値より大きい場合に遮断制御信号を生成するステップというものである。
【００９８】
実施形態において、前記低電圧範囲は0V〜24Vである。
【００９９】
上記の実施形態で開示したソーラーモジュールの制御方法は、第1の実施形態に係るソーラーモジュールジャンクションボックスによって実行されるが、重複を避けるため、具体的な説明及び効果は第1の実施形態を参照されたく、ここでは説明を省略する。
【０１００】
本出願の上記実施形態によれば、状態検出モジュールによってソーラーモジュールジャンクションボックスの状態を検出し、コントローラが状態に応じて、ソーラーモジュールを遮断する必要があるか否かを確定し、ソーラーモジュールを遮断する必要があると確定した時、電源モジュールへ遮断制御信号を送信し、電源モジュールを制御して出力電圧が低電圧範囲にあるよう調整することで、ソーラーモジュールジャンクションボックスの出力電圧が低電圧範囲にあるようにし、ソーラーモジュールの安全な遮断を実現し、人員の安全を確保する。
【０１０１】
なお、本文における「含む」という用語は、それ以外のものを除外するという意味ではないと理解されたい。上記は、本出願の好ましい実施形態に過ぎず、これにより本開示の特許の範囲を制限するものでなく、本出願の明細書および図面の内容を用いて製作された同等の構造または同等のフロー変換、またはその他の関連の技術分野に直接または間接的に適用することも本出願の特許保護の範囲内に含まれる。
【図１】
2019193550.tif 000003
【図２】
2019193550.tif 000004
【図３】
2019193550.tif 000005
【図４】
2019193550.tif 000006
【図５】
2019193550.tif 000007
【図６】
2019193550.tif 000008
【図７】
2019193550.tif 000009
【図８】
2019193550.tif 000010
【図９】
2019193550.tif 000011
【図１０】
2019193550.tif 000012