基于多熱-電槽的儲能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于多熱?電槽的儲能系統(tǒng)，包括：多個熱?電槽、切換電路、控制電路以及儲能模塊，切換電路用于順序連接每一熱?電槽以及控制電路；熱?電槽包括熱端、冷端以及設(shè)置于熱端和冷端之間的熱?電片，熱端包括第一進水口以及第一出水口，冷端包括第二進水口以及第二出水口；控制電路包括Boost變換模塊、電流檢測模塊、PWM控制模塊以及電壓取樣模塊，Boost變換模塊與切換電路電連接，電流檢測模塊用于獲取Boost變換模塊的電流信息，電壓取樣模塊用于獲取熱?電槽、儲能模塊以及電流檢測模塊的電壓信息，并將電壓信息傳輸給PWM控制模塊，PWM控制模塊根據(jù)電壓信息控制Boost變換模塊向儲能模塊充電。
【專利說明】
基于多熱-電槽的儲能系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于多熱-電槽的儲能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能材料，1823年發(fā)現(xiàn)的塞貝克效應(yīng)和1834年發(fā)現(xiàn)的帕爾帖效應(yīng)為熱電能量轉(zhuǎn)換器和熱電制冷的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。隨著空間探索興趣的增加、醫(yī)用物理學(xué)的進展以及在地球難于日益增加的資源考察與探索活動，需要開發(fā)一類能夠自身供能且無需照看的電源系統(tǒng)，熱電發(fā)電對這些應(yīng)用尤其合適。
[0003]利用自然界溫差和工業(yè)廢熱均可用于熱電發(fā)電，它能利用自然界存在的非污染能源，具有良好的綜合社會效益。另外，利用熱電材料制備的微型元件用于制備微型電源、微區(qū)冷卻、光通信激光二極管和紅外線傳感器的調(diào)溫系統(tǒng)，大大拓展了熱電材料的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，熱電材料是一種有著廣泛應(yīng)用前景的材料，在環(huán)境污染和能源危機日益嚴重的今天，進行新型熱電材料的研究具有很強的現(xiàn)實意義和市場前景。
[0004]然而，熱電發(fā)電的發(fā)電電壓不穩(wěn)定，電壓會隨溫度降低而下降，難以連續(xù)進行充電或使用，限制了其進一步應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種基于多熱-電槽的儲能系統(tǒng)，包括:
多個熱-電槽、切換電路、控制電路以及儲能模塊，所述切換電路連接于所述熱-電槽以及控制電路之間，用于順序連接每一熱-電槽以及所述控制電路；
所述熱-電槽包括熱端、冷端以及設(shè)置于所述熱端和所述冷端之間的熱-電片，所述熱端包括第一進水口以及第一出水口，所述冷端包括第二進水口以及第二出水口；
所述控制電路包括Boost變換模塊、電流檢測模塊、PffM控制模塊以及電壓取樣模塊，所述Boost變換模塊與所述切換電路電連接，所述電流檢測模塊用于獲取所述Boost變換模塊的電流信息，所述電壓取樣模塊用于獲取所述熱-電槽、所述儲能模塊以及所述電流檢測模塊的電壓信息，并將所述電壓信息傳輸給所述PWM控制模塊，所述PWM控制模塊根據(jù)所述電壓信息控制所述Boost變換模塊向所述儲能模塊充電。
[0006]優(yōu)選的，所述電流檢測模塊采用MAX472芯片，其用于將電流信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，再通過所述電壓取樣模塊確定電流值。
[0007]優(yōu)選的，所述PffM控制模塊采用STC12C5620AD單片機。
[0008]優(yōu)選的，所述控制電路的輸出電壓范圍3.5?7V。
[0009]優(yōu)選的，當輸入電壓小于第一閾值時，需要通過所述Boost變換模塊進行升壓后，然后通過LM7805進行穩(wěn)壓控制。
[0010]優(yōu)選的，所述第一進水口、所述第一出水口、所述第二進水口以及所述第二出水口進一步包括電控閥門。
[0011]優(yōu)選的，當所述輸入電壓小于第二閾值時，未連接到所述控制電路的熱-電槽中的所述第一進水口、所述第二進水口的電控閥門同時打開開始分別在所述熱端和所述冷端加入熱水和冷水。
[0012]優(yōu)選的，當所述輸入電壓小于第三閾值時，所述切換電路切換到剛注入熱水和冷水的熱-電槽中，使所述剛注入熱水和冷水的熱-電槽連接到所述控制電路。
[0013]優(yōu)選的，當所述切換電路切換到剛注入熱水和冷水的熱-電槽中，之前連接到所述控制電路的熱-電槽的第一出水口和第二出水口同時打開分別排空在熱端的熱水和在冷端的冷水。
[0014]優(yōu)選的，包括三個熱-電槽。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提供的基于多熱-電槽的儲能系統(tǒng)通過所述所述切換電路可以在多個熱-電槽之間進行切換，從而獲得穩(wěn)定連續(xù)的電壓，擴展其應(yīng)用。另外，控制電路中的電壓取樣模塊對輸入、輸出電壓實時采樣，通過改變占空比保證負載或儲能模塊充電電壓基本穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實施例提供的多熱-電槽的儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明實施例提供的多熱-電槽的儲能系統(tǒng)中的Boost變換模塊與電流檢測模塊的電路圖。
[0018]圖3是本發(fā)明實施例提供的多熱-電槽的儲能系統(tǒng)中的PffM控制模塊以及所述電壓取樣模塊的電路圖。
[0019]圖4是本發(fā)明實施例提供的多熱-電槽的儲能系統(tǒng)中的穩(wěn)壓模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]請一并參照圖1，一種基于多熱-電槽的儲能系統(tǒng)100，包括:多個熱-電槽10、切換電路40、控制電路20以及儲能模塊30，所述切換電路40連接于所述熱-電槽1以及控制電路20之間，用于順序連接每一熱-電槽10以及所述控制電路20。
[0022]所述熱-電槽包括熱端11、冷端13以及設(shè)置于所述熱端11和所述冷端13之間的熱-電片12。所述熱端11包括第一進水口 112以及第一出水口 114，所述冷端13包括第二進水口122以及第二出水口 124。所述第一進水口 112、所述第一出水口 114、所述第二進水口 122以及所述第二出水口 124進一步包括電控閥門116/118/126/128，用于控制所述熱端11或所述冷端13的熱水或冷水的進出。
[0023]所述控制電路20包括Boost變換模塊22、電流檢測模塊23、ΡΒ1控制模塊21以及電壓取樣模塊24。所述Boost變換模塊22與所述熱-電片12電連接。所述電流檢測模塊23用于獲取所述Boost變換模塊22的電流信息，所述電壓取樣模塊24用于獲取所述熱-電槽10、所述儲能模塊30以及所述電流檢測模塊23的電壓信息，并將所述電壓信息傳輸給所述PWM控制模塊21，所述PffM控制模塊21根據(jù)所述電壓信息控制所述Boost變換模塊22向所述儲能模塊30充電。
[0024]請一并參照圖2，所述Boost變換模塊22與電流檢測模塊23集成設(shè)置包括:順序連接的第一兩端子連接器、第一子電路、第二子電路、第三子電路、第四子電路以及第二兩端子連接器。
[0025]所述第一電路模塊包括第一二極管Dl、第一電阻器R1、第二電阻器R2、第三電阻器R3以及第三發(fā)光二極管D3，所述第一二極管Dl的正極連接所述第一兩端子連接器的第二端口，所述第一二極管Dl的負極依次連接所述第一電阻器Rl以及所述第三電阻器R3后接地，所述第一二極管Dl的負極依次連接所述第二電阻器R2以及所述第三發(fā)光二極管D3的正極后接地。
[0026]所述第二子電路包括第一電感器L1、第四電阻R4、第一三極管Ql、第二三極管Q2以及第二二極管D2，所述第一二極管Dl的負極依次連接所述第四電阻R4、所述第二三極管Q2的集電極后通過所述第二三極管Q2的發(fā)射極接地，所述第一二極管Dl的負極依次連接所述第一電感器L1、所述第一三極管Ql的發(fā)射極后通過所述第一三極管Ql的集電極接地，所述第二三極管Q2的集電極與所述第一三極管Ql的基極連接，所述第二二極管D2的正極與所述第一電感器LI及所述所述第一三極管Ql的發(fā)射極連接。
[0027]所述第三子電路包括第五電阻器R5、第六電阻器R6、第一電容器Cl以及第七電阻器R7，所述第二二極管D2的負極依次連接所述第五電阻器R5、所述第六電阻器R6后接地，所述第一電容器Cl的第一端與所述第二二極管D2的負極電連接，所述第一電容器Cl的第二端接地，所述第七電阻器R7的第一端與所述第二二極管D2的負極電連接，所述第七電阻器R7
的第二端接地。
[0028]所述第四子電路包括第八電阻器R8、第九電阻器R9、第十電阻器R10、第十一電阻器Rll以及MAX472芯片，所述第二二極管D2的負極連接所述第八電阻器R8后與所述MAX472芯片的RGl端口連接，所述第二二極管D2的負極依次連接所述第九電阻器R9、所述第十電阻器RlO后與所述MAX472芯片的RG2端口連接，所述MAX472芯片的OUT端口與所述第^^一電阻器Rll連接后接地，所述第二兩端子連接器的第一端口連接于所述第九電阻器R9以及第十電阻器Rl O之間。
[0029]所述第一電阻器R1、第二電阻器R2、第三電阻器R3、第四電阻器R4、第五電阻器R5、第六電阻器R6、第七電阻器R7、第八電阻器R8、第九電阻器R9、第十電阻器RlO以及第十一電阻器 Rll 的阻值分別為 160kQ a.5kQ、80kQ、80kQ、240kQ、80kQ ,1kQ ,100 Ω、0.1 Ω、100 Ω以及20k Ω。所述第二三極管Q 2為NPN型三極管，所述第一三極管Q I為PNP型三極管。所述第一電感器LI的電感量為2200μΗ。所述第一電容器Cl的電容量為100nF。所述第二三極管Q2的基極連接脈沖寬度調(diào)制(P麗)。所述MAX472芯片的SHDN端口、NC端口以及GND端口接地。所述第一電阻器Rl和第三電阻器R3之間輸入信號ΙΝ0，所述第五電阻器R5和所述第六電阻器R6之間輸入信號INO，所述MAX472芯片的OUT端口和所述第^^一電阻器Rl I之間輸入信號IN2。所述第一兩端子連接器的第一端口接地，所述第二兩端子連接器的第二端口接地。所述MAX472芯片，其用于將電流信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，再通過所述電壓取樣模塊確定電流值。
[0030]請一并參照圖3，所述PWM控制模塊21以及所述電壓取樣模塊24集成設(shè)置包括:STC12C5620AD單片機;第十二電阻器R12，一端連接所述STC12C5620AD單片機的RST端口，另一端接地;第二電容器C2，一端連接所述STC12C5620AD單片機的RST端口，另一端接VCC電壓;并聯(lián)的第三電容器C3及第四電容器C4，所述并聯(lián)的第三電容器C3及第四電容器C4的一端接所述STC12C5620AD單片機的VCC端口并接VCC電壓，另一端接地;第一SW-13B開關(guān)SI，一端連接所述STC12C5620AD單片機的P1.6/ADC6接口 ；第二SW-PB開關(guān)S2，一端連接所述STC12C5620AD單片機的P1.6/ADC5接口 ；第五電容器C5，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL2接口，另一端接地;第五六電容器C6，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTALl接口，另一端接地；以及晶體振蕩器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL2接口，另一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTALl接口。
[0031]所述第十二電阻器的阻值分別為1kQ。所述第二電容器Cl、第三電容器C2、第四電容器C3、第五電容器C4以及第六電容器C5的電容量分別為10yF、10yF、0.1yF、18pF以及18pF。所述晶體振蕩器的震蕩頻率為12MHz。所述STC12C5620AD單片機的P1.2/ADC2接口接輸信號IN2。所述STC12C5620AD單片機的P1.1/ADC1接口接輸信號IN1。所述STC12C5620AD單片機的Pl.0/ADC2接口接輸信號INO。所述第一SW-PB開關(guān)SI及所述第二SW-13B開關(guān)S2的另一端接VCC電壓。
[0032]所述控制電路20的輸出電壓范圍3.5?7V?？梢岳斫猓斔鰺?電槽10具有的熱端11和冷端13具有較高溫度差時，可以正常輸出電壓3.5?7V。隨著熱端11和冷端13的溫度差下降到一定值時，其輸出溫度會低于小于第一閾值，如3.5V。此時，需要通過所述Boost變換模塊進行升壓后，然后穩(wěn)壓電路進行控制。請參照圖4，所述穩(wěn)壓電路包括第六電容器C6、第七電容器C7、第八電容器C8、第四二極管D4以及LM7805芯片。
[0033]為了保證所述熱-電槽10的輸出電壓保持在一定范圍內(nèi)，需要對在不同的熱-電槽10之間進行切換。當?shù)谝粋€熱-電槽10的輸入電壓小于第二閾值時(例如，3.5V)，未連接到所述控制電路20的第二個熱-電槽10中的所述第一進水口 112、所述第二進水口 122的電控閥門116/126同時打開開始分別在所述熱端11和所述冷端13加入熱水和冷水。當所述輸入電壓小于第三閾值時(例如，3.0V)，所述切換電路40切換到剛注入熱水和冷水的第二個熱-電槽中，使所述剛注入熱水和冷水的第二個熱-電槽10連接到所述控制電路20。此時，之前連接到所述控制電路的第一個熱-電槽10的第一出水口 114和第二出水口 124同時打開分別排空在熱端11的熱水和在冷端13的冷水。由于溫度的傳感會有一定的時間差，故，優(yōu)選，設(shè)置三個熱-電槽10。當從第二個熱-電槽10切換到第三個熱-電槽10時，所述第一個熱-電槽10可以進行長時間的散熱，從而實現(xiàn)連續(xù)充電。所述儲能系統(tǒng)100可進一步包括一按鍵25，用于輸入所述第二閾值或所述第三閾值。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于多熱-電槽的儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括: 多個熱-電槽、切換電路、控制電路以及儲能模塊，所述切換電路連接于所述熱-電槽以及控制電路之間，用于順序連接每一熱-電槽以及所述控制電路； 所述熱-電槽包括熱端、冷端以及設(shè)置于所述熱端和所述冷端之間的熱-電片，所述熱端包括第一進水口以及第一出水口，所述冷端包括第二進水口以及第二出水口； 所述控制電路包括Boost變換模塊、電流檢測模塊、PWM控制模塊以及電壓取樣模塊，所述Boost變換模塊與所述切換電路電連接，所述電流檢測模塊用于獲取所述Boost變換模塊的電流信息，所述電壓取樣模塊用于獲取所述熱-電槽、所述儲能模塊以及所述電流檢測模塊的電壓信息，并將所述電壓信息傳輸給所述PWM控制模塊，所述PWM控制模塊根據(jù)所述電壓信息控制所述Boost變換模塊向所述儲能模塊充電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述電流檢測模塊采用MAX472芯片，其用于將電流信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，再通過所述電壓取樣模塊確定電流值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述HVM控制模塊采用STC12C5620AD單片機。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路的輸出電壓范圍3.5?TL.5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，當熱-電槽的輸入電壓小于第一閾值時，需要通過所述Boost變換模塊進行升壓后，然后通過LM7805進行穩(wěn)壓控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述第一進水口、所述第一出水口、所述第二進水口以及所述第二出水口進一步包括電控閥門。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，當所述輸入電壓小于第二閾值時，未連接到所述控制電路的熱-電槽中的所述第一進水口、所述第二進水口的電控閥門同時打開開始分別在所述熱端和所述冷端加入熱水和冷水。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，當所述輸入電壓小于第三閾值時，所述切換電路切換到剛注入熱水和冷水的熱-電槽中，使所述剛注入熱水和冷水的熱-電槽連接到所述控制電路。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，當所述切換電路切換到剛注入熱水和冷水的熱-電槽中，之前連接到所述控制電路的熱-電槽的第一出水口和第二出水口同時打開分別排空在熱端的熱水和在冷端的冷水。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括三個熱-電槽。
【文檔編號】H02J15/00GK105846722SQ201610324009
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】黃宇, 歐陽文道, 白斌, 張旻澍, 曹寧, 林文倩
【申請人】深圳前海華兆新能源有限公司