本發(fā)明涉及能量收集系統(tǒng)，詳細而言，利用能量收集(energyharvesting)，給配電系統(tǒng)照明部穩(wěn)定持續(xù)供電的同時，大量減少運營費用、提高電力效率，并做到事先防止過度充電導致的隱患。

背景技術(shù)：

能量收集(energyharvesting)是一種收集周邊廢棄的能量后再將這些能量轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)，并且由于其獲得能源階段可以減少有害物質(zhì)的排放，所以在環(huán)保能源領(lǐng)域備受關(guān)注。

圖1是顯示韓國注冊專利第10-1201522號(名稱：利用電池燃料混合動力不間斷電源系統(tǒng)及其控制方法)中記載的電源系統(tǒng)的框圖。

圖1的電源系統(tǒng)(以下稱“傳統(tǒng)技術(shù)”)(100)由以下組成：從外部接收電源供給的系統(tǒng)電源部(110)；從所提供的燃料發(fā)電或者產(chǎn)生由氫燃燒反應(yīng)化學式計算出的1.23v的電能的燃料電池部(120)；輸入電流的同時將充入的直流電輸出到充放電電池的第二電池部(130)；將從系統(tǒng)電源部(110)輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電再將直流電轉(zhuǎn)換成交流電輸出的轉(zhuǎn)換部(140)；當系統(tǒng)電源部(110)非正常供給交流電時，根據(jù)控制信號，將第二電池部(130)的直流電在初期輸出并啟動燃料電池部的運作使產(chǎn)生的直流電有序輸出的控制并監(jiān)視燃料電池部(120)和轉(zhuǎn)換部(140)的電力控制部(150)。

由此構(gòu)成的傳統(tǒng)技術(shù)(100)，正是以電力控制部(150)判斷從系統(tǒng)電源部(110)供應(yīng)的電源是否正常的同時，如果系統(tǒng)電源部(110)的電源供應(yīng)被判斷為非正常供應(yīng)時，則控制燃料電池部(120)和轉(zhuǎn)換部(140)使之能夠輸出正常水平的預備電源這樣的構(gòu)成，才能夠預防供電的不連續(xù)導致的延遲且最小化精密電子設(shè)備運用的損失。

但是，由于傳統(tǒng)技術(shù)(100)只是單純的追加安裝了燃料電池，所以不僅不能使用太陽能、風力等其他能源，還會產(chǎn)生能源效率較低，維持費用較高能問題。

此外，傳統(tǒng)技術(shù)(100)具有因第二電池部(130)無論是否處于過度充電狀態(tài)都會持續(xù)充電而導致過度充電使得危害發(fā)生的結(jié)構(gòu)性限制。

此外，傳統(tǒng)技術(shù)(100)，其燃料電池部(120)產(chǎn)生的電力是取決于天氣、氣候等環(huán)境的，在環(huán)境處于劣勢的情況下，給第二電池部(130)輸送的蓄電電力不足則會引發(fā)電力無法持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)的問題，這樣不穩(wěn)定的電力供給會引起配電系統(tǒng)電子設(shè)備的故障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明正是為了解決上述這些問題而提供的一種能量收集系統(tǒng)。本發(fā)明的解決課題旨在利用能量收集(energyharvesting)發(fā)電的同時將產(chǎn)生的電力適當?shù)妮敵龅诫姵貎δ芟到y(tǒng)(bess，batteryenergystoragesystem)充電，以此來大量減少運營費用的同時也可以給配電系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的供電。

此外，本發(fā)明的另一解決課題旨在通過提供的能量收集系統(tǒng)，在電池儲能系統(tǒng)(bess)的充電超過第二預設(shè)(th2：threshold2)即過度充電狀態(tài)的情況下，通過將發(fā)電電力供應(yīng)到輔助照明部來消耗能量收集產(chǎn)生的發(fā)電電力這樣的構(gòu)成，事先防止由過度充電導致的隱患。

此外，本發(fā)明的另一解決課題旨在通過提供的能量收集系統(tǒng)，結(jié)合并套用各不同的能量收集方式，在運用各能量收集系統(tǒng)時通過其他不同的能量收集方式來彌補原本被限制的要素，由此來實現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)的電力供應(yīng)。

此外，本發(fā)明的另一解決課題旨在通過提供的能量收集系統(tǒng)，風力發(fā)電模塊會周期性的確認發(fā)電電力是否為“0”，如果發(fā)電電力為“0”，則會將啟動電力即葉片在初期旋轉(zhuǎn)所需的最小電力輸送到葉片驅(qū)動部，使葉片即使在風速較弱的環(huán)境里也能夠很容易地旋轉(zhuǎn)以及明顯的提高電力效率。

解決問題的技術(shù)方案

為了解決上述課題，本發(fā)明解決方案在于，提供一種通過配電系統(tǒng)來供應(yīng)電力的能量收集系統(tǒng)，包括：通過風力發(fā)電的風力發(fā)電模塊；通過太陽能發(fā)電的太陽能發(fā)電模塊；將由上述風力發(fā)電模塊以及陽能發(fā)電模塊產(chǎn)生的發(fā)電電力轉(zhuǎn)換為已設(shè)定電壓的電力轉(zhuǎn)換部；通過上述由電力轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換的發(fā)電電力充電，并將所獲電能再放電的電池儲能系統(tǒng)；輔助照明部；以及，檢測上述電池儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)(soc，stateofcharge)后，將檢測出的荷電狀態(tài)與可以判斷上述電池儲能系統(tǒng)為過度充電狀態(tài)的最低荷電狀態(tài)即已設(shè)定第二預設(shè)(th2)相比，當上述荷電狀態(tài)(soc)不足第二預設(shè)時，將上述由電力轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換的發(fā)電電力輸送到上述電池儲能系統(tǒng)，當上述荷電狀態(tài)(soc)超過第二預設(shè)(th2)時，將上述電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的發(fā)電電力輸送到輔助照明部的控制部。

此外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述太陽能發(fā)電模塊利用聚光太陽電池產(chǎn)生電能。

此外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述能量收集系統(tǒng)，包括通過加以振動或壓力來發(fā)電的振動能量收集；利用廢熱發(fā)電的熱能量收集；利用勢能差發(fā)電的勢能量收集；利用電磁波能量發(fā)電的電磁波能量收集中至少一種以上。

此外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述配電系統(tǒng)照明部。

此外，本發(fā)明中，優(yōu)選上述能量收集系統(tǒng)，具有測量周圍亮度的亮度傳感器，且通過控制系統(tǒng)，將上述亮度傳感器測量出的亮度值(l)與可以判斷上述照明部需要點燈的最小亮度值即已定義第一預設(shè)(th1)相比，如果上述亮度值(l)未達到第一預設(shè)(th1)，則控制電池儲能系統(tǒng)給照明部供電；如果上述亮度值(l)超過第一預設(shè)(th1)，則切斷對上述照明部的電力供應(yīng)。

此外，本發(fā)明中，優(yōu)選所述的風力發(fā)電模塊，其具有：隨風力旋轉(zhuǎn)的葉片；將上述葉片的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換為電能量的發(fā)電機；驅(qū)動葉片的葉片驅(qū)動部；檢測上述發(fā)電機的電力值即發(fā)電電力的發(fā)電電力檢測部；判斷發(fā)電電力檢測部檢測出的發(fā)電電力是否為“0”的第一比較部；當上述第一比較部判斷發(fā)電電力為“0”時驅(qū)動運行，用于比較上述控制部測出的荷電狀態(tài)(soc)與啟動電力即上述葉片由停止狀態(tài)變?yōu)樾D(zhuǎn)狀態(tài)所需的最小電力的第二比較部；通過上述第二比較部，上述荷電狀態(tài)(soc)超過上述啟動電力時，控制系統(tǒng)使之將啟動電力從電池儲能系統(tǒng)供應(yīng)到葉片驅(qū)動部的發(fā)電機控制部。

發(fā)明的效果

根據(jù)具有所述課題和解決方案的本發(fā)明，利用能量收集(energyharvesting)發(fā)電的同時將產(chǎn)生的電力適當?shù)妮敵龅诫姵貎δ芟到y(tǒng)(bess，batteryenergystoragesystem)充電，以此來大量減少運營費用的同時也可以給配電系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的供電。

此外，根據(jù)本發(fā)明，在電池儲能系統(tǒng)(bess)的充電超過預設(shè)(th：threshold)即過度充電狀態(tài)的情況下，通過輔助照明部來消耗能量收集產(chǎn)生的發(fā)電電力以事先防止由過度充電引起的隱患。

此外，根據(jù)本發(fā)明，結(jié)合并套用各不同的能量收集方式，在運用各能量收集系統(tǒng)時通過其他不同的能量收集方式來彌補原本被限制的要素，由此來實現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)的電力供應(yīng)，

此外，根據(jù)本發(fā)明，葉片即使在風速較弱的環(huán)境里也能夠很容易地旋轉(zhuǎn)促使電力效率的明顯提高。

附圖說明

圖1是顯示韓國注冊專利第10-1201522號(名稱：利用電池燃料混合動力不間斷電源系統(tǒng)及其控制方法)中記載的電源系統(tǒng)的框圖。

圖2是顯示本發(fā)明一個實施例的能量收集系統(tǒng)的框圖。

圖3是用于說明圖2的示例圖。

圖4是顯示圖2的控制部的框圖。

圖5是顯示圖2的風力發(fā)電模塊的框圖。

附圖標記說明

1-能量收集系統(tǒng)；3-控制部；

4-電力轉(zhuǎn)換部；5-電池儲能系統(tǒng)；

6-風力發(fā)電模塊；7-太陽能發(fā)電模塊；

8-混合動力發(fā)電模塊；9-應(yīng)急電源部；

10-照明部；11-輔助照明部；

31-控制模塊；32-內(nèi)存；

33-第一比較判斷模塊；34-第一開關(guān)模塊；

35-荷電狀態(tài)檢測模塊；36-第二比較判斷模塊；

37-第二開關(guān)模塊；60-葉片；

61-發(fā)電機控制部；62-發(fā)電機；

63-葉片驅(qū)動部；64-發(fā)電電力檢測部；

65-第一比較部；66-第二比較部

具體實施方式

以下，參照附圖來說明本發(fā)明的一個實施例。

圖2是顯示本發(fā)明一個實施例的能量收集系統(tǒng)的框圖，且圖3是用于說明圖2的示例圖。

本發(fā)明的一個實施例能量收集系統(tǒng)(energyharvestingsystem)(1)，是一種利用各自不同的能量收集系統(tǒng)發(fā)電的同時，不僅能將產(chǎn)生的電力輸出到電池儲能系統(tǒng)(bess，batteryenergystoragesystem)充電使供電持續(xù)穩(wěn)定，而且在電池儲能系統(tǒng)的充電超過第二預設(shè)(th2：threshold2)的情況下，通過另外的輔助照明部來消耗能量收集產(chǎn)生的發(fā)電電力的發(fā)電系統(tǒng)。此時，第二預設(shè)(th2：threshold2)即被定義為可以判斷電池儲能系統(tǒng)的充電為過度充電狀態(tài)的最低荷電狀態(tài)(soc,stateofcharge)。

此外，能量收集系統(tǒng)(1)如圖2和圖3所示，由風力發(fā)電模塊(6)、太陽能發(fā)電模塊(7)、混合動力發(fā)電模塊(8)、以及應(yīng)急電源部(9)、電力轉(zhuǎn)換部(4)、電池儲能系統(tǒng)(bess)(5)、控制部(3)、亮度傳感器(s)、照明部(10)、輔助照明部(11)組成。

風力發(fā)電模塊是利用葉片將風能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電模塊。

此外，通過風力發(fā)電模塊將產(chǎn)生的發(fā)電電力供應(yīng)到電池儲能系統(tǒng)(bess)(5)，此時，關(guān)于風力發(fā)電模塊(6)將在后文圖5里面做出更加及詳細的解釋。

太陽能發(fā)電模塊(7)是將太陽光的光能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電模塊。

此時，本發(fā)明中，將太陽發(fā)電模塊(7)的聚光太陽電池(70)與采用傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池相比，既低廉的同時又可以實現(xiàn)高度的能源效率。因為此類聚光太陽電池和晶體硅太陽能電池在太陽能電池系統(tǒng)中是通常使用的技術(shù)，所以在此省略其詳細說明。

此外，由太陽能發(fā)電模塊(7)產(chǎn)生的發(fā)電電力，將輸送到電池儲能系統(tǒng)(bess)(5)的。

混合動力發(fā)電模組(8)眾所周知，是由以振動或壓力來發(fā)電的振動能量收集；利用廢熱發(fā)電的熱能量收集；利用勢能差發(fā)電的勢能量收集；利用電磁波能量發(fā)電的電磁波能量收集等構(gòu)成的。

電力轉(zhuǎn)換部(4)將從風力發(fā)電模塊(6)、太陽能發(fā)電模塊(7)和混合動力發(fā)電模組(8)產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為已設(shè)定電壓的直流電。

此外，由電力轉(zhuǎn)換部(4)轉(zhuǎn)換的dc直流電跟隨控制部(3)的控制輸送給電池儲能系統(tǒng)(bess)(5)被儲存或者輸送給輔助照明(11)部被消耗。

電池儲能系統(tǒng)(bess：batteryenergystoragesystem)(5)將由電力轉(zhuǎn)換部(4)轉(zhuǎn)換的直流電力儲存并根據(jù)控制部(3)的控制輸送給配電系統(tǒng)照明部(10)給其充電。

亮度傳感器(s)周期性的測量周邊環(huán)境的亮度值(l),并將測量出來的亮度值(l)輸入到控制部(3)。

照明部(10)是本發(fā)明的配電系統(tǒng)，并根據(jù)由控制部(3)控制的電池儲能系統(tǒng)(5)是否供電來點燈和熄燈。

此外，照明部(10)在亮度傳感器(s)測量出的亮度值(l)超過第一預設(shè)(th1)時熄燈，亮度值(l)不足第一預設(shè)(th1)時點燈。此時，第一預設(shè)(th1)即被定義為可以判斷照明部需要點燈的最小亮度值。

輔助照明部(11)在電池儲能系統(tǒng)(5)處于過度充電的狀態(tài)情況下，通過控制部(3)的控制使之驅(qū)動，并將風力發(fā)電模塊(6)、太陽能發(fā)電模塊(7)以及混合動力發(fā)電模組(8)供給的發(fā)電電力通過完成點燈來消耗。

圖4是顯示圖2的控制部的框圖。

控制部(3)由控制模塊(31)、內(nèi)存(32)、第一比較判斷模塊(33)、第一開關(guān)模塊(34)、荷電狀態(tài)檢測模塊(35)、第二比較判斷模塊(36)以及第二開關(guān)模塊(37)組成。

內(nèi)存(32)存儲的是已被設(shè)定的第一預設(shè)(th1)和第二預設(shè)(th2)。此時，第一預設(shè)(th1)被定義為可以判斷照明部(10)需要點燈的最小亮度值，而第二預設(shè)(th2)則被定義為可以判斷電池儲能系統(tǒng)的充電為過度充電狀態(tài)的最低荷電狀態(tài)(soc,stateofcharge)。

第一比較判斷模塊(33)用于比較從亮度傳感器(s)輸入的亮度值(l)與內(nèi)存(32)里儲存的第一預設(shè)(th1)。

此外，第一比較判斷模塊(33)在亮度值(l)超過第一預設(shè)(th1)時，判斷照明部(10)需要熄燈；如果亮度值(l)不足第一預設(shè)(th1)時，則判斷照明部(10)需要點燈。

第一開關(guān)模塊(34)在由第一比較判斷模塊(33)判斷照明部(10)需要熄燈時，關(guān)閉電池儲能系統(tǒng)(5)和照明部(10)之間的開關(guān)使照明部(10)能夠點燈。

也就是說，本發(fā)明因為通過從亮度傳感器(s)輸入的亮度值(l)完成照明部(10)的點燈和熄燈這樣的構(gòu)成，不需要另外的操作也能根據(jù)現(xiàn)場的亮度使照明部(10)自動點燈和熄燈。

荷電狀態(tài)檢測模塊(35)周期性的檢測電池儲能系統(tǒng)(5)的荷電狀態(tài)(soc,stateofcharge)，而被檢測出的荷電狀態(tài)值則會由控制模塊(31)控制輸入到第一比較判斷模塊(36)。

第二比較判斷模塊(36)用于比較由荷電狀態(tài)檢測模塊(35)檢測出的荷電狀態(tài)值與內(nèi)存(32)里儲存的第二預設(shè)(th2)。

此外，第二比較判斷模塊(36)在荷電狀態(tài)值超過第二預設(shè)(th2)時，判斷電池儲能系統(tǒng)(5)不需要充電；如果荷電狀態(tài)值不足第二預設(shè)(th2)時，則電池儲能系統(tǒng)(5)需要充電。

第二開關(guān)模塊(37)在由第二比較判斷模塊(36)判斷電池儲能系統(tǒng)(5)需要充電時，封閉電力轉(zhuǎn)換部(4)和電池儲能系統(tǒng)(5)之間的開關(guān)，但開放電力轉(zhuǎn)換部(4)和輔助照明部(11)之間的開關(guān)使發(fā)電電力可以輸送給電池儲能系統(tǒng)(5)為其充電。

此外，第二開關(guān)模塊(37)在由第二比較判斷模塊(36)判斷電池儲能系統(tǒng)(5)處于過度充電狀態(tài)時，開放電力轉(zhuǎn)換部(4)和電池儲能系統(tǒng)(5)之間的開關(guān)，但封閉電力轉(zhuǎn)換部(4)和輔助照明部(11)之間的開關(guān)使發(fā)電電力可以通過輔助照明部(11)消耗。

也就是說，本發(fā)明正是因為通過電池儲能系統(tǒng)(5)的荷電狀態(tài)(soc)來決定電池儲能系統(tǒng)(5)是否充電以及輔助照明部(11)是否點燈這樣的構(gòu)成，才能事先防止由電池儲能系統(tǒng)(5)過度充電引起的隱患。

圖5是顯示圖2的風力發(fā)電模塊的框圖。

圖5的風力發(fā)電模塊(6)，由隨風力旋轉(zhuǎn)的葉片(60)；將葉片(60)的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換為電能量的發(fā)電機(62)；驅(qū)動葉片的葉片驅(qū)動部(63)；檢測發(fā)電機(62)的電力值即發(fā)電電力的發(fā)電電力檢測部(64)；判斷發(fā)電電力檢測部(64)檢測出的發(fā)電電力是否為“0”的第一比較部(65)；第一比較部(65)判斷發(fā)電電力為“0”時驅(qū)動運行，在前文陳述過的圖4中用于比較由荷電狀態(tài)檢測模塊(35)檢測出的荷電狀態(tài)(soc)值是否超過啟動電力的第二比較部(66)；以及在第一比較部(65)判斷發(fā)電電力為“0”且通過第二比較部(66)判斷荷電狀態(tài)超過啟動電力的情況下，控制電池儲能系統(tǒng)(5)使之將啟動電力從電池儲能系統(tǒng)供應(yīng)到葉片驅(qū)動部(63)的發(fā)電機控制部(61)組成。

此時，啟動電力即被定義為葉片(60)由停止狀態(tài)變?yōu)樾D(zhuǎn)狀態(tài)所需的最小電力。

葉片(60)通過風力旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(62)將葉片旋轉(zhuǎn)的能量轉(zhuǎn)化為電能。

發(fā)電電力檢測部(64)用于檢測由發(fā)電機(62)產(chǎn)生的發(fā)電電力值。

第一比較部(65)比較由發(fā)電電力檢測部(64)檢測出的發(fā)電電力值是否為“0”，如果發(fā)電電力值為“0”，則判定需要給葉片(60)供應(yīng)啟動電力。

第二比較部(66)在由第一比較部(65)得出發(fā)電電力值為“0”而判定需要給葉片(60)供應(yīng)啟動電力時驅(qū)動運行，并如圖4所述，比較從荷電狀態(tài)檢測模塊(35)輸入的荷電狀態(tài)(soc)值與已設(shè)定啟動電力。

此外，第二比較部(66)在荷電狀態(tài)(soc)值不足啟動電力時，會決定不給葉片(60)供給啟動電力；如果荷電狀態(tài)(soc)值超過啟動電力時，則決定給葉片(60)供給啟動電力。

發(fā)電機控制部(61)通過第二比較部(66)判斷的給葉片(60)供給啟動電力的決定，控制電池儲能系統(tǒng)(5)將啟動電力供給到葉片驅(qū)動部(63)。

如此，本發(fā)明的這一個實施例能量收集系統(tǒng)(1)，利用能量收集(energyharvesting)發(fā)電的同時將產(chǎn)生的電力適當?shù)妮敵龅诫姵貎δ芟到y(tǒng)(bess，batteryenergystoragesystem)充電，以此來大量減少運營費用的同時也可以給配電系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的供電。

此外，通過提供的能量收集系統(tǒng)(1)，因為在電池儲能系統(tǒng)(bess)的充電超過預設(shè)(th：threshold)即過度充電狀態(tài)的情況下，將由能量收集系統(tǒng)產(chǎn)生的發(fā)電電力通過輔助照明部來消耗這樣的構(gòu)成，才能事先防止由過度充電導致的隱患。

此外，能量收集系統(tǒng)(1)，通過結(jié)合并套用各不同的能量收集方式，在運用各能量收集系統(tǒng)時通過其他不同的能量收集方式來彌補原本被限制的要素，由此來實現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)的電力供應(yīng)。

此外，能量收集系統(tǒng)(1)，在風力發(fā)電模塊驅(qū)動時，因為運用了已設(shè)定最大電力檢測表來檢測電流指令值，所以運算既不復雜，還能傳達輸送給負荷或者系統(tǒng)，同時，其在規(guī)定的每個周期(t2)確認發(fā)電電力是否為“0”，如果發(fā)電電力為“0”，則會將啟動電力即葉片在初期旋轉(zhuǎn)所需的最小電力在規(guī)定時間(th)范圍內(nèi)輸送到葉片驅(qū)動部，使葉片即使在風速較弱的環(huán)境里也能夠很容易地旋轉(zhuǎn)以達到電力效率的明顯提高。