CN208423911U - 一种超宽区域温差发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电能源技术领域，具体涉及一种超宽区域温差发电系统，包括依次连接的温差发电组件、外部升压电路、超容储能电路和电能输出端口；温差发电组件包括温差电能采集组件、将温差电能采集组件的输出电压进行升压转换的电压调节电路；超容储能电路包括存储能量的超级电容电池和对超级电容电池进行能源管理的BMS；外部升压电路包括电感L、直流振荡器S、二极管D，电感L的输入端与温差发电组件的输出端连接；电感L的输出端分别与二极管D的输入端和直流振荡器S的输入端连接；二极管D的输出端与超容储能电路连接。该该超宽区域温差发电系统结构简单、能够有效采集利用0.1V以上的能量源，能量转换利用效率高，使用方便且节能环保。

Description

一种超宽区域温差发电系统

技术领域

本实用新型涉及电能源技术领域，特别是涉及一种超宽区域温差发电系统。

背景技术

在全球面临能源紧缺、气候变暖等严重问题的情况下，人类为了生存和发展转而去寻找和利用清洁能源技术。清洁能源包括太阳能、风能、热能、振动能、海洋能，以及其他能量如人体动能、生化能等能量。清洁能源的利用已经成为能源研究发展的一个方向，目前业界最为关注的是利用自然环境中的能源进行温差发电。温差发电又叫热电发电，是一种绿色环保的发电方式，其基本原理为塞贝克效应。温差发电技术是做一种利用热能直接进行发电的技术，与传统的发电方式相比，具有结构简单、坚固耐用、无运动部件、工作时无噪声、无废弃物排放、使用寿命长、可靠性高等一系列的有点，是一种环境友好型的发电方式。利用温差发电技术可以将太阳能、地热能、工业余热废热等各种低品位热能直接转化为电能，正是由于温差发电具有上述优点，使得其在航空、军事等领域得到了广泛的应用。

现有的一些温差发电装置，如申请号为“200920126143.1”的一种便携式微型温差发电器，包括燃料储存罐和至少一组温差发电模块；每组温差发电模块由两块叠合的温差发电模块构成；所述两块温差发电模块相邻侧壁设有催化燃烧热源通道，所述两块温差发电模块相对侧分别设有燃料预热通道；即催化燃烧热源通道位于温差发电模块的热端；所述燃料预热通道位于温差发电模块的冷端；所述催化燃烧通道为蛇形通道，其进气口与燃料预热通道相连通，其出口为废物排放口；燃料预热通道与燃料储存罐相连。它采用催化燃烧为温差发电模块供热，可以在较低温度下实现无烟燃烧，安全性高；该温差发电装置具有结构简单、重量轻、携带方便、可用于野外用电等优势。但是这种方式对于外部能源的利用效率较低，能够采集的能源范围大概为0.8~5V，低于0.8V的能源则无法采集利用，能源利用率较低。

因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种结构简单、能源利用率较高的温差发电设备显得尤为重要。

发明内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种超宽区域温差发电系统。该超宽区域温差发电系统结构简单、能够有效采集利用0.1V以上的能量源，能量转换利用效率高，使用方便且节能环保。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供一种超宽区域温差发电系统，包括依次连接的温差发电组件、外部升压电路、超容储能电路和电能输出端口；所述温差发电组件包括温差电能采集组件、以及将温差电能采集组件的输出电压进行升压转换的电压调节电路；所述超容储能电路包括存储能量的超级电容电池和对超级电容电池进行能源管理的BMS；

所述温差电能采集组件采集环境中的温差能源，通过电压调节电路进行升压并输出；外部升压电路对输出电压进行升压转换，并将转换后的电能储存到超级电容电池中，所述超级电容电池中的电能通过BMS管理控制并由电能输出端口输出使用；

所述外部升压电路包括电感L、直流振荡器S、二极管D，所述电感L的输入端与温差发电组件的输出端连接；所述电感L的输出端分别与二极管D的输入端和直流振荡器S的输入端连接；所述直流振荡器的输出端与温差发电组件连接；所述二极管D的输出端与所述超容储能电路连接。

其中，所述温差发电组件的输出端为双向冷热端。

其中，所述温差发电组件为多级联温差发电模组。

进一步的，所述多级联温差发电模组包括依次层叠设置的第三级热电片、第二平板热管、第二级热电片、第一平板热管、第一级热电片。

其中，所述电能输出接口包括USB接口。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的超宽区域温差发电系统采用电压调节电路和外部升压电路对能源进行处理，可以采集到0.1V以上的能量源，能源采集利用率较高；外部升压电路主要采用直流振荡器、电感和二极管对电能进行升压转换，使得输出功率满足实际应用的指标，有效提高了能量的利用效率；该超宽区域温差发电系统结构简单、能量转换利用效率高，使用方便且节能环保。

附图说明

利用附图对本实用新型做进一步说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。

图1为本实用新型的超宽区域温差发电系统的模块示意图。

图2为本实用新型的电压调节电路的模块结构图。

图3为本实用新型的电压调节电路的电路图。

图4为本实用新型的温差发电组件的输出端口的电路架构图。

图5为本实用新型的温差电能采集组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

实施例1

本实用新型的一种超宽区域温差发电系统的实施方式之一，如图1和图3所示，

包括依次连接的温差发电组件、外部升压电路、超容储能电路和电能输出端口；温差发电组件包括温差电能采集组件、以及将温差电能采集组件的输出电压进行升压转换的电压调节电路；超容储能电路包括存储能量的超级电容电池和对超级电容电池进行能源管理的BMS。

温差电能采集组件采集环境中的温差能源，通过电压调节电路进行升压并输出；外部升压电路对输出电压进行升压转换，并将转换后的电能储存到超级电容电池中，超级电容电池中的电能通过BMS管理控制并由电能输出端口输出使用。

外部升压电路包括电感L、直流振荡器S、二极管D，电感L的输入端与温差发电组件的输出端连接；电感L的输出端分别与二极管D的输入端和直流振荡器S的输入端连接；直流振荡器的输出端与温差发电组件连接；二极管D的输出端与超容储能电路连接。

直流振荡器S的详细电路如图3所示， 由Mos管Q1～Mos管Q7以及振荡器OSC1、振荡器OSC2组成，在低压的条件下由于振荡器OSC1低压工作特性也能起振， 当MOSFETOSC1输出高电平的时候Mos管Q6处于打开状态，此时温差发电组件Vin的能量被存储到电感L里面，下一个周期振荡器OSC1输出低电平，Mos管Q6处于关闭状态，此时存储在电感L的电能只能通过二极管给储能电容C2充电，如此反复就可以不断将温差发电元器件的输出电能存储到储能电容C2里。振荡器OSC1可以在低输入电压下工作，输出方波振荡信号，初始振荡频率较低，且随着Vdd的升高而逐渐变大。

本实施例的超宽区域温差发电系统采用电压调节电路和外部升压电路对能源进行处理，可以采集到0.1V以上的能量源，能源采集利用率较高；外部升压电路主要采用直流振荡器、电感和二极管对电能进行升压转换，使得输出功率满足实际应用的指标，有效提高了能量的利用效率；该超宽区域温差发电系统结构简单、能量转换利用效率高，使用方便且节能环保。

其中，电能输出接口包括USB接口，也可以设置多个其他接口，具体根据需要设计。可以在电能输出接口安装照明灯或者其他需要供电的设备，实用性较高。

实施例2

本实用新型的一种超宽区域温差发电系统的实施方式之一，如图1至图4所示，本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于：其中，温差发电组件的输出端为双向冷热端。如图4所示，A1、A2位于模组的同一表面，B1、B2位于模组的另一表面，电压通过则选择相应极性的晶体二极管。有效避免了冷热端连接错误导致的模组损坏，安全性好。

实施例3

本实用新型的一种超宽区域温差发电系统的实施方式之一，如图1至图5所示，本实施例的主要技术方案与实施例1或实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1或者实施例2的区别在于：

其中，温差发电组件为多级联温差发电模组。多级联温差发电模组包括依次层叠设置的第三级热电片、第二平板热管、第二级热电片、第一平板热管、第一级热电片。利用多层级联可以提高效率，加热或隔热部分可以包含均温体，其目的是使得热电堆的热端面温度均匀，均温体可采用平板热管、热管冷板或者相比储热体三种结构。相容材料，在优化的工作温度条件下；一个三级层叠的热电堆，每两级之间布置平板热管。假设热端温度为700゜C，每个热电片的温差为200 ゜C，则第一平板热管和第二平板热管分别需要在500 ゜C和300゜C条件下工作。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种超宽区域温差发电系统，其特征在于：包括依次连接的温差发电组件、外部升压电路、超容储能电路和电能输出端口；所述温差发电组件包括温差电能采集组件、以及将温差电能采集组件的输出电压进行升压转换的电压调节电路；所述超容储能电路包括存储能量的超级电容电池和对超级电容电池进行能源管理的BMS；

所述温差电能采集组件采集环境中的温差能源，通过电压调节电路进行升压并输出；外部升压电路对输出电压进行升压转换，并将转换后的电能储存到超级电容电池中，所述超级电容电池中的电能通过BMS管理控制并由电能输出端口输出使用；

所述外部升压电路包括电感L、直流振荡器S、二极管D，所述电感L的输入端与温差发电组件的输出端连接；所述电感L的输出端分别与二极管D的输入端和直流振荡器S的输入端连接；所述直流振荡器的输出端与温差发电组件连接；所述二极管D的输出端与所述超容储能电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种超宽区域温差发电系统，其特征在于：所述温差发电组件的输出端为双向冷热端。

3.根据权利要求1所述的一种超宽区域温差发电系统，其特征在于：所述温差发电组件为多级联温差发电模组。

4.根据权利要求3所述的一种超宽区域温差发电系统，其特征在于：所述多级联温差发电模组包括依次层叠设置的第三级热电片、第二平板热管、第二级热电片、第一平板热管、第一级热电片。

5.根据权利要求1所述的一种超宽区域温差发电系统，其特征在于：所述电能输出接口包括USB接口。