RU200793U1 - Портативный фотоэлектрический источник питания - Google Patents
Портативный фотоэлектрический источник питания Download PDFInfo
- Publication number
- RU200793U1 RU200793U1 RU2020108784U RU2020108784U RU200793U1 RU 200793 U1 RU200793 U1 RU 200793U1 RU 2020108784 U RU2020108784 U RU 2020108784U RU 2020108784 U RU2020108784 U RU 2020108784U RU 200793 U1 RU200793 U1 RU 200793U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- battery
- power
- solar
- modules
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к портативным источникам электропитания, первичным источником энергии для которых является солнечная энергия, и которые могут быть использованы в различных секторах экономики: энергоснабжение групп охотников, геологов, туристов, работников сельского хозяйства и других потребителей, находящихся вне зоны действия стационарной электрической сети в течение длительного времени. Портативный фотоэлектрический источник питания содержит солнечную батарею, литий-ионную аккумуляторную батарею с датчиком температуры, программируемый через информационный вход контроллер, подключенный к аккумуляторной батарее, солнечной батарее, нагрузочным выходам источника, обеспечивающим зарядку аккумулятора и питание потребителя энергией, вырабатываемой солнечной батареей в режиме экстремального регулирования мощности, управление мощностью нагрузки в зависимости от режимов работы потребителя и мощностью нагревателя в зависимости от температуры аккумуляторной батареи, отличающийся тем, что аккумуляторная батарея состоит из нескольких электрически соединенных аккумуляторных модулей и оборудована системой контроля напряжения на каждом аккумуляторном модуле с возможностью ограничения максимального напряжения заряда на модулях в рабочем диапазоне и отключения контроллером аккумуляторной батареи от нагрузки при достижении любым из аккумуляторных модулей минимально разрешенного напряжения разряда. В полезной модели обеспечена повышенная эффективность использования энергии солнечного излучения при небольших массогабаритных характеристиках. 4 з.п. ф-лы. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к портативным источникам электропитания, первичным источником энергии для которых является солнечная энергия и которые могут быть использованы в различных секторах экономики: энергоснабжение групп охотников, геологов, туристов, работников сельского хозяйства и других потребителей, находящихся вне зоны действия стационарной электрической сети в течение длительного времени.
Известно зарядное устройство (патент на полезную модель RU №93595, кл. H02J 7/35, опубл. 27.04.2010), содержащее солнечную батарею, набор адаптеров, используемых для подсоединения различных электронных приборов, аккумуляторную батарею, заряжаемую либо от солнечных батарей, либо от сетевого или автомобильного адаптеров, контроллер заряда и индивидуальный источник освещения. Зарядное устройство снабжено индикатором оптимального положения солнечной батареи относительно источника света, подключенным к контроллеру заряда аккумуляторной батареи. Основными недостатками подобных устройств являются затрудненный заряд встроенной аккумуляторной батареи при отрицательных температурах, отсутствие алгоритма экстремального регулирования мощности солнечной батареи, что снижает выработку энергии, отсутствие системы контроля и управления аккумуляторной батареей, что допускает глубокий разряд отдельных аккумуляторов и преждевременный выход их из строя.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является переносная солнечная электростанция, содержащая выносную раскладную солнечную батарею, выполненную на основе фотопреобразователей из трехкаскадного аморфного кремния, и автономный источник питания с аккумуляторной батареей, выполненный с возможностью контроля заряда и защиты аккумуляторной батареи (патент RU №2548155, кл. H01J 7/00, опубл. 20.04.2015). Основными недостатками этого устройства является большая масса изделия и его габариты, что затрудняет его транспортировку, пониженная эффективность использования солнечной энергии вследствие отсутствия экстремального регулирования мощности солнечной батареи, а также ограничения возможности заряда аккумулятора при отрицательных температурах для высокоемких литий-ионных аккумуляторов с углеродным анодом.
Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии солнечного излучения.
Проблема решается, а технический результат обеспечивается тем, что в портативном фотоэлектрическом источнике питания, содержащем солнечную батарею, литий-ионную аккумуляторную батарею с датчиком температуры, программируемый через информационный вход контроллер, подключенный к аккумуляторной батарее, солнечной батарее, нагрузочным выходам источника, обеспечивающим зарядку аккумулятора и питание потребителя энергией, вырабатываемой солнечной батареей в режиме экстремального регулирования мощности, управление мощностью нагрузки в зависимости от режимов работы потребителя и мощностью нагревателя в зависимости от температуры аккумуляторной батареи, аккумуляторная батарея состоит из нескольких электрически соединенных аккумуляторных модулей и оборудована системой контроля напряжения на каждом аккумуляторном модуле с возможностью ограничения максимального напряжения заряда на модулях в рабочем диапазоне и отключения контроллером аккумуляторной батареи от нагрузки при достижении любым из аккумуляторных модулей минимально разрешенного напряжения разряда. Питание собственных нужд контроллера может осуществляться независимо как от аккумуляторной, так и от солнечной батареи, с обеспечением возможности подогрева аккумуляторной батареи перед ее зарядом в условиях отрицательных температур. Ограничение напряжения заряда аккумуляторных модулей в составе батареи может быть осуществлено либо путем перераспределения энергии между аккумуляторными модулями с различным напряжением, либо рассеянием избытков энергии на шунтирующих аккумуляторные модули балластных сопротивлениях. При падении мощности солнечной батареи до 10% от номинальной и необходимости продолжения заряда аккумуляторной батареи солнечная батарея может быть подключена к аккумуляторной батарее через управляемый транзисторный ключ. Задание ограничений напряжений и температур аккумуляторной батареи может осуществляться через информационный вход посредством интерфейса RS485 или RS232.
На чертеже схематично показан предлагаемый источник питания.
Портативный фотоэлектрический источник питания содержит складную солнечную батарею 1, систему контроля и управления аккумуляторной батареей 2, контроллер заряда 3, к которому присоединены аккумуляторная батарея 5, солнечная батарея 1, нагрузочный выход 9 с номинальным напряжением 12-16 В, понижающий преобразователь 6 с выделенным нагрузочным выходом, нагреватель литий-ионной аккумуляторной батареи 7, датчик температуры 8, выделенный нагрузочный выход напряжением 5 В 10, информационный вход 11. Источник обеспечивает зарядку аккумулятора и питание потребителя энергией, вырабатываемой солнечной батареей в режиме экстремального регулирования мощности, управление мощностью нагрузки в зависимости от режимов работы потребителя и мощностью нагревателя в зависимости от температуры аккумуляторной батареи. Батарея состоит из нескольких электрически соединенных аккумуляторных модулей и оборудована системой контроля напряжения на каждом аккумуляторном модуле с возможностью ограничения максимального напряжения заряда на модулях в рабочем диапазоне и отключения контроллером аккумуляторной батареи от нагрузки при достижении любым из аккумуляторных модулей минимально разрешенного напряжения разряда, При падении мощности солнечной батареи до 10% от номинальной и необходимости продолжения заряда аккумуляторной батареи солнечная батарея может быть подключена к аккумуляторной батарее через управляемый транзисторный ключ 4. Задание параметров заряда аккумуляторной батареи осуществляется посредством информационного входа 11.
Предлагаемый фотоэлектрический портативный источник питания работает следующим образом. Складная солнечная батарея 1 в развернутом состоянии преобразует энергию солнечного излучения в электроэнергию Последняя с помощью контроллера заряда 3, варьирующего отбираемую от солнечной батареи 1 мощность с целью ее максимизации, в зависимости от степени заряда аккумуляторов батареи 5, показаний датчика температуры 8 и наличия потребителей, направляется в аккумуляторную батарею 5, на нагрузочный выход 9, предназначенный для потребителей, питаемых напряжением 12-16 В, понижающий преобразователь 6 с выделенным нагрузочным выходом 10 для потребителей, питаемых напряжением 5 В, или нагреватель 7.
Включение нагревателя происходит по показаниям датчика температуры 8 при достижении температуры аккумуляторной батареи ниже заданной, например плюс 5˚С. Выключение нагревателя происходит при достижении температуры выше заданной, обеспечивающей полный заряд литий-ионных аккумуляторов батареи 5. Отключение питания потребителей происходит автоматически при достижении на любом из аккумуляторных модулей заданного порогового напряжения, например 2,8 В с повторным включением при напряжении не менее 3 В на каждом из модулей. Отключение солнечной батареи 1 происходит при достижении напряжения на любом из модулей заданного напряжения, например 4,25 В при работе системы контроля и управления 2, обеспечивающей балансировку напряжения на аккумуляторных модулях батареи 5 либо путем перераспределения энергии между по разному заряженными модулями, либо рассеянием избытков энергии на шунтирующих аккумуляторные модули балластных сопротивлениях. Включение ключа 4 осуществляется при мощности солнечной батареи 1 в 10% от номинальной при напряжении на всех модулях аккумуляторной батареи 5 ниже заданного напряжения, например 4 В. При необходимости заряда аккумуляторной батареи 5 от централизованной сети вместо солнечной батареи 1 к контроллеру заряда 2 может быть подключен внешний источник постоянного напряжения, имеющий функцию ограничения тока разряда. Задание параметров заряда (напряжение и температура) аккумуляторной батареи осуществляется через информационный вход 11 посредством интерфейса RS485 или RS232.
В предлагаемом источнике питания реализованы:
алгоритм экстремального регулирования мощности солнечной батареи;
возможность подогрева литий-ионной аккумуляторной батареи перед зарядом в условиях отрицательных температур;
возможность изменения критических параметров заряда и разряда аккумуляторной батареи посредством программирования контроллера через информационный вход;
возможность увеличения степени утилизации энергии солнечного излучения за счет применения гетероструктурных кремниевых фотоэлектрических преобразователей в солнечной батарее.
Claims (5)
1. Портативный фотоэлектрический источник питания, содержащий солнечную батарею, литий-ионную аккумуляторную батарею с датчиком температуры, программируемый через информационный вход контроллер, подключенный к аккумуляторной батарее, солнечной батарее, нагрузочным выходам источника, обеспечивающим зарядку аккумулятора и питание потребителя энергией, вырабатываемой солнечной батареей в режиме экстремального регулирования мощности, управление мощностью нагрузки в зависимости от режимов работы потребителя и мощностью нагревателя в зависимости от температуры аккумуляторной батареи, отличающийся тем, что аккумуляторная батарея состоит из нескольких электрически соединенных аккумуляторных модулей и оборудована системой контроля напряжения на каждом аккумуляторном модуле с возможностью ограничения максимального напряжения заряда на модулях в рабочем диапазоне и отключения контроллером аккумуляторной батареи от нагрузки при достижении любым из аккумуляторных модулей минимально разрешенного напряжения разряда.
2. Источник питания по п. 1, отличающийся тем, что питание собственных нужд контроллера осуществляется независимо как от аккумуляторной, так и от солнечной батареи, с обеспечением возможности подогрева аккумуляторной батареи перед ее зарядом в условиях отрицательных температур.
3. Источник питания по п. 1 или 2, отличающийся тем, что ограничение напряжения заряда аккумуляторных модулей в составе батареи осуществляется либо путем перераспределения энергии между аккумуляторными модулями с различным напряжением, либо рассеянием избытков энергии на шунтирующих аккумуляторные модули балластных сопротивлениях.
4. Источник питания по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что при падении мощности солнечной батареи до 10% от номинальной и необходимости продолжения заряда батареи солнечная батарея подключается к аккумуляторной батарее через управляемый транзисторный ключ.
5. Источник питания по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что задание ограничений напряжений и температур аккумуляторной батареи осуществляется через информационный вход посредством интерфейса RS485 или RS232.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020108784U RU200793U1 (ru) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Портативный фотоэлектрический источник питания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020108784U RU200793U1 (ru) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Портативный фотоэлектрический источник питания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU200793U1 true RU200793U1 (ru) | 2020-11-11 |
Family
ID=73456072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020108784U RU200793U1 (ru) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Портативный фотоэлектрический источник питания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU200793U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444105C1 (ru) * | 2008-05-30 | 2012-02-27 | Чун-Чьех ЧАНГ | Универсальная портативная система аккумулирования электроэнергии и электроснабжения |
RU2514136C1 (ru) * | 2013-02-14 | 2014-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Источник стабильного тока |
RU2523916C1 (ru) * | 2013-03-21 | 2014-07-27 | Владимир Георгиевич Бельцов | Источник стабильного тока |
CN105723614A (zh) * | 2013-12-17 | 2016-06-29 | 太阳能公司 | 电压限幅 |
-
2020
- 2020-02-28 RU RU2020108784U patent/RU200793U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444105C1 (ru) * | 2008-05-30 | 2012-02-27 | Чун-Чьех ЧАНГ | Универсальная портативная система аккумулирования электроэнергии и электроснабжения |
RU2514136C1 (ru) * | 2013-02-14 | 2014-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Источник стабильного тока |
RU2523916C1 (ru) * | 2013-03-21 | 2014-07-27 | Владимир Георгиевич Бельцов | Источник стабильного тока |
CN105723614A (zh) * | 2013-12-17 | 2016-06-29 | 太阳能公司 | 电压限幅 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2793345B1 (en) | Electric power supply system | |
KR101277185B1 (ko) | Dc 마이크로그리드 시스템 및 이를 이용한 ac 및 dc 복합 마이크로그리드 시스템 | |
ES2777887T3 (es) | Sistema para intercambiar energía eléctrica entre una batería y una red eléctrica y procedimiento respectivo | |
KR101775957B1 (ko) | 태양광 발전 장치 연계형 전원공급시스템 | |
KR102048047B1 (ko) | 태양광 기반의 자율 독립형 마이크로그리드 시스템 및 그 운전방법 | |
US20090266397A1 (en) | Solar battery charging system and optional solar hydrogen production system for vehicle propulsion | |
US20110304295A1 (en) | Power system for use with renewable energy sources and the power grid | |
US9059593B2 (en) | Charge controlling system, charge controlling apparatus, charge controlling method and discharge controlling apparatus | |
TWI460963B (zh) | 具適應性電能控制之太陽光伏發電系統及其操作方法 | |
CN107477506B (zh) | 一种太阳能、微弱光及市电混合供电的节能路灯头 | |
CN112751357B (zh) | 一种光伏储能系统及其控制方法 | |
KR101718009B1 (ko) | 슈퍼커패시터와 재충전배터리를 이용한 발광장치 | |
KR20140115502A (ko) | 배터리 가온 기능을 갖는 전원 변환 장치 | |
KR20130061814A (ko) | 배터리 전압 측정회로 및 이를 구비한 전력 저장 시스템 | |
JP2013099155A (ja) | 制御システム、制御装置および制御方法 | |
CN112510768A (zh) | 供电系统 | |
RU200793U1 (ru) | Портативный фотоэлектрический источник питания | |
JP2013099207A (ja) | 制御装置および制御方法 | |
JP5978596B2 (ja) | 制御装置および制御方法 | |
JP2004064855A (ja) | 光電池を使用した電源装置 | |
TWI686564B (zh) | 複合型綠能路燈裝置 | |
KR101456475B1 (ko) | 듀얼 인버터를 구비한 독립형 태양광발전 시스템 및 이의 제어방법 | |
CN202997587U (zh) | 智能微网分布式电源 | |
KR101256376B1 (ko) | 상이한 충방전 경로를 이용한 에너지 저장 장치 및 그 에너지 저장 시스템 | |
KR20110040195A (ko) | 전력공급장치 및 그 구동방법 |