RU2654687C1 - Устройство управления питанием автономной системы беспроводной передачи данных - Google Patents
Устройство управления питанием автономной системы беспроводной передачи данных Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654687C1 RU2654687C1 RU2017110033A RU2017110033A RU2654687C1 RU 2654687 C1 RU2654687 C1 RU 2654687C1 RU 2017110033 A RU2017110033 A RU 2017110033A RU 2017110033 A RU2017110033 A RU 2017110033A RU 2654687 C1 RU2654687 C1 RU 2654687C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- battery
- charge
- charging
- wireless data
- control unit
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике. Технический результат - обеспечение непрерывности питания автономной системы беспроводной передачи данных. Устройство содержит солнечную батарею, соединенную с зарядно-разрядным устройством, к выходам которого присоединен аккумулятор, управляющий блок, подключенный к входам и выходам зарядного устройства, ветрогенератор, блок аккумуляторных батарей, состоящий из как минимум одного аккумулятора, имеющего большой ресурс циклов «заряд-разряд», и как минимум одного аккумулятора, способного заряжаться при положительных и отрицательных температурах окружающей среды, датчиков температуры аккумуляторной батареи и окружающей среды, соединенных с управляющим блоком, который при температуре ниже 0°С отключает от заряда аккумуляторные батареи, заряд которых в этом диапазоне температур недопустим и вся энергия идет на заряд аккумулятора, способного заряжаться при положительных и отрицательных температурах окружающей среды, беспроводного устройства передачи данных, соединенного с выходом зарядного устройства и управляющим блоком. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к автономным системам управления электропитанием электрооборудования, в частности устройств передачи данных, например, точки доступа или маршрутизатора, с питанием от модуля солнечной батареи и ветрогенератора, использующим в качестве накопителей энергии электрохимические аккумуляторы разных типов.
Задачей изобретения является обеспечение непрерывности питания автономной системы передачи данных.
Известна автономная система электропитания искусственного спутника Земли, способ питания нагрузки постоянным током которой осуществляется от солнечной батареи и комплекта из вторичных источников электроэнергии - аккумуляторных батарей, заключающийся в стабилизации напряжения на нагрузке, содержащей в своем составе бортовую ЭВМ, систему телеметрии и командно-измерительную радиолинию, проведении заряда и разряда аккумуляторных батарей через индивидуальные зарядные и разрядные преобразователи, при этом мощность зарядных преобразователей рассчитывают исходя из суммарной мощности нагрузки и мощности, необходимой для заряда аккумуляторных батарей, а стабилизацию напряжения на нагрузке проводят только разрядными преобразователями, при этом каждый зарядный преобразователь управляется по величине тока заряда - в режиме заряда соответствующей аккумуляторной батареи и установленному уровню собственного выходного напряжения, а после полного заряда соответствующей аккумуляторной батареи управление по току заряда блокируют [Патент РФ №2604096, кл. H02J, опубл. 10.12.2016 г.]. Недостатками этого устройства является отсутствие возможности корректировать мощность генерации и потребления энергии, изменение выходного напряжения при разряде аккумуляторных батарей, невозможность заряда и питания при низкой инсоляции.
Известно устройство на солнечных батареях, которое включает в себя батарею, по меньшей мере, один фотоэлектрический элемент (который может быть частью солнечного модуля, содержащего множество фотоэлектрических элементов) и DC-восприимчивое (DC, Direct Current, постоянный ток) АС устройство (AC, Alternating Current, переменный ток), такое как компактная флуоресцентная лампа. Вырабатываемая от фотоэлектрического модуля энергия, через первый DC-DC преобразователь, производит зарядку аккумуляторной батареи, а второй DC-DC преобразователь обеспечивает питание на DC-восприимчивое АС устройство. С первым и вторым DC-DC преобразователями может быть связан микроконтроллер и адаптирован для управления компонентами первого и второго DC-DC конвертеров [Патент RU №2503120, кл. Н02М, опубл. 27.12.2013 г.]. Недостатками этого устройства является отсутствие информации об уровне заряда аккумуляторных батарей, невозможности совместного использования нескольких типов аккумуляторных батарей и применение в качестве источника питания только модуля солнечной батареи.
Наиболее близким по сущности технического решения к заявляемому устройству является полезная модель на интеллектуальный автономный источник питания, содержащая солнечную батарею, блок заряда аккумулятора, аккумулятор, стабилизирующий преобразователь и информационно-управляющий блок, которая позволяет получить информацию о параметрах электропитания и остаточном ресурсе работы устройства (прототип) [Патент RU №168024, кл H02J, опубл. 17.01.2017 г.].
Недостатком этого устройства является отсутствие связи между блоком управления и зарядным устройством, применение в качестве первичного источника питания только солнечных батарей, в результате чего возникает проблема питания и заряда устройства при низкой инсоляции, а также невозможность одновременного применения аккумуляторов, способных заряжаться в диапазоне отрицательных температур и аккумуляторов, имеющих большой ресурс циклов «заряд-разряд».
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что устройство управления питанием автономной системы беспроводной передачи данных содержит солнечную батарею, соединенную с зарядно-разрядным устройством, к выходам которого присоединен аккумулятор, управляющий блок, подключенный к входам и выходам зарядного устройства, ветрогенератор, подключенный к зарядному устройству, и блок аккумуляторных батарей, состоящий из как минимум одного аккумулятора, имеющего большой ресурс циклов «заряд-разряд», и как минимум одного аккумулятора, способного заряжаться при положительных и отрицательных температурах окружающей среды, датчиков температуры аккумуляторной батареи и окружающей среды, соединенных с управляющим блоком, который при температуре ниже 0°С отключает от заряда аккумуляторные батареи, заряд которых в этом диапазоне температур недопустим и вся энергия идет на заряд аккумулятора, способного заряжаться при положительных и отрицательных температурах окружающей среды, беспроводного устройства передачи данных, соединенного с выходом зарядного устройства и управляющим блоком.
Техническим результатом является обеспечение непрерывности питания автономной системы передачи данных при недостаточном уровне инсоляции либо низкой скорости ветра при положительных и отрицательных температурах окружающей среды.
Пример.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства управления питанием автономной системы беспроводной передачи данных.
Устройство управления питанием автономной системы беспроводной передачи данных содержит солнечную батарею 1, зарядное устройство 2, аккумуляторную батарею 3, состоящую из минимум одного аккумулятора, имеющего большой ресурс циклов «заряд-разряд» 3.1, и минимум одного аккумулятора, способного заряжаться при положительных и отрицательных температурах окружающей среды 3.2, управляющий блок 4, ветрогенератор 5, обеспечивающий питание системы и заряд аккумуляторов в условиях низкой инсоляции, датчики температуры аккумуляторных батарей 6.1 и 6.2 и окружающей среды 7, беспроводного устройства передачи данных 8.
Солнечная батарея 1 и ветрогенератор 5 присоединены своими выходами к входу зарядного устройства 2 и обеспечивают питание устройства, и заряд аккумуляторной батареи 3, состоящей из как минимум одного аккумулятора, имеющего большой ресурс циклов «заряд-разряд» 3.1 (например, литий-ионный аккумулятор), и как минимум одного аккумулятора, способного заряжаться при положительных и отрицательных температурах окружающей среды 3.2 (например, свинцово-кислотный аккумулятор). При этом ветрогенератор 5 используется при недостаточном уровне инсоляции, необходимой для эффективного использования солнечной батареи 1, а также при сильном разряде аккумуляторов одновременно с солнечной батареей 1.
Датчики температур 6.1, 6,2 и 7 измеряют температуры аккумуляторных батарей и температуру окружающей среды и присоединены к управляющему блоку 4, который на основе полученных параметров, а также параметров напряжения и тока управляет зарядом аккумуляторных батарей 3 при температуре ниже 0°С, отключая от заряда аккумуляторные батареи 3.1, заряд которых в этом диапазоне температур недопустим и вся энергия идет на заряд аккумулятора 3.2, способного заряжаться при положительных и отрицательных температурах окружающей среды. При этом управляющий блок 4 соединен с выходами солнечной батареи 1, ветрогенератора 5, зарядного устройства 2 для контроля выходного напряжения и тока, а также для контроля и управления зарядом аккумуляторов. Беспроводное устройство передачи данных 8 по шине обмена данных через порты входа/выхода получает сигналы от управляющего блока 4 и может уменьшить потребление энергии при недостаточной инсоляции, скорости ветра и разряде аккумуляторов для продления времени работы, при этом входное напряжение питания беспроводного устройства передачи данных 8 формируется на выходе зарядного устройства 2.
Солнечная батарея может быть поликристаллического типа, мощностью 100 Вт, рабочим током - 5,47А, рабочим напряжением 18,3В.
Зарядное устройство, предназначенное для заряда аккумуляторов и питания системы беспроводной передачи данных, выполнено на основе регулируемого стабилизатора тока и напряжения с входным напряжением до 40В, выходным напряжением от 2,85В до 36В, выходным током до 2А, потребляемым током - менее 9,2 мА, также на основе микросхемы зарядного устройства с входным напряжением - 12В, выходным напряжением - 4,2В, выходным током - до 1,5А, и преобразователя напряжения с диапазоном входных напряжений 4,5-16В и диапазоном выходных напряжений - 0,8-16В.
В качестве блока аккумуляторных батарей, состоящего из аккумуляторов двух типов, используется литий-ионный аккумулятор, имеющий большой ресурс циклов «заряд-разряд», но заряд которого недопустим при температурах ниже 0°С, с номинальной емкостью - 3350 мАч, напряжением 3,6В и количеством жизненных циклов более 1000, а также свинцово-кислотный аккумулятор, способный заряжаться при положительных и отрицательных температурах окружающей среды, номинальной емкостью 12 Ач, напряжением - 12В, с диапазоном рабочих температур заряда от минус 20°С до 40°С.
В качестве управляющего блока использован микропроцессор с возможностью перехода в энергосберегающий режим, содержащий аналого-цифровой преобразователь, порт ввода/вывода и компаратор.
Ветрогенератор выбран мощностью 300 Вт, напряжением 12 вольт, с диапазоном генерации ветра 3-25 м/с, имеющий 3 лопасти из армированного стекловолокна с диаметром ротора 2,7 м.
Датчики температуры используются с диапазоном измерений от минус 55°С до 125°С.
В качестве беспроводного устройства передачи данных используется точка доступа, имеющая порты входа/выхода и обеспечивающая доступ в сеть Интернет.
Claims (1)
- Устройство управления питанием автономной системы беспроводной передачи данных, содержащее солнечную батарею, соединенную с зарядно-разрядным устройством, к выходам которого присоединен аккумулятор, управляющий блок, подключенный к входам и выходам зарядного устройства, отличающееся наличием ветрогенератора, подключенного к зарядному устройству, и блока аккумуляторных батарей, состоящего из как минимум одного аккумулятора, имеющего большой ресурс циклов «заряд-разряд», и как минимум одного аккумулятора, способного заряжаться при положительных и отрицательных температурах окружающей среды, датчиков температуры аккумуляторной батареи и окружающей среды, соединенных с управляющим блоком, который при температуре ниже 0°С отключает от заряда аккумуляторные батареи, заряд которых в этом диапазоне температур недопустим и вся энергия идет на заряд аккумулятора, способного заряжаться при положительных и отрицательных температурах окружающей среды, беспроводного устройства передачи данных, соединенного с выходом зарядного устройства и управляющим блоком.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110033A RU2654687C1 (ru) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | Устройство управления питанием автономной системы беспроводной передачи данных |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110033A RU2654687C1 (ru) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | Устройство управления питанием автономной системы беспроводной передачи данных |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2654687C1 true RU2654687C1 (ru) | 2018-05-22 |
Family
ID=62202453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017110033A RU2654687C1 (ru) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | Устройство управления питанием автономной системы беспроводной передачи данных |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2654687C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461102C1 (ru) * | 2011-04-01 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания |
| CN204145031U (zh) * | 2014-11-04 | 2015-02-04 | 长沙佳利汽车有限公司 | 一种低温电池充放电系统 |
| RU168024U1 (ru) * | 2016-01-28 | 2017-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Беспроводные и измерительные технологии" | Интеллектуальный автономный источник питания |
| CN106384840A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-02-08 | 张家港金盛莲能源科技有限公司 | 一种低温锂离子二次电池 |
-
2017
- 2017-03-23 RU RU2017110033A patent/RU2654687C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461102C1 (ru) * | 2011-04-01 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания |
| CN204145031U (zh) * | 2014-11-04 | 2015-02-04 | 长沙佳利汽车有限公司 | 一种低温电池充放电系统 |
| RU168024U1 (ru) * | 2016-01-28 | 2017-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Беспроводные и измерительные технологии" | Интеллектуальный автономный источник питания |
| CN106384840A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-02-08 | 张家港金盛莲能源科技有限公司 | 一种低温锂离子二次电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102545291B (zh) | 太阳能蓄电系统及太阳能供电系统 | |
| US20160105042A1 (en) | Systems and methods for series battery charging | |
| CN103166325B (zh) | 能量储存系统和控制该能量储存系统的方法 | |
| US20080278111A1 (en) | Method for charging a battery of an autonomous system | |
| CN102306949B (zh) | 传感器网络节点能量自供给方法和装置 | |
| CN104538999A (zh) | 一种光伏发电储能系统及其能量调度方法 | |
| BRPI1014063B1 (pt) | Método de estabilizar energia proporcionada por uma fonte de energia para uma carga e sistema para proporcionar força a uma carga | |
| WO2011032500A1 (zh) | 对多组蓄电池充电方法和其控制系统 | |
| RU2337452C1 (ru) | Способ питания нагрузки постоянным током в составе автономной системы электропитания искусственного спутника земли и автономная система электропитания для его реализации | |
| RU2479894C2 (ru) | СПОСОБ ЗАРЯДА ЛИТИЙ-ИОННОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ИЗ n ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ С ПОДКЛЮЧЕННЫМИ К НИМ ЧЕРЕЗ КОММУТАТОРЫ БАЛАНСИРОВОЧНЫМИ РЕЗИСТОРАМИ | |
| CN103441555B (zh) | 一种基于mppt控制的蓄电池充电控制方法 | |
| KR20150033971A (ko) | 태양광 발전 시스템, 축전지 운용 장치 및 그 방법 | |
| RU53818U1 (ru) | Батарея электрических накопителей энергии | |
| CN114069774B (zh) | 一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能系统及基于该系统的光伏发电系统 | |
| JP2013099155A (ja) | 制御システム、制御装置および制御方法 | |
| Parthasarathy et al. | An overview of battery charging methods, charge controllers, and design of MPPT controller based on adruino nano for solar renewable storage energy system | |
| RU2654687C1 (ru) | Устройство управления питанием автономной системы беспроводной передачи данных | |
| CN104051811A (zh) | 一种电池的浮充方法和系统 | |
| JP2013102578A (ja) | 制御装置および制御方法 | |
| RU2615985C1 (ru) | Автономный интеллектуальный источник питания | |
| RU2464675C2 (ru) | СПОСОБ ЗАРЯДА КОМПЛЕКТА ИЗ n ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ В СОСТАВЕ ГЕОСТАЦИОНАРНОГО ИСКУССТВЕННОГО СПУТНИКА ЗЕМЛИ | |
| CN104242395A (zh) | 单变压器串联电池主动均衡电路及其均衡方法 | |
| RU2524355C1 (ru) | Система бесперебойного энергоснабжения | |
| RU2461101C1 (ru) | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания | |
| RU200793U1 (ru) | Портативный фотоэлектрический источник питания |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200324 |