TWI625039B - Wind and solar power storage system - Google Patents

Abstract

一種風力及太陽能電源儲能系統，包含一主體、設在該主體上之一風力發電模組、設在該主體之內部空間的一捲軸、一太陽能模組及一電池模組，該捲軸可驅使該太陽能模組由該內部空間往該主體外伸出，令該太陽能模組接受陽光照射而產生電能，該捲軸亦可驅使該太陽能模組收合至該內部空間，同時該風力發電模組可接受風力驅動而產生電能，該電池模組包含有一電池，能夠接收並儲存該發電機和太陽能模組的電能，以利於攜帶，提供電子產品使用。

Description

風力及太陽能電源儲能系統

本發明有關於一種風力及太陽能電源儲能系統，特別涉及一種可攜帶式之風力及太陽能的能源蒐集、儲存和供應系統。

結合太陽能和風力發電的儲能和供電系統，揭露於台灣第M352588號「太陽能與風力複合式發電儲電裝置」、第M378972號「建物之多重發電裝置」和第M398004號「具發電功能之棚架」等專利案。這類發電技術都是將太陽能模組和風力發電模組固定在地面或建築物頂部，令太陽能模組和風力發電模組各自收集能量，並將能量所得轉變為電能，再將電能傳輸至電池儲存和備用。同時，習知發電技術亦揭示可將該太陽能模組和風力發電模組連接到電力公司的市電系統，使得太陽能模組和風力發電模組所產生的電能經由市電系統供應。

習知固定在地面或建築物頂部的發電技術，都必須將體積龐大的太陽能模組和風力發電模組應用複雜的固定設施，組裝固定在地面或建築物，同時連接到電力公司的市電系統，明顯不適合人員常規生活的攜帶使用。

特別是，目前之收音機、筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機、數位照相機、攝影機和空拍機…等電子產品，經常在公園、山區、海邊等戶外環境或其他電源匱乏(區域)被人員使用；然而，在某些戶外環境或區域不易取得電能時，容易造成該電子產品在用電或充電時的不便情形。

有鑑於此，本發明之目的，旨在提供一種特別適合使用者攜帶至戶外或其他電源匱乏區域使用的裝置，可即時提供連接電子產品用電或充電之作用。

為了能夠實現上述目的， 本發明提供一種風力及太陽能電源儲能系統，包含： 一主體，該主體設有一內部空間，和連通該內部空間的一開口； 一風力發電模組，設在該主體上，該風力發電模組包含一風扇，和可接受該風扇驅動的一發電機； 一太陽能模組，可運動的組合在該主體，該太陽能模組經由該開口往該主體外伸出，亦能夠經由該開口收合至該主體；以及 一電池模組，設在該內部空間，該電池模組包含有一電池，能夠接收並儲存該發電機和太陽能模組產生的電能。

藉由上述結構，當該太陽能模組由該主體往外伸出時，能夠接受陽光照射而產生電能，同時該主體上之風力發電模組可接受風力驅動而產生電能，該電池模組之電池接收並儲存太陽能模組和風力發電模組的電能，以提供電子產品使用。當該太陽能模組收進該主體時，有利於隨身攜帶該主體，特別是方便攜帶該主體至戶外或其他電源匱乏區域，進而提升電子產品在戶外或電源匱乏區域使用之便利性。

依據上述主要結構特徵，該太陽能模組為撓性太陽能模組，該內部空間可轉動的設有一捲軸，能夠驅使該太陽能模組往該主體外伸出及收合至該主體。

依據上述主要結構特徵，該內部空間設有至少一肘節結構，該肘節結構包括一第一臂及一第二臂，分別具有一第一端及一第二端，該第一臂之第二端與第二臂的第一端相互樞接，該第一臂的第一端樞接該主體，使得該第一臂和第二臂能夠經由該開口往該主體外伸出，亦能夠經由該開口收合至該主體，該太陽能模組兩端分別固定在該捲軸和第二臂的第二端。

依據上述主要結構特徵，該內部空間設有一控制器和一馬達，該控制器能夠控制該馬達驅使該捲軸轉動，以捲收及釋出該太陽能模組。

依據上述主要結構特徵，該控制器為可接受無線遙控及有線控制的至少其中之一。

依據上述主要結構特徵，該第二臂的第二端組合有一蓋體，於該第一臂和第二臂收合至該主體時，關閉該開口。

依據上述主要結構特徵，該內部空間設有一輸入介面板、一電源管理總成、一逆變器及一輸出介面板，該太陽能模組和風力發電模組分別連接該輸入介面板，該輸入介面板連接該電源管理總成，該電源管理總成連接該電池模組，該電池模組連接該逆變器，該逆變器連接該輸出介面板，該電源管理總成包括一太陽能電力控制單元及一風力發電電力控制單元，該電池模組包含有一電池管理單元，該風力發電模組產生之電能經由該輸入介面板、風力發電電力控制單元及電池管理單元輸入該電池，該太陽能模組產生之電能經由該輸入介面板、太陽能電力控制單元及電池管理單元輸入該電池，該電池之電能經由該電池管理單元、逆變器及輸出介面板對外供應。

依據上述主要結構特徵，該輸入介面板設有一並聯電路，該發電機和太陽能模組之電路經由該並聯電路相互並聯。

依據上述主要結構特徵，該太陽能模組設有一第一接線板，該第一接線板上設有一彈簧探針連接器，能夠對接該輸入介面板之一第一連接器，使得該太陽能模組產生之電能經由該第一接線板及輸入介面板輸入該太陽能電力控制單元。

依據上述主要結構特徵，該風力發電模組設有一第二接線板，該第二接線板上設有一柵刀式連接器，能夠對接該輸入介面板之一第二連接器，使得該發電機產生之電能經由該第二接線板及輸入介面板輸入該風力發電電力控制單元。

依據上述主要結構特徵，該第二連接器配置在該主體外壁，該主體上設有一導軌，延伸至該第二連接器，該柵刀式連接器配置在該風力發電模組外壁，該風力發電模組設有一滑合部，滑設在該主體之導軌上，使得該導軌引導該柵刀式連接器對接該第二連接器。

依據上述主要結構特徵，該主體上設有至少一槽室，該槽室組合一雙軸向旋轉固定架，該雙軸向旋轉固定架設有相互樞接之一第一架及一第二架，該第一架樞接在該槽室，該主體可經由該等雙軸向旋轉固定架組合在汽車頂部、牆面、地面…等。

為能明確且充分揭露本發明，併予列舉較佳實施之圖例，以詳細說明其實施方式如後述：

請參閱第1至3圖，揭示出本發明之實施方式的圖式，由上述圖式說明本發明之風力及太陽能電源儲能系統，包含一主體1、至少一肘節結構2、一太陽能模組3、一電池模組4、一捲軸51及一風力發電模組6的組合結構。該主體1具有一正面101、一背面102及兩側面103、104，而共同界定主體1內形成一內部空間10，該主體1正面101設有一開口11(如第5圖所示)，連通該內部空間10。該捲軸51可轉動的設在該內部空間10。

在可行的實施例中，該主體1背面102鄰近兩側面103、104的位置設有槽室14，分別組合一雙軸向旋轉固定架8，該雙軸向旋轉固定架8設有相互樞接之一第一架81及一第二架82，該第一架81樞接在該主體1背面102的槽室14。該雙軸向旋轉固定架8可收靠在該主體1的槽室14內；亦可將該雙軸向旋轉固定架8往該主體1槽室14以外轉動，再將該第二架82往該主體1下方轉動，使得各雙軸向旋轉固定架8展開在該主體1兩側下方。該主體1可經由該等雙軸向旋轉固定架8組合在汽車頂部、牆面、地面…等。

肘節結構2對稱配置在該主體1正面101鄰近的兩側面103、104的位置，該肘節結構2包括一第一臂21及一第二臂22，分別具有一第一端211、221及一第二端212、222，該第一臂21之第二端212和第二臂22的第一端221相互樞接；該第一臂21的第一端211樞接主體1，使得該第一臂21和第二臂22能夠經由該開口11往該主體1正面101外側伸出或收回；該第二臂22的第二端222結合一蓋體12，該蓋體12於該第一臂21和第二臂22收合至該主體1時，可關閉該開口11(如第3圖所示)，防止外界灰塵和雨水進入該內部空間10。

圖中並描繪了，該太陽能模組3可運動的組合在該主體1上。在較佳的考量中該太陽能模組3可為撓性太陽能模組(Solar Film ASM)，該撓性太陽能模組3可為CIGS(Copper Indium Gallium Diselenide)薄膜太陽能模組，該太陽能模組3兩端分別固定在該捲軸51和蓋體12(或第二臂22的第二端222)。該捲軸51能夠捲收該太陽能模組3，以驅使該太陽能模組3經由該開口11收合至該內部空間10，而且該捲軸51能夠釋出該太陽能模組3，以驅使該太陽能模組3經由該開口11往該主體1正面101外側伸出，形成展開狀態。

在一可行的實施例中， 該內部空間10亦可設置一控制器52和一馬達521，使用者能夠以無線遙控(例如：遙控器)或有線控制(例如：開關、按鈕)等方式操作該控制器52，控制該馬達521驅使該捲軸51轉動，使得該捲軸51捲收或釋出該太陽能模組3。

如第4及5圖所示，該風力發電模組6設在該主體1(或背面102位置)，該風力發電模組6包含有一風扇61，以及可接受該風扇61驅動的一發電機62，該風扇61位在該主體1頂部。

第1及6圖揭示該電池模組4設在該內部空間10，使得該主體1保護該電池模組4及其線路(或電線)；該電池模組4包含有一電池41，能夠接收並儲存該發電機62和太陽能模組3產生的電能。

請參閱第6及7圖，在更加具體的實施例中，該內部空間10設有一輸入介面板71(Inlet Board)、一電源管理總成72、一逆變器73(Inverter)及一輸出介面板74(Output trans Board) ；該太陽能模組3和風力發電模組6分別連接該輸入介面板71，該輸入介面板71連接該電源管理總成72，該電源管理總成72連接該電池模組4，該電池模組4連接該逆變器73，該逆變器73連接該輸出介面板74。該電源管理總成72可模組在該輸入介面板71或電池模組4，該逆變器73可模組在該電池模組4或輸出介面板74。該電源管理總成72包括一太陽能電力控制單元721(Solar MPPT Charger)及一風力發電電力控制單元722(Fan MPPT Charger)。該電池模組4包含有一電池管理單元42(Battery Management System, BMS)。該輸出介面板74上設有電源插槽741，且電源插槽741設在該主體1背面102，可供電子產品9插接，便於進行充電使用。

當該馬達521驅動捲軸51釋出該太陽能模組3時，該太陽能模組3能夠自該內部空間10經由開口11往該主體1正面101外側伸出，並且配合該第一臂21和第二臂22支撐該太陽能模組3形成展開狀態，令該太陽能模組3接受陽光照射而產生電能，該太陽能模組3產生之電能可經由該輸入介面板71、太陽能電力控制單元721及電池管理單元42輸入該電池41。同時，該主體1上之風扇61能夠接受風力驅動，以驅使該發電機62運轉而產生電能，該風力發電模組6產生之電能可經由該輸入介面板71、風力發電電力控制單元722及電池管理單元42輸入該電池41。

在此期間，該太陽能電力控制單元721能夠管控該太陽能模組3產生的電能，同時該風力發電電力控制單元722能夠管控該風力發電模組6產生的電能，使得兩種電能可互補存入該電池模組4，並經由該電池管理單元42存入該電池41，令該電池41接收並儲存該太陽能模組3和發電機62的電能。

在一修正的實施例中，該輸入介面板71設有一並聯電路710，該太陽能模組3和發電機62之電路經由該並聯電路710相互並聯，使得該太陽能模組3和風力發電模組6以該並聯電路710蒐集、儲存電能至該電池模組4。

而且，該電池41之電能可經由該電池管理單元42、逆變器73、輸出介面板74及電源插槽741對外輸出；期間，該逆變器73可將該電池41輸出之直流電，轉換成一般市電(即，交流電)或電子產品9常使用的電壓值(例如：5V/12V)，以提供電子產品9緊急充電使用。而且，當該太陽能模組3展開位在主體1外側時，也具有遮陽的功能。

當該馬達521驅動捲軸51捲收該太陽能模組3時，該太陽能模組3能夠收回該內部空間10。有利於使用者外出時隨身攜帶該主體1，進而提升電子產品9在戶外或電源匱乏(區域)使用之便利性。

此外，在陰雨天或夜晚，亦可利用該風力發電模組6發電，使所述電源儲能系統具有全天候使用之效果。該主體1、太陽能模組3、電池模組4及風力發電模組6等結構精簡，可有效降低製造、設置成本，也提供了即時充電使用的便利性。

第6圖並揭示在另一可行的實施例中，該太陽能模組3設有一第一接線板31，該第一接線板31上設有一彈簧探針連接器32(Pogo connector)，能夠以彈性接觸方式對接該輸入介面板71上之一第一連接器711，使得該太陽能模組3產生之電能經由該第一接線板31、彈簧探針連接器32、第一連接器711及輸入介面板71輸入該太陽能電力控制單元721。並且，該風力發電模組6設有一第二接線板65，該第二接線板65上設有一柵刀式連接器66，能夠對接該輸入介面板71上之一第二連接器712，使得該發電機62產生之電能經由該第二接線板65、柵刀式連接器66、第二連接器712及輸入介面板71輸入該風力發電電力控制單元722。

如第5及6圖所示，在又一可行的實施例中，該風力發電模組6也能夠設成可拆卸式。該主體1背面102垂直設有一壁面105，該輸入介面板71之第二連接器712配置在該主體1壁面105，並於該主體1背面102設置導軌13，往該壁面105方向延伸至該第二連接器712；該風力發電模組6設有一固定座63，該發電機62設在該固定座63頂部，該柵刀式連接器66配置在該固定座63外壁，並於該固定座63設有一滑合部64，滑設在該主體1之導軌13上，使得該導軌13引導該固定座63沿該主體1壁面105移動，使該柵刀式連接器66可對接該第二連接器712。如此，藉由該柵刀式連接器66、導軌13和滑合部64的結構，可快速組裝和拆卸該風力發電模組6。

綜上所陳，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明，凡其他未脫離本發明所揭示之精神下而完成之等效修飾或置換，均應包含於後述申請專利範圍內。

1‧‧‧主體

10‧‧‧內部空間

101‧‧‧正面

102‧‧‧背面

103、104‧‧‧側面

105‧‧‧壁面

11‧‧‧開口

12‧‧‧蓋體

13‧‧‧導軌

14‧‧‧槽室

2‧‧‧肘節結構

21‧‧‧第一臂

211、221‧‧‧第一端

212、222‧‧‧第二端

22‧‧‧第二臂

3‧‧‧太陽能模組

31‧‧‧第一接線板

32‧‧‧彈簧探針連接器

4‧‧‧電池模組

41‧‧‧電池

42‧‧‧電池管理單元

51‧‧‧捲軸

52‧‧‧控制器

521‧‧‧馬達

6‧‧‧風力發電模組

61‧‧‧風扇

62‧‧‧發電機

63‧‧‧固定座

64‧‧‧滑合部

65‧‧‧第二接線板

66‧‧‧柵刀式連接器

71‧‧‧輸入介面板

710‧‧‧並聯電路

711‧‧‧第一連接器

712‧‧‧第二連接器

72‧‧‧電源管理總成

721‧‧‧太陽能電力控制單元

722‧‧‧風力發電電力控制單元

73‧‧‧逆變器

74‧‧‧輸出介面板

741‧‧‧電源插槽

8‧‧‧雙軸向旋轉固定架

81‧‧‧第一架

82‧‧‧第二架

9‧‧‧電子產品

第1圖為本發明實施例的立體圖。

第2圖為第1圖之一使用狀態的立體圖。

第3圖為第1圖之另一使用狀態的立體圖。

第4圖為第1圖之又一使用狀態的立體圖。

第5圖為第1圖的立體分解圖。

第6圖為第1圖之內部空間結構的立體示意圖。

第7圖為本發明的功能方塊圖。

Claims (10)

1. 一種風力及太陽能電源儲能系統，包含：一主體，該主體設有一內部空間，和連通該內部空間的一開口；一風力發電模組，設在該主體上，該風力發電模組包含一風扇，和可接受該風扇驅動的一發電機；一太陽能模組，可運動的組合在該主體，該太陽能模組為撓性太陽能模組，該內部空間可轉動的設有一捲軸，能夠驅使該太陽能模組經由該開口往該主體外伸出，亦能夠經由該開口收合至該主體；以及該內部空間設有至少一肘節結構，該肘節結構包括一第一臂及一第二臂，分別具有一第一端及一第二端，該第一臂之第二端與第二臂的第一端相互樞接，該第一臂的第一端樞接該主體，使得該第一臂和第二臂能夠經由該開口往該主體外伸出，亦能夠經由該開口收合至該主體，該太陽能模組兩端分別固定在該捲軸和第二臂的第二端；一電池模組，設在該內部空間，該電池模組包含有一電池，能夠接收並儲存該發電機和太陽能模組產生的電能。
2. 如申請專利範圍第1項所述風力及太陽能電源儲能系統，其中該內部空間設有一控制器和一馬達，該控制器能夠控制該馬達驅使該捲軸轉動，以捲收及釋出該太陽能模組。
3. 如申請專利範圍第2項所述風力及太陽能電源儲能系統，其中該控制器為可接受無線遙控及有線控制的至少其中之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述風力及太陽能電源儲能系統，其中該第二臂的第二端組合有一蓋體，於該第一臂和第二臂收合至該主體時，關閉該開口。
5. 如申請專利範圍第1或2或3或4項所述風力及太陽能電源儲能系統，其中該內部空間設有一輸入介面板、一電源管理總成、一逆變器及一輸出介面板，該太陽能模組和風力發電模組分別連接該輸入介面板，該輸入介面板連接該電源管理總成，該電源管理總成連接該電池模組，該電池模組連接該逆變器，該逆變器連接該輸出介面板，該電源管理總成包括一太陽能電力控制單元及一風力發電電力控制單元，該電池模組包含有一電池管理單元，該風力發電模組產生之電能經由該輸入介面板、風力發電電力控制單元及電池管理單元輸入該電池，該太陽能模組產生之電能經由該輸入介面板、太陽能電力控制單元及電池管理單元輸入該電池，該電池之電能經由該電池管理單元、逆變器及輸出介面板對外供應。
6. 如申請專利範圍第5項所述風力及太陽能電源儲能系統，其中該輸入介面板設有一並聯電路，該發電機和太陽能模組之電路經由該並聯電路相互並聯。
7. 如申請專利範圍第5項所述風力及太陽能電源儲能系統，其中該太陽能模組設有一第一接線板，該第一接線板上設有一彈簧探針連接器，能夠對接該輸入介面板之一第一連接器，使得該太陽能模組產生之電能經由該第一接線板及輸入介面板輸入該太陽能電力控制單元。
8. 如申請專利範圍第5項所述風力及太陽能電源儲能系統，其中該風力發電模組設有一第二接線板，該第二接線板上設有一柵刀式連接器，能夠 對接該輸入介面板之一第二連接器，使得該發電機產生之電能經由該第二接線板及輸入介面板輸入該風力發電電力控制單元。
9. 如申請專利範圍第8項所述風力及太陽能電源儲能系統，其中該第二連接器配置在該主體外壁，該主體上設有一導軌，延伸至該第二連接器，該柵刀式連接器配置在該風力發電模組外壁，該風力發電模組設有一滑合部，滑設在該主體之導軌上，使得該導軌引導該柵刀式連接器對接該第二連接器。
10. 如申請專利範圍第1或2或3或4項所述風力及太陽能電源儲能系統，其中該主體上設有至少一槽室，該槽室組合一雙軸向旋轉固定架，該雙軸向旋轉固定架設有相互樞接之一第一架及一第二架，該第一架樞接在該槽室。