TWI700875B

TWI700875B - 結合太陽光熱分離器與無線充電技術之能源傳輸系統

Info

Publication number: TWI700875B
Application number: TW108105496A
Authority: TW
Inventors: 王欽戊; 陳彥廷; 葉人瑀; 張祐睿; 吳柏沅
Original assignee: 王欽戊
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-08-01
Also published as: TW202032886A

Abstract

本發明揭示一種結合太陽光熱分離器與無線充電技術之能源傳輸系統，係一太陽能產電裝置；一儲能電池模組電性連接該太陽能產電裝置；一電池管理模組電性連接該儲能電池模組；一無線充放電模組電性連接該儲能電池模組；其中該無線充放電模組包含一發射線圈模組，一接收線圈模組相對該發射線圈模組，以及一中繼感應線圈配置在該發射線圈模組及該接收線圈模組之間。其中該太陽能產電裝置為太陽光熱分離器、光電轉換模組及熱電轉換模的組合，可藉此提高太陽能的利用率。該無線充放電模組包含該中繼感應線圈可提昇該發射線圈與該接收線圈的距離，以及提高該接收線圈的感應電流。

Description

結合太陽光熱分離器與無線充電技術之能源傳輸系統

本發明係關於一種能源傳輸系統的技術領域，特別是指結合太陽光熱分離器與無線充電技術之能源傳輸系統。

常見的再生能源的產電模式包含風力發電與太陽能發電，其中太陽能發電主要利用光電轉換，然而太陽熱作用於太陽能板，會導致光電轉換效率降低。

其次，太陽能光電轉換所產生的電能多以適當的儲能裝置加以儲存備用。可理解的是，太陽能所產生的電能可被應用於汽機車的充電，特別是搭配無線充電技術進行充電。然而不同的車種及車型，無線充電的距離不同，因此需要提高其有效充電的距離。

本發明的目的在於提供一種結合太陽光熱分離器與無線充電技術之能源傳輸系統，其具有更有效的利用太陽能來進行光電轉換及熱電轉換，並且提供更大的無線充電距離。

為達上述的目的與功效，本發明揭示的能源傳輸系統包含一太陽能產電裝置；一儲能電池模組電性連接該太陽能產電裝置；一電池管理模組電性連接該儲能電池模組；一無線充放電模組電性連接該儲能電池模組；其中該無線充放電模組包含一發射線圈模組，一接收線圈模組相對該發射線圈模組，以及一中繼感應線圈配置在該發射線圈模組及該接收線圈模組之間。

其中該太陽能產電裝置雖以太陽光熱分離器、光電轉換模組及熱電轉換模的組合為最佳實施例，但並不以此為限。

以下即依本發明的目的與功效，茲舉出較佳實施例，並配合圖式詳細說明實施例的各構件及其組合。

10:太陽能產電裝置

12:太陽光熱分離器

120:入光板

122:出光槽

124:空氣膠層

126:蓄熱空間

14:熱電轉換模組

140:熱端薄膜

142:冷端薄膜

144:熱電晶片模組

16:光電轉換模組

20:升壓及穩壓電路

30:儲能電池模組

40:電池管理模組

41:電池保護裝置

42:主動式充放電平衡裝置

43:電量偵測單元

44:電壓偵測單元

45:電流偵測單元

46:溫度偵測單元

47:微處理器

48:微型伺服器

49:故障自動回報裝置

50:無線充放電模組

52:發射線圈模組

520:發射端電路模組

524:發射線圈

54:接收線圈模組

540:接收端電路模組

544:接收線圈

56:中繼感應線圈

60:降壓電路

第1圖係本發明的系統架構方塊示意圖。

第2圖係本發明的實施例架構示意圖。

請參閱第1圖，圖中揭示一能源傳輸系統包含一太陽能產電裝置10、一升壓及穩壓電路20、一儲能電池模組30、一電池管理模組40及一無線充放電模組50。其中該太陽能產電裝置10所產生的電能透過該升壓及穩壓電路20與該電池管理模組40的作用，能夠以穩定的電壓形式對該一儲能電池模組30進行充電。其次，該儲能電池模組30能夠輸出電能至該無線充放電模組50，藉此以無線方式輸出電力給其他的用電裝置，例如供電動汽機車的充電、監視系統、灑水器、庭院燈等等。

請參閱第2圖，該太陽能產電裝置10係包含一太陽光熱分離器12、一熱電轉換模組14及一光電轉換模組16。該太陽光熱分離器12係一入光板120 連接一出光槽122，該出光槽122內部底面及內部周面具有一空氣膠層124，該空氣膠層124與該入光板120之間的空間形成一蓄熱空間126。

該熱電轉換模組14係一熱端薄膜140與一冷端薄膜142間配置一熱電晶片模組144，其中該熱端薄膜140伸入該蓄熱空間126。該熱電晶片組模144係可直接或間接電性連接該儲能電池模組30，例如該熱電晶片模組144電性連接該升壓及穩壓電路20，以及該升壓及穩壓電路20電性連接該儲能電池模組30，藉此形成該熱電晶片模組144間接電性連接該升壓及穩壓電路20的形式。該光電轉換模組16係配置在該出光槽122外。

該電池管理模組40包含一電池保護裝置41、一主動式充放電平衡裝置42、一電量偵測單元43、一電壓偵測單元44、一電流偵測單元45及一溫度偵測單元46電性連接一微處理器47及電性連接該儲能電池模組30。其次該電池管理模組40更包含一微型伺服器48電性連接一故障自動回報裝置49及該微處理器47，其中該故障自動回報裝置49電性連接該電池保護裝置41，該微型伺服器48具有無線收發模組用以進行短距離或長距離的信息收發，例如該微型伺服器48可提供藍牙及網際網路的信息收發功能。

該無線充放電模組50電性連接該儲能電池模組30。該無線充放電模組50包含一發射線圈模組52，一接收線圈模組54相對該發射線圈模組52，以及一中繼感應線圈56配置在該發射線圈模組52及該接收線圈模組54之間。

更具體而言，該發射線圈模組52係包含一發射端電路模組520電性連接一發射線圈524，該接收線圈模組54係一接收端電路模組540電性連接一接收線圈544，該接收線圈544相對該發射線圈524，且該中繼感應線圈56配置在該發射線圈524及該接收線圈544之間。其次，一降壓電路60電性連接該接收端電路模組540用以輸出電力。

本實施例的使用係太陽光與太陽熱自該太陽光熱分離器12的該入光板120進入該出光槽122內部，此時太陽熱無法通過該空氣膠層124而被留置於該蓄熱空間126。太陽光則順利通過該空氣層124並透出該出光槽122。

留置在該蓄熱空間126的熱能可被該熱電轉換模組14的該熱端薄膜140導出，並且藉由該熱端薄膜140與該冷端薄膜142的溫差，致使該熱電晶片模組144產生電能，進而直接或間接對該儲能電池模組30進行充電。

透出該出光槽122的該太陽光照射在該光電轉換模16，則該光電轉換模組16可產生電能並直接或間接對該儲能電池模組30進行充電。

該儲能電池模組30在接受充電時，該電池管理模組(或稱電池管理系統，Battery Management System,BMS)40的該主動式充放電平衡裝置42、該電量偵測單元43、該電壓偵測單元44、該電流偵測單元45及該溫度偵測單元46搭配該微處理器47對該儲能電池模組30進行監控，以防止充電異常而對該儲能電池模組30造成損壞。上述的微處理器47可選用Arduino Mega。

一旦發現該儲能電池模組30受損或充放電異常，該電池保護裝置41會自動啟動，例如停止該儲能電池模組30的充放電，此外該故障自動回報裝置49收集各項異常數值或狀態，經該微型伺服器48傳送至遠端監控的電腦或手機。上述的該微型伺服器48可選用Arduino Due。

該儲能電池模組30電性連接該無線充放電模組50，是以該發射線圈524與該接收線圈544間的磁通量變化，可使該接收線圈544產生感應電流。特別是在該發射線圈524及該接收線圈544間配置該中繼感應線圈56，致使該發射線圈524及該中繼線圈56皆可對該接收線圈544提供磁通量變化；如此一來，可提高該接收線圈544的感應電流，而且可以加大該發射線圈524與該接收線圈544之間的傳輸距離，藉此滿足長距離的無線充電需求。

根據以上的說明，本實施例所揭示的太陽能產電裝置10係該太陽光熱分離器12、該熱電轉換模組14及該光電轉換模組16的組合，對比傳統太陽能板的光電轉換形式，本實施例能更有效率的利用太陽能。

其次，本實施例所揭示的該電池管理模組40可對該儲能電池模組30的充放電過程進行即時監控與保護，且在發生異常狀態時可以即時透過該微型伺服器48傳送給預定的裝置，藉此能夠保護整個能源傳輸系統並提供即時且有效率的管理。

以上乃本發明之較佳實施例及設計圖式，惟較佳實施例以及設計圖式僅是舉例說明，並非用於限制本發明技藝之權利範圍，凡以均等之技藝手段、或為下述「申請專利範圍」內容所涵蓋之權利範圍而實施者，均不脫離本發明之範疇而為申請人之權利範圍。