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CN203839996U - 携带式储能发电装置 - Google Patents

携带式储能发电装置 Download PDF

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CN203839996U CN201420094897.4U CN201420094897U CN203839996U CN 203839996 U CN203839996 U CN 203839996U CN 201420094897 U CN201420094897 U CN 201420094897U CN 203839996 U CN203839996 U CN 203839996U
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Abstract

本实用新型公开了一种携带式储能发电装置，其包含有一储能模块、一人力发电模块、一交流充电模块以及一控制单元。该储能模块包含储能单元。该储能单元具有一输入端子组以及一输出端子组。该人力发电模块所发电量连接该输入端子组。该人力发电模块产生电能，并将该电能传送到该储能模块。该交流充电模块电连接该输入端子组。该交流充电模块将交流电能经转换后传送到该储能模块。该控制单元电连接该人力发电模块。该控制单元检测该人力发电模块产生的该电能的特性，以找出符合一预设门槛的功率点，并将符合该功率点的该电能传送到该储能模块。本实用新型可有效搜集储存电能，在无供电设施地区仍可便利地提供使用者充足能源。

Description

携带式储能发电装置
技术领域
本实用新型涉及一种储能发电装置，尤指一种携带方便、且可通过市电或绿能(小型或携带型人力发电、太阳能与风能转电能收集)充电的携带式储能发电装置。
背景技术
随着科技的进步，各种不同功能的电子产品广泛应用在日常生活中，能源消耗量相应地也快速扩大。传统的供电设施利用石化燃料发电，但其成本昂贵且有资源耗竭的危险。取而代之的环保能源，诸如太阳能发电、风力发电等大型发电设备建置不易，并非每个地区都可以装设。若发生天灾人祸时，石化燃料的供电设施和环保能源的供电设施一旦损坏，当地居民便难以取得足够能源来驱动日常所需的家电用品。通常来说，柴油(石化能)发电机是最常见的紧急发电备案，但考虑到柴油并非随手可得的资源，若能将自然能量有效利用，绿能发电充电的携带式储能发电装置便为相关环保能源产业亟需发展的努力目标。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种携带方便、且可通过市电或绿能充电的携带式储能发电装置。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种携带式储能发电装置，其包含有：
一储能模块，包含至少一个储能单元，该储能单元具有一输入端子组以及一输出端子组，该输出端子组用来连接另一个并联储能模块或任一外部电子装置；
一人力发电模块，电连接该输入端子组，该人力发电模块包含一磁性元件与一感应线圈，该感应线圈活动地设置于该磁性元件上，该人力发电模块利用该磁性元件和该感应线圈的相对移动产生电能，并将该电能经控制单元以最大功率点追踪电路高效收集电能传送到该储能模块；
一交流充电模块，电连接该输入端子组，该交流充电模块将交流电能经转换为直流电能后传送到该储能模块；
一控制单元，电连接该人力发电模块，该控制单元检测该人力发电模块产生的该电能的特性，并找出符合一预设门槛的功率点，并将符合该功率点的该电能传送到该储能模块。
作为优选方案，该交流充电模块包含一转换元件，该转换元件将该交流电能转换为直流电能。
作为优选方案，该携带式储能发电装置另包含一或多个直流电池并联接口以及一或多个DC12V输出接口，该直流电池并联接口电连接该输入端子组，该DC12V输出接口电连接该输出端子组。
作为优选方案，该输入端子组包含一输入正极端子与一输入负极端子，且该输出端子组包含一输出正极端子与一输出负极端子。
作为优选方案，该控制单元接收来自该人力发电模块的该电能，且同时输出该电能给该另一个并联储能模块以及该任一外部电子装置。
作为优选方案，该储能单元另具有一控制该储能单元在放电时间内的最大放电量小于2C或小于总电量的百分之八十五用以保护电池，增长电池寿命的保护电路。
作为优选方案，该储能模块包含并联两个以上储能单元，分别具有一并联自平衡管理电路，该并联自平衡管理电路驱使并联两个以上该储能单元的输出电压和输入电压相同。
作为优选方案，该控制单元判断该电能的电压值与电流值的组合大于该预设门槛时，驱动该人力发电模块传送具最大功率点的该电能到该储能模块。
作为优选方案，该携带式储能发电装置另包含：
一太阳能发电模块，电连接该控制单元与该储能模块，该控制单元驱动该太阳能发电模块传送具最大功率点的电能到该储能模块。
作为优选方案，该携带式储能发电装置另包含：
一风力发电模块，电连接该控制单元与该储能模块，该控制单元驱动该风力发电模块传送具最大功率点的电能到该储能模块。
作为优选方案，该携带式储能发电装置另包含：
一发光元件，电连接该储能模块的该输出端子组。
本实用新型达到的技术效果如下：本实用新型可有效搜集储存电能，搭配使用交流转直流的适配器(ADAPTER)或直流转交流逆变器(INVERTER)，在无供电设施地区仍可便利地提供使用者充足能源。
附图说明
图1为本实用新型实施例携带式储能发电装置的外观示意图。
图2为本实用新型实施例携带式储能发电装置的功能方块图。
图3为本实用新型实施例的储能单元的示意图。
图4为本实用新型另一实施例的储能单元的示意图。
图5为本实用新型实施例的储能单元的功能方块图。
图6为本实用新型实施例的人力发电模块示意图。
【符号说明】
10     携带式储能发电装置
12     储能模块
14     人力发电模块
16     交流充电模块
18     控制单元
20     储能单元
201   DC 2.0规格的充电孔
203   卡合部
22     输入端子组
221   输入正极端子
223   输入负极端子
24     输出端子组
241   输出正极端子
243   输出负极端子
26     保护电路
28     并联自平衡管理电路
30     磁性元件
32     感应线圈
34     握柄
36     太阳能发电模块
38     风力发电模块
40     壳体
42     控制面板
42a    直流电池并联接口
42b   市电接口
42c    直流供电接口
42d   DC12V输出接口
44     发光元件。
具体实施方式
请参阅图1与图2， 图1为本实用新型实施例携带式储能发电装置10的外观示意图， 图2为本实用新型实施例携带式储能发电装置10的功能方块图。携带式储能发电装置10包含储能模块12、人力发电模块14、交流充电模块16以及控制单元18。其中交流充电模块16可为适配器(ADAPTER)。储能模块12可由一个或多个储能单元20以并联或串联方式任意组合而成。储能单元20的数量为复数时，复数个储能单元20以并联方式连接。人力发电模块14与交流充电模块16电连接于储能模块12，分别产生电能并传送到储能模块12存放。人力发电模块14可包含各种类型的人力(含手动)发电模块。控制单元18电连接于人力发电模块14，用来追踪人力发电模块14在发电过程中的最大功率点来集结电能，以提高储能模块12的充电效率。携带式储能发电装置10可在具有供电设施的地方利用交流充电模块16接收市电，还能在不具供电设施的地区利用人力发电模块14产生电能，因此，本实用新型的携带式储能发电装置10让使用者在任意环境都能取得充足的能源。
请参阅图3， 图3为本实用新型实施例的储能单元20的示意图。各储能单元20具有输入端子组22以及输出端子组24，分设于储能单元20的相对侧。输入端子组22包含输入正极端子221与输入负极端子223。输出端子组24包含输出正极端子241与输出负极端子243。输入端子组22电连接于人力发电模块14与交流充电模块16，输出端子组24用来连接另一个并联的储能模块或任意的外部电子装置。外部电子装置为任何需取得电能以维持系统运作的产品。因为储能单元20具有输入用及输出用的两个端子组，储能模块12自平衡输出电能给其它并联电池或外部电子装置时，也可同时使储能模块12接收来自人力发电模块14和/或交流充电模块16的电能，意即储能单元20具备同时充电与放电的功能。储能单元20较佳地为具特定规格的三元锂电池。储能模块12可为三颗储能单元20 (3.7V、10Ah)的串联组合；或是三颗串联的储能单元20 (3.7V)与两颗并联的储能单元20 (5Ah)的组合，但不以此为限。
请参阅图4，图4为本实用新型另一实施例的储能单元20的示意图。此实施例的储能单元20的输入端子组22与输出端子组24分设于储能单元20的相对侧，但输入端子组22以分流方式接出两个输入正极端子221及两个输入负极端子223，输出端子组24也以分流方式接出两个输出正极端子241及两个输出负极端子243。相比于前述实施例，本实施例的输入端子组22与输出端子组24包含一个以上(多个)正负极端子，可同时供应电能给其它的并联储能模块或外部电子装置。储能单元20还可选择性具有DC2.0规格的充电孔201，然不以此为限。储能单元20利用DC2.0规格的充电孔201接收市电，及利用卡合部203结合于其它的储能单元。此外，储能单元20的外观不限于图3与图4所示实施例，凡具有多个端子的输入端子组22与输出端子组24的储能单元20均属于本实用新型的设计范畴。
请参阅图3至图5，图5为本实用新型实施例的储能单元20的功能方块图。储能单元20可具有保护电路26以及并联自平衡管理电路28。保护电路26选择性提供过充电保护功能、过放电保护功能、过温度保护功能、过电流保护功能和/或短路保护功能。在本实施例中，保护电路26设定每一个储能单元20的放电到3.4伏特(或最低到3.0伏特)时截止，或是控制每一个储能单元20的最大放电量短时间不超过2C(额定容量部份)或实质不大于总电量的百分之八十五，以确保储能单元20的安全性及延长使用年限。并联自平衡管理电路28驱使复数个储能单元20的输出电压和输入电压能维持在一致的标准，例如使用电压阀。通过并联自平衡管理电路28，储能模块12能任意增加储能单元20的数量，复数个储能单元20以并联方式连接，同步扩充储能模块12的备载蓄电量。换句话说，并联自平衡管理电路28可让各个储能单元20的输出/输入电压水平实质相同于其它储能单元20的输出/输入电压水平。因此储能模块12可稳定地等压同步进行充电及放电。
请参阅图6， 图6为本实用新型实施例的人力发电模块14示意图。人力发电模块14包含磁性元件30以及感应线圈32，感应线圈32活动地设置于磁性元件30上。感应线圈32会连接到握柄34，如图1所示。使用者操作握柄34，让感应线圈32相对磁性元件30移动，此时感应线圈32会因电磁感应原理产生电能。人力发电模块14将产生的电能传送到储能模块12以存放蓄能或供外部电子装置取用。特别一提的是，此实施例的感应线圈32相对磁性元件30转动；但在其它实施例中，感应线圈32另可相对磁性元件30线性移动，视人力发电模块14的设计而定。人力发电模块14的发电机制可不限于前述实施例所示，于此不再一一加以说明。
请再参阅图2，交流充电模块16包含转换元件(未标示于图中)。转换元件是一种交流-直流转换器。交流充电模块16接收的市电是交流电能，储能单元20用来储存直流电能，因此交流充电模块16需通过转换元件将交流电能转换成直流电能。通常来说，市电是100/250伏特的交流电能，本实施例的交流充电模块16会将市电转换为12V的直流电能，并传送到储能模块12，以使储能模块12能稳定且长时间地储存电能。
控制单元18可以是一种最大功率点追踪电路。举例来说，控制单元18会检测人力发电模块14产生的电能特性，例如主回路直流电压及输出电流，以乘法器计算电压值与电流值的组合来得到当下功率，通过扰动电流测量人力发电模块14在扰动前后的输出功率变化，例如使用比较器，以实现最大功率点的追踪。人力发电模块14的发电功率会因为使用者的操作力量(对应于感应线圈32的转速)变化而有非周期性变化。控制单元18可即时检测人力发电模块14的当下电能功率，并与前一时刻(或记忆值)的电能功率相比较。通过调整金氧半场效电晶体(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)的工作周期，改变通过扰动电阻的平均电流，产生了输出电流/电压的变化，据此找出最大功率点，意即找出符合(例如大于)预设门槛的功率点时。预设门槛的数值视发电模块的种类及所在环境而定。这样一来，控制单元18就能让人力发电模块14始终工作在最大功率点，使得储能模块12可快速充饱电能。当然，金氧半场效电晶体也可由二极管或其它电子元件取代，视设计需求而定。
除此之外，携带式储能发电装置10进一步可包含太阳能发电模块36以及风力发电模块38，分别电连接于控制单元18与储能模块12。太阳能发电模块36和风力发电模块38为选择性配置，各以最大功率点追踪电路收集电力充入储能模块12，用来取代或配合人力发电模块14一起产生干净的电能。由于太阳能发电模块36的发电功率会因为阳光强弱而有非周期性变化，风力发电模块38也会因风力大小而有非周期性变化，控制单元18可检测太阳能发电模块36和风力发电模块38产生的电能特性，追踪其电压值与电流值的乘数最大值，以控制太阳能发电模块36与风力发电模块38始终工作在最大功率点。其中，太阳能发电模块36较佳为携带式折迭太阳能电池板，风力发电模块38较佳为外接式小型高效风机，然不限于此。
请再参阅图1，携带式储能发电装置10还可包含壳体40、控制面板42以及发光元件44。储能模块12、人力发电模块14与控制单元18都设置在壳体40内。控制面板42设置于壳体40的外表面。控制面板42可具有一或多个直流电池并联接口42a，电连接到储能模块12的输入端子组22。直流电池并联接口42a用来外接太阳能发电模块36或风力发电模块38以最大功率点追踪电路收集电力所充入的储能模块12。控制面板42还可具有一个市电接口42b(如DC2.0)，电连接于交流充电模块16。控制面板42另可具有一个或多个直流供电接口42c与一个或多个DC12V输出接口(如可接逆变器)42d，其电连接于储能模块12的输出端子组24。直流供电接口42c可为通用序列汇流排(USB)的传输介面，通常用作手机等随身电子产品的充电使用、或提供低压直流供电。DC12V输出接口42d可配置逆变器INVERTER(未示于图中)，逆变器(INVERTER)将储能模块12的直流电能转成交流电能，输出交流电能给100瓦~400瓦的家电用品。然控制面板42的各接口配置型态及相关参数设定可不限于此。发光元件44为高亮度、高演色的发光二极管，其具有低耗电、高显色指数、不闪频等高光电色品质特性。发光元件44电连接于储能模块12的输出端子组24，只需消耗极低直流电就足以提供所需的室外照明。
综上所述，本实用新型利用人力发电模块、太阳能发电模块和/或风力发电模块让携带式储能发电装置可在无供电设施的地区自主发电，并通过最大功率点检测技术，由控制单元即时地检测各发电模块的发电功率，使得每一个发电模块均工作在最大功率点，有效提高储能模块的充电效能。储能模块利用保护电路维持储能单元的工作效能，利用并联自平衡管理电路维持复数个储能单元的充/放电压自平衡。储能单元具有输入端子组及输出端子组，发电模块将产生的电能经由输入端子组传送到储能单元存放时，外部电子装置可同时通过输出端子组取得储能单元的储存电能，因此储能单元具有可同时充电/放电的功能。相较先前技术，本实用新型可有效搜集储存电能，搭配使用直流转交流或交流转直流的变流设计，在无供电设施地区仍可便利地提供使用者充足能源。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种携带式储能发电装置，其特征在于，其包含有：
一储能模块，包含至少一个储能单元，该储能单元具有一输入端子组以及一输出端子组，该输出端子组用来连接另一个并联储能模块或任一外部电子装置；
一人力发电模块，电连接该输入端子组，该人力发电模块包含一磁性元件与一感应线圈，该感应线圈活动地设置于该磁性元件上，该人力发电模块利用该磁性元件和该感应线圈的相对移动产生电能，并将该电能经控制单元以最大功率点追踪电路高效收集电能传送到该储能模块；
一交流充电模块，电连接该输入端子组，该交流充电模块将交流电能经转换为直流电能后传送到该储能模块；
一控制单元，电连接该人力发电模块，该控制单元检测该人力发电模块产生的该电能的特性，并找出符合一预设门槛的功率点，并将符合该功率点的该电能传送到该储能模块。
2.如权利要求1所述的携带式储能发电装置，其特征在于，该交流充电模块包含一转换元件，该转换元件将该交流电能转换为直流电能。
3.如权利要求1所述的携带式储能发电装置，其特征在于，该携带式储能发电装置另包含一或多个直流电池并联接口以及一或多个DC12V输出接口，该直流电池并联接口电连接该输入端子组，该DC12V输出接口电连接该输出端子组。
4.如权利要求1所述的携带式储能发电装置，其特征在于，该输入端子组包含一输入正极端子与一输入负极端子，且该输出端子组包含一输出正极端子与一输出负极端子。
5.如权利要求1或4所述的携带式储能发电装置，其特征在于，该控制单元接收来自该人力发电模块的该电能，且同时输出该电能给该另一个并联储能模块以及该任一外部电子装置。
6.如权利要求1所述的携带式储能发电装置，其特征在于，该储能单元另具有一控制该储能单元在放电时间内的最大放电量小于2C或小于总电量的百分之八十五用以保护电池，增长电池寿命的保护电路。
7.如权利要求1所述的携带式储能发电装置，其特征在于，该储能模块包含并联两个以上储能单元，分别具有一并联自平衡管理电路，该并联自平衡管理电路驱使并联两个以上该储能单元的输出电压和输入电压相同。
8.如权利要求1所述的携带式储能发电装置，其特征在于，该控制单元判断该电能的电压值与电流值的组合大于该预设门槛时，驱动该人力发电模块传送具最大功率点的该电能到该储能模块。
9.如权利要求1所述的携带式储能发电装置，其特征在于，该携带式储能发电装置另包含：
一太阳能发电模块，电连接该控制单元与该储能模块，该控制单元驱动该太阳能发电模块传送具最大功率点的电能到该储能模块。
10.如权利要求1所述的携带式储能发电装置，其特征在于，该携带式储能发电装置另包含：
一风力发电模块，电连接该控制单元与该储能模块，该控制单元驱动该风力发电模块传送具最大功率点的电能到该储能模块。
11.如权利要求1所述的携带式储能发电装置，其特征在于，该携带式储能发电装置另包含：
一发光元件，电连接该储能模块的该输出端子组。
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