RU2659182C1 - Регулятор выходных электрических параметров бета-вольтаической батареи - Google Patents
Регулятор выходных электрических параметров бета-вольтаической батареи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659182C1 RU2659182C1 RU2017127645A RU2017127645A RU2659182C1 RU 2659182 C1 RU2659182 C1 RU 2659182C1 RU 2017127645 A RU2017127645 A RU 2017127645A RU 2017127645 A RU2017127645 A RU 2017127645A RU 2659182 C1 RU2659182 C1 RU 2659182C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elements
- battery
- regulator
- beta
- key
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Использование: для создания источников питания на основе полупроводниковых преобразователей с использованием бета-вольтаического эффекта. Сущность изобретения заключается в том, что регулятор содержит блоки ключевых и накопительных элементов, блок управления, включающий в себя преобразователь, стабилизатор напряжений, микроконтроллер и датчик температуры, где блок ключевых элементов соединен с контактами комплектов батареи и выполнен с возможностью коммутации комплектов к накопительным элементам, схема соединения ключевых элементов определяется блоком управления, выполненным с обратными связями по одному или нескольким каналам с выходом регулятора, с контактами одного или нескольких комплектов батареи и с датчиком температуры, установленным в стабилизаторе напряжения. Технический результат - обеспечение возможности управления и регулирования выходных электрических параметров батареи регулятором в процессе эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к атомной и полупроводниковой технике, в частности к созданию источников питания на основе полупроводниковых преобразователей с использованием бета-вольтаического эффекта.
Известные бета-вольтаические батареи, например по патенту US №8487392, МПК H01L 27/14, состоят из собранных в стопку комплектов, состоящих из полупроводниковых преобразователей, радиоизотопных, токопроводящих и изолирующих элементов, расположенных в корпусе в определенном порядке. При этом выходные электрические параметры батареи (напряжение и ток) определяются количеством комплектов и их последовательным или параллельным соединением, осуществляемым при сборке, и в процессе эксплуатации не могут изменяться. В то же время изменение выходных электрических параметров батареи в процессе их длительной эксплуатации может иметь принципиальное значение.
Известно адаптивное устройство накопления энергии с первичным фотоэлектрическим преобразователем (см. патент US 2015/0130394 А1, МПК H02J 7/35), содержащее последовательно соединенные солнечную батарею, преобразователь напряжения, накопитель энергии и контроллер (устройство управления) зарядом накопителя энергии. Солнечная батарея играет роль первичного источника энергии.
Известное устройство реализует регулирование по величине входного напряжения контроллера управления зарядом, для управления зарядным током и напряжением в режиме пониженной входной мощности, например при снижении угла падения света на солнечную батарею. Чем больше напряжение, тем большая мощность отправляется на заряд накопителя энергии. Устройство осуществляет экстремальное регулирование отбираемой от солнечной батареи мощности по выходному напряжению преобразователя напряжения. Экстремальное регулирование мощности реализуется контроллером управления зарядом.
В качестве накопителя энергии указывается литий-ионный аккумулятор (или иной), содержащий датчик температуры, по показаниям которого контроллер управления зарядом может остановить зарядный процесс либо изменить его параметры.
Недостатком указанного устройства является то, что в нем отсутствует стабилизация напряжения на выходе.
Устройство выбрано заявителем в качестве прототипа.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого регулятора, заключается в возможности управления и регулирования выходных электрических параметров батареи в процессе эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в регуляторе, содержащем блоки ключевых и накопительных элементов, блок управления, включающий в себя преобразователь и стабилизатор напряжений, микроконтроллер и датчик температуры, блок ключевых элементов соединен с контактами комплектов бета-вольтаической батареи.
Блок ключевых элементов выполнен с возможностью коммутации комплектов посредством ключевых элементов к накопительным элементам.
Схема соединения ключевых элементов определяется блоком управления, выполненным с обратными связями по одному или нескольким каналам с выходными контактами регулятора, с контактами одного или нескольких комплектов бета-вольтаической батареи и с датчиком температуры, установленным в стабилизаторе напряжения.
В частном случае исполнения в качестве ключевых элементов используются электрические контакты и (или) полупроводниковые переключающие элементы.
В частном случае исполнения в качестве накопительных элементов используется электрохимический аккумулятор, или суперконденсатор, или конденсатор, или комбинация этих элементов.
Соединение блока ключевых элементов с контактами комплектов бета-вольтаической батареи, выполнение блока ключевых элементов с возможностью коммутации комплектов посредством ключевых элементов к накопительным элементам и определение устройством управления схемы соединения ключевых элементов позволяет в процессе эксплуатации изменять схему соединения комплектов и, тем самым, осуществлять управление и регулирование электрических выходных параметров батареи в процессе эксплуатации.
Выполнение обратной связи блока управления с выходом регулятора позволяет в зависимости от изменения сопротивления нагрузки и температуры окружающей среды стабилизировать выходные электрические параметры, в частности напряжение на выходе регулятора.
Использование в качестве ключевых элементов электрических контактов и (или) полупроводниковых переключающих элементов позволяет собрать схему соединения комплектов батареи с получением требуемых выходных электрических параметров.
Использование в качестве накопительных элементов электрохимического аккумулятора, или конденсатора, или комбинации этих элементов, позволяет накапливать электрический заряд от комплектов преобразователей и использовать его при периодическом импульсном потреблении электроэнергии нагрузкой.
Установка датчика температуры в стабилизаторе напряжения позволяет осуществить компенсацию изменения электрических свойств полупроводниковых компонентов устройства в зависимости от температуры.
На приведенном чертеже изображена блок-схема регулятора выходных электрических параметров бета-вольтаической батареи.
Предлагаемый регулятор иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - регулятор в сборе с батареей;
на фиг. 2 - блок-схема регулятора.
Предлагаемый регулятор 1 установлен в корпусе 2 батареи 3 и соединен с контактами комплектов 4 батареи 3 проводниками 5.
Регулятор 1 (см. фиг. 2) содержит блок 6 ключевых элементов 7, блок 8 накопительных элементов 9 и блок управления 10, включающий в себя преобразователь 11 напряжения с устройством управления 12, стабилизатор 13 выходного напряжения и микроконтроллер 14. С контактами комплектов 4 батареи 3 электрически соединены проводниками 5 ключевые элементы 7. Стабилизатор 13 снабжен датчиком температуры 15. Блок управления 10 электрически соединен с нагрузкой 16.
Предлагаемый регулятор 1 работает следующим образом. Напряжение с комплектов 4 поступает на блок 6 ключевых элементов 7, который соединяется с блоком 8 накопительных элементов 9 электрической энергии. Блок 8 накопительных элементов 9 электрически соединяется с преобразователем 11 напряжения. Входное напряжение с накопительных элементов 9 в преобразователе 11 напряжения увеличивается до необходимой рабочей величины стабилизатора 13 выходного напряжения посредством использования периодической коммутации емкостных и индуктивных элементов преобразователя 11. В дальнейшем напряжение с преобразователя 11 напряжения поступает на стабилизатор 13 напряжения. Стабилизатор 13 напряжения осуществляет установку и стабилизацию выходного напряжения, подаваемого на нагрузку 16. Управление стабилизатором 13 напряжения (установка напряжения стабилизации) осуществляется при помощи микроконтроллера 14 в сервисном режиме работы батареи 3 и регулятора 1. Датчик 15 температуры, установленный в стабилизаторе 13 напряжения, осуществляет управление закона стабилизации выходного напряжения с учетом изменения (компенсации) температурного режима стабилизатора 13. В сервисном режиме работы микроконтроллер 14 устанавливает схему коммутации блока 6 ключевых элементов 7, изменяя схему соединения комплектов 4 батареи путем выдачи управляющих импульсов на блок 6 ключевых элементов 7. Для запуска сервисного режима работы микроконтроллера 14 на шину питания нагрузки 16 подается модулированный цифровой сигнал, что позволяет подать питание на микроконтроллер 14 и осуществлять обмен цифровой информацией между микроконтроллером 14 и сервисным устройством, подключенным к электронно-вычислительной машине (на чертежах не показаны) посредством стандартного протокола связи.
Claims (3)
1. Регулятор выходных электрических параметров бета-вольтаической батареи, содержащий блоки ключевых и накопительных элементов, блок управления, включающий в себя преобразователь, стабилизатор напряжений, микроконтроллер и датчик температуры, отличающийся тем, что блок ключевых элементов соединен с контактами комплектов бета-вольтаической батареи, блок ключевых элементов выполнен с возможностью коммутации комплектов посредством ключевых элементов к накопительным элементам, причем схема соединения ключевых элементов определяется блоком управления, выполненным с обратными связями по одному или нескольким каналам с выходом регулятора, с контактами одного или нескольких комплектов бета-вольтаической батареи и с датчиком температуры, установленным в стабилизаторе напряжения.
2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ключевых элементов используются электрические контакты и (или) полупроводниковые переключающие элементы.
3. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве накопительных элементов используется электрохимический аккумулятор, или суперконденсатор, или конденсатор, или комбинация этих элементов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127645A RU2659182C1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Регулятор выходных электрических параметров бета-вольтаической батареи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127645A RU2659182C1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Регулятор выходных электрических параметров бета-вольтаической батареи |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016132280A Division RU2632588C1 (ru) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | Бета-вольтаическая батарея |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2659182C1 true RU2659182C1 (ru) | 2018-06-28 |
Family
ID=62815347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017127645A RU2659182C1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Регулятор выходных электрических параметров бета-вольтаической батареи |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2659182C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791719C1 (ru) * | 2021-12-21 | 2023-03-13 | Бейджинг Бета Вольт Нью Енерджи Ко., Лтд. | Бета-вольтаическая батарея и способ её изготовления |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6586906B1 (en) * | 2002-01-31 | 2003-07-01 | Genesis Electronics Llc | Solar rechargeable battery |
| US20080111517A1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-15 | Pfeifer John E | Charge Controller for DC-DC Power Conversion |
| US20120068669A1 (en) * | 2006-01-05 | 2012-03-22 | Tpl, Inc. | System for Energy Harvesting and/or Generation, Storage, and Delivery |
| US8487392B2 (en) * | 2009-08-06 | 2013-07-16 | Widetronix, Inc. | High power density betavoltaic battery |
| US20150130394A1 (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-14 | Da-Wei Lin | Adaptive solar energy harvesting device |
-
2017
- 2017-08-01 RU RU2017127645A patent/RU2659182C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6586906B1 (en) * | 2002-01-31 | 2003-07-01 | Genesis Electronics Llc | Solar rechargeable battery |
| US20120068669A1 (en) * | 2006-01-05 | 2012-03-22 | Tpl, Inc. | System for Energy Harvesting and/or Generation, Storage, and Delivery |
| US20080111517A1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-15 | Pfeifer John E | Charge Controller for DC-DC Power Conversion |
| US8487392B2 (en) * | 2009-08-06 | 2013-07-16 | Widetronix, Inc. | High power density betavoltaic battery |
| US20150130394A1 (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-14 | Da-Wei Lin | Adaptive solar energy harvesting device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791719C1 (ru) * | 2021-12-21 | 2023-03-13 | Бейджинг Бета Вольт Нью Енерджи Ко., Лтд. | Бета-вольтаическая батарея и способ её изготовления |
| RU2807315C1 (ru) * | 2023-07-26 | 2023-11-14 | Бейджинг Бета Вольт Нью Енерджи Ко., Лтд. | Бета-вольтаический источник тока и способ его изготовления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2019097926A1 (ja) | 蓄電モジュールおよび電源システム | |
| RU2403656C1 (ru) | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе искусственного спутника земли | |
| JP2008301638A (ja) | 充電回路 | |
| US8148847B2 (en) | Power source system with continuously adjustable output | |
| DE102005011390A1 (de) | Fahrzeugleistungsversorgungssystem mit einem Hauptstromregler | |
| US10110008B2 (en) | Micro grid stabilization device | |
| RU2659182C1 (ru) | Регулятор выходных электрических параметров бета-вольтаической батареи | |
| Karami et al. | Analysis of an irradiance adaptative PV based battery floating charger | |
| KR102102750B1 (ko) | 최대 전력 추종 장치 및 방법 | |
| ChandraShekar et al. | Design and Simulation of Improved Dc-Dc Converters Using Simulink For Grid Connected Pv Systems | |
| JP5758234B2 (ja) | 蓄電システム | |
| US20150108939A1 (en) | Photovoltaic controller and method for photovoltaic array | |
| JP2011045183A (ja) | 充放電装置 | |
| RU2644555C1 (ru) | Универсальный аккумулятор | |
| CN108616147B (zh) | 一种无人机及其太阳能供电电路与方法 | |
| JP2010081711A (ja) | 充電回路、充電回路制御方法および充電回路制御プログラム | |
| JP5047908B2 (ja) | 最大電力制御装置および最大電力制御方法 | |
| KR20160014816A (ko) | 개별 배터리모듈로부터 제어부로 전력을 공급하도록 구성되는 에너지 저장장치 | |
| RU2559025C2 (ru) | Автономная система электропитания на постоянном токе | |
| CN208674893U (zh) | Buck电路的缓充电电路、变频器电路 | |
| KR101929974B1 (ko) | 태양광 발전시스템 | |
| CN107544609B (zh) | 太阳能发电装置 | |
| RU125783U1 (ru) | Система электроснабжения | |
| RU2819360C1 (ru) | Шунтовой преобразователь электрической энергии постоянного тока для энергопреобразующих комплексов космических аппаратов | |
| RU2805270C1 (ru) | Ветро-гелиоэнергетическая установка с аккумулированием энергии |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180805 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20191119 |
|
| MZ4A | Patent is void |
Effective date: 20200819 |