低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，包括：一太陽能電池，一反向阻斷二極管，一鋰陶瓷電池，一直流轉(zhuǎn)換器，一電流開關(guān)，一超級電容，一微處理器；所述太陽能電池通過反向阻斷二極管連接鋰陶瓷電池，鋰陶瓷電池依次通過直流轉(zhuǎn)換器、電流開關(guān)連接超級電容，微處理器連接電流開關(guān)。本發(fā)明提供的戶外電源裝置，能實(shí)現(xiàn)能源收集、能源儲存及能源派發(fā)，為邊遠(yuǎn)無市電地區(qū)的無線感測網(wǎng)路一勞永逸地解決高成本電池更新維護(hù)和昂貴的市電布線成本的問題。
【專利說明】低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線感測網(wǎng)路的電源供給裝置，具體涉及一種低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)與戶外無線感測網(wǎng)路正在迅速發(fā)展，成千上萬的無線感測網(wǎng)路都需使用低功率的電源供給，目前無線感測網(wǎng)路電源供給是由國家電網(wǎng)或電池，經(jīng)整流及穩(wěn)壓而成。如果國家電網(wǎng)220v市電在附近，只需加一些整流及穩(wěn)壓的電路即可解決網(wǎng)路供電之需求。但是邊遠(yuǎn)地區(qū)的無線感測網(wǎng)路，通常是離國家電網(wǎng)的220v太遠(yuǎn)，配電工程施工困難又成本高，只好用電池解決供電需求。但是使用電池則經(jīng)年累月要去遠(yuǎn)方交通不便地區(qū)更換電池，也是所費(fèi)不貲，維修成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，能實(shí)現(xiàn)能源收集、能源儲存及能源派發(fā)，為邊遠(yuǎn)無市電地區(qū)的無線感測網(wǎng)路一勞永逸地解決高成本電池更新維護(hù)和昂貴的市電布線成本的問題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，包括:
[0005]一太陽能電池，用于收集太陽能和輸出電能；
[0006]一反向阻斷二極管，用于太陽能電池單向輸出電能；
[0007]一鋰陶瓷電池，用于存儲和輸出電能；
[0008]一直流轉(zhuǎn)換器，用于直流電壓的轉(zhuǎn)換；
[0009]一電流開關(guān)，用于導(dǎo)通或截至直流輸出；
[0010]一超級電容，用于存儲電能并直接對負(fù)載供電；
[0011]一微處理器，用于控制電流開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間和截至?xí)r間；
[0012]所述太陽能電池通過反向阻斷二極管連接鋰陶瓷電池，鋰陶瓷電池依次通過直流轉(zhuǎn)換器、電流開關(guān)連接超級電容，微處理器連接電流開關(guān)。
[0013]優(yōu)選的，所述太陽能電池為IOW的太陽能電池。
[0014]優(yōu)選的，所述鋰陶瓷電池為11.1V的鋰陶瓷電池。
[0015]優(yōu)選的，所述直流轉(zhuǎn)換器為IlV轉(zhuǎn)3V的直流轉(zhuǎn)換器。
[0016]優(yōu)選的，所述電流開關(guān)為MOS管電流開關(guān)。
[0017]優(yōu)選的，所述超級電容為IOF的超級電容。
[0018]優(yōu)選的，所述電流開關(guān)每小時(shí)導(dǎo)通6次，每次導(dǎo)通I分鐘。
[0019]優(yōu)選的，所述電流開關(guān)的開啟電位為2.7V，關(guān)閉電位為2V。
[0020]優(yōu)選的，所述超級電容器充電時(shí)間為15秒，放電時(shí)間為45秒。
[0021]本發(fā)明是一種利用大自然能源采集及特別元件(超級電容)來達(dá)成零維修的低功率戶外電源，能實(shí)現(xiàn)能源收集、能源儲存及能源派發(fā)，為邊遠(yuǎn)無市電地區(qū)的無線感測網(wǎng)路一勞永逸地解決高成本電池更新維護(hù)和昂貴的市電布線成本的問題。如此一來不但邊遠(yuǎn)感測網(wǎng)路有持久可靠的低功率電源供給，還不需擔(dān)心是否需派技工去邊遠(yuǎn)地區(qū)更換電池，至少十年零維修。不需布建市電線路，也就不需付電費(fèi)。本發(fā)明提供的是一種將近零維修、雙重儲能的技術(shù)方案。
[0022]本發(fā)明具有以下特點(diǎn):
[0023]1.不需要經(jīng)常汰換電池，零維修。
[0024]2.避免了因?yàn)榕f電池之腐蝕而破壞無線感測網(wǎng)路的元件。
[0025]3.幾乎沒有營運(yùn)成本因?yàn)椴恍韪峨娰M(fèi)也不要買電池
[0026]4.不需配電工程施工，環(huán)保兼容性高。
[0027]5.使用納米技術(shù)為基礎(chǔ)的鋰陶瓷電池不需擔(dān)心過充，也無煙，不易燃，無泄漏，十
年零維修。
[0028]6.使用納米技術(shù)為基礎(chǔ)的超級電容，只當(dāng)有需求時(shí)才提供高效的智能電源，又與鋰陶瓷電池相輔相成。
[0029]7.因雙重儲能，而能十年零維修。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0032]本發(fā)明最關(guān)鍵的技術(shù)是在雙重儲能的智能電源配派、采集及儲存能源的設(shè)計(jì)上。一來是用新型高效電路做太陽能采集的核心，儲能設(shè)計(jì)則使用最先進(jìn)納米科技制程的超級電容和鋰陶瓷電池。在能源的采集及存儲上取得最佳效率及平衡。電源配派則使用微處理器做高效的能量分配。
[0033]本發(fā)明具體實(shí)施的技術(shù)方案是:
[0034]如圖1所示，一種低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，包括:
[0035]一太陽能電池A，用于收集太陽能和輸出電能；
[0036]一反向阻斷二極管B，用于太陽能電池A單向輸出電能；
[0037]—鋰陶瓷電池C,用于存儲和輸出電能；
[0038]一直流轉(zhuǎn)換器D，用于直流電壓的轉(zhuǎn)換；
[0039]—電流開關(guān)E,用于導(dǎo)通或截至直流輸出；
[0040]一超級電容G，用于存儲電能并直接對負(fù)載H供電；
[0041]一微處理器J，用于控制電流開關(guān)E的導(dǎo)通時(shí)間和截至?xí)r間；
[0042]所述太陽能電池A通過反向阻斷二極管B連接鋰陶瓷電池C，鋰陶瓷電池C依次通過直流轉(zhuǎn)換器D、電流開關(guān)E連接超級電容G，微處理器J連接電流開關(guān)E。
[0043]通過電流開關(guān)E的導(dǎo)通和截至，無線感測網(wǎng)路每一小時(shí)只會有6分鐘是開通狀態(tài)(每當(dāng)逢1/11/21/31/41/51分鐘時(shí)，打開電源I分鐘)，假設(shè)負(fù)荷是3.3Vi33ma=100mw (0.1瓦特)。
[0044]每10分鐘的間隔，將采集到的能源發(fā)配到超級電容器一次，(解決了超級電容器的最大的缺點(diǎn):能量泄漏，在電源裝置是可以忽略不計(jì)的，因?yàn)槠匠３夒娙莶粌Υ婺茉?。充電超級電容器需要15秒，感測網(wǎng)路使用剩下的45秒來傳輸傳感器的數(shù)據(jù)。微處理器控制開啟或關(guān)閉電源開關(guān)，在2.7V-開啟和2V-關(guān)閉電位之間做能源管理和調(diào)度任務(wù)。
[0045]IOW的太陽能電池A，假設(shè)最差冬天日照至少每天I小時(shí)，即可單向儲能(通過反向阻斷二極管B) 10瓦小時(shí)/天，將IOWH鋰陶瓷電池C充電，并且經(jīng)由直流轉(zhuǎn)換器D，電流開關(guān)E及IOF超級電容G到負(fù)載端H。電源配派使用微處理器J，負(fù)責(zé)依需求作智能電力調(diào)度。
[0046]假設(shè)無線感測網(wǎng)路等于100歐姆的電阻負(fù)載，本電源裝置儲存的能量可以連續(xù)使用100小時(shí)(即如果不斷使用可達(dá)7天)。而我們才每天使用2小時(shí)(每一小時(shí)只會有6分鐘是開工狀態(tài)，6*24=124分鐘=2小時(shí))，應(yīng)可使用1000小時(shí)(41天)。
[0047]假設(shè)最壞的例子為50%能量轉(zhuǎn)換和傳遞損耗，這意味著我們在陰天也可以連續(xù)使用本電源裝置的能量，至少達(dá)二十多天之久。
[0048]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，其特征在于，包括: 一太陽能電池，用于收集太陽能和輸出電能； 一反向阻斷二極管，用于太陽能電池單向輸出電能； 一鋰陶瓷電池，用于存儲和輸出電能； 一直流轉(zhuǎn)換器，用于直流電壓的轉(zhuǎn)換； 一電流開關(guān)，用于導(dǎo)通或截至直流輸出； 一超級電容，用于存儲電能并直接對負(fù)載供電； 一微處理器，用于控制電流開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間和截至?xí)r間； 所述太陽能電池通過反向阻斷二極管連接鋰陶瓷電池，鋰陶瓷電池依次通過直流轉(zhuǎn)換器、電流開關(guān)連接超級電容，微處理器連接電流開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，其特征在于，所述太陽能電池為IOW的太陽能電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，其特征在于，所述鋰陶瓷電池為11.1V的鋰陶瓷電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)換器為IlV轉(zhuǎn)3V的直流轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，其特征在于，所述電流開關(guān)為MOS管電流開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，其特征在于，所述超級電容為IOF的超級電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，其特征在于，所述電流開關(guān)每小時(shí)導(dǎo)通6次，每次導(dǎo)通I分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，其特征在于，所述電流開關(guān)的開啟電位為2.7V，關(guān)閉電位為2V。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低功率能源采集及智能電源派發(fā)的戶外電源裝置，其特征在于，所述超級電容器充電時(shí)間為15秒，放電時(shí)間為45秒。
【文檔編號】H02J7/00GK103475058SQ201310418290
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】莫景德 申請人:江蘇安文電子科技有限公司