溫差發電鋰電池充電系統的製作方法
2023-12-03 20:48:26
專利名稱：溫差發電鋰電池充電系統的製作方法
技術領域：
溫差發電鋰電池充電系統技術領域[0001 ] 本實用新型涉及一種充電設備，尤其是涉及一種溫差發電鋰電池充電系統。
技術背景[0002]許多小型電子產品如MP3、MP4、手機、數位相機、筆記本電腦等都是用鋰電池供電。 在野外或無電環境時，當鋰電池無法及時充電會導致這些電子產品無法使用，這就需要應急充電裝置。近年來半導體溫差發電技術取得了較大發展，溫差發電所需的能量在野外可以較容易實現，具有較廣泛的應用前景。與蓄電池相比，超級電容器具有體積小、容量大、功率比及能量比高，無須特別的充電電路和放電控制電路，充電迅速、免維護等優點，是一種新型的綠色儲能元件。如何利用半導體溫差發電技術來實現在野外或無電環境時對鋰電池進行充電已成為業內十分關注的問題。發明內容[0003]本實用新型的目的是提供一種特別適合野外作業，利用冷熱源溫差進行發電並為鋰電池充電的溫差發電鋰電池充電系統。[0004]本實用新型設有溫差發電組件、穩壓電路、超級電容和鋰電池充電配件；[0005]所述溫差發電組件設有半導體溫差發電模塊、熱源傳導件和冷源傳導件，半導體溫差發電模塊設於熱源傳導件與冷源傳導件之間，半導體溫差發電模塊的熱端面觸接熱源傳導件，半導體溫差發電模塊的冷端面觸接冷源傳導件；穩壓電路的電壓輸入端與半導體溫差發電模塊的電壓輸出端電連接，穩壓電路的電壓輸出端與鋰電池充電配件的電壓輸入端電連接，鋰電池充電配件的電壓輸出端為對鋰電池進行充電的輸出端；超級電容的正極板接於溫差發電模塊的電壓輸出端與穩壓電路的電壓輸入端之間，超級電容的負極板接地。[0006]所述熱源傳導件可採用鋁塊、銅塊等傳導效果好的金屬塊，所述冷源傳導件可採用鋁鍋、銅鍋等傳導效果好的金屬容器，所述熱源傳導件與所述冷源傳導件最好經緊固件連接。[0007]所述穩壓電路可採用型號為LM2577-12的升壓穩壓晶片。[0008]所述鋰電池充電配件可直接市購現有鋰電池充電標準配件。[0009]所述穩壓電路的電壓輸入端與半導體溫差發電模塊的電壓輸出端電連接，最好是在穩壓電路的電壓輸入端與半導體溫差發電模塊的電壓輸出端之間設有2個二極體，所述超級電容的正極板接在2個二極體之間，所述二極體可採用型號為IN5822的肖特基二極體。在半導體溫差發電模塊與超級電容之間接有肖特基二極體是為了防止超級電容電壓較高時對半導體溫差發電模塊產生反充。在超級電容與穩定電路之間接有肖特基二極體是為了防止穩定電路對超級電容的影響，肖特基二極體比普通二極體壓降小。[0010]所述超級電容採用現有的超級電容，超級電容是近幾年才批量生產的一種無源器件，介於電池與普通電容之間，具有電容的大電流快速充放電特性，同時也有電池的儲能特性，並且重複使用壽命長，放電時利用移動導體間的電子(而不依靠化學反應)釋放電流， 從而為設備提供電源。[0011]與現有技術比較，本實用新型具有以下突出優點[0012]在野外使用時，可直接採用火作為熱源(如用火燒熱鋁塊)，直接採用水作為冷源 (將水放入鋁鍋內)，這樣就可利用火(熱源)與水(冷源)之間的溫差使半導體溫差發電模塊發電，將電能用超級電容儲存和穩壓處理，就可實現為鋰電池充電。由此可見，本實用新型可廣泛應用於各種野外環境，只要有熱源和水，就能實現鋰電池充電。充電系統壽命長，便於攜帶且不需維護，使用方便，而且充電系統為綠色環保的充電系統。本實用新型以超級電容作為輔助儲能元件，這樣當半導體溫差發電模塊產生足夠的功率時給負載提供電能，同時給超級電容充電，若功率不足時，由超級電容提供電能；超級電容是綠色儲能元件， 具有高能量密度、長時間的連續充放電能力、充放電電路十分簡單等特點。本實用新型可使半導體溫差發電模塊總是以匹配功率向外提供能量，這樣能夠充分利用其效率。總之，本實用新型具有便於攜帶、清潔、無汙染、方便，能夠在無電或斷電的野外和應急情況下給各種電子產品中的鋰電池進行充電的突出優點。
[0013]圖1為本實用新型實施例的結構組成及電路原理框圖。[0014]圖2為圖1中的溫差發電組件的結構示意圖。[0015]圖3為圖2的俯視示意圖。[0016]圖4為圖1中的超級電容接入電路原理圖。[0017]圖5為圖1中的穩壓電路原理圖。
具體實施方式
[0018]參見圖1 3，本實用新型設有溫差發電組件、穩壓電路、超級電容和鋰電池充電標準配件。[0019]溫差發電組件設有半導體溫差發電模塊40、鋁塊50 (熱源傳導件)和鋁鍋10 (冷源傳導件)，半導體溫差發電模塊40設於鋁塊50與鋁鍋10之間，半導體溫差發電模塊40 的熱端面貼緊在鋁塊50上，半導體溫差發電模塊40的冷端面貼緊在鋁鍋10底面上，鋁塊 50與鋁鍋10的底座30經銷釘60緊固連接。鋁鍋10盛有水(冷源)P。在鋁塊50的下方可燒火(熱源)。穩壓電路輸出12V的電壓。穩壓電路的電壓輸出端與鋰電池充電配件的電壓輸入端電連接，鋰電池充電配件的電壓輸出端為對鋰電池進行充電的輸出端。[0020]參見圖4，半導體溫差發電模塊的電壓輸出端經2個型號為IN5822的肖特基二極體與穩壓電路的電壓輸入端電連接。超級電容的正極板接於2個肖特基二極體之間，超級電容的負極板接地。在半導體溫差發電模塊與超級電容之間接1個肖特基二極體是為了防止超級電容電壓較高時對半導體溫差發電模塊產生反充。超級電容與穩定電路之間接另一個肖特基二極體是為了防止穩定電路對超級電容的影響，而且肖特基二極體比普通二極體壓降小。超級電容的容量可根據實際需要按電容原理選用，這裡採用50F/16V。加入超級電容作為儲能元件，一方面根據溫差發電原理，半導體溫差發電產生的電能會因為溫差的變化而變化，因而有必要加入一個輔助的儲能元件。另一方面是因為超級電容是綠色儲能元件，相比於蓄電池具有高能量密度、長時間的連續充放電壽命、而且充放電電路十分簡單等優點。[0021] 參見圖5，穩壓電路選用型號為LM2577-12升壓穩壓晶片，其輸入電壓範圍是 3. 5V 40V，輸出電壓是穩定12V。升壓穩壓晶片內部有1. 23V和2. 5V能隙基準電壓單元， 52kHz固定頻率鋸齒波振蕩器、RS觸發器、電晶體驅動電路和峰值電流可以達到3A的電晶體，還包括峰值電流採樣電阻、採樣電流放大器、採樣電壓放大器，共同組成電壓、電流誤差反饋系統，以達到脈衝寬度調製(PWM)工作方式。另外，它還具有軟啟動、欠壓鎖定、過流限制及熱關斷等單元。升壓穩壓晶片只需要外接六個元器件就可以組成一個輸出12V的直流升壓電源。Cl為直流輸入的濾波電容，Ll是功率電感，IN5821是肖特基二極體，C3為輸出電壓的濾波電容，Rl、C2組成補償網絡。圖5中的標號1 5表示升壓穩壓晶片的管腳。
權利要求1.溫差發電鋰電池充電系統，其特徵在於設有溫差發電組件、穩壓電路、超級電容和鋰電池充電配件；溫差發電組件設有半導體溫差發電模塊、熱源傳導件和冷源傳導件，半導體溫差發電模塊設於熱源傳導件與冷源傳導件之間，半導體溫差發電模塊的熱端面觸接熱源傳導件， 半導體溫差發電模塊的冷端面觸接冷源傳導件；穩壓電路的電壓輸入端與半導體溫差發電模塊的電壓輸出端電連接，穩壓電路的電壓輸出端與鋰電池充電配件的電壓輸入端電連接，鋰電池充電配件的電壓輸出端為對鋰電池進行充電的輸出端；超級電容的正極板接於溫差發電模塊的電壓輸出端與穩壓電路的電壓輸入端之間，超級電容的負極板接地。
2.如權利要求1所述的溫差發電鋰電池充電系統，其特徵在於所述熱源傳導件採用鋁塊，所述冷源傳導件採用鋁鍋，所述熱源傳導件與所述冷源傳導件經緊固件連接。
3.如權利要求1所述的溫差發電鋰電池充電系統，其特徵在於所述穩壓電路採用型號為LM2577-12的升壓穩壓晶片。
4.如權利要求1所述的溫差發電鋰電池充電系統，其特徵在於所述穩壓電路的電壓輸入端與半導體溫差發電模塊的電壓輸出端電連接，是在穩壓電路的電壓輸入端與半導體溫差發電模塊的電壓輸出端之間設有2個二極體，所述超級電容的正極板接在2個二極體之間。
5.如權利要求4所述的溫差發電鋰電池充電系統，其特徵在於所述二極體採用型號為 IN5822的肖特基二極體。
專利摘要溫差發電鋰電池充電系統，涉及一種充電設備。設有溫差發電組件、穩壓電路、超級電容和鋰電池充電配件；溫差發電組件設有半導體溫差發電模塊、熱源傳導件和冷源傳導件，半導體溫差發電模塊設於熱源傳導件與冷源傳導件之間，半導體溫差發電模塊熱端面觸接熱源傳導件，半導體溫差發電模塊冷端面觸接冷源傳導件；穩壓電路的電壓輸入端與半導體溫差發電模塊的電壓輸出端電連接，穩壓電路的電壓輸出端與鋰電池充電配件電壓輸入端電連接，鋰電池充電配件的電壓輸出端為對鋰電池進行充電的輸出端；超級電容正極板接於溫差發電模塊電壓輸出端與穩壓電路電壓輸入端之間，超級電容負極板接地。特別適合野外作業，利用冷熱源溫差進行發電並為鋰電池充電。
文檔編號H02N11/00GK202282621SQ20112039406
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月14日 優先權日2011年10月14日
發明者劉敏, 呂迎陽, 陳忠, 陳金燦 申請人:廈門大學