本實用新型涉及一種基于單一熱-電槽的儲能系統。

背景技術：

熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉換的功能材料，1823年發現的塞貝克效應和1834年發現的帕爾帖效應為熱電能量轉換器和熱電制冷的應用提供了理論依據。隨著空間探索興趣的增加、醫用物理學的進展以及在地球難于日益增加的資源考察與探索活動，需要開發一類能夠自身供能且無需照看的電源系統，熱電發電對這些應用尤其合適。

利用自然界溫差和工業廢熱均可用于熱電發電，它能利用自然界存在的非污染能源，具有良好的綜合社會效益。另外，利用熱電材料制備的微型元件用于制備微型電源、微區冷卻、光通信激光二極管和紅外線傳感器的調溫系統，大大拓展了熱電材料的應用領域。因此，熱電材料是一種有著廣泛應用前景的材料，在環境污染和能源危機日益嚴重的今天，進行新型熱電材料的研究具有很強的現實意義和市場前景。

然而，熱電發電的發電電壓不穩定，限制了其進一步應用。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案為：

一種基于單一熱-電槽的儲能系統，包括：

熱-電槽、控制電路以及儲能模塊；

所述熱-電槽包括熱端、冷端以及設置于所述熱端和所述冷端之間的熱-電片，所述熱端包括第一進水口以及第一出水口，所述冷端包括第二進水口以及第二出水口；

所述控制電路包括Boost變換模塊、電流檢測模塊、PWM控制模塊以及電壓取樣模塊，所述Boost變換模塊與所述熱-電片電連接，所述電流檢測模塊用于獲取所述Boost變換模塊的電流信息，所述電壓取樣模塊用于獲取所述熱-電槽、所述儲能模塊以及所述電流檢測模塊的電壓信息，并將所述電壓信息傳輸給所述PWM控制模塊，所述PWM控制模塊根據所述電壓信息控制所述Boost變換模塊向所述儲能模塊充電。

優選的，所述電流檢測模塊采用MAX472芯片，其用于將電流信息轉換為電壓信息，再通過所述電壓取樣模塊確定電流值。

優選的，所述PWM控制模塊采用STC12C5620AD單片機。

優選的，所述控制電路的輸出電壓范圍3.5~7V。

優選的，當輸入電壓小于第一閾值時，需要通過所述Boost變換模塊進行升壓后，然后通過LM7805進行穩壓控制。

優選的，所述第一進水口、所述第一出水口、所述第二進水口以及所述第二出水口進一步包括電控閥門。

優選的，當所述輸入電壓小于第二閾值時，所述第一進水口、所述第一出水口、所述第二進水口以及所述第二出水口的電控閥門同時打開分別在熱端和冷端換入熱水和冷水。

優選的，當所述輸入電壓小于第二閾值時，所述第二進水口以及所述第二出水口的電控閥門同時打開在冷端換入冷水。

優選的，當所述冷端換水結束后，所述第一進水口和所述第一出水口同時打開在熱端換入熱水。

所述儲能系統進一步包括一按鍵，用于輸入所述第一閾值或所述第二閾值。

本實用新型的有益效果為：本實用新型提供的基于單一熱-電槽的儲能系統通過所述控制電路中的電壓取樣模塊對輸入、輸出電壓實時采樣，通過改變占空比保證負載或儲能模塊充電電壓基本穩定，擴展其應用。另外，還可以最大限度的減小充電電流的影響，提高儲能模塊的性能。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的單一熱-電槽的儲能系統的結構示意圖。

圖2是本實用新型實施例提供的單一熱-電槽的儲能系統中的Boost變換模塊與電流檢測模塊的電路圖。

圖3是本實用新型實施例提供的單一熱-電槽的儲能系統中的PWM控制模塊以及所述電壓取樣模塊的電路圖。

圖4是本實用新型實施例提供的單一熱-電槽的儲能系統中的穩壓模塊的電路圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請一并參照圖1，一種基于單一熱-電槽的儲能系統100，包括：熱-電槽10、控制電路20以及儲能模塊30。

所述熱-電槽包括熱端11、冷端13以及設置于所述熱端11和所述冷端13之間的熱-電片12。所述熱端11包括第一進水口112以及第一出水口114，所述冷端13包括第二進水口122以及第二出水口124。所述第一進水口112、所述第一出水口114、所述第二進水口122以及所述第二出水口124進一步包括電控閥門116/118/126/128，用于控制所述熱端11或所述冷端13的熱水或冷水的進出。

所述控制電路20包括Boost變換模塊22、電流檢測模塊23、PWM控制模塊21以及電壓取樣模塊24。所述Boost變換模塊22與所述熱-電片12電連接。所述電流檢測模塊23用于獲取所述Boost變換模塊22的電流信息，所述電壓取樣模塊24用于獲取所述熱-電槽10、所述儲能模塊30以及所述電流檢測模塊23的電壓信息，并將所述電壓信息傳輸給所述PWM控制模塊21，所述PWM控制模塊21根據所述電壓信息控制所述Boost變換模塊22向所述儲能模塊30充電。

請一并參照圖2，所述Boost變換模塊22與電流檢測模塊23集成設置包括：順序連接的第一兩端子連接器、第一子電路、第二子電路、第三子電路、第四子電路以及第二兩端子連接器。

所述第一電路模塊包括第一二極管D1、第一電阻器R1、第二電阻器R2、第三電阻器R3以及第三發光二極管D3，所述第一二極管D1的正極連接所述第一兩端子連接器的第二端口，所述第一二極管D1的負極依次連接所述第一電阻器R1以及所述第三電阻器R3后接地，所述第一二極管D1的負極依次連接所述第二電阻器R2以及所述第三發光二極管D3的正極后接地。

所述第二子電路包括第一電感器L1、第四電阻R4、第一三極管Q1、第二三極管Q2以及第二二極管D2，所述第一二極管D1的負極依次連接所述第四電阻R4、所述第二三極管Q2的集電極后通過所述第二三極管Q2的發射極接地，所述第一二極管D1的負極依次連接所述第一電感器L1、所述第一三極管Q1的發射極后通過所述第一三極管Q1的集電極接地，所述第二三極管Q2的集電極與所述第一三極管Q1的基極連接，所述第二二極管D2的正極與所述第一電感器L1及所述所述第一三極管Q1的發射極連接。

所述第三子電路包括第五電阻器R5、第六電阻器R6、第一電容器C1以及第七電阻器R7，所述第二二極管D2的負極依次連接所述第五電阻器R5、所述第六電阻器R6后接地，所述第一電容器C1的第一端與所述第二二極管D2的負極電連接，所述第一電容器C1的第二端接地，所述第七電阻器R7的第一端與所述第二二極管D2的負極電連接，所述第七電阻器R7的第二端接地。

所述第四子電路包括第八電阻器R8、第九電阻器R9、第十電阻器R10、第十一電阻器R11以及MAX472芯片，所述第二二極管D2的負極連接所述第八電阻器R8后與所述MAX472芯片的RG1端口連接，所述第二二極管D2的負極依次連接所述第九電阻器R9、所述第十電阻器R10后與所述MAX472芯片的RG2端口連接，所述MAX472芯片的OUT端口與所述第十一電阻器R11連接后接地，所述第二兩端子連接器的第一端口連接于所述第九電阻器R9以及第十電阻器R10之間。

所述第一電阻器R1、第二電阻器R2、第三電阻器R3、第四電阻器R4、第五電阻器R5、第六電阻器R6、第七電阻器R7、第八電阻器R8、第九電阻器R9、第十電阻器R10以及第十一電阻器R11的阻值分別為160kΩ、1.5kΩ、80kΩ、80kΩ、240kΩ、80kΩ、10kΩ、100Ω、0.1Ω、100Ω以及20kΩ。所述第二三極管Q 2為NPN型三極管，所述第一三極管Q 1為PNP型三極管。所述第一電感器L1的電感量為2200μH。所述第一電容器C1的電容量為100nF。所述第二三極管Q2的基極連接脈沖寬度調制（PWM）。所述MAX472芯片的SHDN端口、NC端口以及GND端口接地。所述第一電阻器R1和第三電阻器R3之間輸入信號IN0，所述第五電阻器R5和所述第六電阻器R6之間輸入信號IN0，所述MAX472芯片的OUT端口和所述第十一電阻器R11之間輸入信號IN2。所述第一兩端子連接器的第一端口接地，所述第二兩端子連接器的第二端口接地。所述MAX472芯片，其用于將電流信息轉換為電壓信息，再通過所述電壓取樣模塊確定電流值。

請一并參照圖3，所述PWM控制模塊21以及所述電壓取樣模塊24集成設置包括：STC12C5620AD單片機；第十二電阻器R12，一端連接所述STC12C5620AD單片機的RST端口，另一端接地；第二電容器C2，一端連接所述STC12C5620AD單片機的RST端口，另一端接VCC電壓；并聯的第三電容器C3及第四電容器C4，所述并聯的第三電容器C3及第四電容器C4的一端接所述STC12C5620AD單片機的VCC端口并接VCC電壓，另一端接地；第一SW-PB開關S1，一端連接所述STC12C5620AD單片機的P1.6/ADC6接口；第二SW-PB開關S2，一端連接所述STC12C5620AD單片機的P1.6/ADC5接口；第五電容器C5，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL2接口，另一端接地；第五六電容器C6，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL1接口，另一端接地；以及晶體振蕩器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL2接口，另一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL1接口。

所述第十二電阻器的阻值分別為10kΩ。所述第二電容器C1、第三電容器C2、第四電容器C3、第五電容器C4以及第六電容器C5的電容量分別為10μF、10μF、0.1μF、18pF以及18pF。所述晶體振蕩器的震蕩頻率為12MHz。所述STC12C5620AD單片機的P1.2/ADC2接口接輸信號IN2。所述STC12C5620AD單片機的P1.1/ADC1接口接輸信號IN1。所述STC12C5620AD單片機的P1.0/ADC2接口接輸信號IN0。所述第一SW-PB開關S1及所述第二SW-PB開關S2的另一端接VCC電壓。

所述控制電路20的輸出電壓范圍3.5~7V?？梢岳斫?，當所述熱-電槽10具有的熱端11和冷端13具有較高溫度差時，可以正常輸出電壓3.5~7V。隨著熱端11和冷端13的溫度差下降到一定值時，其輸出溫度會低于小于第一閾值，如3.5V。此時，需要通過所述Boost變換模塊進行升壓后，然后穩壓電路進行控制。請參照圖4，所述穩壓電路包括第六電容器C6、第七電容器 C7、第八電容器C8、第四二極管D4以及LM7805芯片。

為了保證所述熱-電槽10的輸出電壓保持在一定范圍內，需要對所述熱端11和所述冷端13的溫度進行控制。一種方法是：當所述輸入電壓小于第二閾值時，所述第一進水口112、所述第一出水口114、所述第二進水口122以及所述第二出水口124的電控閥門116/118/126/128同時打開分別在熱端11和冷端13換入熱水和冷水。另一種方法為：當所述輸入電壓小于第二閾值時，所述第二進水口122以及所述第二出水口124的電控閥門126/128同時打開在冷端13換入冷水，當所述冷端13換水結束后，所述第一進水口112和所述第一出水口114同時打開在熱端11換入熱水。優選的，由于溫度的傳感會有一定的時間差，故，優選，所述第二閾值小于等于所述第一閾值。所述第二閾值優選小于等于3.5V。更優選的，所述第二閾值優選大于等于3.0V且小于等于3.5V。所述儲能系統100可進一步包括一按鍵25，用于輸入所述第二閾值。

以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。