一种备用电源制造技术

本发明专利技术属于紧急备用电源领域，具体是涉及到一种备用电源，包括相变储能模块、热电发电模块、散热模块Ⅰ、散热模块Ⅱ和电源管理模块，相变储能模块设置有多组，热电发电模块设置在多组相变储能模块和散热模块Ⅰ之间；相变储能模块包括隔热框体和设置在隔热框体腔内的复合相变材料，隔热框体与热电发电模块连接一侧为导热侧壁，复合相变材料包括泡沫金属和填充于泡沫金属内的相变材料，多组相变储能模块中相变材料的相变温度不一致，本发明专利技术作为备用电源使用，不消耗其他能源，即无需维护和补充能源，可实现在极小空间内的恒定发电，且环境适应能力强，同时解决了目前常规备用电源存在的缺点。缺点。缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种备用电源


[0001]本专利技术属于紧急备用电源领域，具体是涉及到一种备用电源。

技术介绍

[0002]传感器其中一个重要作用就是在设备出现故障或异常情况时及时发现并采取措施，如果传感器无法正常工作，则会导致监测和控制系统的失效，这可能会导致设备的损坏、生产线的停工，甚至造成安全事故，因此，传感器是否正常使用，是保证设备安全和使用环境安全的重要条件。目前，传感器失效的其中一个常见的原因是传感器断电，因此对于重要的传感器，最好配备备用电源以供在传感器的电源出现故障时紧急使用。
[0003]目前的传感器备用电源一般采用电池或者发电机，前者本身具有一定的寿命，在长时间不使用后会失效，因此需要定期维护和充电，使得该种备用电源存在的意义大大降低，同时电池对环境要求高，不宜在高温或低温环境下备用，后者则体积较大，往往发电机的体积远大于传感器的体积，使其严重占用设备的安装空间，对于传感器数量多，分布较远的情况下也不宜进行连接。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种可长时间准备供电的备用电源。
[0005]本专利技术提供一种备用电源，包括相变储能模块、热电发电模块、散热模块Ⅰ、散热模块Ⅱ和电源管理模块，所述相变储能模块设置有多组，所述热电发电模块设置在多组相变储能模块和散热模块Ⅰ之间；所述相变储能模块包括隔热框体和设置在隔热框体腔内的复合相变材料，所述隔热框体与所述热电发电模块连接一侧为导热侧壁，所述复合相变材料包括泡沫金属和填充于泡沫金属内的相变材料，多组相变储能模块中相变材料的相变温度不一致；所述散热模块Ⅱ包括散热管和风机，所述散热管一端插入隔热框体腔内与复合相变材料接触，另一端凸伸于所述隔热框体的外侧，所述风机的出风方向朝向所述散热管凸伸部分；所述热电发电模块包括热电发电片，热电发电片的一端与导热侧壁连接，另一端与所述散热模块Ⅰ连接；所述电源管理模块与所述热电发电片和风机电连接，用于将热电发电片输出的电能为风机供电并控制风机工作，以及作为备用电源使用。
[0006]更进一步地，所述泡沫金属采用泡沫铜，所述相变材料采用石蜡，所述泡沫金属与所述导热侧壁焊接。
[0007]更进一步地，所述热电发电片设置有多块，所述热电发电模块还包括基板，多块热电发电片固定设置在所述基板上，多块热电发电片均匀分布在多组相变储能模块上。
[0008]更进一步地，多块热电发电片一端与导热侧壁之间涂有导热硅脂Ⅰ，另一端与散热模块Ⅰ之间涂有导热硅脂Ⅱ。
[0009]更进一步地，所述散热模块Ⅰ包括导热板和垂直设置在导热板上的多个导热翅片，所述导热板与所述热电发电片贴合。
[0010]更进一步地，所述隔热框体采用透明有机玻璃材质制成，所述导热侧壁采用铜材质制成。
[0011]更进一步地，所述相变储能模块设置有两组，相变储能模块Ⅰ中相变材料的相变温度为27～29℃，相变储能模块Ⅱ中相变材料的相变温度为9～11℃。
[0012]更进一步地，所述电源管理模块包括储电单元，用于储存热电发电片输出的电能。
[0013]更进一步地，所述电源管理模块还包括相互连接的电源管理器和温控开关，所述电源管理器包括整流电路、集成DC/DC电路、能量存储电路和能量输出电路。
[0014]更进一步地，本专利技术还包括运行检测模块，所述运行检测模块包括温度监控单元、理论输出功率计算单元、实际输出功率获取单元和对比单元；所述温度监控单元用于获取热电发电片两端的温度，理论输出功率计算单元根据温度监控单元获取的数据计算出理论输出功率；实际输出功率获取单元获取实际输出功率；对比单元获取理论输出功率和实际输出功率进行比对，判断备用电源是否正常工作。
[0015]本专利技术的有益效果是，1、作为备用电源使用，不消耗其他能源，即无需维护和补充能源，可实现在极小空间内的恒定发电，且环境适应能力强，同时解决了目前常规备用电源存在的缺点，另外，本申请还能用于给负载的电池组进行充电。
[0016]2、将热电发电技术与相变材料技术相结合，利用相变材料潜热大的特点将环境在时间尺度上的温度波动转化为热电发电片空间尺度上的温度差异，实现温差“时空”转换，即无需环境上具有高温区和低温区，利用复合相变材料结合热电发电片即可从空气中汲取源源不断的电力为低功耗无线传感器提供持续稳定的电能储备。
[0017]3、复合相变材料采用泡沫金属和相变材料的组合，泡沫金属可强化相变材料的蓄热能力，同时因为泡沫金属具有低密度、大比表面积、细致的通孔，储能过程近似等温等特点，可以使热量快速传递到整个隔热框体腔内，大大提高相变材料的有效导热系数，强化导热系数可以有效提高相变材料在相变过程中的蓄热速率，进而提高相变储能模块的热特性；另外，泡沫金属的加入减弱了相变材料在相变过程中的自然对流强度，且由于高导热系数，可以保证热量快速高效的通过导热侧壁传递给热电发电片，使整体上呈现出在保证成本的同时提高热电发电片的输出功率；而设置多组相变储能模块，且每组相变储能模块中相变材料的相变温度不一致，可以扩大供电的工作温度区间，增强供电设备对气候变化的适应能力。
[0018]4、至少两种不同相变温度的相变材料联合储能，可以扩大工作温度区间，增强装置对气候变化的适应性。
[0019]5、电源管理模块与热电发电模块结合，可为目标负载提供稳定和适配的电能储备。
[0020]6、风机的设置，通过热电发电模块所提供的电能进行驱动，可以通过自动调节热电发电片一端的温度进而调控热电发电片两端的温差，当风机所消耗的电能大于热电发电
片所提供的发电量时，即可关闭风机，进一步保证发电量。
附图说明
[0021]附图1为本专利技术的结构示意图；附图2为本专利技术的正剖视图；附图3为本专利技术中热电发电片和基板的安装示意图；附图4为本专利技术中电路连接示意图；附图5为本专利技术中热电发电片的连接示意图；附图6为本专利技术中元器件的热阻网络示意简图；附图7为本专利技术中铜板随温度变化的曲线图；附图8为本专利技术中发电功率与热电发电片两端温差的变化曲线图；附图9为本专利技术中相变材料和环境的温度变化曲线图；附图10为本专利技术中两组相变储能材料和单一相变储能材料的发电功率曲线对比图。
[0022]在图中，1
‑
相变储能模块；1001
‑
相变储能模块Ⅰ；1002
‑
相变储能模块Ⅱ；11
‑
隔热框体；111
‑
导热侧壁；12
‑
复合相变材料；121
‑
泡沫金属；122
‑
相变材料；2
‑
热电发电模块；21
‑
热电发电片；211
‑
P结；212
‑
N结；213
‑
陶瓷层；214
‑
铜片；22
‑
基板；3
‑
散热模块Ⅰ；31
‑
导热板；32
‑
导热翅片；4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种备用电源，其特征是，包括相变储能模块（1）、热电发电模块（2）、散热模块Ⅰ（3）、散热模块Ⅱ（4）和电源管理模块，所述相变储能模块（1）设置有多组，所述热电发电模块（2）设置在多组相变储能模块（1）和散热模块Ⅰ（3）之间；所述相变储能模块（1）包括隔热框体（11）和设置在隔热框体（11）腔内的复合相变材料（12），所述隔热框体（11）与所述热电发电模块（2）连接一侧为导热侧壁（111），所述复合相变材料（12）包括泡沫金属（121）和填充于泡沫金属（121）内的相变材料（122），多组相变储能模块（1）中相变材料（122）的相变温度不一致；所述散热模块Ⅱ（4）包括散热管（41）和风机（42），所述散热管（41）一端插入隔热框体（11）腔内与复合相变材料（12）接触，另一端凸伸于所述隔热框体（11）的外侧，所述风机（42）的出风方向朝向所述散热管（41）凸伸部分；所述热电发电模块（2）包括热电发电片（21），热电发电片（21）的一端与导热侧壁（111）连接，另一端与所述散热模块Ⅰ（3）连接；所述电源管理模块与所述热电发电片（21）和风机（42）电连接，用于将热电发电片（21）输出的电能为风机（42）供电并控制风机（42）工作，以及作为备用电源使用。2.如权利要求1所述的备用电源，其特征是，所述泡沫金属（121）采用泡沫铜，所述相变材料（122）采用石蜡，所述泡沫金属（121）与所述导热侧壁（111）焊接。3.如权利要求1所述的备用电源，其特征是，所述热电发电片（21）设置有多块，所述热电发电模块（2）还包括基板（22），多块热电发电片（21）固定设置在所述基板（22）上，多块热电发电片（21）均匀分布在多组相变储能模块（1）上。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：姚弈枫，易泽川，刘宏波，梁精龙，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：