TWI488404B - 太陽能複合供電系統 - Google Patents

Description

太陽能複合供電系統

　　本發明係有關於一種太陽能複合供電系統，尤其是指一種可充分利用太陽能源供應空調裝置與冰箱之運轉，以最大化太陽能源利用率，減少空調裝置與冰箱兩項家電的市電電源用電比率，以降低能源的消耗及減緩地球暖化之太陽能複合供電系統。

　　隨著科技之進步，太陽能已被廣泛應用於生產、生活之各個方面；由於太陽能之應用受天氣、光照強度等因素之影響，導致直接由光電轉換所得之電能輸出極不穩定，因此一般先將太陽能光電轉換所得之電能儲存於一蓄電裝置內，再由蓄電裝置對用電設備（例如照明裝置等）進行供電，如此可實現電能之穩定供應。

　　接續，一般房屋頂樓因直接受到陽光照射，加上熱氣係往上昇的原理，使得頂樓溫度特別的高，尤其一到夏天，頂樓的悶熱常讓人感到不舒適，同時亦使得頂樓冷氣的用電量大幅增加；坊間為解決頂樓溫度較高的問題，通常都是於頂樓再加蓋一層鐵皮屋，使陽光不會直射樓頂地面；但是，加蓋鐵皮屋除了造價高昂之外，亦會破壞房屋整體美觀，甚至造成違建的問題。

　　此外，節約能源當然包含電能的運用，例如使用電器能保持不用即拔掉插頭的習慣即可節省能源；惟電冰箱卻無法適用這種方法，由於需要保存食物之新鮮，因此冰箱需要常年累月地運作，當然就一直消耗電力；而根據統計，在一般的家電用品中，電冰箱的用電量約高達家庭總用電量的１６％，且更有研究指出台灣地區每家戶平均使用２﹒７台冷氣及１﹒３台冰箱，兩項家電占家庭用電比率４９％；因此，有必要提供一種適用於冷氣與冰箱之太陽能複合供電系統，以期降低能源的消耗及減緩地球暖化。

　　今，發明人即是鑑於上述現有之太陽能供電系統於實際實施時產生多處缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。

　　本發明主要目的為提供一種可充分利用太陽能源供應空調裝置與冰箱之運轉，以最大化太陽能源利用率，減少空調裝置與冰箱兩項家電的市電電源用電比率，以降低能源的消耗及減緩地球暖化之太陽能複合供電系統。

　　為了達到上述實施目的，本發明人提出一種太陽能複合供電系統，包括有一用以吸收太陽光能並將太陽光能轉換成電能之太陽能板、一電性連接太陽能板，接收並儲存太陽能板轉換之電能的蓄電單元、一電性連接蓄電單元之控制單元、至少一分別電性連接蓄控制單元以及市電電源之空調裝置，以及至少一分別電性連接控制單元以及市電電源之冰箱；其中，蓄電單元係具有一電壓偵測模組，且控制單元包括有一第一控制器以及第一控制器電性連接之第一切換裝置；再者，空調裝置與控制單元間設有一由第一控制器所控制且電性連接市電電源之第二切換裝置，當電壓偵測模組偵測蓄電單元之電壓大於一第一預設臨界值時，第一控制器輸出一訊號至第二切換裝置，使空調裝置接收蓄電單元之電能，反之，如果蓄電單元之電壓不足時（例如：小於一預設電壓值，該預設電壓值係小於第一預設臨界值與第二預設臨界值），則使空調裝置接收市電電源之電能；再者，冰箱與市電電源間設有一由第一控制器所控制之第三切換裝置，當空調裝置未啟動，且電壓偵測模組偵測蓄電單元之電壓大於一第二預設臨界值時，第一控制器輸出一訊號至第三切換裝置，使冰箱接收蓄電單元之電能，反之，若蓄電單元之電壓不足時，則使冰箱接收市電電源之電能；其中，第二預設臨界值之電壓係大於第一預設臨界值之電壓；藉此，當蓄電單元之電壓大於第一預設臨界值時，空調裝置僅接收蓄電單元輸出之交流電壓以供應運轉所需之電力，而冰箱運轉所需之電力則由市電電源所提供；而當空調裝置無開啟時，冰箱則可選擇接收蓄電單元與市電電源之電能，亦即可在接收蓄電單元與市電電源之電能間作切換；藉此，不僅可充分利用太陽光之能量，減少空調裝置與冰箱兩項家電的市電電源用電比率，以降低能源的消耗及減緩地球暖化。

　　如上所述之太陽能複合供電系統，其中控制單元分別與第二切換裝置和第三切換裝置間進一步設置有一直流轉交流電壓單元，接收蓄電單元輸出的直流電壓並轉換成交流電壓後輸出；其中，直流轉交流電壓單元可分別具有２２０Ｖ與１１０Ｖ之交流輸出電壓。

　　如上所述之太陽能複合供電系統，其中太陽能板與蓄電單元間設有一充電模組，且充電模組較佳為一最大功率追蹤（ＭＰＰＴ）充電器。

(1)．．．太陽能板

(2)．．．蓄電單元

(21)．．．電壓偵測模組

(3)．．．控制單元

(31)．．．第一控制器

(32)．．．第一切換裝置

(4)．．．空調裝置

(5)．．．巿電電源

(6)．．．第二切換裝置

(7)．．．冰箱

(8)．．．第三切換裝置

(9)．．．充電模組

(10)．．．直流轉交流電壓單元

第一圖：本發明太陽能複合供電系統較佳實施例之電性關係配置方塊圖

　　本發明之目的及其電路設計功能上的優點，將依據以下圖面所示之電路圖，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。

　　首先，請參閱第一圖所示，為本發明太陽能複合供電系統較佳實施例之電性關係配置方塊圖，太陽能複合供電系統係包括有：

　　一太陽能板（１），用以吸收太陽光能，並將太陽光能轉換成電能；

　　一蓄電單元（２），係電性連接太陽能板（１），接收並儲存太陽能板（１）轉換之電能，且蓄電單元（２）具有一電壓偵測模組（２１）；

　　一控制單元（３），係電性連接蓄電單元（２），控制單元（３）包括有一第一控制器（３１）以及與第一控制器（３１）電性連接之第一切換裝置（３２）；其中，第一控制器（３１）可由一微處理晶片實現，且本發明之所有切換裝置可為一開關組；值得注意的，於另一實施例中，第一切換裝置（３２）可為第一控制器（３１）之一部分，且電壓偵測模組（２１）亦可實現於第一控制器（３１）中；

　　至少一空調裝置（４），係分別電性連接控制單元（３）以及一市電電源（５），空調裝置（４）可接收蓄電單元（２）或市電電源（５）輸出之電力；其中，於空調裝置（４）與控制單元（３）間設有一由第一控制器（３１）所控制且電性連接市電電源（５）之第二切換裝置（６），當電壓偵測模組（２１）偵測蓄電單元（２）之電壓大於一第一預設臨界值時，第一控制器（３１）輸出一訊號至第二切換裝置（６），使空調裝置（４）接收蓄電單元（２）之電能，反之，使空調裝置（４）接收市電電源（５）之電能；舉例而言，當電壓偵測模組（２１）偵測蓄電單元（２）之電壓大於一第一預設臨界值時，第一控制器（３１）輸出一斷開訊號至第二切換裝置（６），第二切換裝置（６）使市電電源（５）斷開，意即空調裝置（４）僅接收蓄電單元（２）輸出之電能以供應運轉所需；反之，當電壓偵測模組（２１）偵測蓄電單元（２）之電壓不足時（例如：小於一預設電壓值，且該預設電壓值係小於第一預設臨界值與第二預設臨界值），第一控制器（３１）輸出一啟動訊號至第二切換裝置（６），第二切換裝置（６）使市電電源（５）導通，亦即使空調裝置（４）接收市電電源（５）輸出之交流電壓以供應運轉所需之電力；以及

　　至少一冰箱（７），係分別電性連接控制單元（３）以及市電電源（５），冰箱（７）可接收蓄電單元（２）或市電電源（５）輸出之電力；其中，於冰箱（７）與市電電源（５）間設有一由第一控制器（３１）所控制之第三切換裝置（８），當空調裝置（４）未啟動，且電壓偵測模組（２１）偵測蓄電單元（２）之電壓大於一第二預設臨界值時，第一控制器（３１）輸出一訊號至第三切換裝置（８），使冰箱（７）接收蓄電單元（２）之電能，反之，使冰箱（７）接收市電電源（５）之電能；其中，第二預設臨界值之電壓係大於第一預設臨界值之電壓。

　　此外，本發明之空調裝置（４）或冰箱（７）運轉所需之電力不限定為交流電能或直流電能，當空調裝置（４）或冰箱（７）所需之電力為交流電能時，可於控制單元（３）分別與第二切換裝置（６）和第三切換裝置（８）間進一步設置有一直流轉交流電壓單元（１０），用以接收蓄電單元（２）輸出的直流電壓並轉換成交流電壓後輸出予空調裝置（４）或冰箱（７）運轉所需之電力，於本實施例中，係以交流電能為例，且上述之直流轉交流電壓單元（１０）可分別具有２２０Ｖ與１１０Ｖ之交流輸出電壓，以分別供應空調裝置（４）和冰箱（７）所需之電能。

　　再者，於本實施例中，太陽能板（１）與蓄電單元（２）間可設有一充電模組（９），充電模組（９）較佳為一最大功率追蹤（ＭＰＰＴ）充電器，且充電模組（９）可設置有一過載保護器（圖中未標示），於太陽能板（１）吸收之電量大於一預設值時，過載保護器係形成不導通狀態，使得蓄電單元（２）停止儲存太陽能板（１）所產生之電能，以避免蓄電單元（２）產生過載現象。

　　根據上述之太陽能複合供電系統於實際實施使用時，當白天該系統啟動時，太陽能板（１）吸收充足日光透過充電模組（９）轉換電能並儲存於蓄電單元（２）中，當蓄電單元（２）之電壓大於第一預設臨界值（例如２３Ｖ）時，第一控制器（３１）即輸出一斷開訊號至第二切換裝置（６），第二切換裝置（６）使市電電源（５）斷開，意即空調裝置（４）僅接收蓄電單元（２）輸出之交流電壓以供應運轉所需之電力，此時，第一切換裝置（３２）係將控制單元（３）與第三切換裝置（８）間之電路斷開，亦即冰箱（７）運轉所需之電力係由市電電源（５）所提供；而當空調裝置（４）無開啟時（可例如手動關閉空調裝置（４）），第一控制器（３１）則輸出一訊號至第三切換裝置（８），使冰箱（７）可選擇接收蓄電單元（２）或市電電源（５）之電能，且當蓄電單元（２）之電壓大於第二預設臨界值（例如２４Ｖ）時，第一控制器控制第三切換裝置（８）使冰箱（７）僅接收蓄電單元（２）之電能；藉此，不僅可充分利用太陽光之能量，減少空調裝置（４）與冰箱（７）兩項家電的市電電源（５）用電比率，以降低能源的消耗及減緩地球暖化；值得注意的，本發明之第一切換裝置（３２）係因為目前蓄電單元（２）之技術無法在安全的機制下同時供給空調裝置（４）和冰箱（７）電能才設置之元件；亦即，若未來蓄電單元（２）之技術成熟，能在安全無虞的狀態下同時提供空調裝置（４）和冰箱（７）電能時，第一切換裝置（３２）係可不予以使用。

　　值得注意的，本發明太陽能複合供電系統之空調裝置（４）較佳係安裝於頂樓房間或頂層加蓋閣樓等白天溫度較高之空間內；藉此，可改善頂樓房間或頂層加蓋閣樓等白天溫度較高之室內空間因高溫悶熱讓人感到不舒適之問題。

　　綜上所述，本發明之太陽能複合供電系統，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

　　惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

(1)．．．太陽能板

(2)．．．蓄電單元

(21)．．．電壓偵測模組

(3)．．．控制單元

(31)．．．第一控制器

(32)．．．第一切換裝置

(4)．．．空調裝置

(5)．．．巿電電源

(6)．．．第二切換裝置

(7)．．．冰箱

(8)．．．第三切換裝置

(9)．．．充電模組

(10)．．．直流轉交流電壓單元

Claims (5)

1. 一種太陽能複合供電系統，係包括有：
   　　一太陽能板，用以吸收太陽光能，並將太陽光能轉換成電能；
   　　一蓄電單元，係電性連接該太陽能板，接收並儲存該太陽能板轉換之電能，且該蓄電單元具有一電壓偵測模組；
   　　一控制單元，係電性連接該蓄電單元，該控制單元包括有一第一控制器以及與該第一控制器電性連接之第一切換裝置；
   　　至少一空調裝置，係分別電性連接該控制單元以及一市電電源，該空調裝置接收該蓄電單元或該市電電源輸出之電力；其中，於該空調裝置與該控制單元間設有一由該第一控制器所控制且電性連接該市電電源之第二切換裝置，當該電壓偵測模組偵測該蓄電單元之電壓大於一第一預設臨界值時，該第一控制器輸出一訊號至該第二切換裝置，使該空調裝置接收該蓄電單元之電能，反之，使該空調裝置接收該市電電源之電能；以及
   　　至少一冰箱，係分別電性連接該控制單元以及該市電電源，該冰箱接收該蓄電單元或該市電電源輸出之電力；其中，於該冰箱與該市電電源間設有一由該第一控制器所控制之第三切換裝置，當該空調裝置未啟動，且該電壓偵測模組偵測該蓄電單元之電壓大於一第二預設臨界值時，該第一控制器輸出一訊號至該第三切換裝置，使該冰箱接收該蓄電單元之電能，反之，使該冰箱接收該市電電源之電能；其中，該第二預設臨界值之電壓係大於該第一預設臨界值之電壓。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能複合供電系統，其中於該太陽能板與該蓄電單元間設有一充電模組。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之太陽能複合供電系統，其中該充電模組係為一最大功率追蹤（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ，ＭＰＰＴ）充電器。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能複合供電系統，其中該控制單元分別與該第二切換裝置和該第三切換裝置間進一步設置有一直流轉交流電壓單元，接收該蓄電單元輸出的直流電壓並轉換成交流電壓後輸出。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之太陽能複合供電系統，其中該直流轉交流電壓單元分別具有２２０Ｖ與１１０Ｖ之交流輸出電壓。