АВТОНОМНОЕ МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ, АККУМУЛИРОВАНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Российский патент 2021 года по МПК G05F1/66 H02J13/00 H02S10/40 H02J7/35 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к сфере автономных систем для генерирования и аккумулирования электроэнергии.

В частности, настоящее изобретение относится к устройству, которое характеризуется как мобильностью, так и компактностью конструкции, и которое выполнено, с одной стороны, с возможностью генерирования электроэнергии, а с другой стороны с возможностью аккумулирования этой сгенерированной электроэнергии во внутренних аккумуляторных батареях, а также во внешних переносных аккумуляторах, причем последние специально разработаны таким образом, что они являются единственными устройствами, которые рекомендованы для подключения к указанному устройству.

В частности, было разработано устройство, которое обеспечивает возможность интеллектуального и автономного управления генерированием и аккумулированием электроэнергии, благодаря чему оно имеет перспективы эксплуатации и пригодно к применению в тех районах, где затруднен доступ к электроэнергии.

Кроме того, в частности, это устройство может также обеспечивать доступ к электронной телекоммуникационной сети, такой как Интернет, для большого числа пользователей и доступ к холодильнику, а также удаленное управление, мониторинг и контроль его функционирования.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

На современном уровне развития техники традиционно используются автономные системы, обеспечивающие возможность доступа к электроэнергии, в частности, с помощью подвижных тепловых систем, таких как двигатели или турбины, а также обеспечивающие возможность подключения к существующим электрическим сетям, чтобы быстро восполнить нехватку электроэнергии.

В этой связи указанные устройства предусматривают средства генерирования электроэнергии на углеродной основе, но при этом они требуют наличия электрических сетей, а также сопутствующей инфраструктуры по распределению электроэнергии, которая в действительности может отсутствовать в некоторых регионах развивающихся стран.

Из уровня техники также известны системы, называемые «микро-сетями», которые используются при создании электростанций, потребляющих солнечную или ветровую энергию, или при организации упрощенной электрической сети для подключения домохозяйств с микро-сетями к электростанции.

Это устройство позволяет эффективным образом удовлетворять потребности в электроэнергии в изолированных районах, но с другой стороны оно не является мобильным, а также требует больших затрат и много времени на монтаж. Кроме того, такое устройство предъявляет множество требований к инфраструктуре, которая должна быть реализована, с одновременным сохранением необходимого уровня безопасности.

Более широкое применение также начинают находить системы, которые обеспечивают возможность потребления электроэнергии для собственных нужд, т.е. генерирование и потребление своей собственной электроэнергии (например, с использованием панелей солнечных батарей на крыше дома), которые могут стать решением означенной проблемы в удаленных районах.

Тем не менее, применение этих систем в развивающихся странах затруднено из-за их высокой стоимости и непригодных для монтажа крыш, а также потому, что их эксплуатация и техническое обслуживание требуют специальной технической поддержки на местном уровне.

Таким образом, решения, предлагаемые на современном уровне развития техники, не адаптированы к условиям в тех регионах развивающихся стран, куда не поставляется электроэнергия.

Из уровня техники также известна заявка на патент США №2004/124711, которая относится к мобильной системе генерирования электроэнергии, включающей в себя первые средства генерирования электроэнергии, соединенные с передвижным жилым помещением, где находятся вторые средства генерирования электроэнергии, отличные от первых средств, например, фотоэлектрические панели и средства генерирования электроэнергии из энергии ветра. Также предусмотрен узел сопряжения для соединения между собой самых разных подзаряжаемых устройств.

Однако такая система имеет несколько недостатков; в частности, указанная система не может гарантировать пользователям, желающим подзарядить свое устройство/устройства, наличие электроэнергии. Следовательно, вполне может оказаться так, что пользователю придется искать ближайшую систему энергоснабжения, ждать подключения своего устройства в течение определенного продолжительного времени, зависящего от количества пользователей, уже находящихся на месте или ожидающих своей очереди на подключение, и в итоге не зарядить свое устройство или устройства из-за отсутствия электроэнергии.

В патентном документе FR 3011699 описана установка, выполненная с возможностью функционирования в электрически автономном режиме, генерируя электроэнергию из природного источника. Эта установка дополнительно содержит капитальное здание, устройство для аккумулирования электроэнергии и внешнюю электрораспределительную коробку, к которой может быть подключено любое электрическое устройство, такое как телефонная зарядка, компьютер и тому подобное.

Один из недостатков этой установки заключается в том, что она неподвижна, и поэтому требует выполнения трудоемких строительных работ, а также наличия других уже упомянутых устройств предшествующего уровня техники.

Кроме того, как и в случае с упомянутой заявкой на патент США №2004/124711, поскольку здание представляет собой элемент, который должен снабжаться электроэнергией в приоритетном порядке, внешний терминал получает только избыточную энергию, если она имеется в наличии. Таким образом, и в этом случае пользователь, желающий подзарядить какое-либо мобильное устройство, не имеет никаких гарантий наличия электроэнергии, и поэтому может быть вынужден искать ее источник и/или ждать, чтобы в итоге оказаться не в состоянии подзарядить свое устройство.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Предполагается, что настоящее изобретение устраняет различные недостатки существующего устройства, предлагая компактное мобильное устройство, которое может быть быстро и без труда доставлено и установлено в регионе без электроснабжения. Это устройство обеспечивает возможность генерирования электроэнергии и, таким образом, доступа, например, к системе освещения и/или холодильной установке и/или электронной телекоммуникационной сети для населения, проживающего неподалеку от этого устройства.

Более того, авторы настоящего изобретения добились успеха в разработке устройства, которое, помимо обладания указанными преимуществами, автономно и интеллектуально управляет аккумулированием и распределением электроэнергии, в частности, в зависимости от ее генерации и потребностей различных устройств, которые могут быть подключены к рассматриваемому устройству, или которые могут стать так или иначе его частью.

В этой связи, в частности, настоящее изобретение относится к автономному устройству, предназначенному для генерирования, аккумулирования и распределения электроэнергии, причем оно содержит средства генерирования электроэнергии, такие как фотоэлектрические панели, покоящиеся, по меньшей мере, на одном опорном элементе, таком как стандартный грузовой контейнер, причем в последнем заключены внутренние средства аккумулирования электроэнергии, генерируемой указанными средствами генерирования, причем указанный опорный элемент также включает в себя средства преобразования сигналов, поступающих от средств генерирования, в сигналы, обеспечивающие возможность снабжения электроэнергией средств аккумулирования электроэнергии; и, по меньшей мере, один электрический соединитель, предназначенный для подключения внешних устройств аккумулирования электроэнергии, причем указанный опорный элемент также включает в себя систему управления, содержащую средства управления аккумулированием и распределением электроэнергии, генерируемой указанными средствами генерирования, соединенные с датчиками для измерения рабочих параметров, которыми снабжено множество элементов устройства, и электронные средства связи.

В автономном устройстве для генерирования, аккумулирования и распределения электроэнергии указанные внешние устройства аккумулирования электроэнергии представляют собой съемные аккумуляторы, являющиеся неотъемлемой частью устройства и содержащие средства их идентификации системой управления и/или соединительные средства, приспособленные для указанного, по меньшей мере, одного электрического соединителя.

В предпочтительном варианте система управления содержит, по меньшей мере, один сервер, который управляет, с одной стороны, множеством микроконтроллеров, управляющих средствами размыкания/замыкания, такими как реле, по меньшей мере, для электролиний, сопряженных с каждым электрическим соединителем, а с другой стороны регулятором заряда и разряда внутренних средств аккумулирования электроэнергии.

Если говорить о средствах преобразования сигналов, то они обеспечивают преимущество, состоящее в том, что эти средства состоят, по меньшей мере, из одного инвертора, подключенного на выходе указанных средств генерирования и перед электрическими соединителями; и, по меньшей мере, одного регулятора заряда, подключенного между указанными инверторами средств генерирования и внутренними средствами аккумулирования. Кроме того, согласно настоящему изобретению каждый регулятор заряда предпочтительно сопряжен с инвертором.

В одном из предпочтительных примеров осуществления настоящего изобретения на каждой электролинии за средствами преобразования сигналов перед реле подключен, по меньшей мере, один счетчик электроэнергии, причем между ними подключен автоматический выключатель.

В плане практичности применения интересно отметить, что указанный опорный элемент также заключает в себе силовые кабели, подающие электроэнергию, по меньшей мере, на один холодильник и/или, по меньшей мере, на одно вентиляционное устройство и/или, по меньшей мере, на одно осветительное устройство.

Электронные средства связи устройства согласно настоящему изобретению могут также включать в себя, по меньшей мере, один веб-сервер, Wi-Fi маршрутизатор и маршрутизатор Интернета.

Согласно одному из возможных вариантов система управления и ее средства, обеспечивающие управление аккумулированием и распределением электроэнергии, дополнительно содержат датчики напряжения, тока и заряда.

В одном из конкретных вариантов своего осуществления устройство согласно настоящему изобретению включает в себя в качестве опорных элементов два грузовых контейнера, на которых крепится конструкция для удержания и закрепления множества фотоэлектрических панелей, причем на наружных поверхностях, по меньшей мере, одного из двух контейнеров располагаются указанные электрические соединители.

Кроме того, указанный опорный элемент может включать в себя средства идентификации, по меньшей мере, одного внешнего устройства, например, внешних устройств аккумулирования электроэнергии, таких как съемные аккумуляторы, выполненных с возможностью подключения к электрическому соединителю и содержащих идентификатор, причем указанные средства идентификации подключены к системе управления, которая разрешает или запрещает подачу электроэнергии на указанное устройство, причем указанные средства идентификации включают в себя средства отображения.

Электрические соединители обеспечивают преимущество, состоящее в том, что они содержат средства детектирования, такие как светодиоды (LED), управляемые системой управления устройства.

Настоящее изобретение также относится к способу управления электроэнергией, генерируемой автономным устройством, предназначенным для генерирования, аккумулирования и распределения электроэнергии, причем этот способ включает в себя, по меньшей мере, следующие стадии:

- задание первого порогового значения S1 для уровня заряда внутренних средств аккумулирования электроэнергии, располагаемого для обеспечения работы устройства;

- задание второго значения S2 для располагаемого уровня заряда внутренних средств аккумулирования электроэнергии таким образом, чтобы S2 было больше S1;

- отключение электронных средств связи на первый заданный период времени d1 в случае падения уровня заряда ниже указанного первого порогового значения S1 с последующей проверкой в замкнутом цикле располагаемого уровня заряда внутренних средств аккумулирования электроэнергии в конце первого периода времени d1 и повторным подключением электронных средств связи, если указанный уровень окажется выше второго значения S2;

- детектирование числа электрических соединителей, находящихся в активной фазе подключения нагрузки, и расчет длительности t_a их энергоснабжения, если указанный располагаемый уровень заряда будет по-прежнему ниже второго значения S2;

- отключение электрических соединителей числом ш с наибольшей длительностью t_a энергопотребления на второй заданный период времени d2 с последующей проверкой в замкнутом цикле располагаемого уровня заряда внутренних средств аккумулирования электроэнергии в конце указанного второго периода времени d2 и возобновлением фазы отключения (если значение S2 не достигнуто) с пошаговым приращением на величину щ количества отключенных электрических соединителей; при этом электронные средства связи должны оставаться в отключенном состоянии;

Следует отметить, что величины n₁ и n₂ могут быть идентичными или разными.

- повторное подключение отключенных электрических соединителей и электронных средств связи, как только указанный располагаемый уровень заряда внутренних средств аккумулирования электроэнергии превысит или достигнет второго значения S2;

- проверка линии питания холодильника, если ни один из электрических соединителей больше не находится в активной фазе подключения нагрузки, и отключение указанной линии, если холодильник запитан, на третий заданный период времени d3 с последующей проверкой в замкнутом цикле располагаемого уровня заряда внутренних средств аккумулирования электроэнергии в конце указанного третьего периода времени d3 и повторным подключением холодильника, всех электрических соединителей и электронных средств связи, как только указанный уровень превысит второе значение S2;

- подача предупредительного сигнала о недостаточной мощности, если указанный располагаемый уровень заряда по-прежнему ниже второго значения S2, и отключение датчиков, за исключением датчиков заряда внутренних средств аккумулирования электроэнергии, с последующей проверкой в замкнутом цикле располагаемого уровня заряда указанных внутренних средств аккумулирования электроэнергии и повторное подключение отключенных элементов, как только указанный уровень заряда превысит второе значение S2;

- в случае выявления нулевого заряда внутренних средств аккумулирования электроэнергии и нулевой генерации электроэнергии с помощью фотоэлектрических панелей сервер и различные элементы устройства перезапускаются после того, как на них снова будет подано питание.

Значения S1 и S2 предпочтительно варьируются в соответствии с заданными временными интервалами в течение периода времени, соответствующего одним суткам. В одном из предпочтительных примеров:

- первое пороговое значение S1 варьируется в пределах 1-8 кВт⋅ч;

- второе значение S2 выше или равно S1+1 кВт⋅ч и варьируется в пределах 2-10 кВт⋅ч;

- первый заданный период времени d1 варьируется в пределах 2-30 минут;

- второй заданный период времени d2 варьируется в пределах 2-30 минут;

- третий заданный период времени d3 варьируется в пределах 2-30 минут.

Для зарядки внешних средств аккумулирования электроэнергии в способе управления электроснабжением предпочтительно могут быть реализованы, по меньшей мере, следующие стадии:

- считывание средствами идентификации идентификатора внешнего устройства аккумулирования электроэнергии и регистрация времени t1 и даты Т считывания;

- проверка системой управления последней даты М зарядки указанного внешнего устройства аккумулирования электроэнергии;

- расчет периода времени D=Т-М и сравнение величины D с заданным периодом времени L между двумя зарядками;

- отказ в зарядке, если величина D отличается от величины L, и передача системой управления сообщения с указанием следующей разрешенной даты и его отображение средствами отображения;

- в противном случае система управления сохраняет время идентификации, а затем закрепляет и отображает электрический соединитель путем активации средства детектирования указанного соединителя.

В еще более предпочтительном варианте в описанном выше способе управления электроснабжением предпочтительно могут быть также реализованы следующие стадии:

- идентификация счетчика, соответствующего закрепленному электрическому соединителю, и сохранение текущего значения v1 зарядного тока и времени t1;

- проверка в замкнутом цикле в течение заданного времени в пределах 1-4 минуты значения v2 зарядного тока по счетчику и его сравнение со значением v1;

- сохранение времени t2 и даты в качестве последней даты М зарядки указанного внешнего устройства аккумулирования электроэнергии, если v2>v1; в противном случае - прекращение подачи питания на электрический соединитель без сохранения даты зарядки;

- проверка в замкнутом цикле значения зарядного тока и, при его уменьшении, прекращение подачи питания на электрический соединитель и сохранение времени t3 прекращения подачи;

- прекращение подачи питания на электрический соединитель и сохранение времени t3 прекращения подачи, если зарядный ток не уменьшается по окончании периода времени, начавшегося в момент t2.

Кроме того, согласно настоящему изобретению данные о датах и времени сохраняются системой управления и передаются через электронные средства связи.

И, наконец, настоящее изобретение также относится к способу дистанционного управления, по меньшей мере, одним устройством, описанным выше, или даже несколькими устройствами, работающими в соответствии со способом управления каждым устройством согласно описанию, представленному выше, таким образом, что устройство/устройства подключено/подключены с помощью электронных средств связи к центральной станции, на которую передаются рабочие параметры, а также данные о датах и времени, сохраненные системой управления, и где значения рабочих параметров устройства могут быть изменены.

Настоящее изобретение характеризуется множеством преимуществ.

С одной стороны, устройство согласно настоящему изобретению позволяет облегчить доступ к электроэнергии для населения, проживающего в неподключенных к сети регионах, например, в развивающихся странах. Следовательно, также облегчается доступ к освещению, холодильной установке и электронным средствам связи.

С другой стороны, аккумулированием и распределением этой электроэнергии автономно и интеллектуально управляет система, интегрированная в описываемое устройство. Таким образом, когда генерация электроэнергии превышает потребности, избыточная энергия может аккумулироваться в соответствующих средствах аккумулирования и использоваться, когда потребление превышает генерацию.

Кроме того, транспортировка и монтаж устройства, которое, как предполагается, характеризуется компактной конструкцией, могут быть осуществлены быстро и без каких бы то ни было проблем; при этом опорные элементы для средств генерирования электроэнергии состоят из одного или нескольких стандартных грузовых контейнеров, которые сами по себе способны транспортировать узлы, из которых состоит устройство, оборудование, необходимое для его сборки, а также внешние аккумуляторы и осветительные установки для местного населения.

Эти контейнеры имеют унифицированные стандартные размеры и, следовательно, могут легко перевозиться комбинированными видами транспорта.

Для монтажа и в конечном итоге демонтажа устройства согласно настоящему изобретению не требуется ни проведения трудоемких строительных работ, ни подсоединения к водораспределительной сети и/или электросети.

Краткое описание фигур

Прочие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными после ознакомления с последующим подробным описанием в привязке к прилагаемым фигурам, где:

На фиг. 1 представлено схематическое перспективное изображение одного из конкретных вариантов осуществления устройства согласно настоящему изобретению;

На фиг. 2 представлено схематическое изображение, если смотреть сверху, контейнера, служащего опорой для средств генерирования электроэнергии, и элементов, которые могут располагаться в указанном контейнере;

На фиг. 3А представлен схематический вид сбоку одного из конкретных вариантов осуществления устройства согласно настоящему изобретению, иллюстрирующий часть опорной конструкции под фотоэлектрические панели, служащие средствами генерирования электроэнергии, когда указанная конструкция закреплена на контейнере; а на фиг. 3В показан увеличенный вид одного из узлов этой опорной конструкции, в именно кронштейна для закрепления указанной опорной конструкции на контейнере;

На фиг. 4 представлено схематическое перспективное изображение опорной конструкции для фотоэлектрических панелей.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

Как показано на фигурах прилагаемых чертежей, в частности, на фиг. 1, настоящее изобретение относится к автономному устройству 1, предназначенному для генерирования, аккумулирования и распределения электроэнергии.

Устройство 1 согласно настоящему изобретению включает в себя, по меньшей мере, одни средства 2 генерирования электроэнергии, состоящие в предпочтительном варианте из множества фотоэлектрических панелей 20, которые показаны на фиг. 1. В данном случае на этой фигуре можно видеть шестьдесят фотоэлектрических панелей 20; что, однако, никоим образом не носит ограничительного характера для заявленного изобретения.

Указанные средства 2 генерирования электроэнергии опираются, по меньшей мере, на один опорный элемент 3, такой как контейнер, с использованием удерживающей и крепежной конструкции 4, расположенной на верхней наружной поверхности опорного элемента 3, причем предполагается, что нижняя поверхность последнего покоится прямо или опосредованно - на земле.

Может быть также установлена система штифтов для подъема опорного элемента 3 с целью предотвращения возможного застоя воды, грязи и роста некоторых ползучих растений.

В одном из наиболее предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, который проиллюстрирован на фиг. 1, средства 2 генерирования электроэнергии, например, в виде множества фотоэлектрических панелей 20, опираются на два контейнера 31 и 32, предпочтительно расположенных параллельно друг другу и отстоящих друг от друга на заданное расстояние, например, в несколько метров, предпочтительно в пределах 5-7 метров.

Однако такой вариант осуществления не должен рассматриваться как ограничивающий объем настоящего изобретения, а устройство 1 согласно заявленному изобретению может также содержать, например, один единственный контейнер 31 или иное количество контейнеров, превышающее два, что зависит, в частности, от потребностей в электроэнергии в том районе, где предполагается установить устройство 1.

Однако устройство 1, включающее в себя два контейнера 31 и 32, представляет особый интерес, поскольку оно позволяет развернуть между указанными двумя контейнерами 31 и 32 опорную конструкцию 4 для получения достаточно большой площади поверхности фотоэлектрических панелей 20 с целью генерирования достаточного количества электроэнергии, обеспечивая при этом оптимальную опору для указанной удерживающей и крепежной конструкции 4 на этих двух контейнерах 31 и 32.

Опорная конструкция 4, а в более широком смысле устройство 1 в целом характеризуется такими размерами, что оно может выдерживать воздействие циклонических ветров, которые часто дуют в изолированных районах тех регионов, где предполагается его установка.

Один из конкретных вариантов осуществления этой удерживающей и крепежной конструкции 4 проиллюстрирован на фиг. 3А, 3В и 4; причем на фиг. 3А показана конструкция 4, соединенная с контейнером 31; на фиг. ЗВ показан увеличенный вид узла, в данном случае узла прикрепления указанной конструкции 4 к контейнеру 31; а на фиг. 4 показана обособленная конструкция 4.

Указанная конструкция 4 обеспечивает преимущество, состоящее в том, что она выполнена в виде наклонной металлической рамы 41, состоящей из множества продольных брусьев 42, скрепленных с поперечинами 43, которые - в свою очередь -прикреплены к верхней наружной поверхности каждого контейнера 31 и 32 с помощью двух опорных стоек 5а и 5b, имеющих разные размеры, в частности, по высоте.

Указанные стойки 5а и 5b обеспечивают преимущество, состоящее в том, что они располагаются в четырех углах каждого из контейнеров 31 и 32, как это показано на фиг. 1 и фиг. 4, где можно видеть, что конструкция 4 в виде металлической рамы 41 включает в себя четыре длинные опорные стойки 5а, по две на каждый из контейнеров 31 и 32, и, соответственно, четыре короткие опорные стойки 5b.

В наиболее предпочтительном варианте каждая длинная опорная стойка 5а соединена со своей поперечиной 43 с помощью, по меньшей мере, одного диагонального раскоса 44.

Опорный элемент 3 устройства 1, в данном случае указанные контейнеры 31 и 32, помимо своей функции по обеспечению опоры для фотоэлектрических панелей 20 может содержать ряд элементов или компонентов устройства 1, как это показано на фиг. 2.

В любом случае он может рассматриваться, как содержащий в контейнерах 31 и 32 все оборудование, необходимое для монтажа и обеспечения функционирования устройства 1 согласно настоящему изобретению, предназначенного для генерирования, аккумулирования и распределения электроэнергии, что неизбежно приводит к сокращению расходов на транспортировку, изготовление и монтаж указанного устройства 1.

Кроме того, большая часть оборудования, из которого состоит устройство 1, будет установлено на заводе-изготовителе с целью облегчения монтажа на месте; и только элементы, располагаемые снаружи опорного элемента или элементов 3, будут транспортироваться внутри указанных опорных элементов 3 и монтироваться на месте.

Таким образом, в частности, по меньшей мере, один из двух контейнеров 31 и 32 содержит, по меньшей мере, одни внутренние средства 6 аккумулирования электроэнергии, генерируемой указанными средствами 2 генерирования, с которыми электрически соединены указанные средства 6 аккумулирования.

В предпочтительном варианте указанные внутренние средства 6 аккумулирования электроэнергии состоят из множества аккумуляторных батарей 60, причем последние обеспечивают возможность регулировки генерируемой фотоэлектрической энергии, аккумулирование электроэнергии в случае избытка генерируемой мощности и использования этой энергии при пиках потребления или недостаточной генерации средствами 2 генерирования электроэнергии.

Эти внутренние аккумуляторные батареи 60, в частности, выполнены с возможностью компенсации недостаточной выработки электроэнергии фотоэлектрическими панелями 20 в менее солнечные дни, а также обеспечивают подачу необходимой электроэнергии в течение дня использования и в вечернее время, когда указанные панели 20 больше не вырабатывают электроэнергию.

В предпочтительном варианте работа внутренних аккумуляторных батарей 60 оптимизируется в устройстве 1 согласно настоящему изобретению с помощью регуляторов 10 заряда, интегрированных в инверторы заряда, которые соединены со средствами 2 генерирования электроэнергии, и которые сопряжены с каждой из указанных батарей 60. Роль и принцип работы этих регуляторов 10 подробнее описаны ниже.

Все внутренние аккумуляторные батареи 60 могут содержаться в одном из двух контейнеров, например, в контейнере 31, как это показано на прилагаемой фиг. 2; или же они могут быть распределены между двумя контейнерами 31 и 32 согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, который не проиллюстрирован.

Помимо внутренних аккумуляторных батарей 60 указанный опорный элемент 3, предпочтительно выполненный в виде, по меньшей мере, одного контейнера, а в более предпочтительном варианте в виде двух контейнеров 31 и 32, также содержит, по меньшей мере, один инвертор 7, электрически соединенный со средствами 2 генерирования электроэнергии и выполненный с возможностью преобразования постоянного тока, генерируемого фотоэлектрическими панелями 20, в переменный ток, который подается, по меньшей мере, на один электрический соединитель 8, выполненный, например, в виде зарядных штепселей съемных аккумуляторов, причем указанный электрический соединитель или соединители 8 являются составной частью устройства 1 согласно настоящему изобретению, равно как и указанные съемные аккумуляторы.

В частности, инверторы 7 снабжены программой, такой как программа МРРТ (слежение за точкой максимальной мощности), которая в непрерывном режиме отслеживает точку максимальной мощности фотоэлектрических панелей 20.

Обратимся теперь к съемным аккумуляторам, внешним по отношению к устройству 1, которые не показаны на фигурах. Однако предполагается, что они хорошо знакомы населению, прожимающему в пределах той местности, где устанавливается устройство 1 согласно настоящему изобретению. Таким образом, указанные съемные аккумуляторы позволят снабжать электроэнергией дома, расположенные в неподключенных к сети районах.

К электрическому соединителю или соединителям 8 могут быть подключены только эти съемные аккумуляторы, специально адаптированные под устройство 1 согласно настоящему изобретению. Таким образом, предполагается, что к указанным электрическим соединителям не могут быть подключены иные отдельные устройства, принадлежащие пользователю, такие как мобильные телефоны или ноутбуки.

Эти внешние съемные аккумуляторы представляют собой, например, переносные литий-ионные аккумуляторы на 400 Вт-ч или эквивалентные устройства, снабженные портами USB (универсальная последовательная шина) и предпочтительно ручками для облегчения переноски указанных аккумуляторов. Кроме того, эти съемные аккумуляторы могут быть окрашены в различные цвета для облегчения их идентификации владельцем.

Порты USB позволяют подавать питание, например, на систему освещения, например, основанную на использовании светодиодов (LED). Эта система освещения содержит USB-кабель, электрически соединенный с LED суммарной мощностью, например, 15 Вт и способностью освещения площади, по меньшей мере, 50 м². Другие USB-порты, которыми снабжен съемный аккумулятор, обеспечивает возможность зарядки небольших электронных устройств, таких как мобильные телефоны или ноутбуки, планшеты и т.п.

В наиболее предпочтительном варианте съемные аккумуляторы, которые, как предполагается, сопряжены с устройством 1 согласно настоящему изобретению, характеризуются размерами, обеспечивающими выполнение ими следующих функций: подачи питания на указанную систему освещения в течение, например, 6 часов в сутки и ежедневной подзарядки двух или трех небольших электронных устройств. На съемном аккумуляторе может располагаться цифровой индикатор, указывающий на уровень его заряда в процентах.

Возвращаясь к электрическим соединителям 8, к которым должны подключаться указанные съемные аккумуляторы, следует отметить, что они специально разработаны для зарядки только тех съемных аккумуляторов, которые сопрягаются с устройством 1 согласно настоящему изобретению.

Для того чтобы обеспечить возможность подключения к электрическим соединителям только тех съемных аккумуляторов, которые являются составной частью устройства 1 согласно настоящему изобретению, указанные соединители могут быть, например, снабжены (что, однако, не носит ограничительного характера), по меньшей мере, одним предохранительным элементом, препятствующим подключению какого-либо другого электроприбора, отличного от указанных съемных аккумуляторов.

Последние могут быть также или альтернативно снабжены идентификатором, таким как штрих-код, который обязательно должен распознаваться средствами идентификации, которыми снабжено указанное устройство 1, с тем, чтобы на соединитель 8, к которому подключен указанный съемный аккумулятор, подавалась электроэнергия для обеспечения возможности подзарядки указанного съемного аккумулятора.

Таким образом, этот конкретный признак устройства 1 согласно настоящему изобретении, а именно тот факт, что оно включает в себя множество специально разработанных съемных аккумуляторов, обеспечивает возможность предотвращения нецелевого или несвоевременного использования энергии, генерируемой указанным устройством 1, а также гарантирует, что каждый потребитель, для которого предназначен такой съемный аккумулятор, сможет подзаряжать его через равные промежутки времени, что подробнее описано ниже.

Следовательно, устройство 1 согласно настоящему изобретению не нагружается ничем, кроме указанных съемных аккумуляторов.

При этом обеспечивается преимущество, состоящее в том, что электрические соединители, призванные обеспечивать подзарядку указанных съемных аккумуляторов, располагаются, по меньшей мере, на одной из внешних поверхностей, по меньшей мере, одного из контейнеров 31 и 32.

Таким образом, например, как это показано на фиг. 1, 2 и 3, каждый из контейнеров 31 и 32 включает в себя двадцать электрических соединителей 8, распределенных по двум самым длинным наружным поверхностям указанных контейнеров 31 и 32. Иначе говоря, каждая из самых длинных наружных поверхностей каждого из контейнеров 31 и 32 может быть снабжена десятью электрическими соединителями 8.

Помимо указанных электрических соединителей 8, которые, между прочим, запитываются электроэнергией или с фотоэлектрических панелей 20 после преобразования сигнала постоянного тока в сигнал переменного тока с помощью, по меньшей мере, одного инвертора 7, или от энергии, аккумулированной в аккумуляторных батареях 60 и распределяемой, по меньшей мере, одним регулятором заряда, который на практике интегрирован в инвертор, указанное устройство 1 согласно настоящему изобретению может также включать в себя, по меньшей мере, один дополнительный компонент.Последний может включать, по меньшей мере, один холодильник 9 и/или, по меньшей мере, одно вентиляционное устройство и/или, по меньшей мере, одно электронное средство связи и/или, по меньшей мере, одно осветительное устройство и/или, по меньшей мере, одно средство идентификации, такое как считыватель штрих-кодов, предназначенное для идентификации внешнего устройства, которым в данном случае являются съемные аккумуляторы.

Указанный холодильник 9, доступ к которому может быть разрешен только уполномоченному персоналу, что является одним из преимуществ, в предпочтительном варианте характеризуется емкостью, по меньшей мере, 0,5 м³. Его функция заключается, например, в том, чтобы обеспечивать возможность хранения лекарственных препаратов и/или вакцин; причем он может быть также использован для холодного хранения любого типа.

В отношении указанных электронных средств связи можно сказать, что они включают в себя, по меньшей мере, один веб-сервер, Wi-Fi маршрутизатор и маршрутизатор Интернета; а их функция состоит в том, чтобы обеспечить возможность пользователям, которые находятся рядом с устройством 1, и которые заходят внутрь, например, для подзарядки съемного аккумулятора, который закреплен за конкретным пользователем, подключаться к Интернету (для загрузки или скачивания различных документов, электронных писем и прочего) или ждать какое-то время, пока не подзарядиться их персональный съемный аккумулятор.

Кроме того, при этом обеспечивается особое преимущество, состоящее в том, что указанные электронные средства связи обеспечивают возможность, с одной стороны, удаленной передачи в реальном масштабе времени различных данных, связанных с работой устройства 1, например, с генерирование электроэнергии и уровнем заряда внутренних аккумуляторных батарей; а, с другой стороны, дистанционного диалога с устройством и управления его работой специалистами.

Этим обеспечивается дополнительная безопасность оператора и пользователей устройства 1, поскольку осуществляется непрерывный анализ жизнеспособности различных электрических, электронных и вычислительных органов. Проверка соответствия рабочего диапазона этого оборудования позволяет предвосхитить любой сбой или поломку путем немедленной остановки указанного оборудования, демонстрирующего признаки выхода из строя. Этот блокирующий механизм срабатывает автоматически и управляется удаленным сервером на центральной станции, описанной выше.

И, наконец, для усовершенствования устройства 1 и алгоритмов, управляющих генерацией/потреблением электроэнергии, в расчет берется продолжительность подключений и отключений съемных аккумуляторов и доступа пользователей к Интернету в часах.

На практике система управления сохраняет данные о точном количестве часов и суток фактического подключения (напряжения и напряженности) аккумуляторных батарей и периодах подзарядки, а также часов и суток подключения к сети Wi-Fi. Затем она пересылает эти данные и эту информацию, в частности, с использованием средств радиосвязи с целью проведения поведенческого анализа потребителей, что обеспечивает возможность непрерывного совершенствования алгоритма устройства, управляющего указанным генерированием/потреблением электроэнергии устройством.

Подробное описание средств идентификации, их роли и принципов работы представлено ниже.

В любом случае, поскольку различные дополнительные компоненты, упомянутые выше, также требуют запитки по сигналу переменного тока, они также подключены, по меньшей мере, к одному инвертору 7 или аккумуляторным батареям 60 для получения питания с фотоэлектрических панелей 20 или указанных аккумуляторных батарей 60 в зависимости от располагаемой электрической мощности.

Кроме того, следует отметить, что оригинальная конструкция согласно настоящему изобретению обеспечивает конкретное преимущество, состоящее в том, что эти элементы могут содержаться в опорном элементе 3 указанного устройства 1.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретении, который проиллюстрирован на фигурах, эти элементы могут содержаться в любом из контейнеров 31 и 32, выполняющих функцию опорного элемента 3.

Дополнительно и по существу распределением электроэнергии, генерируемой средствами 2 генерирования, иными словами, фотоэлектрическими панелями 20, среди различных элементов устройства 1 согласно настоящему изобретению, аккумуляторных батарей 60, электрических соединителей 8 и прочих элементов, управляет система управления, которая включает в себя, по меньшей мере, средства управления аккумулированием и распределением электроэнергии, генерируемой указанными средствами 2 генерирования.

В действительности, количество генерируемой панелями 20 электроэнергии, уровень заряда внутренних аккумуляторных батарей 60, потребность в электроэнергии различных потребителей, в частности, внутренних органов устройства 1, подзаряжаемых съемных батарей, электронных средств связи, холодильника/холодильников и прочих устройств может варьироваться, в частности, в зависимости от времени суток.

Следовательно, функция системы управления заключается в том, чтобы управлять распределением непосредственно генерируемой электроэнергией с целью отнесения ее в приоритетном порядке к разным потребителям нагрузки и в случае генерации избыточной мощности для подзарядки внутренних аккумуляторных батарей 60. В альтернативном варианте система управляет распределением электроэнергии, подаваемой внутренними аккумуляторными батареями 60 на разные потребители нагрузки, по меньшей мере, для обеспечения работы самого устройства 1 и, при достаточной энергоемкости, для запитывания различных потребителей нагрузки, в частности, электрических соединителей 8.

В этой связи в одном из особенно интересных вариантов осуществления настоящего изобретения указанные средства управления аккумулированием и распределением электроэнергии системы управления содержат, по меньшей мере, следующие элементы:

- сервер, который в предпочтительном варианте сообщается с соединительной коробкой связи, которая в свою очередь принимает информацию, например, по Bluetooth, по меньшей мере, с выхода инверторов 7;

- множество микроконтроллеров, которые - в свою очередь - подчинены указанному серверу и управляются им, например, по Интернет-протоколу;

- реле для каждого электрического соединителя 8, причем эти реле управляются микроконтроллером, причем один микроконтроллер может управлять одним или множеством реле. Реле обеспечивает возможность подачи или блокировки подачи электропитания на электрические соединители 8. Входы реле располагаются в распределительной коробке 11, что является одним из преимуществ;

- при необходимости реле, подключенное к каждому из необязательных дополнительных компонентов устройства 1, упомянутых выше, в частности, например, по меньшей мере, к одному холодильнику 9 и/или вентиляционному устройству и/или электронным средствам связи и/или осветительному устройству и/или средствам идентификации, таким как считыватель штрих-кодов для съемных аккумуляторов;

- регулятор 10 заряда и разряда для каждого внутреннего средства 6 аккумулирования электроэнергии, иными словами, для каждой аккумуляторной батареи 60, причем указанный регулятор 10, сопряженный с инвертором/зарядным устройством, позволяет избежать слишком сильной разрядки батарей 60, что с большой долей вероятности могло бы сократить срок службы аккумуляторной батареи 60. Регулятор 10 заряда каждой аккумуляторной батареи 60, в частности, проверяет напряжение на выходе указанной батареи 60 и управляет распределением электроэнергии, генерируемой фотоэлектрическими панелями 20. Регулятор 10 и сопряженный с ним инвертор также сообщаются с сервером по Интернет-протоколу.

Используя программные модули, указанные средства управления аккумулированием и распределением электроэнергии управляют следующим:

- распределением фотоэлектрической энергии между, с одной стороны, аккумуляторными батареями 60 и, с другой стороны, различными внутренними рабочими органами устройства 1, электрическими соединителями 8 для подзарядки съемных аккумуляторов и/или электронными средствами связи и/или для электроснабжения дополнительных компонентов (холодильника 9 и пр.);

- зарядкой съемных аккумуляторов через электрические соединители 8; информацией, связанной с генерированием электроэнергии, режимом работы компонентов устройства (аккумуляторных батарей, инверторов, регуляторов и пр.) и любыми неполадками в случае сбоя в работе.

Таким образом, в частности, если выработка электроэнергии солнечными панелями 20 превышает суммарные потребности устройства 1, в которые входит электроэнергия на собственные нужды устройства 1 (для обеспечения работы микроконтроллеров, счетчиков электроэнергии, светодиодов, сервера и пр.) и/или электроэнергия, потребляемая различными потребителями нагрузки (съемными аккумуляторами при подзарядке, электронными средствами связи, холодильником и вентиляцией), избыточная электроэнергия аккумулируется во внутренних аккумуляторных батареях 60. На практике само устройство 1, т.е. различные внутренние органы этого устройства, предназначенные для обеспечения его надлежащего функционирования, ежедневно потребляет значительную долю электроэнергии только на поддержание своей работы и является основным потребителем нагрузки в сравнении с соединителями/средствами радиосвязи.

С другой стороны, когда электроэнергии, генерируемой панелями 20, недостаточно для нагружения различных компонентов устройства 1, упомянутых выше, включаются в работу внутренние аккумуляторные батареи 60 с тем, чтобы обеспечить подачу недостающей электроэнергии.

Согласно одному из конкретных примеров осуществления настоящего изобретения указанные средства управления аккумулированием и распределением электроэнергии включают в себя два счетчика электроэнергии, сопряженные с каждым из электрических соединителей 8, причем один из счетчиков электроэнергии является резервным на случай выхода из строя первого счетчика, причем указанные счетчики электрически соединены с сервером, что является одним из преимуществ.

Каждый счетчик выполнен с возможностью, с одной стороны, регистрации распределенной энергии, тока и напряжения, подаваемых на соединитель 8, с которым он сопряжен, а с другой стороны - передачи зарегистрированной информации на сервер.

Это позволяет определить уровень заряда съемного аккумулятора, подключенного к электрическому соединителю 8 и, соответственно, приостановить электроснабжение указанного соединителя 8, если заряд указанного съемного аккумулятора подходит к концу.

Кроме того, что также является одним из преимуществ, значения, передаваемые на сервер счетчиками, также обеспечивают возможность предоставления информации о поведении потребителей и работе устройства 1 согласно настоящему изобретению на данный момент L времени, например, о времени работы и продолжительности зарядки съемного аккумулятора, электроэнергии, распределяемой на каждый съемный аккумулятор, или также о суммарной электроэнергии, распределяемой в течение суток указанным устройством 1. Указанная информация передается системой радиосвязи в реальном масштабе времени.

Для управления распределением электроэнергии в устройстве 1 согласно настоящему изобретению система управления будет в непрерывном режиме проверять уровень заряда внутренних средств 6 аккумулирования электроэнергии с тем, чтобы определить, подавать питание или нет на такие элементы, как электрические соединители 8, электронные средства связи, холодильник 8 и прочие элементы.

Команда на подачу питания подается через микроконтроллеры, управление которыми осуществляется сервером по Интернет-протоколу, и с которым соединены реле, причем с каждым соединителем 8 и прочими компонентами устройства 1 соотносится определенное реле.

Во внутренних средствах 6 аккумулирования электроэнергии в целом всегда должно быть обеспечено пороговое значение S1 электроэнергии, потребной для обеспечения минимального функционирования всего устройства 1 согласно настоящему изобретению, с тем, чтобы можно было спрогнозировать резкое падение выработки электроэнергии фотоэлектрическими панелями 20, например, вследствие прохождения облаков.

Аккумулированная электроэнергия, соответствующая пороговому значению S1, позволит обеспечить подачу питания на средства системы управления устройства 1, включая сервер, микроконтроллеры, счетчики и тому подобное, в частности, когда фотоэлектрические панели 20 больше не вырабатывают электроэнергию, в частности, в ночное время.

Это пороговое значение S1 соответствует установленной емкости внутренних аккумуляторных батарей 60. Оно может варьироваться в зависимости от времени суток. В одном из примеров осуществления настоящего изобретения оно было задано посредством моделирования: например, с 8 утра до 3 дня было задано пороговое значение S1, а с 3 дня до 6 вечера было задано пороговое значение, например, S1', превышающее величину S1.

Таким образом, система управления может определять меры, которые следует предпринять, в зависимости от уровня заряда аккумуляторных батарей 60 и времени суток.

Например, с 8 утра до 3 дня, когда уровень заряда, располагаемого внутренними аккумуляторными батареями 60, ниже порогового значения S1, система переходит в режим отключения. Этот режим позволяет отключать различные нагрузки в соответствии с точным протоколом с тем, чтобы можно было подзаряжать аккумуляторы 60 до тех пор, пока уровень располагаемого ими заряда не превысит пороговое значение S1 и не достигнет значения S2.

При этом обеспечивается преимущество, состоящее в том, что протокол отключения характеризуется следующим алгоритмом:

- Фаза 1: Сервер запрашивает систему электроснабжения электронного устройства связи, такого как сервер Wi-Fi/GPRS, чтобы определить, запитано оно или нет. Если оно запитано, то сервер отключает это устройство на 20 минут. Спустя 20 минут сервер запрашивает средства 6 аккумулирования и проверяет уровень располагаемого ими заряда. Если емкость средств 6 аккумулирования достигла уровня, превышающего пороговое значение S1 (на практике - заданного значения S2), то производится повторное подключение электронных средств связи. Если это не так, то электронные средства связи остаются в отключенном состоянии, и осуществляется переход к фазе 2. Достижение значения S2 приводит к выходу из буферной «зоны» (S2-S1), что позволяет предотвращать случайные подключения или отключения устройств системой, ускоряющие изнашивание оборудования.

- Фаза 2: Сервер запрашивает системы электроснабжения электрических соединителей 8, чтобы установить, какие соединители 8 запитаны, а какие нет. Если ни один из соединителей 8 не запитан, то осуществляется переход к фазе 3. В противном случае сервер запрашивает запитанные электрические соединители 8 и определяет два соединителя 8 (n₁=2) с самым продолжительным временем зарядки. Эти соединители 8 отключаются на 20 минут. Спустя 20 минут сервер запрашивает средства 6 аккумулирования и проверяет уровень располагаемого ими заряда. Если емкость средств 6 аккумулирования достигла уровня, равного или превышающего пороговое значение S2, то производится повторное подключение соединителей 8, а также электронных средств связи. Если это не так, то сервер продлевает фазу 2 отключения, увеличив на два (n₂=2) количество отключенных электрических соединителей, сохраняя при этом отключенное состояние электронных средств связи до тех пор, пока емкость средств 6 аккумулирования не достигнет уровня, равного или превышающего пороговое значение S2. После достижения такого значения емкости на все отключенные соединители 8 и электронные средства связи опять подается питание. Если указанное значение емкости не достигнуто, то сервер будет повторять фазу 2 отключения в замкнутом цикле до тех пор, пока не будут отключены все электрические соединители 8 (включая соединитель, подключенный к такому устройству, как съемный аккумулятор), и система управления перейдет к фазе 3.

- Фаза 3: Сервер запрашивает систему электроснабжения холодильника 9 с тем, чтобы установить, запитан тот или нет. Если холодильник 9 не запитан, то осуществляется переход к фазе 4. Если холодильник 9 запитан, то сервер подает команду в систему электроснабжения холодильника 9 на прекращение подачи питания в течение 20 минут. Спустя 20 минут сервер запрашивает средства 6 аккумулирования. Если их емкость превышает пороговое значение S2, сервер опять подает питание на электронные средства связи, отключенные соединители 8 и холодильник 9. В противном случае холодильник 9 остается отключенным, и осуществляется переход к фазе 4.

Фаза 4: Заряд, располагаемый средствами 6 аккумулирования, недостаточен для обеспечения электроснабжения управляющих элементов в случае недостаточной выработки электроэнергии фотоэлектрическими панелями 20. Сервер подает оператору аварийный сигнал через пульт дистанционного управления на центральной станции с тем, чтобы сообщить ему о недостаточном заряде средств 6 аккумулирования, после чего происходит отключение всех датчиков, за исключением датчиков заряда средств 6 аккумулирования. По достижении последними порогового значения S2 все отключенные элементы запитываются вновь.

- В случае полного отключения вследствие нулевого заряда средств 6 аккумулирования и нулевой выработки электроэнергии фотоэлектрическими панелями 20 сервер и различные органы устройства 1 перезапускаются после повторной подачи на них питания.

Кроме того, вследствие прерывистой выработки фотоэлектрической электроэнергии, а также с целью оптимизации как числа солнечных панелей 20, так и емкости внутренних аккумуляторных батарей 60, ежедневно может подзаряжаться только часть съемных аккумуляторов, распределенных среди местных жителей, в отличие от съемных батарей, сопряженных с устройством 1.

На протяжении суток энергоснабжение электрических соединителей 8 и, соответственно, заряд подключенных к ним съемных аккумуляторов регулируются средствами управления системы управления устройства 1 в зависимости от заряда, располагаемого аккумуляторными батареями 60.

Оптимальное использование съемных аккумуляторов согласно подробному описанию, представленному выше, т.е. с подачей питания на систему освещения и подзарядкой небольших электронных устройств, позволяет съемным аккумуляторам работать в автономном режиме в течение нескольких дней, в частности, в течение трех дней.

Таким образом, обеспечивается преимущество, состоящее в том, что каждые три дня система управления выдает разрешение на подзарядку съемных аккумуляторов устройством 1 согласно настоящему изобретению.

С этой целью съемные аккумуляторы снабжены идентификатором, таким как штрих-код; при этом указанное устройство 1 снабжено, по меньшей мере, одним средством идентификации, таким как считыватель штрих-кода, который выполнен с возможностью распознавания идентификатора на каждом съемном аккумуляторе.

При этом обеспечивается преимущество, состоящее в том, что указанные средства идентификации в виде, по меньшей мере, одного считывателя штрих-кода, снабженные, по меньшей мере, одним средством визуального отображения, таким как экран, располагаются на опорном элементе 3, в данном случае, по меньшей мере, на одном из контейнеров 31 или 32 в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в котором устройство 1 содержит два контейнера 31 и 32 в качестве опорного элемента 3.

Когда съемный аккумулятор требует подзарядки, идентификатор на указанном аккумуляторе пропускается перед средством идентификации.

Последнее передает дешифрованные данные идентификатора съемного аккумулятора в систему управления, например, через USB-соединение, которая устанавливает по базе данных, что этот идентификатор соответствует съемному аккумулятору, который был подзаряжен, например, три дня назад.

В случае если последняя подзарядка осуществлялась менее или более трех дней назад, система управления передает сообщение об ошибке, отображаемое на экране средства идентификации, с отказом в подзарядке и указанием на дату, когда может быть проведена следующая подзарядка рассматриваемого съемного аккумулятора.

Этот отказ также является частью информации, которая собирается и передается в базу данных сервера, включая дату Т и точное время t1, когда был идентифицирован съемный аккумулятор.

Однако дата последней зарядки остается неизменной.

В случае если последняя подзарядка была осуществлена три дна назад, система управления регистрирует дату и время считывания данных идентифицированного съемного аккумулятора в базе данных сервера и разрешает подзарядку рассматриваемого съемного аккумулятора.

Аналогично тому, как система управления отслеживает заряд и разряд внутренних аккумуляторных батарей 60, она регулирует подачу питания на электрические соединители 8 для подзарядки съемных аккумуляторов с использованием микроконтроллеров, к которым подключены реле, причем указанные микроконтроллеры управляются сервером по Интернет-протоколу.

В предпочтительном варианте каждому электрическому соединителю 8 присваивается номер, служащий для того, чтобы можно было идентифицировать подключаемый к нему съемный аккумулятор, подлежащий подзарядке. Эти номера записаны на опорном элементе 3, например, на контейнерах 31 и 32, на наружной поверхности которых располагаются соединители 8, а также в базе данных.

Если зарядка съемного аккумулятора разрешена, то сервер идентифицирует еще не запитанный электрический соединитель 8, после чего передает соответствующую информацию, т.е. номер идентифицированного соединителя 8, на средство визуального отображения, например, помимо прочего на экран, сопряженный со средством идентификации и расположенный на одной из наружных поверхностей опорного элемента 3.

При этом обеспечивается преимущество, состоящее в том, что вблизи каждого электрического соединителя 8 предусмотрен один или несколько светодиодов, свечение которых зависит от состояния соединителя 8. В наиболее предпочтительном варианте светодиоды также управляются системой управления с использованием микроконтроллеров, управляемых сервером по Интернет-протоколу и сопряженных с реле.

После закрепления за съемным аккумулятором электрического соединителя 8 соответствующий светодиод или светодиоды начнут, например, мигать, что облегчает детектирование требуемого соединителя 8.

После этого, что является еще одним преимуществом, сервер проверяет, достаточно ли электроэнергии для запитки электрического соединителя 8, и не находится ли система управления в отключенном состоянии, чтобы можно было компенсировать недостаточный заряд, располагаемый внутренними аккумуляторными батареями 60, уровень которого ниже порогового значения.

Эти два параметра определяют, подавать ли питание на соединитель 8 или нет: Состояние отключения или недостаток электроэнергии для запитки соединителя 8: сервер подает команду на мигание светодиодов, расположенных вблизи электрического соединителя 8, закрепленного за съемным аккумулятором для его подзарядки. Пока сохраняется состояние отключения, т.е. электрический соединитель 8 не запитан, светодиоды продолжают мигать, а сервер не получает данные о времени начала зарядки. После выхода из состояния отключения управляющая программа применяет протокол состояния подключения согласно описанию, представленному ниже:

- Состояние подключения и достаточное количество располагаемой электроэнергии для запитки электрического соединителя 8: сервер подает команду на мигание светодиодов, расположенных вблизи электрического соединителя 8, закрепленного за съемным аккумулятором для его подзарядки. Сервер получает данные о времени, когда указанный съемный аккумулятор был идентифицирован, а также значение зарядного тока, отображаемое на счетчике электрического соединителя 8, закрепленного за рассматриваемым аккумулятором. В течение m-ого числа минут, например, в течение 1-4 минут, а предпочтительно в течение 2-х минут после момента идентификации съемного аккумулятора сервер запрашивает в замкнутом цикле значение зарядного тока счетчика электрического соединителя 8, закрепленного за аккумулятором для его подзарядки.

Если это значение зарядного тока превышает предыдущее значение, это означает, что съемный аккумулятор был подключен к электрическому соединителю 8, и что указанный аккумулятор в действительности заряжен. После этого сервер регистрирует текущую дату и время суток как дату и время последней зарядки, а затем подает команду на перевод светодиодов из режима мигания в режим непрерывного свечения. Сервер будет периодически проверять счетчик для отслеживания уровня заряда съемного аккумулятора, отмечая уменьшение зарядного тока. При уменьшении зарядного тока электрический соединитель 8 больше не запитывается, и съемный аккумулятор считается заряженным. Если зарядный ток не уменьшился после 4-х часов эффективного подключения (исключающего отключение), электрический соединитель 8 все равно отключается, а съемный аккумулятор считается заряженным.

Если значение счетчика не отличается от предыдущего значения, то это означает, что съемный аккумулятор не был подключен. Сервер приостанавливает подачу питания на электрический соединитель 8 и отмечает в базе данных отсутствие подключения съемного аккумулятора. Однако сервер не будет регистрировать текущую дату как дату последней зарядки, а сохранит предыдущую дату.

Автономное устройство 1 согласно настоящему изобретению, предназначенное для генерирования, аккумулирования и распределения электроэнергии, обладает особыми преимуществами. Как было продемонстрировано в предшествующем описании настоящего изобретения, устройство 1 представляет собой полностью автономное и компактное устройство, простое в монтаже и эксплуатации, которое обеспечивает возможность снабжения электроэнергией отдаленных районов развивающихся стран, где отсутствуют достаточно развитые электросети.

В частности, элементы устройства 1, в том числе опорный элемент 3, который может состоять из контейнеров 31 и 32, которые могут без труда перевозиться наземным и/или морским транспортом, могут включать в себя все оборудование, необходимое для монтажа и эксплуатации устройства 1.

Разумеется, настоящее изобретение не ограничено примерами осуществления, показанными и описанными выше, в которые могут быть внесены изменения и модификации без отступления от объема заявленного изобретения.

Таким образом, например, устройство 1 согласно настоящему изобретению, подробно описанное выше, может быть снабжено системой водоподготовки, например, системой опреснения морской воды методом обратного осмоса. Такая система обеспечивает возможность обессоливания морской воды с целью ее превращения в питьевую воду, и она может быть установлена в опорном элементе 3 устройства 1, иначе говоря, в любом одном из контейнеров 31 и 32.

В этом варианте осуществления настоящего изобретения система водоподготовки может запитываться солнечной энергией, вырабатываемой фотоэлектрическими панелями 20, и/или электроэнергией, аккумулированной во внутренних средствах 6 аккумулирования электроэнергии. Кроме того, в этом случае на наружной поверхности любого одного из контейнеров 31 и 32 может быть предусмотрена наклонная конструкция с десятью отводами для распределения этой электроэнергии.

Затем система управления устройства 1 согласно настоящему изобретению программируется таким образом, чтобы она обеспечивала возможность распределения электроэнергии между электрическими соединителями 8 и/или системой водоподготовки и/или холодильником/холодильниками и/или электронными средствами связи и пр.

В другом примере, где устройство 1 размещается на сухопутной территории и располагается вблизи пункта забора воды, отличной от соленой, система водоподготовки заменяется средствами перекачки.

Настоящее устройство в любой своей конфигурации может быть легко развернуто на месте монтажа, поскольку контейнеры в основном предварительно собраны на заводе-изготовителе. Поэтому на месте установки выполняются лишь совсем незначительные сборочные операции, связанные только с некоторыми элементами, которые не были собраны на заводе-изготовителе и установлены в устройстве 1, и которые, соответственно, должны быть смонтированы на месте выработки электроэнергии.

Следует также подчеркнуть, что устройства согласно настоящему изобретению характеризуются такими габаритными размерами, что выработка электроэнергии фотоэлектрическими панелями покрывает в любой момент времени t зарядку всех компонентов (внутренних органов и/или электрических соединителей и/или электронных средств связи и/или холодильника и прочего), и позволяет обеспечить электроэнергией всех потребителей, которые соотнесены с устройством (т.е. имеющие идентификатор), и количество которых было максимально увеличено и задано для каждого устройства.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к автономному мобильному устройству (1), предназначенному для генерирования, аккумулирования и распределения электроэнергии. Технический результат заключается в повышении надежности электроснабжения потребителей. Устройство содержит средства (2) генерирования электроэнергии, в частности, фотоэлектрические панели (20), покоящиеся, по меньшей мере, на одном опорном элементе (3), таком как стандартный грузовой контейнер (31, 32). В последнем заключены внутренние средства (6) аккумулирования электроэнергии, генерируемой указанными средствами (2) генерирования, причем указанный опорный элемент (3) также включает в себя средства преобразования сигналов, поступающих от средств (2) генерирования, в сигналы, обеспечивающие возможность снабжения электроэнергией средств аккумулирования электроэнергии; и, по меньшей мере, один электрический соединитель (8), предназначенный для подключения внешних устройств аккумулирования электроэнергии. В опорном элементе (3) также содержится система управления, содержащая средства управления аккумулированием и распределением электроэнергии, генерируемой указанными средствами (2) генерирования, причем указанные средства соединены с датчиками для измерения рабочих параметров, которыми снабжено множество элементов устройства, и электронные средства связи. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Автономное устройство (1), предназначенное для генерирования, аккумулирования и распределения электроэнергии, причем оно содержит средства (2) генерирования электроэнергии, такие как фотоэлектрические панели (20), покоящиеся, по меньшей мере, на одном опорном элементе (3), таком как стандартный грузовой контейнер (31, 32), причем в последнем заключены внутренние средства (6) аккумулирования электроэнергии, генерируемой указанными средствами (2) генерирования, причем указанный опорный элемент (3) также включает в себя средства преобразования сигналов, поступающих от средств (2) генерирования, в сигналы, обеспечивающие возможность снабжения электроэнергией средств аккумулирования электроэнергии; и, по меньшей мере, один электрический соединитель (8), предназначенный для подключения внешних устройств аккумулирования электроэнергии, причем указанный опорный элемент (3) также включает в себя систему управления, содержащую средства управления аккумулированием и распределением электроэнергии, генерируемой указанными средствами (2) генерирования, соединенные с датчиками для измерения рабочих параметров, которыми снабжено множество элементов устройства (1), и электронные средства связи; причем указанные внешние устройства аккумулирования электроэнергии представляют собой съемные аккумуляторы, являющиеся неотъемлемой частью устройства (1) и содержащие средства их идентификации системой управления и/или соединительные средства, приспособленные для указанного, по меньшей мере, одного электрического соединителя (8).

2. Устройство (1) по предшествующему пункту, в котором система управления содержит, по меньшей мере, один сервер, управляющий, с одной стороны, множеством микроконтроллеров, регулирующих работу средств размыкания/замыкания, таких как реле, по меньшей мере, для электролиний, сопряженных с каждым электрическим соединителем (8), а с другой стороны - по меньшей мере, одним регулятором (10) заряда и разряда внутренних средств (6) аккумулирования электроэнергии.

3. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором средства преобразования сигналов состоят, по меньшей мере, из одного инвертора (7), подключенного на выходе указанных средств (2) генерирования и перед электрическими соединителями (8); и, по меньшей мере, одного регулятора (10) заряда, подключенного между указанными инверторами средств (2) генерирования и внутренними средствами (6) аккумулирования электроэнергии.

4. Устройство (1) по п. 2, в котором на каждой электролинии за средствами преобразования сигналов перед реле подключен, по меньшей мере, один счетчик электроэнергии, причем между ними подключен автоматический выключатель.

5. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором указанный опорный элемент (3) также заключает в себе силовые кабели, подающие электроэнергию, по меньшей мере, на один холодильник (9) и/или, по меньшей мере, на одно вентиляционное устройство и/или, по меньшей мере, на одно осветительное устройство.

6. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором электронные средства связи включают в себя, по меньшей мере, один веб-сервер, Wi-Fi маршрутизатор и маршрутизатор Интернета.

7. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором система управления и ее средства, обеспечивающие управление аккумулированием и распределением электроэнергии, содержат датчики напряжения, тока и заряда.

8. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно включает в себя в качестве опорных элементов (3) два контейнера (31, 32), на которых крепится конструкция (4) для удержания и закрепления множества фотоэлектрических панелей (20), причем на наружных поверхностях, по меньшей мере, одного из двух контейнеров (31, 32) располагаются указанные электрические соединители (8).

9. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором указанный опорный элемент (3) включает в себя средства идентификации внешнего устройства, например, внешних устройств аккумулирования электроэнергии, выполненных с возможностью подключения к электрическому соединителю (8) и содержащих идентификатор, причем указанные средства идентификации подключены к системе управления, которая разрешает или запрещает подачу электроэнергии на внешнее устройство, причем указанные средства идентификации дополнительно включают в себя средства отображения.

10. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором электрические соединители (8) содержат средства детектирования, такие как светодиоды (LED), управляемые системой управления.

11. Способ управления электрической энергией, генерируемой автономным устройством (1) согласно пп. 2, 5 и 7-10, предназначенным для генерирования, аккумулирования и распределения электроэнергии, который включает в себя следующие стадии:

- задание первого порогового значения S1 для уровня заряда внутренних средств (6) аккумулирования электроэнергии, располагаемого для обеспечения работы устройства (1);

- задание второго значения S2 для располагаемого уровня заряда внутренних средств (6) аккумулирования электроэнергии таким образом, чтобы S2 было больше S1;

отключение электронных средств связи на первый заданный период времени d1 в случае падения уровня заряда ниже указанного первого порогового значения S1 с последующей проверкой в замкнутом цикле располагаемого уровня заряда внутренних средств (6) аккумулирования электроэнергии в конце первого периода времени d1 и повторным подключением электронных средств связи, если указанный уровень окажется выше второго значения S2;

- детектирование числа электрических соединителей (8), находящихся в активной фазе подключения нагрузки, и расчет длительности t_a их энергоснабжения, если указанный располагаемый уровень заряда будет по-прежнему ниже второго значения S2;

- отключение электрических соединителей (8) числом n₁ с наибольшей длительностью t_a энергопотребления на второй заданный период времени d2 с последующей проверкой в замкнутом цикле располагаемого уровня заряда внутренних средств (6) аккумулирования электроэнергии в конце указанного второго периода времени d2 и возобновлением фазы отключения (если значение S2 не достигнуто) с пошаговым приращением на величину n₂ количества отключенных электрических соединителей (8); при этом электронные средства связи должны оставаться в отключенном состоянии;

- повторное подключение отключенных электрических соединителей (8) и электронных средств связи, как только указанный располагаемый уровень заряда внутренних средств (6) аккумулирования электроэнергии превысит или достигнет второго значения S2;

- проверка линии питания холодильника (9), если ни один из электрических соединителей (8) больше не находится в активной фазе подключения нагрузки, и отключение указанной линии, если холодильник запитан, на третий заданный период времени d3 с последующей проверкой в замкнутом цикле располагаемого уровня заряда внутренних средств (6) аккумулирования электроэнергии в конце указанного третьего периода времени d3 и повторным подключением холодильника (9), всех электрических соединителей (8) и электронных средств связи, как только указанный уровень превысит второе значение S2;

- подача предупредительного сигнала о недостаточной мощности, если указанный располагаемый уровень заряда по-прежнему ниже второго значения S2, и отключение датчиков, за исключением датчиков заряда внутренних средств (6) аккумулирования электроэнергии, с последующей проверкой в замкнутом цикле располагаемого уровня заряда указанных внутренних средств (6) аккумулирования электроэнергии и повторное подключение отключенных элементов, как только указанный уровень заряда превысит второе значение S2;

- в случае выявления нулевого заряда внутренних средств (6) аккумулирования электроэнергии и нулевой генерации электроэнергии с помощью фотоэлектрических панелей сервер и различные органы устройства (1) перезапускаются после того, как на них снова будет подано питание.

12. Способ управления электрической энергией по предшествующему пункту, в котором значения S1 и S2 варьируются в соответствии с заданными временными интервалами в течение периода времени, соответствующего одним суткам.

13. Способ управления электрической энергией по п. 11 или 12, в котором: первое пороговое значение S1 варьируется в пределах 1-8 кВт⋅ч;

- второе значение S2 выше или равно S1+1 кВт⋅ч и варьируется в пределах 2-10 кВт⋅ч;

- первый заданный период времени d1 варьируется в пределах 2-30 минут; второй заданный период времени d2 варьируется в пределах 2-30 минут;

- третий заданный период времени d3 варьируется в пределах 2-30 минут.

14. Способ управления электрической энергией по любому из предшествующих пп. 11-13, применимый к устройству по любому из предшествующих пп. 1-10, в котором для зарядки внешних средств аккумулирования электроэнергии реализованы следующие стадии:

- считывание средствами идентификации идентификатора внешнего устройства аккумулирования электроэнергии и регистрация времени t1 и даты Т считывания;

- проверка системой управления последней даты М зарядки указанного внешнего устройства аккумулирования электроэнергии;

- расчет периода времени D=Т-М и сравнение величины D с заданным периодом времени L между двумя зарядками;

- отказ в зарядке, если величина D отличается от величины L, и передача системой управления сообщения с указанием следующей разрешенной даты и его отображение средствами отображения;

- в противном случае система управления сохраняет время идентификации, а затем закрепляет и отображает электрический соединитель (8) путем активации средства детектирования указанного соединителя (8).

15. Способ управления электрической энергией по предшествующему пункту, в котором реализуются следующие стадии:

- идентификация счетчика, соответствующего закрепленному электрическому соединителю (8), и сохранение текущего значения v1 зарядного тока и времени t1;

- проверка в замкнутом цикле в течение заданного времени в пределах 1-4 минуты значения v2 зарядного тока по счетчику и его сравнение со значением v1;

- сохранение времени t2 и даты в качестве последней даты М зарядки указанного внешнего устройства аккумулирования электроэнергии, если v2>v1; в противном случае - прекращение подачи питания на электрический соединитель (8) без сохранения даты зарядки;

- проверка в замкнутом цикле значения зарядного тока и, при его уменьшении, прекращение подачи питания на электрический соединитель (8) и сохранение времени t3 прекращения подачи;

- прекращение подачи питания на электрический соединитель (8) и сохранение времени t3 прекращения подачи, если зарядный ток не уменьшается по окончании периода времени, начавшегося в момент t2.

16. Способ управления электрической энергией по предшествующему пункту, в котором данные о датах и времени сохраняются системой управления и передаются через электронные средства связи.

17. Способ дистанционного управления, по меньшей мере, одним устройством (1) по пп. 1-10, работающим в соответствии со способом управления указанным устройством (1) по пп. 11-16, отличающийся тем, что устройство или устройства подключены с помощью электронных средств связи к центральной станции, на которую передаются рабочие параметры, а также данные о датах и времени, сохраненные системой управления, и где значения рабочих параметров устройства (1) могут быть изменены.