[發明專利]一種熱量能源采集系統

無效

• 申請號: 201110232425.1
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102938624A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 樸昌浩
• 申請（專利權）人: 樸昌浩;滕慶;王進
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于微型電源領域，其特征在于對環境中熱量能源的采集，并將采集的能量轉化為電能儲存于儲能元件。主要目的是用于小型無線傳感器網絡及其它低功耗器件供電，提高能源的利用率。

技術背景

能源和環境與人類社會的生存和發展密切相關，隨著全球對環保和節能意識不斷加強，近年來越來越多企業把發展新能源作為提高產業競爭能力、保持經濟社會可持續發展的重大戰略舉措。目前，從環境中提取未利用能源(溫差、振動等)的能源采集技術，正日益成為各種應用領域中有力的競爭方案。工業的發展正向著微電子化、微功耗化、自動化方面快速的發展，這就導致了環境能源采集技術的迅猛發展。開發一種可以長時間使用、將周圍環境能源轉化為電能的微能源采集系統，是人們期待解決的重要問題，具有廣闊的應用前景。雖然在短期的時間內，微能源采集系統還不能完全取代所有領域所使用的電池或供電系統，但其還是憑借其無需更換電池或持續時間可達數年、低功耗、自采集與自供能、綠色環保等眾多優勢，將會成為用戶和工業生產的選擇。

在現實的應用中，例如交通運輸基礎設施、無線醫療設備、輪胎壓力檢測和樓宇自動化市場等，尤其是在樓宇自動化系統中，諸如傳感器、自動調溫器甚至光控開關等，以前安裝時通常使用的電源或控制配線，現在已經不需要了，取而代之是，它們采用了局部能量采集系統。對于那些微電子設備工作的環境中可能存在著多余的熱量，能夠將這些多余的熱量采集起來并轉化為電能儲存起來或者直接給微電子設備供電，這種方法是可行的。在眾多的無線傳感器、遠程監視器和其它低功耗應用正逐步走向零電源設備，它們中有一小部分就采用了熱量能源采集系統。將環境中多余熱量轉化為電能的熱量能源采集系統，一直是人們希望解決的問題，具有廣泛的實用價值。

發明內容

本發明的目的在于設計了一種熱量能源采集系統，從而解決了環境中熱量能源采集存儲的問題，提高能源的利用率。

本發明采用的技術方案如下：

熱量能源采集系統包括熱量能源采集器、能源管理電路及其存儲能量元件組成。其中所述的熱量能源采集器是一個基于半導體的熱力發電機，它能將溫差轉化成電能的裝置。

所述方案中，熱量能源采集系統能源管理電路主要由boost升壓電路模塊和IC控制電路模塊組成。其中所述的boost升壓電路模塊由低功耗的DC/DC升壓轉換芯片組成；IC控制電路模塊由低功耗的微控制器組成。

所述方案中，熱量能源采集系統儲存能量元件由可充電電池組和可充電超級電容組成。

上述方案中，熱量能源采集系統熱量采集過程如下：

熱量能源采集器將環境中的熱量轉化為電能，IC控制電路模塊采集輸入電壓，如果輸入電壓達到boost升壓電路模塊的最小輸入電壓，IC控制電路模塊將啟動boost升壓電路模塊使輸入電壓升高，同時boost升壓電路模塊產生穩定電壓將儲存于電池組和可充電超級電容里面。

所述熱量能源采集系統的總體工作流程如下：

熱量能源采集器將環境中的熱量轉化為電能，IC控制電路模塊采集輸入的電壓，若輸入電壓達到boost升壓電路模塊的最小啟動電壓，IC控制電路模塊產生信號使boost升壓電路模塊正常工作，經過升壓電路模塊產生的電壓其中一部分經過濾波電容儲存于電池組，另一部分電壓經過濾波電容儲存于可充電超級電容中。

所述熱量能源采集系統還包括電池組電壓信號采樣，采樣信號經過運算放大器輸入到IC控制電路模塊，IC控制電路模塊通過輸入信號判斷電池組電壓是否達到飽和狀態。若電池組電壓達到飽和狀態，IC控制電路模塊產生一個中斷信號關閉充電開關電路，以保護系統安全。

所述熱量能源采集系統還包括電池組電流信號采樣，采樣信號經過運算放大器輸入到IC控制電路模塊，IC控制電路模塊通過輸入信號判斷電池組電流是否達到額定電流。若電池組

電流達到額定電流，IC控制電路模塊產生一個中斷信號關閉充電開關電路，以保護系統安全。

所述熱量能量采集系統還包括熱敏電阻采樣電池底部溫度，采樣溫度信號經過運算放大器輸入到IC控制電路模塊，IC控制電路模塊通過輸入信號判斷電池溫度是否達到額定溫度。若電池溫度達到電池額定溫度，IC控制電路模塊產生一個中斷信號關閉充電開關電路，以保護系統安全。

本發明具有以下優點：

(1)降低成本：熱量能源采集系統能夠將環境中的熱量轉化為電能儲存于可充電電池組或者是超級電容中，其采集的電能可以為低功耗的元器件供電，降低了傳統布設電源線的成本和更換電池所需的成本。