[發明專利]能量收集傳感器及能量管理系統

有效

• 申請號: 201310693158.7
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN104716867A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 陳亞平;周亮;徐淼;郝德剛
• 申請（專利權）人: 梅特勒-托利多(常州)精密儀器有限公司;梅特勒-托利多(常州)測量技術有限公司;梅特勒-托利多(常州)稱重設備系統有限公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J7/35
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

1.一種能量收集傳感器，包括：

外殼（1），所述外殼（1）通過第一螺釘（10）固定至一外部振動源（9）并且被所述振動源（9）的振動帶動而產生振動；

壓電陶瓷，所述壓電陶瓷被所述外殼（1）的振動帶動而產生振動、并且產生電荷；

處理電路（15），所述處理電路（15）通過第四螺釘（14）固定至所述外殼（1）內側的底部、通過導線（15）連至所述壓電陶瓷并接收來自所述壓電陶瓷的電荷、對所述電荷進行處理并輸出電信號，

其中，所述外殼（1）上還設有電纜接頭（12），所述電纜接頭（12）通過導線耦接至所述處理電路（15）、并且將來自所述處理電路（15）的電信號傳遞至能量收集傳感器外部的輸出電纜（11）。

2.如權利要求1所述的能量收集傳感器，其特征在于，所述壓電陶瓷包括：

晶體支架（4），所述晶體支架（4）通過第二螺釘（16）固定至所述外殼內側的底部，所述晶體支架（4）被所述外殼（1）的振動帶動而產生振動；以及

多個壓電晶體片（7），每個壓電晶體片（7）的一端通過多個第三螺釘（5）固定至所述晶體支架（4）以使得所述多個壓電晶體片兩兩相對地位于所述晶體支架的上下兩側，每個壓電晶體片（7）的另一端固定有相應的質量塊（8），所述多個壓電晶體片（7）被所述晶體支架（4）的振動帶動而產生振動、繼而產生電荷。

3.如權利要求1所述的能量收集傳感器，其特征在于，所述處理電路（15）包括：

整流模塊，所述整流模塊耦接至所述壓電陶瓷，對所述電荷進行整流；

儲能元件，所述儲能元件耦接至整流模塊，儲存經整流的電荷；

直流－直流轉換模塊，所述直流－直流轉換模塊耦接至儲能元件，對經整流的電荷進行直流－直流轉換以得到所述電信號。

4.如權利要求2所述的能量收集傳感器，其特征在于，每個壓電晶體片（7）和相對應的所述第三螺釘（5）之間設有壓片（6），防止第三螺釘（5）對壓電晶體片（7）的破壞。

5.如權利要求2所述的能量收集傳感器，其特征在于，所述壓電晶體片（7）的數量為以下的任一種：六個、八個、十個、十二個。

6.如權利要求1所述的能量收集傳感器，其特征在于，所述處理電路（15）和所述第四螺釘（14）之間設有絕緣支撐套（13），防止處理電路（15）受到外界環境的靜電影響。

7.如權利要求1所述的能量收集傳感器，其特征在于，所述外殼（1）上還設有以下至少之一：

輸入外接電能的電源接口（17），所述電源接口（17）通過導線連至所述處理電路（15）；和

輸入太陽能的太陽能接口（18），所述太陽能接口（18）通過導線連至所述處理電路（15）。

8.如權利要求1所述的能量收集傳感器，其特征在于，所述能量收集傳感器還包括封裝蓋板（3），所述封裝蓋板（3）蓋在所述外殼（1）的上方。

9.一種能量管理系統，包括：

如權利要求1－8的任一項所述的能量收集傳感器（602），用于收集太陽能、振動能量和外部電能中的一種或多種能量、并且將所收集的能量轉換成電能；

一個或多個蓄電設備（604），耦接至所述能量收集傳感器（602）并且存儲所述電能；以及

直流－直流轉換模塊（606），耦接至所述蓄電設備（604）并且將所存儲電能轉換成相應的電信號而輸出。

10.如權利要求9所述的能量管理系統，其特征在于，所述蓄電設備的數量為一個，太陽能、振動能量和外部電能給同一個蓄電設備充電。

11.如權利要求9所述的能量管理系統，其特征在于，所述蓄電設備的數量為三個，太陽能、振動能量和外部電能通過三個分別的能量通道給三個蓄電設備充電。

12.如權利要求11所述的能量管理系統，其特征在于，監測每個能量通道的電能蓄電的電量，以選擇一個能量通道作為能量輸出通道。