[發明專利]能量收集設備

有效

• 申請號: 201480051812.7
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN105684295B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: B·E·麥德森
• 申請（專利權）人: 雷蒙尼有限責任公司
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 金曉

技術領域

本發明總體來說涉及一種用于從電纜收集能量的能量收集設備。

背景技術

分布式傳感器系統的使用和數量近來持續增長，并且對傳感器和附屬的無線通信供電的需求也相應地增加。

這些系統中一個主要的挑戰是對這些系統供給所需的能量，而無需通常在沒有足夠空間的情況下去維護大量電池的挑戰。對這種挑戰的一種已知的解決方案是能量收集，其中將或多或少持續收集的環境能量供給這些設備。

在能量收集中使用的典型能源是光、振動或溫差。不幸的是，在典型的技術安裝中，在傳感器經常安裝的地方并沒有這些能源存在。

然而，電纜(例如，導電體)在技術安裝中并不短缺，并且因此從電纜收集能量的簡易系統成為覆蓋能量需求的良好解決方案。

從導電體收集能量的可用解決方案采用兩種不同的主要原理：

1)通過感應從單根導線進行電磁收集，如例如Bhuiyan等人所描述的那樣(A Miniature Energy Harvesting Device for Wireless，Sensors in Electric Power System，IEEE SENSORS JOURNAL，VOL.10，NO.7，JULY 2010)(D1)；以及

2)從導電體和地之間的電場差來進行能量收集，如Chang，K等人所述的那樣(Electric Field Energy Harvesting Powered Wireless Sensors for Smart Grid，Journal of Electrical Engineering&Technology Vol.7，No.1，pp.75-80，2012)(D2)。

兩種原理都存在嚴重的問題。通過感應從單根導線進行電磁收集要求在單根導體上的連接。因此，電纜的外絕緣要被剝掉，以便安裝能量收集器。

由于去掉外絕緣，折中了電氣安裝的安全性，并且必須安裝外屏蔽來恢復絕緣。此外，感應式能量收集器生產相對昂貴，并且依賴于導體中流動的電流。

從導電體和地之間的電場差來進行能量收集比通過感應從單根導線進行電磁收集要更便宜，并且可以安裝在多芯電纜的外部。另一方面，這種原理要求物理連接到電氣地。因此，這種類型的能量收集器在許多應用中不能適用。

因此，需更一種更容易安裝的能量收集設備。

本發明的一個目的是提供一種不需要連接到從其收集能量的電纜的單根導體的能量收集設備。

本發明的又一個目的是提供一種不需要連接到電氣地的獨立能量收集設備。

本發明的又一個目的是提供一種能提供在1和10伏特之間的范圍中的電壓而無需使用轉換器來提升電壓的能量收集設備。

本發明的又一個目的是提供一種不依賴于電纜中流動的電流的能量收集設備。

此外，在需要更大電流的情況下，可能采用數個貼片(patch)。然而，文獻D1和D2不能應對這種挑戰或者建議如何解決這種挑戰。

因此，本發明的一個目的是提供一種采用多個貼片的能量收集設備。

發明內容

本發明的目的可以通過權利要求1所限定的能量收集設備來實現。優選實施例在從屬子權利要求中限定，并且在下面的說明書中進行解釋并在附圖中進行例示。

在本文中，“能量收集設備”指的是適合于收集電能的設備。

根據本發明的能量收集設備是一種被配置為圍繞電纜的一部分的能量收集設備。該能量收集設備包括多個被電氣隔離并導電的貼片部件(patch member)，其配置為以使得在第一出口點(outlet point)和第二出口點之間提供電位差的方式進行布置，其中這些貼片部件電連接到第一出口點和/或第二出口點。這些貼片部件被配置為直接附接到電纜上或者緊密靠近電纜。

因此，可以提供一種不需要電連接到從其收集能量的電纜的導體的能量收集設備。

將能量收集設備安裝到電纜是簡單、容易且安全的。

此外，能量收集設備并不要求連接到電氣地。

盡管現有技術的電磁能量收集設備要求將電壓進行轉換，以在標準電氣設備中使用該能量，但是根據本發明的能量收集設備能夠提供在1和10伏特之間的范圍中的電壓而無需使用轉換器(例如，DC-DC轉換器)來將該電壓進行提升。

根據電纜電壓和能量收集器的尺寸，根據本發明的能量收集設備能夠收集在微瓦或者毫瓦范圍中的功率。