[發(fā)明專利]一種基于電容池的多能源能量采集系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911005055.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN110797958A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭瑤;陳曉江;方鵬飛;王俊;何娟;房鼎益
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/34
• 分類號(hào): H02J7/34;H02J7/32;H02J7/00;H02J50/20;H02J50/27
• 代理公司: 11814 北京神州信德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 劉真

本發(fā)明提供一種基于電容池的多能源能量采集系統(tǒng)，包括電磁能收集電路，光能收集電路，溫差能量收集電路，多元能量收集電路，該系統(tǒng)通過(guò)電路模塊把各類能量(電磁能量、光能、溫差能量)轉(zhuǎn)換為電能收集起來(lái)，在需要用到的電能的時(shí)候釋放出來(lái)，就可以使原本會(huì)被浪費(fèi)的能量有效利用起來(lái)，也很大程度的避免了能源的浪費(fèi)，具有彌補(bǔ)單一能量源收集能量，收集效率有限的特點(diǎn)，并能夠保證低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的穩(wěn)定使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)源感知的應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種基于電容池的多能源能量采 集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)為人類的生活帶來(lái)便利，然而在已部署的大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)中，電池依 然被用作節(jié)點(diǎn)能源。大量電池的使用和周期性的替換，不僅使物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)背負(fù) 巨大負(fù)擔(dān)，還會(huì)嚴(yán)重污染我們賴以存活的生態(tài)環(huán)境。如果能夠擺脫物聯(lián)網(wǎng)對(duì)電 池的依賴，利用環(huán)境能量為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)供電，那么物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將更加廣泛。

自然界中的能量來(lái)源非常豐富。這些能源可能來(lái)自光能、運(yùn)動(dòng)能、機(jī)械能、 熱能以及無(wú)處不在的電磁能。光能儲(chǔ)量最大且最易收集；機(jī)械能不受時(shí)間限制； 利用溫差帶來(lái)的能量不受時(shí)間、地點(diǎn)和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)影響；隨著通信網(wǎng)絡(luò)的普 及，手持無(wú)線通信設(shè)備、通信基站、廣播電臺(tái)分布廣泛并且近乎24小時(shí)工作， 電磁波能量收集技術(shù)在能量源上也擁有良好的空間分布性和時(shí)間穩(wěn)定性。

現(xiàn)有的能量收集技術(shù)都存在各自的缺點(diǎn)，光能受到使用時(shí)間和環(huán)境條件的 限制，如在光照不足的連續(xù)陰雨天、野外夜里或地下環(huán)境中變得難以獲取；機(jī) 械能靜止時(shí)難以收集；利用溫差可以帶來(lái)的能量，但由于大多數(shù)情況下環(huán)境中 溫差變化小，能量收集效率極低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一種基于電容池的多能源能量采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)電路模塊把各類能量(電磁能量、光能、溫差能量)轉(zhuǎn)換為電能收集起來(lái)，在需要用 到的電能的時(shí)候釋放出來(lái)，就可以使原本會(huì)被浪費(fèi)的能量有效利用起來(lái)，也很 大程度的避免了能源的浪費(fèi)，具有彌補(bǔ)單一能量源收集能量，收集效率有限的 特點(diǎn)，并能夠保證低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的穩(wěn)定使用。

該系統(tǒng)包括：電磁能收集電路，采用射頻能量收集源對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行射頻能量 收集，將環(huán)境周圍的電磁能量轉(zhuǎn)換為電能供負(fù)載工作并將多余的能量存儲(chǔ)起來(lái)； 光能收集電路，采用太陽(yáng)能電池板對(duì)光能進(jìn)行能量收集，并將光能轉(zhuǎn)換為電能； 溫差能量收集電路，通過(guò)熱電能量轉(zhuǎn)換將溫度梯度與熱流轉(zhuǎn)換成電能；

多元能量收集電路，通過(guò)電容池對(duì)光能收集電路及溫差能量收集電路收集的能量進(jìn)行多元能量收集；

其中，所述射頻能量收集源的結(jié)構(gòu)包括6個(gè)電路模塊，全向接收天線電路，阻 抗匹配電路，倍壓電路，整流電路，穩(wěn)壓電路及儲(chǔ)能電路；所述倍壓電路的構(gòu) 建包括五個(gè)肖特基二極管HSM-285C，4個(gè)10pf電容和5個(gè)7pf電容。

其中，所述光能收集電路使用普通太陽(yáng)能電池板連接至電路。

其中，所述溫差能量收集電路采用溫差發(fā)電片連接至電路。

其中，所述多元能量收集電路，包括3個(gè)超級(jí)電容，分別并聯(lián)電磁能收集電路、 光能收集電路以及溫差能量收集電路，由同軸電纜接收電磁能收集電路的射頻 信號(hào)，將光能收集電路的太陽(yáng)能電池板接收的光能及溫差能量收集電路的熱電 材料產(chǎn)生的溫差能，經(jīng)過(guò)阻抗匹配電路以及7級(jí)放大電路后將能量?jī)?chǔ)存到所述3 個(gè)超級(jí)電容中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：通過(guò)電路模塊把各類能量(電磁 能量、光能、溫差能量)轉(zhuǎn)換為電能收集起來(lái)，在需要用到的電能的時(shí)候釋放 出來(lái)，就可以使原本會(huì)被浪費(fèi)的能量有效利用起來(lái)，也很大程度的避免了能源 的浪費(fèi)，具有彌補(bǔ)單一能量源收集能量，收集效率有限的特點(diǎn)，并能夠保證低 功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的穩(wěn)定使用。

附圖說(shuō)明

圖1阻抗匹配電路；

圖2整流電路；

圖3五級(jí)倍壓電路；