[發明專利]基于自然能量采集的全天候供電系統

在審

• 申請號: 202010596868.8
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111641230A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 孫冀東;王軍雷;多華娥
• 申請（專利權）人: 鄭州參宿物聯技術有限公司;河南煦達科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;H02J7/32;H02J7/35
• 代理公司: 鄭州德勤知識產權代理有限公司 41128
• 代理人: 蘇志洋

1.一種基于自然能量采集的全天候供電系統，其特征在于：包括能量采集模塊、能量收集模塊、調壓模塊、開關矩陣、電源管理模塊、主儲能模塊、副儲能模塊和輸出模塊，所述能量采集模塊包括并列設置的至少一個微能量采集單元，每個所述微能量采集單元經整流轉換后均連接一個能量收集模塊進行能量積累，所述能量收集模塊連接調壓模塊進行調壓，所述調壓模塊的輸出側連接至開關矩陣，開關矩陣的輸出側可選的連接主儲能模塊、副儲能模塊或輸出模塊，所述輸出模塊包括在儲能電池、超級電容和開關矩陣間切換輸出的輸出開關；所述電源管理模塊連接能量收集模塊和調壓模塊，以便根據能量收集模塊的儲能量控制調壓模塊的啟閉；所述電源管理模塊還根據主儲能模塊、副儲能模塊和能量收集模塊的狀態，控制開關矩陣擇一連接所述主儲能模塊、副儲能模塊和輸出模塊。

2.根據權利要求1所述的基于自然能量采集的全天候供電系統，其特征在于：所述微能量采集單元為太陽能發電單元、振動發電單元、溫差發電單元中的一種或幾種。

3.根據權利要求2所述的基于自然能量采集的全天候供電系統，其特征在于：所述能量收集模塊為電容器。

4.根據權利要求3所述的基于自然能量采集的全天候供電系統，其特征在于：所述主儲能模塊為超級電容，所述副儲能模塊為電池，當所述電源管理模塊檢測到電容器的電壓值較高且穩定時，在保證負載運行穩定的前提下，預先為副儲能模塊充電，其次為主儲能模塊充電，再次通過輸出模塊為負載直接供電；當所述電源管理模塊檢測到電容器的電壓不穩定而導致無法直接通過輸出模塊為負載供電時，首先使用主儲能模塊的電能，其次使用副儲能模塊的電能。

5.根據權利要求4所述的基于自然能量采集的全天候供電系統，其特征在于：所述副儲能模塊的電能使用至近一半時，優先為副儲能模塊充電。

6.根據權利要求5所述的基于自然能量采集的全天候供電系統，其特征在于：每個能量收集模塊分別連接一個調壓模塊進行調壓，所述電源管理模塊連接各個電容器以獲取電容的電壓值，所述電源管理模塊連接各個調壓模塊以根據獲得的電容的電壓值判斷是否啟動調壓模塊。

7.根據權利要求5所述的基于自然能量采集的全天候供電系統，其特征在于：各個能量收集模塊由同一個調壓模塊調壓，所述電源管理模塊連接各個電容器以獲取電容的電壓值，所述電源管理模塊連接所述調壓模塊以根據獲得的電容的電壓值判斷是否啟動調壓模塊。

8.根據權利要求6所述的基于自然能量采集的全天候供電系統，其特征在于：所述電源管理模塊設置超低能耗模式和正常模式，根據采集到的能量收集模塊中電容的電壓信號，進行超低能耗模式和正常模式間的切換。

9.根據權利要求8所述的基于自然能量采集的全天候供電系統，其特征在于：所述電源管理模塊還包括一供電電源，所述供電電源連接至所述調壓模塊的輸出側。

10.根據權利要求1-9任一項所述的基于自然能量采集的全天候供電系統，其特征在于：通過以下步驟進行控制：

步驟1）能量采集模塊采集環境中的微能量，并通過整流轉換模塊輸出至電容器進行濾波、積累；

步驟2）電源管理模塊根據電容器的電壓值，觸發喚醒電源管理模塊的正常模式，然后，電源管理模塊控制調壓模塊啟動，將電容器輸出的電流的電壓調整至需要的電壓值；

步驟3）電源管理模塊根據主儲能模塊、副儲能模塊的電量以及電容器的電壓穩定程度，控制開關矩陣的輸出側為主儲能模塊充電或為副儲能模塊充電或直接輸出至輸出模塊；

步驟4）電源管理模塊根據主儲能模塊、副儲能模塊的狀態，控制輸出模塊中輸出開關連接主儲能模塊、副儲能模塊或開關矩陣。