[發明專利]一種多源混合能量收集裝置

有效

• 申請號: 202110523568.1
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113300445B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 艾斌;李鑫;孫嘉琛;朱愷;李大林;方圓;常秋翔
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J7/32
• 分類號: H02J7/32;H02J7/00;H02J7/34;H02N1/04;H02J7/35
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 劉娟

本發明公開了一種多源混合能量收集裝置，包括：第一發電裝置用于發電得到第一電壓并進行阻抗變換；第一電源管理單元用于控制第一中間電容對第二中間電容放電；第一中間電容用于儲存第一發電裝置發電得到的電能；第二發電裝置用于發電得到第二電壓并進行阻抗變換；第二電源管理單元用于控制第二中間電容對儲能電容放電；第二中間電容用于儲存第二發電裝置發電得到的電能和第一中間電容放電的電能；儲能電容用于儲存第二中間電容放電的電能。該裝置能同時收集多種不同類型的環境能量，尤其是對于兩種內阻相差甚遠的輸入源，不需要將兩種輸入源同時輸入到一級儲能裝置后再轉換到二級儲能裝置，收集效率高。

技術領域

本發明涉及多源能量收集裝置技術領域，具體涉及一種多源混合能量收集裝置。

背景技術

目前存在較多的是單一輸入源的能量收集，主要的思想都是兩級儲能裝置，即一個一級儲能裝置和一個二級儲能裝置，輸入源首先給一級儲能裝置充電，當一級儲能裝置的電壓達到一定電壓后，便會將儲存的電能送到二級儲能裝置中，完成能量收集。

摩擦納米發電機是依靠兩種不同的納米材料之間的摩擦引起電荷轉移來實現發電的，應用場景十分廣泛，只要有摩擦的地方就能發電，但其所產生的電能具有高電壓、低電流，高阻抗的特點，且功率十分微小，無法直接利用，必須經過收集和轉換才能使用。目前針對摩擦納米發電機能量的收集技術主要是用電容進行儲存。太陽能發電是利用半導體材料的光電效應產生電子-空穴對來發電的，所產生的電能十分穩定，輸出功率較大。但是產生的電能會隨光照強度變化而變化，在黑夜的時候幾乎不發電。這兩種是無污染、低成本，可持續的綠色新能源，可以為相關電子產品，比如海洋檢測浮標實現自功能。如何同時對這兩種能源進行收集，并實現效率最大化，目前并沒有相對成熟的技術。目前缺乏對兩種輸入源的微能源收集技術，尤其是對于類似摩擦納米發電機和微型太陽能板這種兩種內阻相差甚遠的輸入源。如果按照單一輸入源的兩級儲能方式，將兩種輸入源同時輸入到一級儲能裝置再轉換到二級儲能裝置，則效率會很低。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明實施例提供一種多源混合能量收集裝置，能提高兩種不同輸入源的能量采集效率。

本發明實施例提供的一種多源混合能量收集裝置，包括：第一發電裝置、第一電源管理單元、第一中間電容、第二發電裝置、第二電源管理單元、第二中間電容和儲能電容，

所述第一發電裝置用于發電得到第一電壓并與第一中間電容進行阻抗匹配；

所述第一電源管理單元用于控制第一中間電容對第二中間電容放電；

所述第一中間電容用于儲存第一發電裝置發電得到的電能；

所述第二發電裝置用于發電得到第二電壓并與第二中間電容進行阻抗匹配；

所述第二電源管理單元用于控制第二中間電容對儲能電容充電；

所述第二中間電容用于儲存第二發電裝置發電得到的電能和第一中間電容充電的電能；

所述儲能電容用于儲存第二中間電容放電的電能。

可選地，第一電源管理單元包括第一降壓轉換器和第一控制開關；

所述第一降壓轉換器用于將第一中間電容的輸出電壓轉換成穩定的輸出電壓向第二中間電容放電；

所述第一控制開關用于在第一中間電容的電壓達到設定的第一控制開關的上限電壓時，控制開始對第二中間電容充電，在第一中間電容的電壓達到設定的第一控制開關的下限電壓，控制停止對第二中間電容充電。

可選地，第一電源管理單元還包括第一二極管，所述第一二極管用于控制第一發電裝置電壓低時阻止電流回流。

可選地，第二電源管理單元包括第二降壓轉換器和第二控制開關；