[实用新型]一种振动能与温差能混合收集管理电路

说明书

本实用新型公开一种振动能与温差能混合收集管理电路，包括相互串联的接口电路块、电能管理电路块和电能存储单元，其中，接口电路块包括相互并联的振动能收集接口电路和温差能收集接口电路，任意一个接口电路均包括一个电解电容以及与所述电解电容并联的二极管；电能管理电路块包括两个相互并联的比较器、与任意一个比较器串联的门槛电压、逻辑门电路、用于产生单个脉冲信号的单稳多谐振动器以及用于限流的开关；电能存储单元包括超级电容、聚合物锂电池以及电压转换器。本实用新型能使混合收集的电能达到最大以获得最佳的电能转换效率，同时可以大大提高聚合物锂电池的使用寿命，解决了无法持续为负载提供电能的问题。

技术领域

本实用新型涉及环境能量收集技术领域，具体是一种振动能与温差能混合收集管理电路。

背景技术

近些年来，低功耗无线传感技术在工业监控、安防监控、智能交通、环保监测、医疗监护等领域得到了广泛应用，现有无线传感器节点主要还是采用电池方式进行供电，尽管在一定应用场合能满足需求，但仍存在外部电源布线困难、不易于集成化、安装困难；电池体积较大、使用寿命有限、替换困难、不易嵌入集成等诸多缺陷，而收集环境中的其它能量并转化为电能是实现低功耗无线传感器节点自主供电的一种有效技术途径。目前，能量收集大多针对一种能量源类型，如温差能量收集技术、振动能量收集技术等。这种单一能量源收集系统在实际应用中有很多不足，比如：环境能量较为微弱，单一能量收集难以满足负载功率需求；有些环境能量是间歇性存在的，导致单一环境能量源难以持续可用，造成在某些时间段无法为无线传感器提供电能。为了解决该问题，混合能量收集技术是未来重要发展趋势。

众所周知，环境中能量源种类较多，其中温差能和振动能是两类最常见的能量源形式，特别是在很多应用场合，温差能和振动能往往同时存在，比如桥梁在车辆通过的振动产生振动能，同时阳光照射下产生的温差形成温差能，因此振动能与温差能混合收集具有重要应用价值，其中温差能可使用热电转换器收集、振动能可采用压电或电磁等方式收集。但是，振动能和温差能具有各自不同的电能转化特性，如何同时获得最佳的电能转换效率并使混合收集的电能达到最大是一个难题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种振动能与温差能混合收集管理电路，解决了传统能量源收集系统只能收集一种能量且无法持续为无线传感器提供电能的问题、同时获得最佳的电能转换效率并使混合收集的电能达到最大。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种振动能与温差能混合收集管理电路，包括相互串联的接口电路块、电能管理电路块和电能存储单元，其中，

所述接口电路块包括相互并联的振动能收集接口电路和温差能收集接口电路，任意一个接口电路均包括一个电解电容以及与所述电解电容并联的二极管；

所述电能管理电路块包括两个相互并联的比较器、与任意一个比较器串联的门槛电压、逻辑门电路、用于产生单个脉冲信号的单稳多谐振动器以及用于限流的开关；

所述电能存储单元包括用于存储第一级电能的超级电容、用于存储第二级电能的聚合物锂电池以及电压转换器。

进一步的，设通过所述聚合物锂电池的电压为V_B，通过所述门槛电压的电压为V_OC，通过所述超级电容的电压为V₀；

当V_B≤V_OC，V₀≥KV_B(K＞1且为定值)时，两个比较器均输出高电平，导致逻辑门电路输出高电平，触发单稳多谐振动器工作、开关闭合，为所述聚合物锂电池充电；

当V_B＞V₀且二者差值超过预设的阈值时，所述开关导通、聚合物锂电池放电，电能通过所述电压转换器输出稳定电压为负载提供电能。