能量管理装置及方法制造方法及图纸

技术编号:19026222 阅读:34 留言:0更新日期:2018-09-26 19:48
能量管理装置及方法。该能量管理装置,包括输入端、第一输出端、第二输出端、及转换器电路。输入端从猎能器接收输入电压。第一输出端耦接装置负载电路。第二输出端耦接能量储存装置。转换器电路包括电感,转换器电路耦接于输入端、第一输出端、及第二输出端之间,转换器电路用以使用电感在第一输出端产生负载电流,以及在第二输出端产生充电电流。其中转换器电路用以操作在直接供电模式,以从猎能器产生负载电流,以提供调节输出电压至装置负载电路。

【技术实现步骤摘要】
能量管理装置及方法
本专利技术涉及一种应用于猎能器(energyharvester)的能量管理装置及方法。
技术介绍
随着有关于多个实体装置相互影响连接的物联网(InternetofThings,IoT)技术兴起,让实体装置能够具有轻薄短小的特性成为重要的议题,而随着此需求日渐提高,有需要一种可应用于物联网装置的单一电感转换器装置。
技术实现思路
本专利技术涉及能量管理装置及方法。根据本专利技术的一实施例,提出一种能量管理装置,包括输入端、第一输出端、第二输出端、及转换器电路。输入端用以从猎能器接收输入电压。第一输出端耦接装置负载电路。第二输出端耦接能量储存装置。转换器电路包括电感,转换器电路耦接于输入端、第一输出端、及第二输出端之间,转换器电路用以使用电感在第一输出端产生负载电流,以及在第二输出端产生充电电流。其中转换器电路用以操作在直接供电模式,以从猎能器产生负载电流,以提供调节输出电压至装置负载电路。根据本专利技术的另一实施例,提出一种能量管理方法,包括下列步骤。以转换器电路根据责任周期信号执行功率转换操作,以将猎能器供应的输入功率转换为输出功率,并储存供应电压于能量储存装置,输出功率供电至装置负载电路,其中转换器电路包括电感。调整责任周期信号以追踪输入功率或输出功率的最大功率点。在成功追踪输入功率或输出功率的最大功率点之后,从猎能器产生负载电流,以提供调节输出电压至装置负载电路。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解,下文特举多个实施例,并配合附图,作详细说明如下:附图说明图1绘示依照本专利技术一实施例能量管理装置的示意图。图2绘示依照本专利技术一实施例能量管理装置内的一种范例能量流示意图。图3绘示依照本专利技术一实施例能量管理装置内的另一种范例能量流示意图。图4绘示依照本专利技术一实施例包括控制电路的能量管理装置的示意图。图5A绘示依照本专利技术一实施例一种范例电感电流在不同操作模式的示意图。图5B绘示依照本专利技术一实施例另一种范例电感电流在不同操作模式并具有多个装置负载电路的示意图。图6绘示依照本专利技术一实施例又一种范例电感电流在不同操作模式的示意图。图7A绘示依照本专利技术一实施例操作在直接供电模式第一阶段的能量管理装置的示意图。图7B绘示依照本专利技术一实施例操作在直接供电模式第二阶段的能量管理装置的示意图。图7C绘示依照本专利技术一实施例操作在储能模式的能量管理装置的示意图。图8绘示依照本专利技术一实施例能量管理方法的流程图。图9绘示依照本专利技术一实施例包括MPPT以及设置标志的范例能量管理方法的流程图。【符号说明】10:能量管理装置110、EHX:猎能器120:转换器电路121:电感130:装置负载电路140:能量储存装置150:控制电路E1、E2、E3、E4:能量流IL:电感电流MIG:第二开关MIS:第四开关MIX:第一开关MOG:第三开关MOS:第五开关MOX:第六开关P0:输入端P1:第一输出端P2:第二输出端S200:以转换器电路根据责任周期信号执行功率转换操作,转换器电路包括电感S202:调整责任周期信号以追踪输入功率或输出功率的最大功率点S204:在成功追踪输入功率或输出功率的最大功率点之后,从猎能器产生负载电流以提供调节输出电压至装置负载电路S210:MPPT已完成?S212:从猎能器转移能量到能量储存装置S214:设定标志(OT)S216:从猎能器转移能量到电感S218:从电感转移能量到装置负载电路S220:从电感转移能量到能量储存装置S222:增加计数值S224:计数值是否超过临界值?S226:重置标志(KT)具体实施方式图1绘示依照本专利技术一实施例能量管理装置的示意图。能量管理装置10包括输入端P0、第一输出端P1、第二输出端P2、及转换器电路120。输入端P0用以从猎能器110接收输入电压。第一输出端P1耦接装置负载电路130。第二输出端P2耦接能量储存装置140。转换器电路120包括电感121,转换器电路120耦接于输入端P0、第一输出端P1、及第二输出端P2之间。转换器电路120用以使用电感121在第一输出端P1产生负载电流,以及在第二输出端P2产生充电电流。其中转换器电路120用以操作在直接供电模式,以从猎能器110产生负载电流,以提供调节输出电压至装置负载电路130。猎能器110将机械能或热能转换为电能,在一实施例中,猎能器110可以是光伏电池(photovoltaiccell)或热电能源(thermoelectricenergysource),上述为属于直流类型的猎能器。而若是引入整流器(rectifier),则也可以使用交流类型的猎能器,交流类型的猎能器包括电动产生器(electro-dynamicgenerator)、压电(piezoelectric)猎能器、或射频天线。在一实施例中,转换器电路120可包括直流-直流转换器,例如是同步直流-直流转换器,或非同步直流-直流转换器。举例而言,转换器电路120可以是降压(buck)转换器、升压(boost)转换器、升降压(buck-boost)转换器、顺向(forward)转换器、返驰式(flyaback)转换器、SEPIC(Single-EndedPrimaryInductanceConverter)转换器、或转换器。转换器电路120包括电感121,电感121用以储存及释放能量,因而能够达到能量转移的效果。流经电感121的电流(在下文中亦称作电感电流IL)根据电感121两端的电压差而增加或减少(电感特性)。当电感电流IL增加时,能量储存于电感121,而当电感电流IL减少时,能量从电感121释放。在图1中虽仅绘示一个猎能器,但也可包含多于一个猎能器耦接至能量管理装置10,在此种情形下,多个猎能器共用相同的单一电感121以执行功率转换。此外,也可包含多于一个装置负载电路耦接至能量管理装置10。需适当控制以使得能量管理装置10切换于多个猎能器以及多个装置负载电路之间。在一实施例中,能量储存装置140可包括电池装置,例如是可充电电池。在另一实施例中,能量储存装置140可包括电容。转换器电路120使用电感121以执行功率转换操作,以在猎能器110、电感121、装置负载电路130、以及能量储存装置140之间转移能量。举例而言,猎能器110可通过电感121提供能量至装置负载电路130,能量储存装置140可通过电感121提供能量至装置负载电路,猎能器110可通过电感121提供能量以对能量储存装置140充电,相关于这些操作详述如后。图2绘示依照本专利技术一实施例能量管理装置内的一种范例能量流示意图。能量流E1代表直接供电(directfeeding)模式,装置负载电路130的负载电流是从猎能器110产生,提供调节(regulated)输出电压至装置负载电路130。能量流E1未通过能量储存装置140,亦即,猎能器110直接提供能量给装置负载电路130。相较于猎能器110先提供能量给能量储存装置140,再由能量储存装置140提供能量给装置负载电路130的情形,需要两个阶段的能量转换。而每个阶段的能量转换皆会引起或多或少的能量损失,在如上所述的直接供电模式,由于只需要一个阶段的能量转换,因此可以提升能量转换效率。直接供电模式可以分为第一阶段及第二阶段。在第一阶段,能量从猎能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能量管理装置,包括:输入端,用以从猎能器接收输入电压;第一输出端,耦接装置负载电路;第二输出端,耦接能量储存装置;以及转换器电路,包括电感,该转换器电路耦接于该输入端、该第一输出端、及该第二输出端之间,该转换器电路用以使用该电感在该第一输出端产生负载电流,以及在该第二输出端产生充电电流;其中该转换器电路用以操作在一直接供电模式,以从该猎能器产生该负载电流,以提供调节输出电压至该装置负载电路。

【技术特征摘要】
1.一种能量管理装置,包括:输入端,用以从猎能器接收输入电压;第一输出端,耦接装置负载电路;第二输出端,耦接能量储存装置;以及转换器电路,包括电感,该转换器电路耦接于该输入端、该第一输出端、及该第二输出端之间,该转换器电路用以使用该电感在该第一输出端产生负载电流,以及在该第二输出端产生充电电流;其中该转换器电路用以操作在一直接供电模式,以从该猎能器产生该负载电流,以提供调节输出电压至该装置负载电路。2.如权利要求1所述的能量管理装置,其中该转换器电路用以于该直接供电模式之后操作在储能模式,以从该电感产生该充电电流,以储存供应电压于该能量储存装置。3.如权利要求2所述的能量管理装置,其中该能量转换装置还包括控制电路,用以产生责任周期信号,该责任周期信号控制该转换器电路操作在该直接供电模式或该储能模式。4.如权利要求3所述的能量管理装置,其中该控制电路用以调整该责任周期信号以追踪该猎能器的最大功率点。5.如权利要求4所述的能量管理装置,其中该转换器电路用以在该控制电路成功追踪该猎能器的该最大功率点之后操作在该直接供电模式。6.如权利要求3所述的能量管理装置,其中该直接供电模式根据该责任周期信号分为第一阶段及第二阶段,流经该电感的电流在该第一阶段增加,在该第二阶段减少,并在该第二阶段之后的该储能模式持续减少。7.如权利要求6所述的能量管理装置,其中该转换器电路包括:第一开关,耦接于该输入端及该电感的第一端之间;第二开关,耦接于该电感的该第一端及参考节点之间;第三开关,耦接于该电感的第二端及该参考节点之间;第四开关,耦接于该电感的该第一端及该第二输出端之间;第五开关,耦接于该电感的该第二端及该第二输出端之间;以及第六开关,耦接于该电感的该第二端及该第一输出端之间。8.如权利要求7所述的能量管理装置,其中在该直接供电模式的该第一阶段,该第一开关及该第三开关为导通,该第二开关、该第四开关、该第五开关、及该第六开关为截断。9.如权利要求7所述的能量管理装置,其中在该直接供电模式的该第二阶段,该第二开关及该第六开关为导通,该第一开关、该第三开关、该第四开关、及该第五开关为截断。10.如权利要求7所述的能量管理装置,其中在该储能模式,该第二开关及该第五开关为导通,该第一开...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄昭仁林静如金秀奂
申请(专利权)人:财团法人工业技术研究院英特尔公司
类型:发明
国别省市:中国台湾,71

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