一种微能量采集方法、装置及微能量供电器制造方法及图纸

本发明专利技术属于电子领域，提供了一种微能量采集方法、装置及微能量供电器，该方法包括：将环境中的微弱能量转换为微弱电能量；通过SOC采集所述微弱电能量，并输出给电能存储单元。本发明专利技术通过现有IC、器件进行分段采集，实现以极低的功耗采集环境中的微弱能量，实现了微安级的电流采集，填补了目前的技术空白，降低了能量采集单位的门槛，增加能量采集的适用范围，突破了能量采集的环境限制，扩展了清洁能源的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种微能量采集方法、装置及微能量供电器
本专利技术属于电子领域，尤其涉及一种微能量采集方法、装置及微能量供电器。
技术介绍
目前，由于传统能源在转换过程中产生的巨大污染以及石油等一次能源的过度消耗，传统能源与新型清洁能源出现了越来越多的碰撞，未来势必会出现一场清洁能源革命，而目前对于清洁能源的采集却大多从提高转换效率以及减少传输损耗的角度入手，对于如何降低能量采集的门槛，增加能量采集的适用范围，突破能量采集的环境限制却还是一片空白。现有的能量采集方式大多针对于太阳能、风能、流体能量，但无论是太阳能、风能、还是流体能量，都只能采集到大级别的能量，以应用最广泛的太阳能采集为例，现有的太阳能采集在弱光环境中大多采用弱光型光电电池，该电池采用非晶硅电池组件对于波长在780nm以上的光源有一定光电转化能力，可以转换为30uA左右的电流，可是这么微弱的能量还无法保证采集电路中MCU的供电需求，一颗MCU的工作电流都是几十毫安，等于采集到电流的上千倍，一个1M的电阻就是3uA的电流消耗，因此常规的MPPT算法或者采用DSP的方式由于采集方式和器件功耗过大均无法采集到微弱光源形成的微弱能量，导致微弱能量的流失，从而使一些能产生微弱能量的环境中无法进行能量采集和应用，限制了诸多技术的应用。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种微能量采集方法，旨在解决现有技术只能采集大级别的能量，导致负载应用被环境限制的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种微能量采集方法，所述方法包括：将环境中的微弱能量转换为微弱电能量；通过SOC采集所述微弱电能量，并输出给电能存储单元。本专利技术实施例的另一目的在于，提供一种微能量采集装置，所述装置包括：转换单元，用于将环境中的微弱能量转换为微弱电能量；采集单元，用于通过SOC采集所述微弱电能量，并输出给电能存储单元，所述采集单元连接于所述转换单元与所述电能存储单元之间。本专利技术实施例的另一目的在于，提供一种包括上述微能量采集装置的微能量供电器。本专利技术实施例通过现有IC、器件进行分段采集，实现以极低的功耗采集环境中的微弱能量，实现了微安级的电流采集，填补了目前的技术空白，降低了能量采集单位的门槛，增加能量采集的适用范围，突破了能量采集的环境限制，扩展了清洁能源的应用领域。附图说明图1为本专利技术实施例提供的微能量采集方法的流程结构图；图2为本专利技术实施例提供的微能量采集方法中步骤S102的流程结构图；图3为本专利技术实施例提供的微能量采集装置的结构图；图4为本专利技术实施例提供的微能量采集装置的示例结构图；图5为本专利技术实施例提供的微能量采集装置中检测电路的一示例电路图；图6为本专利技术实施例提供的微能量采集装置中检测电路的另一示例电路图；图7为本专利技术实施例提供的微能量采集装置中电压复位单元的示例电路图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术实施例通过现有IC、器件进行分段采集，实现以极低的功耗采集环境中的微弱能量，实现了微安级的电流采集，填补了目前的技术空白，降低了能量采集单位的门槛，增加能量采集的适用范围，突破了能量采集的环境限制，扩展了清洁能源的应用领域。图1示出了本专利技术实施例提供的微能量采集方法的流程结构，为了便于说明，仅示出了与本专利技术相关的部分。作为本专利技术一实施例，本方法可以应用在光能、风能、流体能量以及压力动能的采集上，并可以结合物联网或者运营商进行远距离无线控制或者利用智能终端的系统进行智能化控制。该微能量采集方法包括下述步骤：在步骤S101中，将环境中的微弱能量转换为微弱电能量；在本专利技术是实例中，可以通过采集单元，例如非晶硅电池、压力传感器或压力换能器，温差热发电器，土壤离子发电器等，将环境中的微弱能量转换为微弱电能量。在步骤S102中，通过SOC采集微弱电能量，并输出给电能存储单元。作为本专利技术一实施例，可以利用MCU，在MCU上建立SOC来采集微弱电能量。值得说明的是，上述通过SOC采集微弱电能量步骤中的SOC泛指通用的MCU、在MCU上建立起来的具有特定功能的系统以及MCU应用必要的外部器件，该SOC通过在通用的MCU上建立系统，使通用的MCU具有特定的功能，并且优化功能更加容易，开发周期更短。作为本专利技术一优选实施例，在步骤S101之后，步骤S102之前，还可以包括下述步骤：将微弱电能量进行电压复位处理，将不稳定的微弱电能量转换为间断输出的能量，例如具有一定宽度的脉冲信号。在本专利技术实施例中，采集单元生成的波形通常为不稳定的能量，如果直接输出给采集单元进行采集，会导致由于输入电流或输入电压过低频繁使采集单元重新启动，而采集单元每次重新启动时功耗都会比较大，因此通过电压复位单元将采集到的能量信号转换为脉冲信号，从而使采集单元就可以比较稳定的工作，大幅减少重新启动次数，从而降低了由此带来的功耗。作为本专利技术一优选实施例，结合图2，步骤S102中通过SOC采集所述微弱电能量的步骤可以具体包括：在步骤S201中，建立数据模型，该数据模型具有电能采集量与采集模式之间的对应关系；在步骤S202中，主动定时检测当前的电能采集量或被动唤醒检测当前的电能采集量，根据当前的电能采集量在所述数据模型中查表，得到对应的采集模式，上述采集模式至少包括低功耗采集模式和高效率采集模式；在本专利技术实施例中，可以设置一个频率不变或者频率变化的时钟，按照预设的时钟主动地进行定时检测，在不进行检测时，电能采集量检测模块可以进入休眠状态以节省能耗；当然，也可以令电能采集量检测模块保持休眠状态，直到被唤醒后进行一次检测，检测后继续恢复到休眠状态以节省能耗。优选地，唤醒可以通过电量计或者比较器检测电能存储单元中的电荷或电压，当电能存储单元中的电荷或电压达到预设阈值后，电量计或者比较器发出报警信号，唤醒电能采集量检测模块。值得说明的是，上述数据模型中包含互相具有对应关系多种参数，步骤S202中查表即可以是直接查表，也可以通过函数关系或者调用关系查表，通过一个参数及其对应关系可以查询到对应的另一个参数。在步骤S203中，启动对应的采集模式进行微能量采集。该数据模型根据电能采集量的输入/输出的变量规律，结合实测环境参数来统计建立数据库，并通过最小计算量来建立一个电能采集量与采集模式之间的对应关系函数，从而可以根据当前的环境参数预测后面时间的最大功率点并通过调用函数来执行对应的采集模式。以太阳能采集为例，由于使用的太阳能电池的面积是一定的，它在不同光线强度产生的功率的曲线是已知的，那么我们在不同的环境下测试数据，把这些数据对应的公式和数据统计起来，建立起一个简单的数据库或者数据表格，在实际使用时根据环境参数，通过检索数据库或者表格，预测出接近于实际情况的最大功率点和采集模式。作为本专利技术一优选实施例，在步骤S202中，定时检测当前的电能采集量的方式可以通过方式一实现，或通过方式二实现，还可以优选方式一加方式二实现。具体地，方式一的步骤为：定时检测输入电流/输入电压/输入电荷，将当前的输入电流或输入电压或输入电荷作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微能量采集方法，其特征在于，所述方法包括：将环境中的微弱能量转换为微弱电能量；通过SOC采集所述微弱电能量，并输出给电能存储单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微能量采集方法，其特征在于，所述方法包括：将环境中的微弱能量转换为微弱电能量；通过SOC采集所述微弱电能量，并输出给电能存储单元。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过SOC采集所述微弱电能量的步骤包括：建立数据模型，所述数据模型具有电能采集量与采集模式之间的对应关系；主动定时检测当前的电能采集量或被动唤醒检测当前的电能采集量，根据当前的电能采集量在所述数据模型中查表，得到对应的采集模式，所述采集模式至少包括低功耗采集模式和高效率采集模式；启动对应的采集模式进行微能量采集。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述主动定时检测当前的电能采集量的步骤至少包括下述方式之一：方式一：定时检测输入电流或输入电压或输入电荷，将当前的输入电流或输入电压或输入电荷作为所述电能采集量，所述输入电流或输入电压或输入电荷由环境中的微弱能量转换而成；方式二：定时检测电能存储单元的电压，将所述电压作为所述电能采集量。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述低功耗采集模式通过预设功率采集所述微弱电能量；所述高效率采集模式采用MPPT控制采集，通过MPPT选取最优参数和最佳功耗平衡电压点，根据最优参数和最佳功耗平衡电压点采集所述微弱电能量。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过SOC采集所述微弱电能量的步骤还包括：定时检测输入电流，当所述输入电流等于零时，关断采集；当所述输入电流大于0或预设阈值时，启动采集；所述输入电流由环境中的微弱能量转换而成。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将环境中的微弱能量转换为微弱电能量的步骤之后，所述通过SOC采集所述微弱电能量，并输出给电能存储单元的步骤之前还包括：将所述微弱电能量进行电压复位处理，将不稳定的微弱电能量转换为间断输出的能量。7.一种微能量采集装置，与电能存储单元连接，其特征在于，所述装置包括：转换单元，用于将环境中的微弱能量转换为微弱电能量；采集单元，用于通过SOC采集所述微弱电能量，并输出给电能存储单元，所述采集单元连接于所述转换单元与所述电能存储单元之间。8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述采集单元包括：建模模块，用于建立数据模型，所述数据模型具有电能采集量与采集模式之间的对应关系；计时器，用于生成时钟信号；电能采集量检测模块，用于根据时钟信号主动定时检测当前的电能采集量或被动唤醒检测当前的电能采集量，根据当前的电能采集量在所述数据模型中查表，得到对应的采集模式，并启动对应的采集模式进行微能量采集，所述采集模式至少包括低功耗采集模式和高效率采集模式。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电能采集量检测模块至少包括下述检测模块之一：第一检测模块，用于定时检测输入电流或输入电压或输入电荷，将当前的输入电流或输入电压或输入电荷作为所述电能采集量，所述输入电流或输入电压或输入电荷由环境中的微弱能量转换而成；第二检测模块，用于定时检测电能存储单元的电压，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：华建武，
申请(专利权)人：深圳市浩博高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44