一种基于多元能量收集的能量管理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多元能量收集的管理方法，能够保证节点收发数据的完整性，有效减少系统能量的泄露和损耗：第一，本发明专利技术利用天线接收射频信号，设计阻抗匹配并进行多级倍压，提高充电电压和能量利用效率；第二，选择超级电容保证储能充分，通过中心极限定理得到电容能量利用效率与电容电压之间存在着近似正态分布的关系，求解电容最优充放电区间；第三，系统设计了有限状态机来控制充电和放电的状态，同时保证了节点数据传输完整性；该方法能够为物联网实现不受电池限制的大规模部署奠定基础。

An energy management method based on multi energy collection

【技术实现步骤摘要】
一种基于多元能量收集的能量管理方法
本专利技术属于无源感知的应用领域，具体涉及一种基于多元能量收集的能量管理方法。
技术介绍
物联网新应用在智能家居、智能穿戴、智慧城市，以及健康护理等等受到广泛应用，但是物联网节点能源问题是限制其发展的重要瓶颈。目前大多数节点都是电池作为能源驱动的，电池驱动的限制之处在于：第一，需要频繁更换，增加成本；第二，在很多可穿戴设备应用场景中，节点体积会受到电池大小的局限。因此，如果能使物联节点在“无源”(不带电池)的情况下，仍然保障信息的感知、处理和远距离传输，就有望突破物联网的能耗瓶颈，促使物联网大型化和普适化。例如，针对健康护理方面，当人体植入电子器官时，更换器件电池十分麻烦，若能够做到无源充电将很大程度上减轻患者的痛苦，实现长期监测。现有的能量收集工作分为以下几类：太阳能、热能、风能、机械能以及射频能量收集等，但太阳能、风能、热能都会因环境和时间的改变而影响收集。机械能不受时间限制，但物体静止时无法获得。射频能量不受环境和物体运动状态的限制，但环境能量微弱，从自然环境中提取出来存在一定难度。大多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多元能量收集的能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，采用射频能量收集源对射频信号、光、机械运动、温差及其结合作为能量源来实现多元能量收集；/n步骤2，利用ADS仿真画出史密斯原圆图，实现阻抗匹配，构建单天线多频段阻抗匹配网络，多频带收集由单个宽带天线组成，馈送收集器频带阵列，每个频带均用于瞄准特定频率范围；/n步骤3，构建杰克逊五级倍压电路，将通过天线收集到的射频信号整流为直流电压，同时实现五级倍压放大的作用；/n步骤4，采用分布式小电容组替代单个大电容，将每种能量收集方式收集的能量收集到电容组中的一个电容中，实现多通道多元能量收集，并选取超级电容作为储能电容，为后续...

【技术特征摘要】
1.一种基于多元能量收集的能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，采用射频能量收集源对射频信号、光、机械运动、温差及其结合作为能量源来实现多元能量收集；
步骤2，利用ADS仿真画出史密斯原圆图，实现阻抗匹配，构建单天线多频段阻抗匹配网络，多频带收集由单个宽带天线组成，馈送收集器频带阵列，每个频带均用于瞄准特定频率范围；
步骤3，构建杰克逊五级倍压电路，将通过天线收集到的射频信号整流为直流电压，同时实现五级倍压放大的作用；
步骤4，采用分布式小电容组替代单个大电容，将每种能量收集方式收集的能量收集到电容组中的一个电容中，实现多通道多元能量收集，并选取超级电容作为储能电容，为后续节点和传感器供电；
步骤5，利用中心极限定理确定合适的充放电电压范围；
步骤6，利用基于有限状态机模型的电流闸，实现系统级能量管理优化。


2.根据权利要求1所述的一种基于多元能量收集的能量管理方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭瑶，王俊，郭军，何娟，赵宇航，陈晓江，汪霖，章勇勤，房鼎益，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61