[实用新型]一种能源自采集与供能系统

说明书

技术领域

本实用新型属于微型电源技术领域，特别涉及一种微能源自采集与供能系统，及该系统在微电子机械系统领域的应用。

技术背景

工业微电子化已是不争的事实。各种植入式装置、分布式系统、无线传感器、无线通信设备、监控设备等都朝向自动化、微小化的MEMS(Micro ElectroMechanical System，微电子机械系统)发展。现实应用中，例如环境监测、天气监测预报、建筑物状态监控、城市交通监控、机场安全监控、大面积农田或工业园区安全监测等，一般将数量众多MEMS设备部署在广阔的区域内。长距离布置电源线、更换电池等传统的供能方式对于这些应用是不现实的。

另一方面，这些MEMS设备工作的环境到处存在着微弱风及微弱震动，开发一种可以长时间使用的、将外界环境中的微风、微震等微能源转换为电能的微能源自采集与供能系统，是人们期待解决的重要课题，具有广阔的应用前景。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有供电技术的不足，提供一种高集成度、可充电电池组与微型发电机互为补充的、利用微风与微震等微能源的环保的微能源自采集与供能系统。

为了实现实用新型目的，采用的技术方案如下：

一种能源自采集与供能系统，由发电机和管理电路组成，所述发电机采用将微风或微震转换为电能的能源转换装置。

上述技术方案中，所述发电机采用微型发电机，以及由可充电电容器组和可充电电池组组成的双冗余电源。

所述管理电路由IC控制电路模块、充电开关电路、调压整流电路组成。

所述微型发电机连接可充电电容器组，可充电电容器组经过IC控制电路模块、充电开关电路、调压整流电路后分成两个输出分支，其中一个与可充电电池组连接，另一个与外部设备连接。

所述可充电电池组与外部设备连接。

本实用新型可应用如下：

一种能源自采集与供能系统在微电子机械系统的应用，所述微电子机械系统设备采用能源自采集与供能系统供电。

微型发电机将微电子机械系统设备所处环境中的微风或微震微能源转化为电能，存储于可充电电容器组中，可充电电容器组一方面经过调压整流电路直接给微电子机械系统设备供电，一方面将多余电能存储积累；若微型发电机工作正常，可充电电容器组处于充满状态，IC控制电路模块打开充电开关电路，电流经过调压整流电路为可充电电池组充电，若微型发电机工作不正常，而且可充电电容器组处于过放电状态，IC控制电路模块关闭充电开关电路，并选择可充电电池组作为电源为MEMS设备供电。

所述供电过程还包括可充电电池组在充电过程中处于过热超温状态时，IC控制电路模块关闭充电开关电路，保护可充电电池组的处理步骤。

所述供电过程的电路如下：

通过管理电路的P1、P2接口连接微型发电机，微型发电机发出的电流经过调压整流电路中的二极管D2～D6、D8～D11后，存储在可充电电容器组C4、C8中，存储在C4、C8中的电流经过二极管D1向U3供电，U3通过P3接口连接微电子机械系统设备；

通过U2A进行电池电压采样放大处理，并将VBAT信号输入到IC控制电路模块U4的23针脚，通过U2B进行充电电流采样放大处理，并将IBAT信号输入到IC控制电路模块U4的24针脚，U4利用这两个信号进行判断，如果微型发电机工作正常，可充电电容器组处于满冲状态，U4通过第15针脚发送PWM信号到U1，通过U1向可充电电池组充电，如果微型发电机工作不正常，可充电电容器组处于过放电状态，可充电电池组经过D7向U3供电。

所述供电过程的电路还包括U4经过VBAT信号检测可充电电池组的电压状态，以判断可充电电池组是否充满电，如果充满电，则不需要继续充电，如果未充满电，则启动U1进行充电控制，可充电电池组还通过底部的温度传感器RT1检测自身的温度状态，并将TBAT信号输入到U4的25针脚，U4通过TBAT信号判断是否需要断开充电电路，以保护电池组。

本实用新型具有以下优点：

1、微型发电机采集利用环境中的微风、微震，将机械能转换为电能，不需要提供额外的燃料，因而不需要更换燃料及不排放废弃物。

2、可充电电容器组与可充电电池组组成双冗余电源，在发电量充足时可以直接使用可充电电容器组作为电源供电，发电量不足时可以使用可充电电池组作为电源供电，保证了长期、稳定电能供给。

3、可充电电容器组自身也作为充电器，可以积累电能。可充电电池组可以反复自动充电，不至于长时间放电而需要更换。