[发明专利]发电机能量管理装置及发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及电能产生和转换领域，具体地，涉及一种发电机能量管理装置及发电系统。

背景技术

在我们的生活周围，有许许多多的能量被轻易的浪费掉了，比如人走路对地面的摩擦，鞋底与地面间的压力，以及脱衣服时产生的静电能等。如果将这些身边经常接触到的能量收集起来，转化为电能，并将此电能储存起来，然后用来来驱动一些小型的电子器件，那么这将在一定程度上缓解当今世界能源的紧缺现状。并且，这种发电模式清洁环保，也会缓解传统发电模式所产生的环境污染难题。2006年美国佐治亚理工学院王中林教授研究组利用氧化锌纳米线将机械能转化成电能，成功实现了压电式纳米发电机，并首次提出了纳米发电机的概念。随后基于摩擦特性的纳米发电机被陆续研制成功。这种纳米发电机成功的实现了将周围生活中浪费的能量收集起来，并可以让多盏LED灯闪烁，而不能持续供电，并且这能量没有办法储存起来。

随着近几年对摩擦纳米发电机的研究，介于自身结构和材料的特性。提高摩擦纳米发电机的输入功率，必须使用绝缘效果非常好的材料，以至于其自身的等效内阻非常大。同时根据其结构特性，欲使提高输出功率的同时，其输出电压不断的升高，而其输出电流相比之下只有纳安级。在这样的情况下，在本领域中急切希望能将这部分的输出的能量储存在电池中，并对电池进行有效的管理。

针对上述技术问题，现有技术中尚无良好解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备，该设备能够有效实现对发电机(例如，摩擦纳米发电机)电能的存储和管理。

为了实现上述目的，本发明提供一种发电机能量管理装置，用于对发电机产生的电能进行管理，所述发电机能量管理装置包括：整流电路，被配置成对来自所述发电机的输入进行整流；稳压电路，被配置成将整流电路的输出转化为降压稳流输出；第一电池，被配置成存储电能以及向用电器供电；电压比较及充电电路，被配置成比较所述第一电池的电压与参考电压，当所述第一电池的电压低于所述参考电压时利用所述稳压电路的输出对所述第一电池进行充电；以及备用供电电路，该备用供电电路包括第二电池，被配置成当与该备用供电电路耦接的所述第一电池的电压小于或等于预定值时，中断所述第一电池与所述用电器的连接，以及将所述第二电池的电能提供给所述用电器。

进一步地，所述整流电路包括整流桥和串联在该整流桥直流负极输出端和所述整流电路负极输出端之间的并联的第一电阻和电感。

进一步地，所述稳压电路包括耦接的第一晶体管和齐纳二极管，其中所述第一晶体管的集电极连接所述整流电路的输出、基极连接所述齐纳二极管的负极以及发射极经由第三电阻连接所述齐纳二极管的正极。

进一步地，所述稳压电路还包括第二电阻和第二晶体管，该第二电阻串联在所述第二晶体管的基极和发射极之间，所述第二晶体管的集电极连接所述第一晶体管的发射极、基极连接所述齐纳二极管的负极以及发射极连接所述第一晶体管的基极。

进一步地，所述第一电池通过所述备用供电电路向所述用电器供电，以及所述备用供电电路包括：第三晶体管，设置于所述第一电池和所述用电器之间，被配置成导通时将所述第一电池的电能传递到所述用电器；第四晶体管设置于所述第二电池和所述用电器之间，被配置成导通时将所述第二电池的电能传递到所述用电器；以及控制晶体管，被配置成根据所述第一电池的电压控制所述第三晶体管和所述第四晶体管的导通/截止状态。

进一步地，所述控制晶体管的集电极连接所述第三晶体管和所述第四晶体管的基极，以及所述第三晶体管和所述第四晶体管极性相反。

进一步地，所述第一电池的正极和地之间串联第四电阻和第五电阻，所述控制晶体管的基极连接在所述第四电阻和所述第五电阻之间，所述控制晶体管的发射极接地，其中，当所述第一电池的电压小于或等于所述预定值时，所述控制晶体管截止。

进一步地，当所述控制晶体管截止时，所述第三晶体管截止，以及所述第四晶体管的导通；以及当所述控制晶体管导通时，所述第三晶体管导通，以及所述第四晶体管截止。

进一步地，所述发电机能量管理装置还包括耦接在所述发电机的输出和所述整流电路之间的降压式变压器。

进一步地，发电机为摩擦纳米发电机。

本发明的另一个方面，还提供了一种发电系统，该发电系统包括发电机以及上述发电机能量管理装置。

进一步地，发电机为摩擦纳米发电机。