[发明专利]一种多源微能量采集器的电源融合储能装置及方法

说明书

本发明公开一种多源微能量采集器的电源融合储能装置及方法。多个能量源传输通路均由控制电路控制，第一电量检测电路用于检测次级储能电容的电压值；第一电量检测电路的输出端与控制电路的第一输入端连接；每个能量源传输通路包括能量源、初级储能电容、开关和第二电量检测电路；初级储能电容的第一端和开关的第一端与能量源的输出端共点连接，初级储能电容的第二端接地，开关的第二端和次级储能电容连接，第三端与控制电路的输出端连接，第二电量检测电路的输出端与控制电路的第二输入端连接。本发明将多路能量采集器的电能输出给存储器件时，避免各路电源之间发生干扰，实现多路能量源的高效融合管理，提高多源微能量采集器的储能效率和容量。

技术领域

本发明涉及微能源领域，特别是涉及一种多源微能量采集器的电源融合储能装置及方法。

背景技术

随着物联网的发展，传感器节点的供电问题变得尤为突出，由于传感器节点数量众多、分布广泛，特别是在一些较为恶劣的环境中，导致布线或更换电池成本过高，迫切需要传感器实现自主供电，即自供能。它是指运用微机械加工和微电子技术，在微/纳量级的物理特征尺寸上集微能量收集器、电路及储能器件于一体，实现对环境能量的获取与转换、传输与管理、存储与释放的新型微电源。它具有寿命长、体积小、重量轻、免维护、高可靠、高能量密度等优点。从理论上讲，基于环境能量收集的自供能技术可以为传感器节点提供取之不尽的能量，形成真正意义的自供能传感器系统，解决传统电池供电方式具有需要定期更换、寿命短等明显弊端。然而，由于受到环境能量源的不规则性、间断性及能量收集器尺寸和转换效率的限制，导致单一能量收集的输出功率小，无法满足传感器节点的供电需求，严重制约了无线传感网的发展。因此，现今新研究的多种环境能量收集的复合微能源具有重要的意义。

传感器节点的工作环境中通常有多种取之不尽的可转换能量，如机械能、光能、热能、电磁能等，而这些环境能源中，机械能、光能和热能具有能量密度高、分布广泛、表现形式多样和容易转换等特点，基于多种环境能量转换的多源集成式复合微能源在体积、重量、能量密度等方面具有的显著优势，所以多源集成式复合微能源是解决传感器节点供电问题的最佳技术途径之一。

现今对于多源复合式微能源研究比较多，但是针对其电源管理显得比较简陋。通常是多路微能源转换的电能，经过简单的整流处理后，直接并联在一起，进行存储。这样会产生一个问题：各路电源的电能在输出给存储装置时，不可避免的会发生干扰，从而会影响电源管理效率和电能存储效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种多源微能量采集器的电源融合储能装置及方法，以实现各路电源的电能在输出给存储装置时，避免发生干扰，实现多路能量源的融合管理和高效存储。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种多源微能量采集器的电源融合储能装置，包括：多个能量源传输通路、控制电路、第一电量检测电路和次级储能电容；所述多个能量源传输通路均连接至所述次级储能电容，所述第一电量检测电路用于检测所述次级储能电容的电压值；所述第一电量检测电路的输出端与所述控制电路的第一输入端连接；

每个能量源传输通路包括能量源、初级储能电容、开关和第二电量检测电路；所述初级储能电容的第一端和所述开关的第一端与所述能量源的输出端共点连接，所述初级储能电容的第二端接地，所述开关的第二端与所述次级储能电容连接，所述第二电量检测电路用于检测所述初级储能电容的电压值，所述第二电量检测电路的输出端与所述控制电路的第二输入端连接；所述开关的第三端与所述控制电路的输出端连接；所述控制电路用于根据每个初级储能电容的电压值和所述次级储能电容的电压值，采用轮询机制控制每个开关的通断状态，将所述初级储能电容的电能转移到所述次级储能电容，进而实现多个能量源的能量融合。

可选的，所述次级储能电容为可充电电池或电容。

可选的，每个时间段多个所述能量源传输通路中至多一个开关处于闭合状态，使得所述开关所在的能量源传输通路处于导通状态。