[发明专利]能量收集装置、组串、系统

说明书

本发明属于能量收集领域，具体涉及一种能量收集装置、组串、系统，本发明装置包括天线单元、匹配电路、整流电路、储能单元；所述天线单元包括第一导电面、第二导电面、隔离板；所述第二导电面接地；所述第一导电面用于人体站立，以形成单极子天线；所述隔离板设置于所述一导电面和第二导电面之间将两个导电面隔离以形成馈电端口；所述天线单元的馈电端口与所述匹配电路电连接；所述匹配电路与所述整流电路电连接；所述整流电路与所述储能单元电连接。本发明可以有效的在人体站立在隔离板上后，形成单极子天线，进而稳定的收集能量。

技术领域

本发明属于能量收集领域，具体涉及一种能量收集装置、组串、系统。

背景技术

物联网发展已经成为最具潜力、盈利最丰厚的市场机遇。未来几乎每一台设备都会连接到互联网。理想状态下，这些设备将连接至无线网络并拥有较长的使用寿命。采用传统的电池供电方式，会面临更换电池频繁、充电困难等问题。

为了取代需要频繁更换或充电的电池设备，环保、无需频繁更换的无线自供能装置成为学术界、工业界研究开发的重点方向。无线供电方式通过收集外界的能量，如热能、太阳能、射频能量、人体动能等，然后将其转换为电能给设备进行供电。虽然无线供电装置去掉了频繁更换电池或频繁充电的操作，但其仍然存在一些问题。比如说热能供电装置需要构建温度梯度足够大的环境以及大体积的设备来获得可观的能量；太阳能的能量收集需要暴露在阳光下，而且能量并不是连续的；人体动能能量收集则需要人体有意识地运动且能量输出不稳定；环境中的射频能量对距离敏感，需要在发射源覆盖的范围内。除此之外，现有的能量收集方式往往需要设计特定的天线或太阳能板来收集能量，结构复杂，增加了设计周期和设计成本，且受环境影响因素大，稳定性差。对此，我们提出了一种无需设计天线，利用人体本身作为单极子天线的能量收集装置，以降低设计周期和成本、简化结构、提高能量收集的稳定性。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有能量收集装置的结构复杂和稳定性差的问题，本发明的一方面提出了一种能量收集装置，所述能量收集装置包括天线单元、匹配电路、整流电路、储能单元；

所述天线单元包括第一导电面、第二导电面、隔离板；所述第二导电面接地；所述第一导电面用于人体站立，以形成单极子天线；所述隔离板设置于所述一导电面和第二导电面之间将两个导电面隔离以形成馈电端口；

所述天线单元的馈电端口与所述匹配电路电连接；

所述匹配电路与所述整流电路电连接；

所述整流电路与所述储能单元电连接。

在一些优选实施例中，所述天线单元中隔离板的选定参数基于优化系统获取；所述优化系统包括用于获取于所述天线单元接收功率的接收功率计算单元；

所述隔离板的选定参数包括材质、面积、厚度；

所述隔离板的选定参数的获取方法为：基于预设的参数库，分别获取参数库各组参数对应的隔离板构成的天线单元的接收功率，将接收功率最大的一组参数作为选定参数。

在一些优选实施例中，所述接收功率计算单元为电池供电式的频谱分析仪。

在一些优选实施例中，所述匹配电路基于所述天线单元的输入阻抗设计。

在一些优选实施例中，所述天线单元的输入阻抗基于所述天线单元的反射系数计算获取。

在一些优选实施例中，所述反射系数基于电池供电式的矢量网络分析仪对所述天线单元进行测量获取。

在一些优选实施例中，所述整流电路为倍压整流电路。

在一些优选实施例中，所述储能单元为电容和/或蓄电池。

本发明的第二方面，提出了一种能量收集装置组串，包括多个上述的能量收集装置；所述能量收集装置的输出端并联或串联后输出电能。