一种能量收集利用系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及电能存储与利用技术领域，提供了一种能量收集利用系统及方法，包括能量收集模块、最大功率追踪控制电路、超级电容、升压电路、充电管理电路、充电电池；能量收集模块用于收集能量并将所收集的能量转化为电能，电能通过最大功率追踪控制电路单向传输并储存于超级电容；超级电容通过升压电路、充电管理电路与充电电池连接；当电容内的存电量大于设定阈值时，超级电容对充电电池进行充电。本发明专利技术的有益效果为：系统大部分时间都是用超级电容作为供电能源，减少了充电电池的充放电次数，系统的使用寿命大大延长；系统在整个生命周期里从周围环境中获取能量并一直保持工作状态，成为真正的免维护系统；系统简单、实用，应用前景极为广阔。

Energy collection and utilization system and method

The invention relates to the technical field of power storage and utilization, provides a system and method for collection and utilization of energy, including energy collecting module, maximum power tracking control circuit, super capacitor, boost circuit, charge management circuit, rechargeable battery; energy collection module for collecting energy and collected energy into electrical energy, power through the maximum power tracking control circuit of one-way transmission and storage in super capacitor; super capacitor through the booster circuit, a charging management circuit is connected with the rechargeable battery; when the capacitance of the storage battery is greater than a threshold, the super capacitor charging battery charging. The invention has the advantages that the system is the most time with the super capacitor as the energy supply, reduce the number of battery charge and discharge system, greatly prolong the service life of the system; in the whole life cycle from the surrounding environment for energy and keep working state, a maintenance free real system; the system is simple, practical, very broad prospects for application.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电能存储与利用
，特别涉及一种能量收集利用系统及方法。
技术介绍
现今的时代，我们正在进入一个依靠传感器和大数据运行的环境；在这个环境的底层，是不计其数的传感器及执行设备；这些传感器和执行设备，在相当长的一段时间内都是依靠电力来工作的；如此一来，将面临一个非常大的挑战：如何对如此多的传感器和执行设备供电；用电力线给如此多的传感器及执行设备供电是不现实的。如果用电池供电，则需要巨大的人力资源去维护。同时也会对环境造成很大的污染。2015年中国生产的电池数量是140亿颗。而我们国家自己消耗的电池数量达到了生产数量的一半。随着物联网和人们的生活的进一步的紧密结合。可以预见人们的生活中的传感器及其它低耗能设备的数量会极大地提高。用电池给如此多的设备进行供电是不可能的。与此同时，在我们的生活环境中存在着各种不同形式的能量，例如，风，光，热，电磁波和震荡等等；如果我们能够有效地收集这些能量并给传感器等小设备供电，则能达到一举数得的效果。例如，设备如果不坏就可以一直工作下去；可以不用电池从而减少环境污染；可以不用维护从而达到降低成本等等的好处。但是，量收集面临的主要挑战之一就是通常那些被收集的能量非常小，小到收集系统本身的耗能可能大于收集到的能量。另外一个主要的挑战是被收集的能量并不稳定。时大时小或者是时有时无。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种能量收集利用系统及方法，同时考虑了超级电容和充电电池的优缺点，将两者结合起来对用电负荷进行供电，提高了系统使用寿命，减少了人力成本。本专利技术一种能量收集利用系统，包括能量收集模块、最大功率追踪控制电路、超级电容、升压电路、充电管理电路、充电电池；所述能量收集模块用于收集能量并将所收集的能量转化为电能，所述电能通过所述最大功率追踪控制电路单向传输并储存于所述超级电容；所述超级电容通过所述升压电路、充电管理电路与所述充电电池连接；当所述超级电容内的存电量大于设定阈值时，所述超级电容通过所述充电管理电路、升压电路对所述充电电池进行充电。进一步的，所述能量收集利用系统还包括用电负荷和电源管理电路，所述电源管理电路优先选择所述超级电容对所述用电负荷供电，所述充电电池作为备用电源，当所述超级电容电力低于设定值时，所述电源管理电路选择开关切换到所述充电电池对所述用电负荷供电。进一步的，所述能量收集模块与所述超级电容之间设置单向开关，所述单向开关为二极管。进一步的，所述能量收集模块为太阳能发电板、压力能源收集板或天线。进一步的，所述压力能源收集板为压电陶瓷。进一步的，所述用电负荷为电子门锁、停车场车位占用传感器。本专利技术还提供了一种能量收集利用方法，包括以下步骤：步骤一、能量收集模块收集能量并将所收集的能量转换为电能，所述电能通过最大功率追踪控制电路单向传输并储存于超级电容；步骤二、当所述超级电容储存电力超过设定值时，所述超级电容通过升压电路和充电管理电路对充电电池充电；步骤三、电源管理电路优先选择所述超级电容对所述用电负荷供电，所述充电电池作为备用电源，当所述超级电容电力低于设定值时，所述电源管理电路选择开关切换到所述充电电池对所述用电负荷供电。进一步的，步骤三中，所述超级电容或充电电池通过稳压LDO对所述用电负荷供电。本专利技术的有益效果为：系统大部分时间都是用超级电容作为供电能源，减少了充电电池的充放电次数，系统的使用寿命大大延长；系统在整个生命周期里从周围环境中获取能量并一直保持工作状态，成为真正的免维护系统；系统简单、实用，应用前景极为广阔。附图说明图1所示为超级电容、充电电池的容量-电压关系示意图。图2所示为本专利技术一种能量收集利用系统的原理图。图3所示为本专利技术实施例一种能量收集利用系统的结构示意图。图4所示为实施例一结构示意图。图5所示为实施例二结构示意图。图中：101-能量收集模块、102-单向开关、103-超级电容、104-升压电路、105-充电管理电路、106-充电电池、107-最大功率追踪控制电路、302-二极管、307-电源管理电路、308-电子锁判断机构、309-用电负荷、501-太阳能电池板、507-LDO、508-电子锁判断机构、509-电子锁执行机构、510-电子锁人机界面、511-电子锁通讯模块、512-红外聚光灯、601-压力能源收集板、608-CPU、609-近场感应器、610-无线通讯模块。具体实施方式下文将结合具体附图详细描述本专利技术具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。本专利技术实施例一种能量收集利用系统，包括能量收集模块101、最大功率追踪控制电路107、超级电容103、升压电路104、充电管理电路105、充电电池106；所述能量收集模块101用于收集能量并将所收集的能量转化为电能，所述电能通过所述最大功率追踪控制电路107单向传输并储存于所述超级电容103；所述超级电容103通过所述升压电路104、充电管理电路105与所述充电电池106连接；当所述超级电容103内的存电量大于设定阈值时，所述超级电容103通过所述充电管理电路105、升压电路104对所述充电电池106进行充电。所述能量收集利用系统还包括用电负荷和电源管理电路307，所述电源管理电路307优先选择所述超级电容103对所述用电负荷供电，所述充电电池106作为备用电源，当所述超级电容103电力低于设定值时，所述电源管理电路307选择开关切换到所述充电电池106对所述用电负荷供电。所述能量收集模块101与所述超级电容103之间设置单向开关102，所述单向开关102优选为二极管。所述能量收集模块101为太阳能发电板、压力能源收集板或天线等其他形式。所述压力能源收集板601可以为压电陶瓷。所述用电负荷可以为多种，比如电子门锁、停车场车位占用传感器等。上述最大功率追踪控制电路107、升压电路104、充电管理电路105、电源管理电路307均为成熟的现有技术，可根据实际需求选用，即可达到本专利技术的技术效果。一种能量收集利用方法，包括以下步骤：步骤一、能量收集模块101收集能量并将所收集的能量转换为电能，所述电能通过最大功率追踪控制电路107单向传输并储存于超级电容103；步骤二、当所述超级电容103储存电力超过设定值时，所述超级电容103通过升压电路104和充电管理电路105对充电电池106充电；步骤三、电源管理电路307优先选择所述超级电容103对所述用电负荷309供电，所述充电电池106作为备用电源，当所述超级电容103电力低于设定值时，所述电源管理电路307选择开关切换到所述充电电池106对所述用电负荷309供电。步骤三中，所述超级电容103或充电电池106通过稳压LDO507对所述用电负荷309供电。本专利技术的原理如下：如图1所示，超级电容103储存的能量和电容两极的电压是成正比关系；电压越高，储存的能量越多；而充电电池106的端电压和电池容量的关系远比超级电容复杂，充电电池106在它的工作区随着储存电能的增加有很缓慢的电压提升；比较超级电容103和充电电池106的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量收集利用系统，其特征在于，包括能量收集模块、最大功率追踪控制电路、超级电容、升压电路、充电管理电路、充电电池；所述能量收集模块用于收集能量并将所收集的能量转化为电能，所述电能通过所述最大功率追踪控制电路单向传输并储存于所述超级电容；所述超级电容通过所述升压电路、充电管理电路与所述充电电池连接；当所述超级电容内的存电量大于设定阈值时，所述超级电容通过所述充电管理电路、升压电路对所述充电电池进行充电。

【技术特征摘要】
1.一种能量收集利用系统，其特征在于，包括能量收集模块、最大功率追踪控制电路、超级电容、升压电路、充电管理电路、充电电池；所述能量收集模块用于收集能量并将所收集的能量转化为电能，所述电能通过所述最大功率追踪控制电路单向传输并储存于所述超级电容；所述超级电容通过所述升压电路、充电管理电路与所述充电电池连接；当所述超级电容内的存电量大于设定阈值时，所述超级电容通过所述充电管理电路、升压电路对所述充电电池进行充电。2.如权利要求1所述的能量收集利用系统，其特征在于，所述能量收集利用系统还包括用电负荷和电源管理电路，所述电源管理电路优先选择所述超级电容对所述用电负荷供电，所述充电电池作为备用电源，当所述超级电容电力低于设定值时，所述电源管理电路选择开关切换到所述充电电池对所述用电负荷供电。3.如权利要求1所述的能量收集利用系统，其特征在于，所述能量收集模块与所述超级电容之间设置单向开关，所述单向开关为二极管。4.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：安荣邦，
申请(专利权)人：安荣邦，
类型：发明
国别省市：北京;11