KR102121744B1 - Energy Harvesting Apparatus, System, and Method for Estimating Ambient Energy Intensity - Google Patents

Energy Harvesting Apparatus, System, and Method for Estimating Ambient Energy Intensity Download PDF

Info

Publication number
KR102121744B1
KR102121744B1 KR1020190122754A KR20190122754A KR102121744B1 KR 102121744 B1 KR102121744 B1 KR 102121744B1 KR 1020190122754 A KR1020190122754 A KR 1020190122754A KR 20190122754 A KR20190122754 A KR 20190122754A KR 102121744 B1 KR102121744 B1 KR 102121744B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
energy
voltage
intensity
ambient
converter
Prior art date
Application number
KR1020190122754A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김영한
안현석
윤창석
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to US16/665,051 priority Critical patent/US11277019B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102121744B1 publication Critical patent/KR102121744B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

The present invention relates to an energy harvesting device, a system, and a method for estimating the ambient energy intensity while harvesting ambient energy. According to the present invention, the energy harvesting device comprises an energy converter, an energy storage device, an output voltage/current detector, and a switch unit. The energy converter receives ambient energy to convert the ambient energy into direct current (DC) power having a DC voltage and a DC current, and output the same. The energy storage device receives and stores the DC power. The output voltage/current detector has a certain reference load value, and detects at least one of the DC voltage and DC current outputted from the energy converter to estimate the intensity of the ambient energy. The switch unit connects the energy converter and the energy storage device or connects the energy converter and the output voltage/current detector.

Description

주변 에너지 세기를 추정하는 에너지 하베스팅 장치, 시스템 및 방법{Energy Harvesting Apparatus, System, and Method for Estimating Ambient Energy Intensity}Energy Harvesting Apparatus, System, and Method for Estimating Ambient Energy Intensity

본 발명은 에너지 하베스팅 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주변 에너지를 입력받아 하베스팅 하면서 입력되는 주변 에너지의 세기를 추정하는 에너지 하베스팅 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an energy harvesting system, and more particularly, to an energy harvesting apparatus, system and method for estimating the intensity of the input ambient energy while receiving and receiving ambient energy.

광범위한 분야에서 사물인터넷(IoT) 기술이 확산됨에 따라 초소형/초저전력의 IoT 디바이스 사용이 폭발적으로 증가하고, 관련 산업 또한 성장할 것으로 예상된다. 하지만 IoT 디바이스도 구동을 위해서 배터리 또는 유선 전력 연결을 통한 전력 공급 방식을 채택하고 있기 때문에, IoT 디바이스의 사용 환경 제약과 유지 보수비용이 존재하여 관련 기기 확산의 걸림돌로 작용하고 있다.As the Internet of Things (IoT) technology spreads in a wide range of fields, the use of ultra-small/ultra-low power IoT devices is expected to increase explosively, and related industries are also expected to grow. However, since the IoT device also adopts a power supply method through a battery or wired power connection for driving, there are constraints on the usage environment of the IoT device and maintenance costs, which acts as a barrier to the proliferation of related devices.

최근 기존 IoT 디바이스 활용의 문제점을 해소하기 위해서, 초저전력/초저가형으로 구현하여 제한된 통신 속도로 기본적인 기능을 수행하면서 쉽게 쓰고 버릴 수 있는 편리성을 가진 Disposable IoT 디바이스가 등장하고 있다.Recently, in order to solve the problem of utilizing existing IoT devices, disposable IoT devices have been developed that are implemented in an ultra-low power/ultra-low-cost type and have the convenience of writing and discarding while performing basic functions with limited communication speed.

그리고 IoT 디바이스의 전력 용량이 유한한 배터리 사용에 따른 문제점을 해소하기 위해서, 주변 에너지 수집/변환을 통한 전력 재생 및 전력 생존성 향상이 가능한 에너지 하베스팅 기술을 접속한 IoT 디바이스의 전력 시스템 기술도 요구되고 있다.In addition, in order to solve the problem caused by the use of a battery having a finite power capacity of the IoT device, the power system technology of the IoT device connected with the energy harvesting technology capable of improving power regeneration and power survivability through collection/conversion of ambient energy is also required. Is becoming.

공개특허공보 제2019-0015231호 (2019.02.13.)Published Patent Publication No. 2019-0015231 (2019.02.13.)

따라서 본 발명의 목적은 주변 에너지를 입력받아 에너지 하베스팅을 수행하면서 입력되는 주변 에너지의 세기를 추정하는 에너지 하베스팅 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an energy harvesting apparatus, system, and method for estimating the intensity of the input ambient energy while performing energy harvesting by receiving ambient energy.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 주변 에너지를 입력받아 DC 전압 및 DC 전류를 갖는 DC 전력으로 변환하여 출력하는 에너지 컨버터; 상기 DC 전력을 전달받아 저장하는 에너지 저장 장치; 일정한 로드값을 가지며, 상기 주변 에너지의 세기를 추정하기 위해서 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출하는 출력 전압/전류 검출기; 및 상기 에너지 컨버터와 상기 에너지 저장 장치를 연결하거나 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기를 연결하는 스위치부;를 포함하는 에너지 하베스팅 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is an energy converter that receives the ambient energy and converts it into DC power having DC voltage and DC current and outputs it; An energy storage device receiving and storing the DC power; An output voltage/current detector that has a constant load value and detects at least one of the DC voltage and the DC current output from the energy converter to estimate the intensity of the ambient energy; And a switch unit for connecting the energy converter and the energy storage device or connecting the energy converter and the output voltage/current detector.

상기 일정한 로드값을 기반으로 검출된 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류는 주변 에너지의 세기에 비례한다.The DC voltage and the DC current detected based on the constant load value are proportional to the intensity of ambient energy.

상기 출력 전압/전류 검출기는 수동 소자 및 능동 소자 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.The output voltage/current detector may include at least one of a passive element and an active element.

주변 에너지가 RF 에너지인 경우, 상기 에너지 컨버터는 RF-to-DC 컨버터일 수 있다.When the ambient energy is RF energy, the energy converter may be an RF-to-DC converter.

상기 에너지 저장 장치는 이차전지 및 슈퍼커패시터 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.The energy storage device may include at least one of a secondary battery and a supercapacitor.

본 발명에 따른 에너지 하베스팅 장치는, 상기 스위치부와 상기 에너지 저장 장치 사이에 개재되며, 상기 에너지 컨버터에서 출력된 상기 DC 전압을 부하가 사용 가능한 DC 전압으로 변환하는 DC 조절기;를 더 포함할 수 있다.The energy harvesting device according to the present invention, interposed between the switch unit and the energy storage device, a DC regulator for converting the DC voltage output from the energy converter to a loadable DC voltage; have.

본 발명에 따른 에너지 하베스팅 장치는, 상기 스위치부를 제어하되, 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기가 연결되면 상기 출력 전압/전류 검출기로부터 검출된 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 수신하고, 수신한 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나로부터 상기 주변 에너지의 세기를 추정하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.The energy harvesting apparatus according to the present invention controls the switch unit, and when the energy converter and the output voltage/current detector are connected to the switch unit, at least one of DC voltage and DC current detected from the output voltage/current detector is connected. And a controller configured to receive and estimate the intensity of the ambient energy from at least one of the DC voltage and the DC current.

상기 제어기는 에너지 하베스팅 시, 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 에너지 저장 장치를 연결한다.When the energy harvesting, the controller connects the energy converter and the energy storage device to the switch unit.

상기 제어기는 상기 주변 에너지 추정 시, 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기를 연결한다.When estimating the ambient energy, the controller connects the energy converter and the output voltage/current detector to the switch unit.

상기 제어기는 주기적 또는 비주기적으로 주변 에너지의 세기를 추정할 수 있다.The controller may estimate the intensity of the surrounding energy periodically or aperiodically.

본 발명은 또한, 에너지 하베스팅 장치가 에너지 컨버터로 주변 에너지를 입력받아 DC 전압 및 DC 전류를 갖는 DC 전력으로 변환하여 출력하는 단계; 에너지 하베스팅 시, 상기 에너지 하베스팅 장치가 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 에너지 저장 장치를 연결하여 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 DC 전력을 상기 에너지 저장 장치에 저장하는 단계; 상기 주변 에너지 세기 추정 시, 상기 에너지 하베스팅 장치가 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 일정한 로드값을 갖는 출력 전압/전류 검출기를 연결하여 상기 출력 전압/전류 검출기로 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출하는 단계; 및 상기 에너지 하베스팅 장치가 검출한 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나로 상기 주변 에너지의 세기를 추정하는 단계;를 포함하는 에너지 하베스팅 장치의 주변 에너지 세기 추정 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention, the energy harvesting device receives the surrounding energy into the energy converter, converting it into DC power having DC voltage and DC current, and outputting it; In the case of energy harvesting, the energy harvesting device connecting the energy converter and the energy storage device to a switch unit to store DC power output from the energy converter in the energy storage device; When estimating the ambient energy intensity, the energy harvesting device connects the energy converter and an output voltage/current detector having a constant load value to the switch unit, and the DC voltage output from the energy converter to the output voltage/current detector and Detecting at least one of the DC currents; And estimating the intensity of the ambient energy by at least one of the DC voltage and the DC current detected by the energy harvesting device.

본 발명은 또한, 에너지 컨버터, 스위치부, 에너지 저장 장치 및 일정한 로드값을 갖는 출력 전압/전류 검출기를 구비하는 에너지 하베스팅 장치와 부하를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템용 부하의 주변 에너지 세기 추정 방법으로, 상기 부하가 상기 에너지 하베스팅 장치의 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 에너지 저장 장치를 연결하여 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 DC 전력을 상기 에너지 저장 장치에 저장하는 단계; 상기 부하가 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기를 연결하여 상기 출력 전압/전류 검출기로 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출하는 단계; 및 상기 부하가 상기 출력 전압/전류 검출기로부터 검출한 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나를 수신하고, 수신한 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나로 상기 주변 에너지의 세기를 추정하는 단계;를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템용 부하의 주변 에너지 세기 추정 방법을 제공한다.The present invention is also an energy harvesting device having an energy converter, a switch unit, an energy storage device, and an output voltage/current detector having a constant load value, and a method for estimating the ambient energy intensity of a load for an energy harvesting system including a load. , The load connecting the energy converter and the energy storage device to the switch of the energy harvesting device to store the DC power output from the energy converter to the energy storage device; The load connecting the energy converter and the output voltage/current detector to the switch unit to detect at least one of the DC voltage and the DC current output from the energy converter with the output voltage/current detector; And receiving at least one of the DC voltage and the DC current detected by the load from the output voltage/current detector, and estimating the intensity of the ambient energy as at least one of the received DC voltage and the DC current. It provides a method for estimating the ambient energy intensity of a load for an energy harvesting system.

본 발명은 또한, 주변 에너지를 수집하여 DC 전력을 발전하고, 상기 DC 전력의 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출하는 에너지 하베스팅 장치; 및 상기 에너지 하베스팅 장치로부터 상기 DC 전력을 공급받아 동작하는 부하;를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템을 제공한다.The present invention is also an energy harvesting device for generating DC power by collecting ambient energy, and detecting at least one of DC voltage and DC current of the DC power; And a load that receives the DC power from the energy harvesting device and operates.

상기 에너지 하베스팅 장치는, 주변 에너지를 입력받아 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류를 갖는 상기 DC 전력으로 변환하여 출력하는 에너지 컨버터; 상기 DC 전력을 전달받아 저장하는 에너지 저장 장치; 일정한 로드값을 가지며, 상기 주변 에너지의 세기를 추정하기 위해서 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 상기 DC 전압 및 상기 DC 중에 적어도 하나를 검출하는 출력 전압/전류 검출기; 및 상기 에너지 컨버터와 상기 에너지 저장 장치를 연결하거나 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기를 연결하는 스위치부;를 포함한다.The energy harvesting device includes: an energy converter that receives ambient energy and converts it into the DC power having the DC voltage and the DC current, and outputs the converted energy; An energy storage device receiving and storing the DC power; An output voltage/current detector having a constant load value and detecting at least one of the DC voltage and the DC output from the energy converter to estimate the intensity of the ambient energy; And a switch unit connecting the energy converter and the energy storage device or connecting the energy converter and the output voltage/current detector.

상기 에너지 하베스팅 장치는, 상기 스위치부를 제어하되, 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기가 연결되면 상기 출력 전압/전류 검출기로부터 검출된 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 수신하고, 수신한 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류로부터 상기 주변 에너지의 세기를 추정하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.The energy harvesting device controls the switch unit, and when the energy converter and the output voltage/current detector are connected to the switch unit, receives at least one of DC voltage and DC current detected from the output voltage/current detector, The controller may estimate the intensity of the ambient energy from the received DC voltage and the DC current.

상기 에너지 하베스팅 장치는, 상기 스위치부와 상기 에너지 저장 장치 사이에 개재되며, 상기 에너지 컨버터에서 출력된 상기 DC 전압을 상기 부하가 사용 가능한 DC 전압으로 변환하는 DC 조절기;를 더 포함할 수 있다.The energy harvesting device may further include a DC regulator interposed between the switch unit and the energy storage device and converting the DC voltage output from the energy converter into a DC voltage usable by the load.

상기 부하는, 상기 스위치부를 제어하되, 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기가 연결되면 상기 출력 전압/전류 검출기로부터 검출된 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나를 수신하고, 수신한 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나로부터 상기 주변 에너지의 세기를 추정할 수 있다.The load controls the switch unit, and when the energy converter and the output voltage/current detector are connected to the switch unit, receives and receives at least one of the DC voltage and the DC current detected from the output voltage/current detector. The intensity of the ambient energy may be estimated from at least one of the DC voltage and the DC current.

그리고 상기 부하는 IoT 디바이스를 포함할 수 있다.And the load may include an IoT device.

본 발명에 따르면, 에너지 하베스팅 장치는 주변 에너지를 수집하여 에너지 하베스팅을 수행하면서 주변 에너지의 세기를 추정할 수 있기 때문에, 주변 에너지의 모니터링을 위한 부가적인 센서의 추가 없이 주변환경에서 수집할 수 있는 주변 에너지의 세기에 대한 정보를 간단히 제공할 수 있다.According to the present invention, since the energy harvesting device can estimate the intensity of the ambient energy while performing the energy harvesting by collecting the ambient energy, it can be collected in the surrounding environment without the addition of an additional sensor for monitoring the ambient energy. You can simply provide information about the intensity of the surrounding energy.

본 발명에 따른 에너지 하베스팅 장치는 일정한 로드값을 갖는 출력 전압/전류 검출기로 에너지 컨버터에서 출력되는 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출하고, 검출한 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나로부터 주변 에너지의 세기를 추정할 수 있다. 즉 일정한 로드값을 기반으로 검출된 출력 DC 전압 및 DC 전류는 에너지 컨버터로 입력되는 주변 에너지의 세기에 비례하는 특성을 갖고 있기 때문에, 이러한 특성을 이용해서 주변 에너지의 모니터링을 위한 부가적인 센서의 추가 없이 주변 에너지의 세기를 간단히 추정할 수 있다.The energy harvesting device according to the present invention is an output voltage/current detector having a constant load value, and detects at least one of DC voltage and DC current output from the energy converter, and detects at least one of DC voltage and DC current from the surrounding energy. You can estimate the intensity of That is, since the output DC voltage and DC current detected based on a constant load value have a property proportional to the intensity of the ambient energy input to the energy converter, an additional sensor is added for monitoring the ambient energy using these properties. Without, you can simply estimate the intensity of the surrounding energy.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주변 에너지 세기를 추정하는 에너지 하베스팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 에너지 하베스팅 장치를 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 2의 출력 전압/전류 검출기를 보여주는 회로도이다.
도 4는 동일한 입력 파워 조건에서 출력 로드값의 변화에 따른 출력 전압의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 5는 일정한 로드값 조건에서 입력 파워의 변화에 따른 출력 전압의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치의 주변 에너지 세기를 추정하는 방법에 따른 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 주변 에너지 세기를 추정하는 에너지 하베스팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에너지 하베스팅 시스템의 주변 에너지 세기를 추정하는 방법에 따른 흐름도이다.
1 is a block diagram showing an energy harvesting system for estimating ambient energy intensity according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the energy harvesting device of FIG. 1.
FIG. 3 is a circuit diagram showing the output voltage/current detector of FIG. 2.
4 is a graph showing a change in output voltage according to a change in output load value under the same input power condition.
5 is a graph showing a change in output voltage according to a change in input power under a constant load value condition.
6 is a flowchart illustrating a method of estimating an ambient energy intensity of an energy harvesting device according to a first embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing an energy harvesting system for estimating ambient energy intensity according to a second embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of estimating an ambient energy intensity of an energy harvesting system according to a second embodiment of the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention are described, and descriptions of other parts will be omitted without detracting from the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor is appropriate as a concept of terms to describe his or her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only a preferred embodiment of the present invention, and does not represent all of the technical spirit of the present invention, and various equivalents that can replace them at the time of this application It should be understood that there may be and variations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[제1 실시예][First Embodiment]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주변 에너지 세기를 추정하는 에너지 하베스팅 시스템을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing an energy harvesting system for estimating ambient energy intensity according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 에너지 하베스팅 시스템(100)은 에너지 하베스팅 장치(10)와 부하(60)를 포함한다. 에너지 하베스팅 장치(10)는 주변 에너지를 수집하여 DC 전력을 발전하고, DC 전력의 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출하여 주변 에너지의 세기를 추정한다. 그리고 부하(60)는 에너지 하베스팅 장치(10)로부터 DC 전력을 공급받아 동작한다.Referring to FIG. 1, the energy harvesting system 100 according to the first embodiment includes an energy harvesting device 10 and a load 60. The energy harvesting device 10 collects ambient energy to generate DC power, and detects at least one of DC voltage and DC current of DC power to estimate the intensity of the ambient energy. And the load 60 operates by receiving DC power from the energy harvesting device 10.

여기서 에너지 하베스팅 장치(10)는 주변 에너지를 하베스팅 하면서 주변 에너지 세기를 추정한다. 이러한 에너지 하베스팅 장치(10)는 에너지 하베스팅부(20), 스위치부(30) 및 출력 전압/전류 검출기(40)를 포함한다. 에너지 하베스팅부(20)는 주변 에너지를 수집하여 DC 전력을 발전하고, 발전한 DC 전력을 저장한다. 에너지 하베스팅부(20)는 부하(60)의 구동에 필요한 DC 전력을 공급한다. 출력 전압/전류 검출기(40)는 일정한 로드값을 가지며, 에너지 하베스팅부(20)로 입력되는 주변 에너지의 세기를 추정할 수 있도록 에너지 하베스팅부(20)에서 발전한 DC 전력의 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출한다. 스위치부(30)는 에너지 하베스팅과 주변 에너지 세기의 추정을 스위칭한다.Here, the energy harvesting device 10 estimates the ambient energy intensity while harvesting the ambient energy. The energy harvesting device 10 includes an energy harvesting unit 20, a switch unit 30, and an output voltage/current detector 40. The energy harvesting unit 20 collects ambient energy to generate DC power and stores the generated DC power. The energy harvesting unit 20 supplies DC power required for driving the load 60. The output voltage/current detector 40 has a constant load value, and among the DC voltage and DC current of DC power generated by the energy harvesting unit 20 to estimate the intensity of ambient energy input to the energy harvesting unit 20 At least one is detected. The switch unit 30 switches energy harvesting and estimation of ambient energy intensity.

그리고 부하(60)는 실제 구동하기 위한 전자장치로서, 예컨대 센서, IoT 디바이스 등을 포함한다. IoT 디바이스는 산업용/가정용 IoT 센서, 비콘, 스마트 태그, 렌탈용 자전거 도난 방지 서비스, 의료용 서비스, 환경 모니터링 서비스, 건물 상태관리 서비스, 농축산 관리 서비스, 물류 서비스, 의료 환자관리 서비스, 오지 환경 모니터링 서비스 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.In addition, the load 60 is an electronic device for actually driving, and includes, for example, a sensor, an IoT device, and the like. IoT devices include industrial/home IoT sensors, beacons, smart tags, rental bicycle theft prevention services, medical services, environmental monitoring services, building condition management services, agricultural and livestock management services, logistics services, medical patient management services, remote environment monitoring services, etc. It can be applied to various fields, but is not limited to this.

이와 같은 제1 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치(10)에 대해서 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 도 1의 에너지 하베스팅 장치(10)를 보여주는 블록도이다. 도 3은 도 2의 출력 전압/전류 검출기(40)를 보여주는 회로도이다. 도 4는 동일한 입력 파워 조건에서 출력 로드값의 변화에 따른 출력 전압의 변화를 보여주는 그래프이다. 그리고 도 5는 일정한 로드값 조건에서 입력 파워의 변화에 따른 출력 전압의 변화를 보여주는 그래프이다.The energy harvesting apparatus 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5 as follows. Here, FIG. 2 is a block diagram showing the energy harvesting device 10 of FIG. 1. 3 is a circuit diagram showing the output voltage/current detector 40 of FIG. 2. 4 is a graph showing a change in output voltage according to a change in output load value under the same input power condition. And FIG. 5 is a graph showing a change in output voltage according to a change in input power under a constant load value condition.

제1 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치(10)는 에너지 하베스팅부(20), 스위치부(30) 및 출력 전압/전류 검출기(40)를 포함한다. 여기서 에너지 하베스팅부(20)는 에너지 컨버터(21)와 에너지 저장 장치(25)를 포함한다. 에너지 컨버터(21)는 주변 에너지를 입력받아 DC 전압 및 DC 전류를 갖는 DC 전력으로 변환하여 출력한다. 에너지 저장 장치(25)는 DC 전력을 전달받아 저장한다. 출력 전압/전류 검출기(40)는 일정한 로드값을 가지며, 주변 에너지의 세기를 추정하기 위해서 에너지 컨버터(21)에서 출력되는 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출한다. 그리고 스위치부(30)는 에너지 컨버터(21)와 에너지 저장 장치(25)를 연결하거나, 에너지 컨버터(21)와 출력 전압/전류 검출기(40)를 연결한다. 에너지 하베스팅부(20)는 DC 조절기(23)를 더 포함할 수 있다. 에너지 하베스팅 장치(10)는 제어기(50)를 더 포함할 수 있다.The energy harvesting device 10 according to the first embodiment includes an energy harvesting unit 20, a switch unit 30 and an output voltage/current detector 40. Here, the energy harvesting unit 20 includes an energy converter 21 and an energy storage device 25. The energy converter 21 receives ambient energy, converts it into DC power having DC voltage and DC current, and outputs it. The energy storage device 25 receives and stores DC power. The output voltage/current detector 40 has a constant load value and detects at least one of DC voltage and DC current output from the energy converter 21 in order to estimate the intensity of ambient energy. In addition, the switch unit 30 connects the energy converter 21 and the energy storage device 25 or connects the energy converter 21 and the output voltage/current detector 40. The energy harvesting unit 20 may further include a DC regulator 23. The energy harvesting device 10 may further include a controller 50.

에너지 컨버터(21)는 주변 에너지를 입력받아 DC 전력으로 변환하는 컨버터이다. 여기서 주변 에너지는 주변 환경에서 쉽게 얻을 수 있는 에너지로서, 예컨대 태양광 에너지, RF 에너지, 압전 에너지, 마찰력 에너지 등을 포함한다. 주변 에너지가 RF 에너지인 경우, 에너지 컨버터(21)는 RF-to-DC 컨버터일 수 있다.The energy converter 21 is a converter that receives ambient energy and converts it into DC power. Here, the surrounding energy is energy that can be easily obtained in the surrounding environment, and includes, for example, solar energy, RF energy, piezoelectric energy, friction force energy, and the like. When the ambient energy is RF energy, the energy converter 21 may be an RF-to-DC converter.

스위치부(30)는 제어기(50)의 제어에 따라 에너지 컨버터(21)를 에너지 저장 장치(25) 및 출력 전압/전류 검출기(40) 중에 하나에 연결하도록 스위칭한다. 에너지 하베스팅을 수행하는 경우, 스위치부(30)는 에너지 컨버터(21)를 에너지 저장 장치(25)에 연결한다. 주변 에너지의 세기를 추정하는 경우, 에너지 컨버터(21)를 출력 전압/전류 검출기(40)에 연결한다.The switch unit 30 switches under the control of the controller 50 to connect the energy converter 21 to one of the energy storage device 25 and the output voltage/current detector 40. When performing energy harvesting, the switch unit 30 connects the energy converter 21 to the energy storage device 25. When estimating the intensity of ambient energy, the energy converter 21 is connected to the output voltage/current detector 40.

에너지 저장 장치(25)는 에너지 컨버터(21)를 통하여 DC 전력을 전달받아 저장하다. 에너지 저장 장치(25)는 제어기(50)의 제어에 따라 부하(60)에 필요한 전력을 공급한다. 에너지 저장 장치(25)는 이차전지 및 슈퍼커패시터 중에 적어도 하나를 포함한다.The energy storage device 25 receives and stores DC power through the energy converter 21. The energy storage device 25 supplies power required for the load 60 under the control of the controller 50. The energy storage device 25 includes at least one of a secondary battery and a supercapacitor.

DC 조절기(23)는 스위치부(30)와 에너지 저장 장치(25) 사이에 개재되며, 에너지 컨버터(21)에서 출력된 DC 전압을 부하(60)가 사용 가능한 DC 전압으로 변환하여 에너지 저장 장치(25)로 전달한다. 에너지 저장 장치(25)는 DC 조절기(23)를 통과한 DC 전력을 저장한다.The DC regulator 23 is interposed between the switch unit 30 and the energy storage device 25, and converts the DC voltage output from the energy converter 21 into a DC voltage that can be used by the load 60, thereby saving the energy storage device ( 25). The energy storage device 25 stores DC power that has passed through the DC regulator 23.

출력 전압/전류 검출기(40)는 에너지 컨버터(21)에서 출력되는 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출한다. 출력 전압/전류 검출기(40)는 일정한 로드값을 갖기 때문에, 에너지 컨버터(21)는 에너지 컨버터(21)로 입력되는 주변 에너지의 세기에 비례하는 DC 전압 및 DC 전류를 출력한다. 출력 전압/전류 검출기(40)는 에너지 컨버터(21)의 출력단에 연결되어 에너지 컨버터(21)에서 출력되는 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출한다.The output voltage/current detector 40 detects at least one of DC voltage and DC current output from the energy converter 21. Since the output voltage/current detector 40 has a constant load value, the energy converter 21 outputs DC voltage and DC current proportional to the intensity of the ambient energy input to the energy converter 21. The output voltage/current detector 40 is connected to the output terminal of the energy converter 21 to detect at least one of DC voltage and DC current output from the energy converter 21.

출력 전압/전류 검출기(40)는 일정한 로드값을 갖는 수동 소자 또는 능동 소자로 구현할 수 있다. 능동 소자에 비해서 수동 소자의 전력 소모가 상대적으로 적기 때문에, 출력 전압/전류 검출기(40)는 수동 소자로 구성하는 것이 바람직하다. 도 3에서는 출력 전압/전류 검출기(40)가 저항 및 커패시터 중에 적어도 하나를 포함하는 수동 소자로 구현된 예를 개시하였다. 예컨대 출력 전압/전류 검출기(40)가 도 3의 (a)와 같이 저항으로 구성되는 경우, 일정한 로드값은 10㏀ 이상일 수 있고, 바람직하게는 10㏀ 내지 10㏁ 일 수 있다.The output voltage/current detector 40 may be implemented as a passive element or an active element having a constant load value. Since the power consumption of the passive element is relatively small compared to the active element, the output voltage/current detector 40 is preferably composed of a passive element. FIG. 3 discloses an example in which the output voltage/current detector 40 is implemented as a passive element including at least one of a resistor and a capacitor. For example, when the output voltage/current detector 40 is composed of a resistor as shown in FIG. 3(a), a constant load value may be 10 µs or more, and preferably 10 µs to 10 µs.

일정한 로드값을 갖는 출력 전압/전류 검출기(40)로 에너지 컨버터(21)의 출력 DC 전압을 검출하는 이유에 대해서 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The reason for detecting the output DC voltage of the energy converter 21 with the output voltage/current detector 40 having a constant load value will be described with reference to FIGS. 3 to 5 as follows.

먼저 에너지 컨버터(21)가 출력 로드값의 변화에 무관하게 입력되는 주변 에너지의 세기에 비례해서 DC 전압을 출력한다면, 에너지 컨버터(21)의 출력 DC 전압으로부터 입력되는 주변 에너지의 세기를 추정할 수 있다.First, if the energy converter 21 outputs a DC voltage in proportion to the intensity of the ambient energy input regardless of a change in the output load value, the intensity of the ambient energy input from the output DC voltage of the energy converter 21 can be estimated. have.

즉 에너지 컨버터(21)가 동일한 주변 에너지의 세기에 대해서 출력 로드값의 변화에 무관하게 일정한 DC 전압을 출력한다면, 에너지 컨버터(21)의 출력 DC 전압으로부터 입력되는 주변 에너지의 세기를 추정할 수 있다.That is, if the energy converter 21 outputs a constant DC voltage regardless of the change in the output load value for the same intensity of ambient energy, the intensity of the ambient energy input from the output DC voltage of the energy converter 21 can be estimated. .

하지만 에너지 컨버터(21)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 동일한 입력 파워(에너지)에 대해서 출력 로드값이 변화할 경우, 출력되는 DC 전압도 변화하기 때문에, 출력 DC 전압으로부터 입력 파워의 세기를 추정할 수 없다. 도 4에서 가로축은 출력 로드값(㏁)을 나타내고, 세로축은 출력 DC 전압(V)을 나타낸다.However, as shown in FIG. 4, the energy converter 21 increases the strength of the input power from the output DC voltage because the output DC voltage also changes when the output load value changes for the same input power (energy). Cannot be estimated In FIG. 4, the horizontal axis represents the output load value (㏁), and the vertical axis represents the output DC voltage (V).

즉 일반적으로 IoT 디바이스를 포함하는 부하(60)는 동작 상황에 따라 로드의 값이 변한다. 이러한 동작 상황에 따른 로드값의 변화는 전력을 공급하는 전력 시스템에서는 예측이 불가능하다. 다만 부하(60)가 필요로 하는 최대 출력 전력을 공급 가능하도록 전력 시스템을 구성할 수 있다. 에너지 하베스팅 시스템(100)에서는 주변 에너지를 이용하여 전력을 생성하기 때문에, 주변 에너지의 상황과 부하(60)의 출력 로드 상황에 따라 에너지 하베스팅 가능 여부 및 효율이 결정된다. 부하(60)의 출력 로드 상황에 따라 동일한 주변 에너지의 세기에 대해서도 에너지 컨버터(21)에서 출력되는 DC 전압의 값은 일정한 값을 갖지 못하고 변하게 된다.In other words, the load value of the load 60 including the IoT device generally varies depending on the operation situation. The change in the load value according to the operating situation is unpredictable in a power system that supplies power. However, the power system may be configured to be able to supply the maximum output power required by the load 60. Since the energy harvesting system 100 generates electric power using ambient energy, whether or not energy harvesting is possible and efficiency is determined according to the ambient energy situation and the output load situation of the load 60. Depending on the output load situation of the load 60, the value of the DC voltage output from the energy converter 21 is changed even though the intensity of the surrounding energy is the same.

반대로 말하면 항상 일정한 로드의 값을 유지시켜 준다면, 에너지 컨버터(21)에서 출력되는 DC 전압의 값은 입력되는 주변 에너지의 세기에 비례하여 값이 결정된다. 따라서 에너지 컨버터(21)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 일정한 또는 고정된 출력 로드값에 대해서 입력되는 주변 에너지의 크기에 비례하여 출력 DC 전압 레벨을 생성하는 것을 확인할 수 있다. 즉 주변 에너지 세기의 추정이 필요한 경우, 에너지 컨버터(21)에 일정한 로드값을 갖는 출력 전압/전류 검출기(40)를 연결함으로써, 주변 에너지의 세기에 비례하는 출력 DC 전압을 검출할 수 있다. 그리고 검출한 DC 전압으로부터 주변 에너지의 세기를 추정할 수 있다. 도 5에서 가로축은 입력 파워(dBm; 주변 에너지의 세기)를 나타내고, 세로축은 출력 DC 전압(V)을 나타낸다.Conversely, if a constant load value is always maintained, the value of the DC voltage output from the energy converter 21 is determined in proportion to the intensity of the input ambient energy. Accordingly, it can be seen that the energy converter 21 generates an output DC voltage level in proportion to the magnitude of the input ambient energy for a constant or fixed output load value, as shown in FIG. 5. That is, when the estimation of the ambient energy intensity is required, the output DC voltage proportional to the intensity of the ambient energy can be detected by connecting the output voltage/current detector 40 having a constant load value to the energy converter 21. And the intensity of the surrounding energy can be estimated from the detected DC voltage. In FIG. 5, the horizontal axis represents input power (dBm; intensity of ambient energy), and the vertical axis represents output DC voltage (V).

이와 같이 출력 전압/전류 검출기(40)는 일정한 로드값을 유지하는 역할을 한다. 입력되는 주변 에너지의 세기를 추정할 필요가 있을 때, 에너지 컨버터(21)의 출력단을 출력 전압/전류 검출기(40)에 연결하면, 출력 DC 전압은 입력되는 일정한 주변 에너지의 세기에 대응되는 일정한 전압 레벨을 형성한다. 따라서 출력 전압/전류 검출기(40)가 일정한 로드값을 갖기 때문에, 에너지 컨버터(21)의 출력 DC 전압값을 검출함으로써 입력되는 주변 에너지 세기의 추정이 가능하게 된다.As such, the output voltage/current detector 40 serves to maintain a constant load value. When it is necessary to estimate the intensity of the input ambient energy, when the output terminal of the energy converter 21 is connected to the output voltage/current detector 40, the output DC voltage is a constant voltage corresponding to the intensity of the input constant ambient energy. Form a level. Therefore, since the output voltage/current detector 40 has a constant load value, it is possible to estimate the input ambient energy intensity by detecting the output DC voltage value of the energy converter 21.

한편 일정한 로드값을 갖는 출력 전압/전류 검출기(40)로 에너지 컨버터(21)의 출력 DC 전압을 검출하는 이유에 대해서 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하였지만, 출력 전압/전류 검출기(40)로 에너지 컨버터(21)의 출력 DC 전류를 검출하는 이유는 출력 DC 전압을 검출하는 이유와 동일하기 때문에 이에 대한 설명은 생략한다. 즉 에너지 컨버터(21)의 출력 DC 전류는 입력되는 주변 에너지의 세기에 비례한다.Meanwhile, the reason for detecting the output DC voltage of the energy converter 21 with the output voltage/current detector 40 having a constant load value has been described with reference to FIGS. 3 to 5, but with the output voltage/current detector 40 The reason for detecting the output DC current of the energy converter 21 is the same as the reason for detecting the output DC voltage, so a description thereof will be omitted. That is, the output DC current of the energy converter 21 is proportional to the intensity of the input ambient energy.

그리고 제어기(50)는 에너지 하베스팅 장치(10)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어기(50)는 스위치부(30)의 제어를 통하여 에너지 하베스팅을 수행하면서 입력되는 주변 에너지의 세기를 추정할 수 있다.In addition, the controller 50 controls the overall operation of the energy harvesting device 10. The controller 50 may estimate the intensity of the input ambient energy while performing energy harvesting through the control of the switch unit 30.

에너지 하베스팅을 수행하기 위해서, 제어기(50)는 스위치부(30)로 에너지 컨버터(21)와 에너지 저장 장치(25)를 연결하여 에너지 컨버터(21)에서 출력되는 DC 전력을 에너지 저장 장치(25)에 저장할 수 있다.In order to perform energy harvesting, the controller 50 connects the energy converter 21 and the energy storage device 25 to the switch unit 30 to convert DC power output from the energy converter 21 to the energy storage device 25 ).

주변 에너지 세기의 추정을 수행하기 위해서, 제어기(50)는 스위치부(30)로 에너지 컨버터(21)와 에너지 저장 장치(25)의 연결을 스위칭하여 에너지 컨버터(21)와 출력 전압/전류 검출기(40)를 연결한다. 제어기(50)는 출력 전압/전류 검출기(40)로 에너지 컨버터(21)에서 출력되는 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출한다. 제어기(50)는 출력 전압/전류 검출기(40)로부터 검출한 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 수신하고, 수신한 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나로부터 입력되는 주변 에너지의 세기를 추정한다. 그리고 제어기(50)는 추정한 주변 에너지의 세기를 부하(60)로 전달할 수 있다.In order to perform the estimation of the ambient energy intensity, the controller 50 switches the connection of the energy converter 21 and the energy storage device 25 to the switch unit 30 so that the energy converter 21 and the output voltage/current detector ( 40). The controller 50 detects at least one of DC voltage and DC current output from the energy converter 21 with the output voltage/current detector 40. The controller 50 receives at least one of the DC voltage and DC current detected from the output voltage/current detector 40 and estimates the intensity of the ambient energy input from at least one of the received DC voltage and DC current. In addition, the controller 50 may transmit the estimated intensity of the surrounding energy to the load 60.

제어기(50)는 주변 에너지 세기의 추정을 주기적 또는 비주기적으로 수행할 수 있다. 또는 제어기(50)는 부하(60)의 요청에 따라서 주변 에너지 세기의 추정을 수행할 수 있다.The controller 50 may periodically or aperiodically estimate the ambient energy intensity. Alternatively, the controller 50 may perform estimation of the ambient energy intensity at the request of the load 60.

제어기(50)는 주변 에너지 세기의 추정을 에너지 저장 장치(25)에 일정 레벨 이상으로 전력이 충전된 이후에 수행할 수 있다. 즉 에너지 저장 장치(25)에 일정 레벨 이상의 전력 충전으로 동작이 가능한 상태일 때, 제어기(50)는 주변 에너지 세기의 추정을 수행할 수 있다.The controller 50 may perform estimation of the intensity of the surrounding energy after the energy storage device 25 is charged with power above a certain level. That is, when the energy storage device 25 is in a state in which it is possible to operate by charging a power of a predetermined level or more, the controller 50 may perform estimation of the surrounding energy intensity.

이와 같은 제1 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치(10)의 주변 에너지 세기를 추정하는 방법을 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치(10)의 주변 에너지 세기를 추정하는 방법에 따른 흐름도이다. 제1 실시예에서는 주변 에너지 세기를 추정하기 위해서 DC 전압을 검출하는 예를 개시하였다.A method of estimating the ambient energy intensity of the energy harvesting device 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 6 as follows. Here, FIG. 6 is a flow chart according to a method for estimating the ambient energy intensity of the energy harvesting device 10 according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, an example of detecting a DC voltage has been disclosed to estimate the ambient energy intensity.

먼저 S10단계에서 에너지 하베스팅 장치가 에너지 컨버터로 주변 에너지를 입력받아 DC 전압을 갖는 DC 전력으로 변환하여 출력한다.First, in step S10, the energy harvesting device receives ambient energy through an energy converter, converts it into DC power having a DC voltage, and outputs it.

다음으로 S30단계에서 에너지 하베스팅 장치는 에너지 하베스팅 또는 주변 에너지 세기 추정 여부를 판단한다.Next, in step S30, the energy harvesting device determines whether energy harvesting or ambient energy intensity estimation.

S30단계에서의 판단 결과 에너지 하베스팅을 수행하는 경우, S50단계에서 에너지 하베스팅 장치는 스위치부로 에너지 컨버터와 에너지 저장 장치를 연결하여 에너지 컨버터에서 출력되는 DC 전력을 에너지 저장 장치에 저장한다.When energy harvesting is performed as a result of the determination in step S30, in step S50, the energy harvesting device connects the energy converter and the energy storage device to the switch unit to store DC power output from the energy converter in the energy storage device.

S30단계에서의 판단 결과 주변 에너지 세기를 추정하는 경우, S70단계에서 에너지 하베스팅 장치는 스위치부로 에너지 컨버터와 출력 전압/전류 검출기를 연결하여 출력 전압/전류 검출기로 에너지 컨버터에서 출력되는 DC 전압을 검출한다.When the ambient energy intensity is estimated as a result of the determination in step S30, in step S70, the energy harvesting device connects the energy converter and the output voltage/current detector to the switch to detect the DC voltage output from the energy converter with the output voltage/current detector. do.

S90단계에서는 에너지 하베스팅 장치는 검출한 DC 전압으로 주변 에너지의 세기를 추정한다.In step S90, the energy harvesting device estimates the intensity of the surrounding energy from the detected DC voltage.

그리고 S100단계에서 에너지 하베스팅 장치는 종료 신호가 입력되는 지의 여부를 판단한다. S100단계에서 종료 신호가 입력되지 않는 경우, 에너지 하베스팅 장치는 S30단계부터 다시 수행한다.In step S100, the energy harvesting device determines whether an end signal is input. If the end signal is not input in step S100, the energy harvesting device performs again from step S30.

S90단계 이후에 에너지 하베스팅 장치는 추정한 주변 에너지의 세기를 부하에 전달할 수 있다.After step S90, the energy harvesting device may transmit the estimated intensity of the surrounding energy to the load.

이와 같이 제1 실시예에 따르면, 에너지 하베스팅 장치는 주변 에너지를 수집하여 에너지 하베스팅을 수행하면서 주변 에너지의 세기를 추정할 수 있기 때문에, 주변 에너지의 모니터링을 위한 부가적인 센서의 추가 없이 주변환경에서 수집할 수 있는 주변 에너지의 세기에 대한 정보를 간단히 제공할 수 있다.As described above, according to the first embodiment, the energy harvesting device collects ambient energy and estimates the intensity of the ambient energy while performing energy harvesting. Therefore, the environment is not added without additional sensors for monitoring the ambient energy. Can simply provide information about the intensity of the surrounding energy that can be collected.

제1 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치는 일정한 로드값을 갖는 출력 전압/전류 검출기로 에너지 컨버터에서 출력되는 DC 전압을 검출하고, 검출한 DC 전압으로부터 주변 에너지의 세기를 추정할 수 있다. 즉 일정한 로드값을 기반으로 검출된 출력 DC 전압은 에너지 컨버터로 입력되는 주변 에너지의 세기에 비례하는 특성을 갖고 있기 때문에, 이러한 특성을 이용해서 주변 에너지의 모니터링을 위한 부가적인 센서의 추가 없이 주변 에너지의 세기를 간단히 추정할 수 있다.The energy harvesting apparatus according to the first embodiment may detect a DC voltage output from the energy converter with an output voltage/current detector having a constant load value, and estimate the intensity of ambient energy from the detected DC voltage. That is, since the output DC voltage detected based on a constant load value has a characteristic proportional to the intensity of the ambient energy input to the energy converter, the ambient energy can be used without adding an additional sensor for monitoring the ambient energy using these characteristics. You can easily estimate the intensity of

즉 에너지 하베스팅의 경우 주변 에너지를 수집하여 생성되는 전력량이 마이크로 또는 나노와트급으로 기존 배터리 및 유선 전력 공급 시스템에 비해 매우 작다. 따라서 에너지 하베스팅 시스템에서 구동되는 출력 전압/전류 검출기(40), 제어기(50) 또는 부하(60)는 초저전력으로 구동되어야 한다. 제1 실시예에 따른 주변 에너지 세기 추정 방법은 이러한 에너지 하베스팅 시스템(100)에서 저전력으로 출력 DC 전압 검출을 통해서 효율적으로 주변 에너지 세기를 추정할 수 있다.In other words, in the case of energy harvesting, the amount of power generated by collecting the surrounding energy is micro or nanowatt, which is very small compared to the existing battery and wired power supply systems. Therefore, the output voltage/current detector 40, the controller 50, or the load 60 driven in the energy harvesting system should be driven with ultra-low power. The method of estimating the ambient energy intensity according to the first embodiment can efficiently estimate the ambient energy intensity by detecting the output DC voltage with low power in the energy harvesting system 100.

[제2 실시예][Second Embodiment]

한편 제1 실시예에서는 에너지 하베스팅 장치(10)가 에너지 컨버터(21)에서 출력되는 DC 전압을 출력 전압/전류 검출기(40)로 검출하여 주변 에너지 세기를 추정하는 예를 개시하였지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이, 에너지 하베스팅 장치(110)가 에너지 컨버터(21)에서 출력되는 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 출력 전압/전류 검출기(40)로 검출하고, 검출한 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 이용한 주변 에너지 세기의 추정은 부하(160)에서 수행할 수 있다.Meanwhile, in the first embodiment, an example in which the energy harvesting device 10 estimates the ambient energy intensity by detecting the DC voltage output from the energy converter 21 with the output voltage/current detector 40 is disclosed. It is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, the energy harvesting device 110 detects at least one of the DC voltage and DC current output from the energy converter 21 by the output voltage/current detector 40, and detects the DC voltage And the estimation of the ambient energy intensity using at least one of the DC currents may be performed at the load 160.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 주변 에너지 세기를 추정하는 에너지 하베스팅 시스템(200)을 보여주는 블록도이다.7 is a block diagram showing an energy harvesting system 200 for estimating ambient energy intensity according to a second embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 제2 실시예에 따른 에너지 하베스팅 시스템(200)은 에너지 하베스팅 장치(110)와 부하(160)를 포함한다. 에너지 하베스팅 장치(110)는 주변 에너지를 수집하여 DC 전력을 발전하고, DC 전력의 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출한다. 그리고 부하(160)는 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 DC 전력을 공급받아 동작하되, 에너지 하베스팅 장치(110)의 구동을 제어하고, 에너지 하베스팅 장치(110)로부터 검출한 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 수신하여 주변 에너지의 세기를 추정한다.Referring to FIG. 7, the energy harvesting system 200 according to the second embodiment includes an energy harvesting device 110 and a load 160. The energy harvesting device 110 collects ambient energy to generate DC power, and detects at least one of DC voltage and DC current of the DC power. And the load 160 is operated by receiving DC power from the energy harvesting device 110, and controls the driving of the energy harvesting device 110, DC voltage and DC current detected from the energy harvesting device 110 The intensity of the surrounding energy is estimated by receiving at least one of them.

제2 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치(110)는 에너지 하베스팅부(20), 스위치부(30) 및 출력 전압/전류 검출기(40)를 포함한다. 여기서 에너지 하베스팅부(20)는 에너지 컨버터(21)와 에너지 저장 장치(25)를 포함하고, DC 조절기(23)를 더 포함할 수 있다.The energy harvesting device 110 according to the second embodiment includes an energy harvesting unit 20, a switch unit 30 and an output voltage/current detector 40. Here, the energy harvesting unit 20 includes an energy converter 21 and an energy storage device 25, and may further include a DC regulator 23.

이러한 제2 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치(110)는 제어기를 포함하지 않는 것을 제외하면, 제1 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치(10)와 동일하기 때문에, 중복되는 구성에 대한 설명은 생략한다.Since the energy harvesting device 110 according to the second embodiment is the same as the energy harvesting device 10 according to the first embodiment, except that it does not include a controller, description of overlapping components is omitted do.

그리고 부하(160)는 에너지 하베스팅 장치(110)의 전반적인 동작을 제어한다. 부하(160)는 스위치부(30)의 제어를 통하여 에너지 하베스팅을 수행하면서 입력되는 주변 에너지의 세기를 추정한다.In addition, the load 160 controls the overall operation of the energy harvesting device 110. The load 160 estimates the intensity of the input ambient energy while performing energy harvesting through the control of the switch unit 30.

즉 제2 실시예에서는 부하(160)가 제1 실시예에 따른 제어기의 기능을 수행할 수 있다.That is, in the second embodiment, the load 160 may perform the function of the controller according to the first embodiment.

에너지 하베스팅을 수행하기 위해서, 부하(160)는 스위치부(30)로 에너지 컨버터(21)와 에너지 저장 장치(25)를 연결하여 에너지 컨버터(21)에서 출력되는 DC 전력을 에너지 저장 장치(25)에 저장할 수 있다.In order to perform energy harvesting, the load 160 connects the energy converter 21 and the energy storage device 25 to the switch unit 30 to convert DC power output from the energy converter 21 to the energy storage device 25 ).

주변 에너지 세기의 추정을 수행하기 위해서, 부하(160)는 스위치부(30)로 에너지 컨버터(21)와 에너지 저장 장치(25)의 연결을 스위칭하여 에너지 컨버터(21)와 출력 전압/전류 검출기(40)를 연결한다. 부하(160)는 출력 전압/전류 검출기(40)로 에너지 컨버터(21)에서 출력되는 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출한다. 부하(160)는 출력 전압/전류 검출기(40)로부터 검출한 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 수신하고, 수신한 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나로부터 입력되는 주변 에너지의 세기를 추정한다.In order to perform the estimation of the ambient energy intensity, the load 160 switches the connection between the energy converter 21 and the energy storage device 25 to the switch unit 30, thereby converting the energy converter 21 and the output voltage/current detector ( 40). The load 160 detects at least one of DC voltage and DC current output from the energy converter 21 with the output voltage/current detector 40. The load 160 receives at least one of the DC voltage and DC current detected from the output voltage/current detector 40 and estimates the intensity of the ambient energy input from at least one of the received DC voltage and DC current.

부하(160)는 주변 에너지 세기의 추정을 주기적 또는 비주기적으로 수행할 수 있다.The load 160 may periodically or aperiodically estimate the ambient energy intensity.

부하(160)는 주변 에너지 세기의 추정을 에너지 저장 장치(25)에 일정 레벨 이상으로 전력이 충전된 이후에 수행할 수 있다. 즉 에너지 저장 장치(25)에 일정 레벨 이상의 전력 충전으로 동작이 가능한 상태일 때, 부하(160)는 주변 에너지 세기의 추정을 수행할 수 있다.The load 160 may perform estimation of the ambient energy intensity after the energy storage device 25 is charged with power above a certain level. That is, when the energy storage device 25 is in a state in which it is possible to operate by charging a power of a predetermined level or more, the load 160 may perform estimation of the surrounding energy intensity.

이와 같은 제2 실시예에 따른 에너지 하베스팅 시스템(200)의 주변 에너지 세기를 추정하는 방법을 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에너지 하베스팅 시스템(200)의 주변 에너지 세기를 추정하는 방법에 따른 흐름도이다. 제2 실시예에서는 주변 에너지 세기를 추정하기 위해서 DC 전류를 검출하는 예를 개시하였다.A method of estimating the ambient energy intensity of the energy harvesting system 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 8 as follows. Here, FIG. 8 is a flow chart according to a method of estimating the ambient energy intensity of the energy harvesting system 200 according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, an example in which DC current is detected to estimate the ambient energy intensity is disclosed.

먼저 S10단계에서 에너지 하베스팅 장치(110)가 에너지 컨버터로 주변 에너지를 입력받아 DC 전류를 갖는 DC 전력으로 변환하여 출력한다.First, in step S10, the energy harvesting device 110 receives ambient energy through an energy converter, converts it into DC power having DC current, and outputs it.

다음으로 S30단계에서 부하(160)는 에너지 하베스팅 또는 주변 에너지 세기 추정 여부를 판단한다.Next, in step S30, the load 160 determines whether energy harvesting or ambient energy intensity estimation.

S30단계에서의 판단 결과 에너지 하베스팅을 수행하는 경우, S50단계에서 부하(160)는 에너지 하베스팅 장치(110)의 스위치부로 에너지 컨버터와 에너지 저장 장치를 연결하여 에너지 컨버터에서 출력되는 DC 전력을 에너지 저장 장치에 저장한다.When energy harvesting is performed as a result of the determination in step S30, in step S50, the load 160 connects the energy converter and the energy storage device to the switch unit of the energy harvesting device 110 to energy the DC power output from the energy converter. Save to storage device.

S30단계에서의 판단 결과 주변 에너지 세기를 추정하는 경우, S70단계에서 부하(160)는 스위치부로 에너지 컨버터와 출력 전압/전류 검출기를 연결하여 출력 전압/전류 검출기로 에너지 컨버터에서 출력되는 DC 전류를 검출한다.When the ambient energy intensity is estimated as a result of the determination in step S30, in step S70, the load 160 connects the energy converter and the output voltage/current detector to the switch unit to detect the DC current output from the energy converter with the output voltage/current detector. do.

다음으로 S75단계에서 출력 전압/전류 검출기는 검출한 DC 전류를 부하(160)로 전송한다.Next, in step S75, the output voltage/current detector transmits the detected DC current to the load 160.

다음으로 S80단계에서 부하(160)는 출력 전압/전류 검출기로부터 검출한 DC 전류를 수신한다.Next, in step S80, the load 160 receives the DC current detected from the output voltage/current detector.

그리고 S90단계에서는 부하(160)는 수신한 DC 전류로 주변 에너지의 세기를 추정한다.And in step S90, the load 160 estimates the intensity of the surrounding energy with the received DC current.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the specification and the drawings are merely presented as specific examples to help understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

10, 110 : 에너지 하베스팅 장치
20 : 에너지 하베스팅부
21 : 에너지 컨버터
23 : DC 조절기
25 : 에너지 저장 장치
30 : 스위치부
40 : 출력 전압/전류 검출기
50 : 제어기
60, 160 : 부하
100, 200 : 에너지 하베스팅 시스템
10, 110: Energy harvesting device
20: energy harvesting department
21: energy converter
23: DC regulator
25: energy storage device
30: switch unit
40: output voltage/current detector
50: controller
60, 160: load
100, 200: Energy harvesting system

Claims (18)

주변 에너지를 입력받아 DC 전압 및 DC 전류를 갖는 DC 전력으로 변환하여 출력하는 에너지 컨버터;
상기 DC 전력을 전달받아 저장하는 에너지 저장 장치;
일정한 로드값을 가지며, 상기 주변 에너지의 세기를 추정하기 위해서 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출하는 출력 전압/전류 검출기; 및
에너지 하베스팅 시 상기 에너지 컨버터와 상기 에너지 저장 장치를 연결하고, 주변 에너지 세기 추정 시 상기 에너지 컨버터와 상기 에너지 저장 장치의 연결을 차단하고 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기를 연결하도록 스위칭하는 스위치부;
를 포함하는 에너지 하베스팅 장치.
An energy converter that receives ambient energy, converts it into DC power having DC voltage and DC current, and outputs the converted energy;
An energy storage device receiving and storing the DC power;
An output voltage/current detector having a constant load value and detecting at least one of the DC voltage and the DC current output from the energy converter to estimate the intensity of the ambient energy; And
A switch that connects the energy converter and the energy storage device during energy harvesting, cuts off the connection between the energy converter and the energy storage device when estimating ambient energy intensity, and switches the energy converter and the output voltage/current detector to switch. part;
Energy harvesting device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 일정한 로드값을 기반으로 검출된 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류는 주변 에너지의 세기에 비례하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 장치.
According to claim 1,
The energy harvesting device, characterized in that the DC voltage and the DC current detected based on the constant load value is proportional to the intensity of the surrounding energy.
제1항에 있어서,
상기 출력 전압/전류 검출기는 수동 소자 및 능동 소자 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 장치.
According to claim 1,
The output voltage/current detector comprises at least one of a passive element and an active element.
제1항에 있어서,
주변 에너지가 RF 에너지인 경우, 상기 에너지 컨버터는 RF-to-DC 컨버터인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 장치.
According to claim 1,
When the ambient energy is RF energy, the energy converter is an energy harvesting device, characterized in that the RF-to-DC converter.
제1항에 있어서,
상기 에너지 저장 장치는 이차전지 및 슈퍼커패시터 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 장치.
According to claim 1,
The energy storage device is an energy harvesting device comprising at least one of a secondary battery and a supercapacitor.
제1항에 있어서,
상기 스위치부와 상기 에너지 저장 장치 사이에 개재되며, 상기 에너지 컨버터에서 출력된 상기 DC 전압을 부하가 사용 가능한 DC 전압으로 변환하는 DC 조절기;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 장치.
According to claim 1,
A DC regulator interposed between the switch unit and the energy storage device and converting the DC voltage output from the energy converter into a DC voltage that can be used by a load;
Energy harvesting device further comprising a.
제1항에 있어서,
상기 스위치부를 제어하되, 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기가 연결되면 상기 출력 전압/전류 검출기로부터 검출된 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 수신하고, 수신한 상기 DC 전압 및 상기 DC 중에 적어도 하나로부터 상기 주변 에너지의 세기를 추정하는 제어기;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 장치.
According to claim 1,
Controlling the switch unit, when the energy converter and the output voltage / current detector is connected to the switch unit receives at least one of the DC voltage and DC current detected from the output voltage / current detector, the received DC voltage and the A controller for estimating the intensity of the ambient energy from at least one of DCs;
Energy harvesting device further comprising a.
제7항에 있어서, 상기 제어기는
에너지 하베스팅 시, 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 에너지 저장 장치를 연결하고,
상기 주변 에너지 추정 시, 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기를 연결하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 7, wherein the controller
During energy harvesting, connect the energy converter and the energy storage device to the switch unit,
When estimating the ambient energy, the energy harvesting device, characterized in that for connecting the energy converter and the output voltage / current detector to the switch unit.
제8항에 있어서,
상기 제어기는 주기적 또는 비주기적으로 주변 에너지의 세기를 추정하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 8,
The controller has a periodic or aperiodic energy harvesting device, characterized in that for estimating the intensity of the surrounding energy.
에너지 하베스팅 장치가 에너지 컨버터로 주변 에너지를 입력받아 DC 전압 및 DC 전류를 갖는 DC 전력으로 변환하여 출력하는 단계;
에너지 하베스팅 시, 상기 에너지 하베스팅 장치가 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 에너지 저장 장치를 연결하여 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 DC 전력을 상기 에너지 저장 장치에 저장하는 단계;
상기 주변 에너지 세기 추정 시, 상기 에너지 하베스팅 장치가 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 에너지 저장 장치의 연결을 차단하고, 상기 에너지 컨버터와 일정한 로드값을 갖는 출력 전압/전류 검출기를 연결하여 상기 출력 전압/전류 검출기로 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출하는 단계; 및
상기 에너지 하베스팅 장치가 검출한 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나로 상기 주변 에너지의 세기를 추정하는 단계;
를 포함하는 에너지 하베스팅 장치의 주변 에너지 세기 추정 방법.
An energy harvesting device receiving ambient energy through an energy converter and converting it into DC power having DC voltage and DC current and outputting it;
In the case of energy harvesting, the energy harvesting device connecting the energy converter and the energy storage device to a switch unit to store the DC power output from the energy converter in the energy storage device;
When estimating the ambient energy intensity, the energy harvesting device cuts off the connection between the energy converter and the energy storage device to the switch unit, and connects the energy converter and an output voltage/current detector having a constant load value to the output voltage/ Detecting at least one of the DC voltage and the DC current output from the energy converter with a current detector; And
Estimating the intensity of the ambient energy by at least one of the DC voltage and the DC current detected by the energy harvesting device;
A method of estimating an ambient energy intensity of an energy harvesting device comprising a.
제10항에 있어서, 상기 주변 에너지의 세기를 추정하는 단계에서,
상기 일정한 로드값을 기반으로 검출된 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류는 주변 에너지의 세기에 비례하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 장치의 주변 에너지 세기 추정 방법.
11. The method of claim 10, In the step of estimating the intensity of the surrounding energy,
The DC voltage and the DC current detected based on the constant load value is proportional to the intensity of the surrounding energy intensity estimation method of the energy harvesting device.
에너지 컨버터, 스위치부, 에너지 저장 장치 및 일정한 로드값을 갖는 출력 전압/전류 검출기를 구비하는 에너지 하베스팅 장치와 부하를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템용 부하의 주변 에너지 세기 추정 방법으로,
상기 부하가 상기 에너지 하베스팅 장치의 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 에너지 저장 장치를 연결하여 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 DC 전력을 상기 에너지 저장 장치에 저장하는 단계;
상기 부하가 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 에너지 저장 장치의 연결을 차단하고, 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기를 연결하여 상기 출력 전압/전류 검출기로 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출하는 단계; 및
상기 부하가 상기 출력 전압/전류 검출기로부터 검출한 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나를 수신하고, 수신한 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류로 상기 주변 에너지의 세기를 추정하는 단계;
를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템용 부하의 주변 에너지 세기 추정 방법.
An energy harvesting device having an energy converter, a switch unit, an energy storage device, and an output voltage/current detector having a constant load value, and a method for estimating ambient energy intensity of a load for an energy harvesting system including a load,
Storing the DC power output from the energy converter in the energy storage device by connecting the energy converter and the energy storage device to the load switch unit of the energy harvesting device;
The load cuts off the connection between the energy converter and the energy storage device to the switch unit, and connects the energy converter and the output voltage/current detector to DC voltage and DC output from the energy converter to the output voltage/current detector Detecting at least one of the currents; And
Receiving at least one of the DC voltage and the DC current detected by the load from the output voltage/current detector, and estimating the intensity of the ambient energy with the received DC voltage and the DC current;
Method for estimating the ambient energy intensity of a load for an energy harvesting system comprising a.
제12항에 있어서, 상기 주변 에너지의 세기를 추정하는 단계에서,
상기 일정한 로드값을 기반으로 검출된 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류는 주변 에너지의 세기에 비례하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템용 로드의 주변 에너지 세기 추정 방법.
The method of claim 12, In the step of estimating the intensity of the surrounding energy,
The DC voltage and the DC current detected based on the constant load value is a method for estimating the ambient energy intensity of the load for an energy harvesting system, characterized in that proportional to the intensity of the ambient energy.
주변 에너지를 수집하여 DC 전력을 발전하고, 상기 DC 전력의 DC 전압 및 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출하는 에너지 하베스팅 장치; 및
상기 에너지 하베스팅 장치로부터 상기 DC 전력을 공급받아 동작하는 부하;를 포함하고,
상기 에너지 하베스팅 장치는,
주변 에너지를 입력받아 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류를 갖는 상기 DC 전력으로 변환하여 출력하는 에너지 컨버터;
상기 DC 전력을 전달받아 저장하는 에너지 저장 장치;
일정한 로드값을 가지며, 상기 주변 에너지의 세기를 추정하기 위해서 상기 에너지 컨버터에서 출력되는 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나를 검출하는 출력 전압/전류 검출기; 및
에너지 하베스팅 시 상기 에너지 컨버터와 상기 에너지 저장 장치를 연결하고, 주변 에너지 세기 추정 시 상기 에너지 컨버터와 상기 에너지 저장 장치의 연결을 차단하고 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기를 연결하도록 스위칭하는 스위치부;
를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템.
An energy harvesting device that collects ambient energy to generate DC power and detects at least one of DC voltage and DC current of the DC power; And
Includes; load that operates by receiving the DC power from the energy harvesting device;
The energy harvesting device,
An energy converter that receives ambient energy, converts it into the DC power having the DC voltage and the DC current, and outputs the converted energy;
An energy storage device receiving and storing the DC power;
An output voltage/current detector having a constant load value and detecting at least one of the DC voltage and the DC current output from the energy converter to estimate the intensity of the ambient energy; And
A switch that connects the energy converter and the energy storage device during energy harvesting, cuts off the connection between the energy converter and the energy storage device when estimating ambient energy intensity, and switches the energy converter and the output voltage/current detector to switch. part;
Energy harvesting system comprising a.
제14항에 있어서, 상기 에너지 하베스팅 장치는,
상기 스위치부를 제어하되, 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기가 연결되면 상기 출력 전압/전류 검출기로부터 검출된 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나를 수신하고, 수신한 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나로부터 상기 주변 에너지의 세기를 추정하는 제어기;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템.
15. The method of claim 14, The energy harvesting device,
Control the switch unit, when the energy converter and the output voltage / current detector is connected to the switch unit receives at least one of the DC voltage and the DC current detected from the output voltage / current detector, the received DC voltage and A controller that estimates the intensity of the ambient energy from at least one of the DC currents;
Energy harvesting system further comprising a.
제14항에 있어서, 상기 에너지 하베스팅 장치는,
상기 스위치부와 상기 에너지 저장 장치 사이에 개재되며, 상기 에너지 컨버터에서 출력된 상기 DC 전압을 상기 부하가 사용 가능한 DC 전압으로 변환하는 DC 조절기;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템.
15. The method of claim 14, The energy harvesting device,
A DC regulator interposed between the switch unit and the energy storage device and converting the DC voltage output from the energy converter into a DC voltage usable by the load;
Energy harvesting system further comprising a.
제14항에 있어서, 상기 부하는,
상기 스위치부를 제어하되, 상기 스위치부로 상기 에너지 컨버터와 상기 출력 전압/전류 검출기가 연결되면 상기 출력 전압/전류 검출기로부터 검출된 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나를 수신하고, 수신한 상기 DC 전압 및 상기 DC 전류 중에 적어도 하나로부터 상기 주변 에너지의 세기를 추정하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템.
The method of claim 14, wherein the load,
Controlling the switch unit, when the energy converter and the output voltage / current detector is connected to the switch unit receives at least one of the DC voltage and the DC current detected from the output voltage / current detector, the received DC voltage And estimating the intensity of the ambient energy from at least one of the DC currents.
제14항에 있어서,
상기 부하는 IoT 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템.
The method of claim 14,
The load has an energy harvesting system characterized in that it comprises an IoT device.
KR1020190122754A 2018-12-10 2019-10-04 Energy Harvesting Apparatus, System, and Method for Estimating Ambient Energy Intensity KR102121744B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/665,051 US11277019B2 (en) 2018-12-10 2019-10-28 Energy harvesting apparatus, system, and method for estimating ambient energy intensity

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180158321 2018-12-10
KR1020180158321 2018-12-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102121744B1 true KR102121744B1 (en) 2020-06-12

Family

ID=71088256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190122754A KR102121744B1 (en) 2018-12-10 2019-10-04 Energy Harvesting Apparatus, System, and Method for Estimating Ambient Energy Intensity

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102121744B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220056737A (en) * 2020-10-28 2022-05-06 주식회사 에이펄스테크롤리지 RFID tag module with switch function
KR20220170023A (en) * 2021-06-22 2022-12-29 국민대학교산학협력단 Apparatus and method for receiving lightwave information and power simultaneously

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100130627A (en) * 2008-04-02 2010-12-13 인피니트 파워 솔루션스, 인크. Passive over/under voltage control and protection for energy storage devices associated with energy harvesting
KR20110010104A (en) * 2008-05-13 2011-01-31 퀄컴 인코포레이티드 Reverse link signaling via receive antenna impedance modulation
KR20150046713A (en) * 2013-10-22 2015-04-30 한국전자통신연구원 Apparatus and method for extracking maximum power
KR101814556B1 (en) * 2016-09-22 2018-01-04 성균관대학교 산학협력단 Combination system and method of energy harvesting and wireless power receiver
KR20190015231A (en) 2016-06-02 2019-02-13 니폰 제온 가부시키가이샤 Environmental power generation device and current control circuit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100130627A (en) * 2008-04-02 2010-12-13 인피니트 파워 솔루션스, 인크. Passive over/under voltage control and protection for energy storage devices associated with energy harvesting
KR20110010104A (en) * 2008-05-13 2011-01-31 퀄컴 인코포레이티드 Reverse link signaling via receive antenna impedance modulation
KR20150046713A (en) * 2013-10-22 2015-04-30 한국전자통신연구원 Apparatus and method for extracking maximum power
KR20190015231A (en) 2016-06-02 2019-02-13 니폰 제온 가부시키가이샤 Environmental power generation device and current control circuit
KR101814556B1 (en) * 2016-09-22 2018-01-04 성균관대학교 산학협력단 Combination system and method of energy harvesting and wireless power receiver

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220056737A (en) * 2020-10-28 2022-05-06 주식회사 에이펄스테크롤리지 RFID tag module with switch function
KR102505288B1 (en) * 2020-10-28 2023-03-02 주식회사 에이펄스테크롤리지 RFID tag module with switch function
KR20220170023A (en) * 2021-06-22 2022-12-29 국민대학교산학협력단 Apparatus and method for receiving lightwave information and power simultaneously
KR102496999B1 (en) * 2021-06-22 2023-02-06 국민대학교산학협력단 Apparatus and method for receiving lightwave information and power simultaneously

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11223300B2 (en) Energy-harvesting sensor system and method therefor
US9318951B2 (en) Power source control device and method for controlling power source control device
JP6257763B2 (en) Branch processor hazard detection system and computer program
KR101176179B1 (en) Apparatus and method for controlling a voltage converting mode
KR102121744B1 (en) Energy Harvesting Apparatus, System, and Method for Estimating Ambient Energy Intensity
CN109004640B (en) Self-energy supply system and working method
CN209748272U (en) Wireless node and power regulator system
KR20130038923A (en) Sensor device
WO2015111006A1 (en) Switching-mode power supplies
EP3376654A1 (en) Power circuit and power device
US10642295B2 (en) Power supply control circuit, wireless module, and signal transmitter
EP3324512A1 (en) Power supply device, power supply system, and sensor system
US11829841B2 (en) Mechanical energy-based self-powering counting system
KR101814556B1 (en) Combination system and method of energy harvesting and wireless power receiver
US8525520B2 (en) System and method for low battery detection
US11277019B2 (en) Energy harvesting apparatus, system, and method for estimating ambient energy intensity
CN111313689A (en) DC/DC converter system architecture with high light load efficiency
WO2012066807A1 (en) Power supply device
WO2014013854A1 (en) Sensor tag and power supply module for energy harvesting
JP2009038576A (en) Data transmission apparatus
KR101432139B1 (en) Switching Mode Converter Providing Safe Bootstrapping Enabling System On Chip And Method For Controlling Thereof
CN112117803A (en) Voltage output device and voltage output control method
CN108760062A (en) A kind of temperature sensor
JP2021015323A (en) Sensor terminal
US11921532B2 (en) Controlling pulsed operation of a power supply during a power outage

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant