CN103380498A - 能量转换设备和方法 - Google Patents

能量转换设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103380498A
CN103380498A CN2012800067833A CN201280006783A CN103380498A CN 103380498 A CN103380498 A CN 103380498A CN 2012800067833 A CN2012800067833 A CN 2012800067833A CN 201280006783 A CN201280006783 A CN 201280006783A CN 103380498 A CN103380498 A CN 103380498A
Authority
CN
China
Prior art keywords
generator
energy
energy converter
voltage
storage elements
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
CN2012800067833A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103380498B (zh
Inventor
穆罕默德·帕帕·塔拉·法尔
萨米·阿杰拉姆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of CN103380498A publication Critical patent/CN103380498A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103380498B publication Critical patent/CN103380498B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02016Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02021Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0025Sequential battery discharge in systems with a plurality of batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及用于转换从至少一个能量源接收到的能量的能量转换器,其中,至少一个能量源包括第一光电发电机,其中,能量转换器用于连接到第二光电发电机;能量转换器还包括感测单元,其用于感测第二光电发电机的开路电压(VPVSS),且能量转换器用于基于由感测单元感测出的开路电压来转换从第一光电发电机接收到的能量。此外,本发明涉及包括能量转换器和至少一个能量存储单元的能量转换和存储系统。

Description

能量转换设备和方法
技术领域
本发明涉及能量收集、转换和存储领域。具体而言,本发明涉及能量转换器和能量转换和存储系统。
背景技术
最近,从环境收集能量已经成为大量研究的主题。归因于从环境收集的能量,可以在不需要用户对电池再充电的情况下或者在没有经由电缆连接到电源的情况下,给便携式装置供电。此外,如果收集的能量是一种可再生能量,则没有由这种装置的操作创建的污染。在从环境收集能量的不同的方法中,有光电发电机、压电发电机和热电发电机。
为了使足够小的发电机在便携式装备内适合,它们的转换效率应当很高。例如,使用现有技术的光电发电机,可能获取多达40%的能量转换效率。使用更便宜的技术,这种转换因子的范围是20%到25%。此外,可从光电池收集的总功率还取决于入射光的功率密度。例如,5x5cm2的太阳能电池在接收直射阳光时可以提供200mW至多达1000mW,而在室内操作时可以提供200uW至多达1mW或10mW。光电池用作电流发生器或用作电压发生器,其具有输出阻抗且根据负载和接收到的太阳能而受到很大的变化。此外,由光电池生成的输出电压根据温度而变化。
为了获得光电发电机的最高可能的转换效率,众所周知的是连续地适应于负载阻抗。该方法被称为MPPT(最大功率点跟踪)。图14示出根据光电池的输出电压的输出电流9001以及由这种光电池生成的输出功率9002。如图14所示,在输出电压低于由光电池获得的最大电压即开路电压9003时传递最大功率。据发现功率9002在当运行光电池使得输出电压处于低于开路电压值15%到20%的范围内时具有峰。
因此,为了改善由光电池收集的功率的利用,光电池的输出电压应当被维持在低于开路电压5%到35%(优选15到20%)的范围内,其根据入射光的功率而变化。MPPT技术实现这种目标。
然而,仅在当存在足够可用于驱动负责于MPPT技术的电路的功率时MPPT技术才是可应用的。另一方面,当可用的功率较低时,功率消耗高于收集到的能量。因此,这种方案不意味着低功率应用。
发明内容
因此,本发明的目标是提供能够从至少一个光电发电机转换能量的能量转换器,以便于通过使用简单的设计来消耗较少的功率,从而保证效率提高。
本发明可以涉及可连接到至少一个第一发电机的能量转换器,其用于转换从至少一个第一发电机接收到的能量,其中,能量转换器可连接到第二发电机;能量转换器还可以包括感测单元,其用于感测第二发电机的输出值,以允许估计第一发电机的开路电压;以及能量转换器用于基于由感测单元估计到的开路电压来转换从第一发电机接收到的能量。
归因于这种方法,本发明的能量转换器能够高效率地转换从第一光电发电机接收到的能量,同时归因于简单的架构而使消耗的功率量减少。
在本发明的一些实施例中,第二发电机的感测到的输出值可以是第二发电机的开路电压值。
通过测量第二发电机的开路电压,第一发电机的开路电压可以容易地被确定。基于该确定,可以确定第一发电机的优化输出电压。
在本发明的一些实施例中,感测单元可以用于输出与小于感测到的开路电压5%到35%、优选15%到20%的范围内的值对应的优化电压,且能量转换器用于将第一发电机的输出电压维持到与优化电压对应的值。
通过选择优化电压的这种范围值,第一发电机可以高效率地操作。
在本发明的一些实施例中,能量转换器还可以包括由控制器控制的升压转换器、降压转换器和升降压转换器中的任何一个的转换器,其用于将第一发电机的输出电压转换为与预定的参考电压对应的能量转换器的输出电压。
归因于转换器,可以将由第一发电机输出的电压转换为更适合于期望应用的值。
在本发明的一些实施例中,能量转换器还可以包括优先级仲裁器,其用于接收由第一比较器输出的第一误差信号,其指示出优化电压与第一发电机的输出电压之差;接收由第二比较器输出的第二误差信号,其指示出参考电压与能量转换器的输出电压之差;以及用于将控制信号输出到控制器,由此驱动转换器,以便于保证如果第一误差信号处于预定的范围内则最小化第二误差信号,以指示出第一发生器能够提供与转换器需要的一样多的功率,保证如果第一误差信号被检测在预定范围之外则最小化第一误差信号。
归因于优先级仲裁器,可以保证无论何时足够的功率可用在能量转换器的输入时,能量转换器的输出电压都跟随参考电压。同时,可以保证由第一发电机进行的功率生成被维持在最大的可能值。
在本发明的一些实施例中,能量转换器还可以连接到至少一个能量存储元件。
使用能量存储元件,可以取决于由第一发电机提供的能量和由负载需要的能量来存储多余能量且弥补需要的能量。
在本发明的一些实施例中,至少一个能量存储元件可以包括至少一个电池和或超级电容器。
在本发明的一些实施例中,能量转换器还包括一个电压调节器,其被配置以便于通过从能量转换器的输出电压、和/或至少一个能量存储元件来取出能量以提供能量转换器的经调节的输出。
归因于电压调节器,可以提供到负载的稳定输出并且甚至在当由第一发电机提供的功率是不足时也保证负载的运行。
在本发明的一些实施例中,第一发电机可以包括第一光电发电机,且第二发电机可以包括第二光电发电机。
通过将光电发电机用作第一发电机和第二发电机,在转换期间由第一光电发电机所见的负载可以被能量转换器适应以便于转换来自第一光电发电机的能量同时允许第一光电发电机的高效运行。
在本发明的一些实施例中,能量转换器还可以包括至少一个第三发电机,其中至少一个第三发电机还可以包括压电发电机和/或热电发电机。
归因于至少一个第三发电机,能量除了或适当地由第一光电发电机收集的能量之外还可以从环境收集。因此,转换器可以在变化的环境中收集能量。
在本发明的一些实施例中,第一光电发电机和第二光电发电机可以是单一光电池的部分,其中光电池具有对第一光电发电机的第一输出和对第二光电发电机的第二输出。
归因于这种方法,可以减少通过具有两个明显的光电池而占据的空间。此外,如果两个光电发生器是相同光电池的部分,则保证由第二光电发电机输出的开路电压与在缺少负载的情况下第一光电发电机会输出的电压相同。由于两个光电发电机使用相同的处理来实现且接触相同的太阳能,因此这可以被保证。
在本发明的一些实施例中,能量转换器还可以包括至少一个第三发电机,其中至少一个第三发电机可以包括压电发电机和/或热电发电机。
归因于至少一个第三发电机,可以从环境收集更多能量。
本发明可以涉及可连接到至少一个第一发电机的、用于转换从至少一个第一发电机接收到的能量的能量转换器,其中,能量转换器还可以可连接到多个能量存储元件,能量转换器可以包括充电序列器(charge sequencer),其用于管理多个能量存储元件中的每个的充电/放电顺序,以便于:放电第一能量存储元件,其为多个能量存储元件中的具有最高电荷值的一个能量存储元件,并且/或者充电第一能量存储元件,其为多个能量存储元件中的具有最低电荷值的一个能量存储元件。
归因于这种方法,本发明的能量转换器能够管理多个能量存储元件的充电/放电周期以便于增加多个能量存储元件的寿命。
此外,本发明可以涉及包括如上所述的能量转换器的能量转换和存储系统;连接到能量转换器的至少一个能量存储元件,其中,该至少一个能量存储元件包括至少一个电池或至少一个超级电容器。
在本发明的一些实施例中,可以使用生物可兼容的材料来实现能量转换器和至少一个能量存储元件。
在该情况中,转换器可以配备用于考察环境的装置,例如,水质、动物迁移、暖通空调(HVAC)、无线传感器网络(WSN)、建筑自动化或家庭自动化等,如果在使用后不收集的话也没有伤害环境的风险。
此外,本发明可以涉及用于转换从至少一个第一发电机接收到的能量的能量转换方法,包括感测第二发电机的输出值的步骤;基于第二发电机的感测到的输出值来估计第一发电机的开路电压的步骤;和基于估计到的开路电压来转换从第一发电机接收到的能量的步骤。
此外,本发明可以涉及用于转换从至少一个第一发电机接收到的能量的能量转换方法,包括管理多个能量存储元件中的每个的充电/放电顺序的步骤,其包括以下步骤:放电第一能量存储元件,其为多个能量存储元件中的具有最高电荷值的一个能量存储元件,并且/或者充电第二能量存储元件,其为多个能量存储元件中的具有最低电荷值的一个能量存储元件。
附图说明
附图被并入到且形成了说明书的一部分以示出本发明的几个实施例。这些附图连同描述一起用于解释本发明的特征、优势和原理。附图仅为了示出如何能够实现和使用本发明的优选的和可替换的示例的目的,且不构成将本发明限制到仅示出的和所描述的实施例。从本发明的各个实施例的以下且更具体描述中,进一步的特征和优势将变得显而易见,如附图中所示出的那样,其中相同的参考指代相同的元件,并且其中:
图1示出根据本发明的示例性实施例的能量转换器的示意示例;
图2A和图2B示出图1的能量转换器的示意波形;
图3示出根据本发明实施例的能量转换器以及能量转换和存储系统的示意示例;
图4示出根据本发明的第一实施例的能量转换器以及能量转换和存储系统的示意示例;
图5示出图4中示出的第一实施例的示意操作;
图6示出根据本发明的第一实施例的第一变型的能量转换器以及能量转换和存储系统的示意示例;
图7示出根据本发明的第一实施例的第二变型的能量转换器以及能量转换和存储系统的示意示例;
图8示出根据本发明的第一实施例的第三变型的能量转换器以及能量转换和存储系统的示意示例;
图9示出图8中示出的第一实施例的第三变型的示意操作;
图10示出根据本发明的第一实施例的第四变型的能量转换器以及能量转换和存储系统的示意示例;
图11示出合并本发明的第一实施例的第一变型、第二变型、第三变型、第四变型的能量转换器以及能量转换和存储系统的示意示例;
图12示出根据本发明的第二实施例的能量转换器以及能量转换和存储系统的示意示例;
图13示出根据本发明的第三实施例的能量转换器以及能量转换和存储系统的示意示例;
图14示出根据光电发电机的输出电压的功率和输出电流的示意示例;
具体实施方式
图1示出作为本发明的示例性实施例的使用商业可用的升压转换器7的能量转换器。光电池12经由开关13连接到升压转换器的输入VIN。输出L通过电感6(例如,具有2.2uH的值)也连接到升压转换器的输入VIN。负载11连接到升压转换器的输出VOUT。电容器10(例如,具有20uF的值,)也连接到升压转换器的输出,并与负载11并联,并且电阻桥包括电阻8和电阻9(例如,各自具有390KΩ和50KΩ的值)。该电阻桥的输出被反馈到升压转换器的FB端口。此外,升压转换器的输入VIN也连接到电容器1和2(例如,各自具有100uF和10uF的值),且连接到包括电阻3和4(例如,各自具有270KΩ和50KΩ的值)的电阻桥。电阻桥的输出被输入到升压转换器的UVLO端口。最后,升压转换器的VAUX端口连接到电容器5。
可以考虑作为示例性的升压转换器7,其可以用在来自德州仪器(TexasInstrument)的TPS61200的这种配置中。这种升压转换器的优点在于:其可以使用低至0.5V的输入电压工作。
然而,这种架构不适合于利用从小的光电池收集功率。
具体而言,考虑该架构以增加达到4.4V的输出电压,该值取决于使用大约1A的恒定电流而实现的具体反馈电路。然而,小的光电池不能够提供这种高电流。另一方面,这种的小光电发电机在少许mA的范围内进行操作。因此,需要例如100uF的电容器,其在升压转换器打开之前由光电发电机预充电达到大约3V。这允许被升压转换器需要的高电流能够由电容器提供。一旦升压转换器的输出电压稳定,如果负载不消耗任何电流,则升压转换器移动到节电模式。参照图2A和图2B,可以更好地理解这种行为。
图2A示出当负载不消耗任何电流时在升压转换器的上电操作期间的波形。具体而言,如图2A所示,示出了两个区部2A1和2A3。在区部2A3示出的信号指的是由区域2A2指示的区部2A1的较小部分的放大图。如区部2A3所示,上电操作引起输入电压VIN2A6上的大约700mV的电压降落。在上电操作之后,如区部2A1所示,由于负载不消耗电流且仅升压转换器和电阻桥消耗电流,所以升压转换器进入到具有大约200Hz频率的节电模式。
另一方面,图2B涉及其中由负载取出的例如1.35mA的电流的情形。如可看到的那样,输出电压VOUT2B7开始于需要的值。然而,由于小的光电池不能够提供给升压转换器足够的电流,所以输入电压VIN2B9缓慢地下降到升压转换器自动地关闭处的值,如由VOUT2B7的下降所指示的那样。
因此,当负载取出太高的电流时,这种架构将不是最佳的。即使修改电流以便于以脉冲的方式进行工作,但是由于连接到光电发电机的电容2(其迫使光电发电机以短路的方式操作很长时间),因此转换效率也将不是最佳的。由于当在短路模式中运行时光电发电机的输出功率不是最大化的,所以这种短路操作不是理想的。
为了改善该方案,可以实现如图3所示的能量转换器。
如图所示,能量转换器300可以连接到两个发电机301和302,例如,两个光电发电机。能量转换器包括参考电压单元303、两个比较器304和305、优先级单元306和转换器单元307。
参考电压单元303的目的是输出参考电压VINTarg,其用作针对从第一发电机301接收到的输入电压VINPV的目标电压。该目标电压意味着将输入电压VINPV期望维持到的值,以旨在提高第一发电机301的效率。参考电压单元303可以通过感测第二发电机302的输出例如开路电压的值来创建参考电压VINTarg。假设第一和第二发电机具有近似的开路电压,则第二发电机的开路电压的确定容易地允许估计第一发电机的开路电压。
可替选地,或此外,第二发电机可以具有不同于第一发电机的开路电压的开路电压,但是这两个开路电压的值之间的关系可以是已知的且当基于第二发电机的测量出的开路电压来估计第一发电机的开路电压时被考虑进去。
具体而言,可以被使用以估计第一发电机301的开路电压值的第二发电机302的任何特征(例如,穿过预定电阻的输出电流)可被使用。
两个比较器计算能量转换器300的输入电压VINPV上的误差和输出电压VOUT上的误差。基于该信息,优先级单元306控制转换器单元307,以便于通过给出输入电压VINPV的稳定性或输出电压VOUT的稳定性的优先级来将输入电压VINPV转换为输出电压VOUT
归因于该方法,可以通过将输入电压VINPV的值维持在其中第一发电机301的效率很高的范围内来实现期望的输出电压VOUT的调节。
第一实施例
图4示出根据本发明的第一实施例的能量转换器1000。如图4所示,能量转换器1000连接到第一光电发电机1101和第二光电发电机1102。两个光电发电机1101和1102可以是两个物理区分的光电池,或者光电发电机1102可以是包括光电发电机1101的光电池的一小部分。在这两种情况中,由能量转换器1000转换的能量都是由光电发电机1101生成的能量。
光电发电机1102的目的是提供能量转换器1000由第二光电发电机1102生成的开路电压值,以作为如果没有负载连接到第一光电发电机1101的输出的话,将由第一光电发电机1101生成的开路电压的估计。
第一光电发电机1101连接到能量转换器1000的输入端口VINPV同时第二光电发电机连接到能量转换器1000的输入端口VPVSS
为了保证由两个光电发电机生成的开路电压是类似的,光电发电机1101和1102的位置和电特性是类似的。可替选地,或此外,如果光电发电机1101和1102的位置和/或电特性是不同的,则光电发电机1101的开路电压和光电发电机1102的开路电压之间的关系可以在当从光电发电机1102的测量出的开路电压中确定光电发电机1101的开路电压时被预定,或者被测量并且被使用。
能量转换器1000能够借由包括电感1010、二极管1007、晶体管1603和升压控制器1602的升压器来升压由光电发电机1101生成的电压VINPV的值。此外,从优先级仲裁器1601输出信号,基于该信号升压控制器1602升压输入电压VINPV来获取输出电压VOUT
优先级仲裁器接收表示输出电压VOUT上的误差和输入电压VINPV上的误差的两个输入信号。输入电压VINPV上的误差由放大器1303生成。放大器1303的目标是保证从光电发电机1101接收到的输入电压VINPV贴近用于实现高功率传输的、与最佳VIN估计器1302的输出对应的理想值VINTarg。输出电压上的误差由放大器1502生成。如果通过端口FB接收到的反馈电压VOUT不同于参考电压VREF,则放大器1502生成电压误差信号。因此,通过合适地选择参考电压VREF,可以获取任何期望的输出电压VOUT
最佳VIN估计器1302具有两个输入,其连接到温度传感器1301的输出和到端口VPVSS,继而连接到第二光电发电机1102。最佳VIN估计器1302感测由第二光电发电机1102生成的开路电压值,由此用作感测单元。此外,最佳VIN估计器1302计算优化的电压值VINTarg,其对应于小于由第二光电发电机1102生成的开电压值5%到35%(优选15%到20%)的范围。此外,在计算优化的电压VINTarg过程中,还可以考虑由温度传感器1301测量的温度。
具体而言,效率和因此的光电发电机的输出功率是直到15到25℃才恒定的。在该值之上,效率随着温度的增加而减少,通过增加每摄氏度而减少大约0.4%。
具体而言,例如,由最佳VIN估计器1302计算VINTarg的潜在实现可以是如下。5%到35%(优选15-20%)范围内的校正因子alpha被应用于开路电压VPVSS,直到由温度传感器1301测量的温度低于预定义的阈值温度TTH(0到30℃之间,优选15到25℃之间)为止,使得
VINTarg=VPVSS*(1-alpha)
当由温度传感器1301测量的温度在预定义的阈值温度TTH之上时,0.1%到1%(优选0.4%)范围内的校正因子beta也被应用,使得
VINTarg=VPVSS*(1-alpha-beta*(temp-TTH))
应当注意到的是,温度传感器1301是可选的,且VINTarg的计算可以完全地基于从第二光电发电机1102接收到的开路电压,即校正因子beta可以被认为等于0。或者,或此外,可以使用外部的温度传感器实现温度测量。
又可替选地,两个发电机1101和1102可以具有与温度有关的预定的不同行为,且温度可以通过测量两个发电机的某些输出特性来确定。例如,可以测量两个发电机的开路电压,且可以从那两个值来获得温度。
优先级仲裁器1601进行操作以保证输出电压VOUT对应于期望的参考电压VREF且保证输入电压VINPV保持在光电发电机的最佳功率生成的范围内。当足够的功率由光电发电机1101产生时给出输出电压VOUT调节的优先级。另一方面,无论何时可用的功率低于负载所需的功率,都给出输入电压的VINPV调节的优先级。基于输入电压VINPV的误差信号是否可以被维持在某个阈值之下来判断是否由光电发电机生成足够的功率。如果没能生成足够的功率,则输入电压VINPV上的误差必然趋向于增加,由此指示出没有足够功率可用于维持输出电压VOUT到期望水平VREF
能量转换器1000经由端口VBAT1还连接到电池1201以实现根据本发明的能量转换和存储系统。在该情况中,能量转换和存储系统使用单一的电池进行操作。然而,本发明不限制于此且可以使用超过一个电池和/或使用稍后将描述的超级电容器来实现能量转换和存储系统。
此外,将连接到LDO1701的输出的输出端口VLDO提供给能量转换器1000。潜在的负载可以连接到端口VLDO。这种潜在的负载可以因此通过由第一光电发电机1101生成的、且由升压转换器转换的功率来驱动,和/或通过从电池1201获得的功率来驱动。在由第一光电发电机1101生成的功率是不足够的情况中,通过放电电池1201可以获取额外的功率。另一方面,如果由第一光电发电机1101生成的功率高于负载需要的功率,则未使用的功率可以被转移以对电池再充电。因此,在没有负载连接到能量转换器的情况中,由第一光电发电机1101生成的整个功率可以用于对电池1201再充电。同时,如果没有功率由第一光电发电机1101生成,则潜在的负载仍然可以通过对电池1202放电来驱动。这种配置因此提供给本发明的能量转换器1000广泛范围的运行模式且保证了连接到端口VLDO的负载在当需要时总是运行。
除了上面提及的组件之外,本发明的能量转换器1000包括通过端口VUVLO连接到第一光电发电机1101的输出的欠压锁定或UVLO1403。UVLO1403的目的是一旦电压VUVLO达到预定的参考值就生成激活能量转换器1000的信号。然后能量转换器将保持激活直到电压VUVLO移动到预定的参考电压之下为止。UVLO组件1403设置有特定水平的滞后现象。这允许能量转换器1000以可靠的方式进行操作甚至是在例如由升压转换器的上电操作导致VUVLO中的振动存在的情况下。
此外,能量转换器1000包括VREF发电机,其连同其它模拟电路一起,由方框1501表示。方框1051的输出VREF被输入到放大器1502。方框1501的输出VREFLDO被输入到LDO1701。电压VREFLDO的目的是驱动LDO1701的输出电压VLDO的值。
此外,方框1501生成输出VRefMAX和VRefMIN,其被输入到SWAP比较器1801。SWAP比较器1801还接收电压VBATSENSE作为输入。基于这三个输入,SWAP比较器1801能够管理电池的充电/放电周期。使用至少两个比较器。第一个比较器管理充电阶段期间的电池且每当电池1201的终端处的电压VBATSENSE达到了指示出电池被充电的高电压VRefMAX时进行切换。第二SWAP比较器在当从电池放电以驱动负载时管理电池且每当电池1201的终端处的电压VBATSENSE达到了指示出电池已经被放电的低电压VRefMIN时进行切换。SWAP比较器的输出被输入到充电序列器1802。
充电序列器1802用于记忆电池1201的充电状态,以管理在由第一光电发电机1101生成的且由升压转换器转换的功率、存储在电池1201中的功率、以及被连接到节点VLDO的负载所需的功率之间的功率流。充电序列器1802因此连接到开关1804,以为了以能量转换器1000的操作状态所需的方式连接LDO1701、电池1201和第一光电发电机1101。
具体而言,可以使用不同的技术来实现电池1201。每个技术暗示了为了增加电池的寿命应当遵守某一充电/放电阈值。
例如,薄膜电池可能具有最大放电阈值VRefMIN的30%,意味着它们不应该被耗尽至超过它们额定容量的30%。同样地,碱性电池可能具有最大放电阈值的50%。其它的电池可能具有不同的值。
对称地,薄膜电池可能具有最小充电阈值VRefMAX的90%(优选100%),意味着在放电之前它们应当被再充电到它们额定容量的90%,或者甚至到它们全部的额定容量。同样的值可以用于碱性电池。其它的电池可能具有不同的值。
电池1201的最大放电阈值和最小充电阈值的值可以被保存在充电序列器1802中。基于那些值,可以获取改进的电池周期。
充电序列器1802因此控制开关1804以连接LDO1701、电池1201和第一光电发电机1101,从而增加电池寿命同时保证了负载的运行。稍后将描述如何实现此的细节。
能量转换器1000还包括充电控制器1803。充电控制器1803的目的是用作线性充电器或用作旁路充电器。每当由第一光电发电机1101生成的输入功率不足以向电池1201提供电池1201可吸收(sink)的所有电流时,当使用具有恒定值的电流来对电池1201充电时,使用线性充电器模式。另一方面,当存在足够功率以让电池吸收其可以吸收的所有电流时,使用旁路模式。每当充电序列器1802确定出电池1201是否务必充电时,充电控制器1803由充电序列器1802打开或关闭。此外,充电控制器1803由决定充电控制器1803应当以线性模式还是以旁路模式进行操作的优先级仲裁器1601的输出(图中未示出)来控制。
充电控制器1803因此可以被操作从而让所有电流流过晶体管1805(旁路模式)或者可以通过应用晶体管1805的栅极上的适当控制电压来控制流到电池1201的电流的数量(直线模式)以被操作。充电控制器1803经由电流检测器1806接收指示出流过晶体管1805的电流的反馈电压。
此外,能量转换器1000包括节点VBATOUT,其可以被使用以得到对电池1201的电压的直接访问。此外,电阻1807可以连接在节点VOUT和晶体管1805之间。此外,如图4所示,在1uF到10uF范围内的电容器1006和1008可选地连接到输入节点Vimpv和输出节点Vout。电容器1006可选地用于提供能量转换器的启动处需要的高电流,同时在50nF到150nF(优选100nF)范围内的电容器1008可选地用于平稳升压转换器的输出。
第一实施例的第一可替选
图6表示图4中示出的第一实施例的可替选实现方式。
如图6所示,能量转换器2000由于受升压控制器2602控制的晶体管2604和2605的存在而不同于能量转换器1000。那两个晶体管的目的是用作同步的输出开关以减少二极管1007的连续损失。
第一实施例的第二可替选
图7示出图4的第一实施例的第二可替选。
如图7所示,能量转换器3000由于存在可选的开关SW帽调节器3401、模拟电源AVDD、选择块3402和电容器3003和3004而不同于能量转换器1000。
能量转换器3000的AVDD选择快3402的目的是实时地选择用于给能量转换器3000的模拟功能供电的电压源。具体而言,该电压源可以在VOUT和VIN之间选择。
如图所示,AVDD选择块3402的输出连接到端口AVDD(其继而连接到电容器3004)。电容器3004的目的是保证对应于AVDD信号的模拟组件的电源保持稳定。
可选的SW帽调节器3401的目的是从低电压VIN创建高电压。具体而言,调节器3401凭借该调节器3401到电容器3003的连接能够使电压VIN加倍且对其进行调节以便于生成例如3.3V的高电压值或需要的高电压值从而维持能量转换器3000的模拟功能的操作。
第一实施例的第三可替选
图8示出图4的第一实施例的第三可替选。
如图8所示,能量转换器4000由于存在多个电池4202和4203而不同于能量转换器1000。尽管两个额外的电池存在于能量转换器4000中,但是可以使用任何数量的额外的电池,例如从1个到5、10、20个或甚至更多。多个电池的存在提供了可存储更多能量的优势,如果必要可以提供更高能量突发(burst),以及提供备用设计,其保证甚至在一个或多个电池故障的情况中也进行操作。
此外,多个电池的存在允许每个电池的充电/放电周期被更有效地管理,由此导致如稍后将解释的增加的寿命。
多个电池1201、4202和4203的存在需要将能量转换器1000的开关1804能够被能量转换器4000的开关4804所取代。开关4804可以以并行方式进行操作以便于以同样地方式连接所有电池。换言之,开关4804可能将电池1201、4202和4203连接到相同的信号,该信号是VBATOUT和/或VBATSENSE和/或VOUT。另一方面,开关4804可以进行操作从而以不同的方式连接每个单一电池。例如,电池4203可以连接到信号VBATOUT以通过LDO1701给负载供电。同时,电池4202可以连接到信号VBATSENSE和VOUT从而经由第一光电发电机1101生成的功率进行充电。同时,电池1201还可能以某种方式进行连接从而被充电,或者可能从能量转换器4000断开,或者可能连接到信号VOUT从而助于对电池4202充电,或者可能连接到信号VBATOUT以助于电池4203通过LDO1701来驱动负载。更具体而言,开关4804可能被配置从而根据由充电序列器1802命令的逻辑以独立的方式来控制多个电池1201、4202和4203的连接中的每个。
第一实施例的第四可替选
图10示出由图4表示的第一实施例的第四可替选。
如图所示,第四可替选的能量转换器5000由于存在实现了信号VOUT和节点FB之间的电阻桥的电阻5001和5002和由于存在实现了信号VINPV和节点VUVLO之间的电阻桥的电阻5005和5009而不同于第一实施例的能量转换器1000。
这种电阻桥可以由能量转换器5000的设计者确定尺寸从而为被输入到放大器1502的反馈信号FB和为驱动UVLO1403的信号提供适当的比例。
最后,图11示出包括第一实施例和第一实施例的第一变型、第二变型、第三变型和第四变型的所有特征的能量转换器6000的实施例。应当理解的是,第一实施例的第一变型、第二变型、第三变型和第四变型可以以任意组合而应用于第一实施例。例如,设计者可能决定仅将第一变型应用于第一实施例。可替选地,设计者可能决定将第一变型和第四变型同时应用于第一实施例。又可替选地,在没有任何变型的情况下可能使用第一实施例。更一般而言,可以实现能量转换器1000、2000、3000、4000和5000的任意组合。
第一实施例的操作
图5表示图4中示出的第一实施例的示意操作。
上电
如图5所示,在步骤S10处启动能量转换器1000。启动程序可以包括ON/OFF按钮的切换。可替选地,或此外,可能由UVLO 1403自动地控制以达到预定的参考值。
具体而言,当光照射时,第一光电发电机1101充电电容1006。在此时,光电池1101将电容1006看作短路。因此,光电池1101将充电电容1006,其短路电流值取决于入射的光电能。一旦节点VUVLO上的电压达到触发UVLO1403所需要的值,UVLO1403的输出就将切换为开启能量转换器。例如,对于能量转换器5000和6000,由于存在由电阻5005和5009实现的电阻桥,所以UVLO1403达到触发值VUVLO所需要的时间将由下面的等式(Eq1)给出:
(Eq1)TUVLO_OK=CIN(VUVLO×(R2+R1)/R1)/IINPV
其中,R1表示电阻5009,R2表示电阻5005,VUVLO表示UVLO1403的触发电压,CIN表示输入电容1006,IINPV表示由第一光电池1101提供的短路电流且TUVLO_OK表示用于UVLO针对于切换所需要的时间。
在步骤S11中,模拟电路被通电,以便于为能量转换器1000内元件提供所需要的模拟信号。
一旦UVLO1403进行切换,它就开启用于操作能量转换器的模拟功能1501。实施模拟功能的设计,使得由那些功能消耗的电流不超过例如10uA到20uA的预定水平,从而保证由模拟功能表示的负载不低于输入电压VINPV,从而再次触发UVLO且关闭能量转换器。
一旦模拟功能被激活且稳定,从RC定时器(图中未示出)发出的逻辑信号或指示出模拟功能被激活且稳定的信号(图中未示出)就被使用,以激活升压转换器,从而升压输入电压VINPV来获取输出电压VOUT
完成输出电压VOUT的斜升从而限制从电容1006取得的平均电流。这被实施以避免从电容1006获取比能由光电发电机1101和/或由电容1006提供的电流更多的电流。随后升压转换器将以脉冲的形式进行操作同时监视输入电压VINPV且保证输入电压VINPV保持接近于由最佳VIN估计器1302生成的最佳的电压值VINTarg。这允许使用有限的电流来充电输出电容1008同时保证电压VINPV被保持在从第一光电池1101提供了最好可能的功率转移的值处。
模拟电源A VDD 的管理
可以使用能够提供大约2V的额定电压的光电发电机1101来实现第一实施例的能量转换器。在该情况中,可以实现用于给能量转换器的模拟功能供电的电压AVDD的生成,其具有高于由光电发电机1101生成的2V的值。高于2V的电压值可以允许模拟功能的较好线性度、较好PSRR(电源抑制比)和较好频率性能。此外,这种高电压可以从能量转换器内的不同源(例如输出电压VOUT或在电池1201内存储的电压)来获取。
同时,能够使输入电压VINPV加倍且将其调节到例如3.3V的值的小调节器3401可以被包括在能量转换器中(例如,在能量转换器3000中)。
开路调节
在步骤S12中,优先级仲裁器1601启动操作从而将从第一光电发电机1101接收到的功率转换到输出节点VOUT
输出电压VOUT根据电压VREF达到稳定值。例如,在图11的能量转换器6000的情况中,通过下面的等式(2)给出输出电压VOUT
(Eq2)VOUT=VFB×((R3+R4)/R3)
其中,VFB表示节点FB处的电压,R3表示电阻5002,且R4表示电阻5001。例如,如果电池1201具有4.1V的最大操作电压,则做出电压VREF的选择以便于保证电压VOUT将不超过4.1伏特的最大额定电压。
升压转换器可以因此以PFM(脉冲频率调制)模式来驱动电流脉冲,例如,且使电压VINPV偏离以变得等于开路电压。
在步骤S13中,优先级仲裁器评估被转换的功率是否足够供应连接到节点VLDO的负载。该评估可以归因于由比较器1502和1303提供的输入而被执行。
如果如步骤S13所确定的结果是:被转换的功率不超过由连接到节点VLDO的负载所需要的功率,则在步骤S16中,优先级仲裁器评估被转换的电能是否仅足够供应连接到节点VLDO的负载。该评估可以归因于由比较器1502和1303提供的输入而被执行。
如果如步骤S16所确定的结果是:被转换的功率仅足够供应连接到节点VLDO的负载,则在步骤S17中驱动负载。
电池充电
如果如步骤S13所确定的结果是:被转换的功率超过由连接到节点VLDO的负载所需要的功率,则在步骤S15中驱动负载。同时在步骤S140中实施电池1201的再充电。
步骤S15和S140由开关1804的适当连接借由充电序列器1802来执行。更具体而言,为了驱动负载且对电池再充电,节点VOUT连接到节点VBATOUT和节点VBAT1
实施步骤S15和S140的执行,直到借由比较器1502和1303以及优先级仲裁器1601而检测到被转换的功率的量已经改变为止,并且/或者直到检测到由负载使用的功率的量已经改变为止。
电池再充电步骤S140包括步骤S141、S142和S143。步骤S141包括通过将至少VOUT连接到VBAT1来再充电电池。在步骤S142处,借由SWAP比较器1801来判断电池是否已经被充电到与保存在充电序列器1802内的电池1201的最小充电阈值对应的值。如果在步骤S142处判断出电池被充电到至少最小充电阈值,则VBATOUT从VOUT断开且优先级仲裁器1601被操作从而对功率进行转换以驱动负载。这有效地导致丢弃可能被转换但不被负载需要的功率量。
更具体而言,一旦输出电压VOUT已经稳定,且在对电池充电之前,就可以确定电池的充电状态。在多个电池1201、4202和4203的情况中,可以确定每个电池的充电状态。这不仅允许电池的充电状态能够已知而且检测电池的潜在问题,例如,当检测到短路或开路时。
充电序列器1802用于存储与电池的质量(例如,充电水平和/或缺陷)有关的信息且基于所述存储的信息来以适当的方式在能量转换器的操作期间管理电池的充电和放电。例如,如果电池在先前的检查期间已经被识别为有缺陷,则充电序列器可以决定不再次检查该电池。此外,充电序列器可以决定不充电并且/或者不放电该电池。
当使用市场上可用的薄膜电池时,恒定电压充电方法被建议。然而,在针对1mAH的电池在30℃处充电的情况中,例如4.1V的恒定电压的应用允许注入在电流范围为10mA到30mA的电池中。同时,这种电流可能无法从光电发电机1101的输出中利用。在该情况中,在恒定功率而非恒定电压处可以实行电池的充电。优先级仲裁器1601因此被配置以检测输出电压VOUT的分叉且启动功能模式,在该功能模式中以线性模式使用充电控制器1803。优先级仲裁器1603还被配置以在某种方式操作升压转换器以通过将来自电容1006的电流脉冲转移到电容1008来调节输入电压VINPV
针对电流脉冲的生成存在不同的选项。例如脉冲可以被动态地隔开以调节输入电压。
第一实施例的第三可替选的电池充电
图9示出了包括多个电池1201、4202和4203的第一实施例的第三可替选的充电操作。
图9的操作由于存在超过一个电池而不同于图5的操作。更具体而言,图5的步骤S140和S190分别由步骤S240和S290所替代。
充电步骤S240包括步骤S244、步骤S141、步骤S142、步骤S245和步骤S143。步骤S141、步骤S142和步骤S143对应于图5的相应的步骤。
在步骤S244中,由充电序列器1802确定哪个电池需要被充电。更具体而言,被充电的电池是具有最低电荷值的一个电池。
一旦该电池被充电,在步骤S141和S142期间,由充电序列器1802确定另一个电池是否需要被充电。如果是,则如上所述的那样在步骤S244中选择要被充电的下一个电池。如果不,则如图5所述的那样在步骤S143中丢弃额外的功率。
以这种方式,保证使用优先级来再充电具有较低电荷值的电池。这是有利的,因为再充电具有其电荷值更接近于与最大放电阈值对应的值的电池而非具有更高电荷值的电池导致更少充电/放电周期,且因此导致电池寿命增加。
电池放电
如果如步骤S16确定的结果是:被转换的功率不足够供应连接到节点VLDO的负载,则在步骤S18处驱动负载同时在步骤S190处对电池放电。
步骤S18和S190由开关1804的适当连接借由充电序列器1802来执行。具体而言,为了驱动负载和放电电池,节点VOUT连接到节点VBATOUT和节点VBAT1
实施步骤S18和S190的执行,直到借由比较器1502和1303以及优先级仲裁器1601检测到被转换的功率的量已经改变为止,并且/或者直到检测到由负载使用的功率的量已经改变为止,并且/或者直到借由SWAP比较器1801检测到电池1201在与存储在充电序列器1802中的最大放电阈值对应的值处被放电为止。
电池放电步骤S190包括步骤S191和S192。步骤S191包括通过将至少VBAT1连接到VBATOUT来对电池放电。在步骤S192处,借由SWAP比较器1801来判断电池是否已经被放电到与保存在充电序列器1802内的电池1201的最大放电阈值对应的值。如果判断电池已经被放电到至少与电池1201的最大放电阈值对应的值,则中断步骤S18和S190。
第一实施例的第三替换物的电池放电
图9示出了包括多个电池1201、4202和4203的第一实施例的第三可替选的放电操作。
图9的操作由于存在超过一个电池而不同于图5的操作。更具体而言,图5的步骤S140和S190分别由图9的步骤S240和S290所替代。
放电步骤S290包括步骤S292、步骤S191、步骤S192和步骤S294。步骤S191和步骤S192对应于图5的相应步骤。
在步骤S294中,由充电序列器1802确定哪个电池可以被放电。更具体而言,被放电的电池是具有最高电荷值的一个电池。
一旦该电池被放电到对应于最大放电阈值的水平,就在步骤S191和S192期间,由充电序列器1802确定另一个电池是否可以被放电以保持驱动负载。如果是,则如上所述那样在步骤S294中选择要被放电的下一个电池。如果不,则中断驱动负载。
以这种方式,保证使用优先级放电具有较高电荷值的电池。这是有利的,因为放电具有其电荷值更接近于与最小充电阈值对应的值的电池而非具有较低电荷值的电池导致减少的数量的充电/放电周期,且因此导致电池寿命增加。
因此,充电/放电操作当在存在多个电池被执行时是有利的,这是由于其提供更多的灵活性,这导致寿命增加。在仅一个电池的情况中,当可以充电或需要放电时,系统仅可以充电/放电单一电池,而与电池中的电荷水平无关。当具有多个电池时,系统可以决定哪个(或哪些个)电池充电/放电以便于尝试完全地充电/放电每个电池。以这种方式,可以独立地操作每个电池从而导致更多的灵活性。
例如,如果具有某一容量的仅一个电池是可用的,且40%的容量用于驱动负载,则当转换一些额外的功率使得电池的放电不再需要驱动负载时,再充电该电池是可能的。然而,这暗示着电池将实行100%到60%到100%的充电周期,这可能不是理想的。
在相同的情况中,如果具有单一电池的一半容量的两个电池被使用,则第一电池可以用于驱动负载,导致对应于30%的容量的最终电荷水平。当额外的功率再次可用时,电池可能被完全再充电,导致100%到30%到100%的充电周期,同时第二电池在整个周期中保持在100%。这是有利的由于其提高了两个电池的寿命。
睡眠模式
在由第一光电发电机1101生成的可用功率和/或存储在电池中的能量足够满足能量转换器的功率需求的情况中,能量转换器可以进入到睡眠模式。在这种可选的睡眠模式中,仅UVLO1403和比较器1303和1502以及在生成被输入到比较器的参考信号中涉及的电路可以被继续下去。这允许能量转换器保持跟随电压的发展而同时消耗可能的最小量的功率。
第二实施例
图12示出根据本发明的第二实施例的能量转换器7000的实现。能量转换器7000不同于本发明的第一实施例的能量转换器1000,在于:能量未存储在电池1202中而存储在超级电容器7201中。
使用超级电容器7201而非电池1201主要需要能量转换器的输出级能够被修改,以利用超级电容器能够提供功率的方式。更具体而言,能量转换器7000的SWAP比较器7801具有额外的输入TX,其用以激活允许高电流的爆发以从超级电容器7201经由LDO1701传递到负载的高功率模式。这特别地在具有对高功率的周期性需求的RF应用的情况中引起关注。除了由超级电容器提供的高功率爆发之外,能量转换器7000还能够提供由光电池1101收集的能量。
能量转换器7000还可以包括用于向充电超级电容器的外部环境发送信号的PowerOK输出。
此外,能量转换器7000不需要用于再充电电池的组件,例如在第一实施例中的充电序列器1802、充电控制器1803、电阻1807和检测器1806。
应当理解的是,可以结合第一实施例和第二实施例。这提供几个优点。功率可以由光电发电机1101提供。同时,潜在的过多功率可以被存储在电池中或超级电容器中。如果没有足够的功率可从光电池获得,如果需要稳定的电流量,则功率可以从电池和/或超级电容器获取,如果需要高电流值,则功率可以从超级电容器获取。以这种方式,在所有时间处都保证负载的操作,而与负载需要的电流消耗的种类无关。此外,例如,如果需要高电流的爆发,则可以将功率从电池转移到超级电容器。
此外,第一实施例的变型可以应用于第二实施例,以提供与第一实施例概述相同的有益效果。
除了超级电容器代替电池进行充电/放电之外,第二实施例的操作类似于第一实施例的操作。由于超级电容器的充电电压不需要被固定,因此对于电池,超级电容器可以总是在旁路模式中被充电且不需要线性模式。在这种情况中,输入电压VINPV的调节具有超过输出电压VOUT的调节的优先级。通过给出输入电压的调节的优先级,保证将从光电发电机取出最大量的功率。
当第二实施例与第一实施例结合时,可以如第一实施例中所述的在电池的充电期间管理输出和输入电压调节之间的优先级,而同时可以如第二实施例中所述的在超级电容器的充电期间管理该优先级。如果同时充电电池和超级电容器,则针对该电容器和电池,可以实现用于第一实施例的优先级方案。
第三实施例
图13表示根据本发明的第三实施例的能量转换器8000。
能量转换器8000由于存在压电发电机8103、热电发电机8104和需要操作那两个发电机的额外组件而不同于第一实施例的能量转换器6000。压电源的特征是传送限制到很少mW的AC功率且具有高损耗阻抗。类似的行为还应用于热电源。
此外,能量转换器8000还包括二极管8014和8012、电容器8013、开关8018、电感器8011、钳位二极管8015,由于压电发电机可以创建高输出电压、所以还包括由电阻8016和8017组成的电阻桥、可选的SW帽调节器8401和AVDD选择块和UVLO2 8404。
如果仅压电源或仅热电源用在能量转换器8000中,则能量转换器8000的操作不同于第一实施例的操作,在于:优先级被给到流过电感器8011的电流的调节。一旦信号VUVLO2达到UVLO28404的高阈值VULO2H,升压转换器就将斜升输出电压VOUT且如果能量转换器处于电池再充电模式,例如,充电序列器将进行操作以选择要充电的至少一个电池且通过限制充电电流来充电它。在该情况中,升压转换器可以以PWM方式进行操作。
此外,当在对电池再充电所需的电压处充电时,存储在输入电容8013中的电荷高于由输出电容1008请求的电荷。更具体而言,实行电容8013的值的选择使得一旦充电升压转换器,UVLO2不被驱动到其下触发值。换言之,电容8013的值足够保证升压转换器的正确启动和输出电容1008的充电,同时维持电压VUVLO2高于UVLO2的下触发电压。以这种方式,当功率仅由压电源和/或由热电源提供时,可以实现在启动操作期间的不期望的能量转换器8000的关闭。
如所提及到的,电池充电电流受充电器限制。可替选地或此外,如果在恒定的电压处生成足够的功率来充电电池,则充电器可以进入旁路模式且升压转换器可以被操作以将存储在电容8103中的电荷转移到电池。
如果压电发电机8013和/或热电发电机8104联同光电发电机1101来使用,则由于输入电容8013可以具有大于输入电容1006的电容值,所以在上电期间相对于UVLO2 8404的输出将优先级给予UVLO1403的输出。这是因为如果较大的输入电容8013通过UVLO2 8404的开关发送信号以具有足够的电荷水平,则升压转换器可以以较快的方式驱动输出电压,而不等待UVLO1403进行切换。具体而言,两个UVLO中的任何一个的开关足够启动能量转换器的操作。
如果所有的发电机正在工作,则光电发电机可以提供超过其它发电机的功率。例如,光电发电机可以比TEG(热电发电机)和压电发电机生成更多数量级的功率。所以在定义能量转换器的操作状态方面,光电发电机被看作优先。
可替选地,或此外,如果不存在足够的功率来保证充电电池同时又驱动负载,则压电发电机或TEG可以用于给电池供电。
可替选地,或此外,如果光电发电机不提供能量,则TEG或压电发电机可以通过充电泵调节器连接到输出。
可替选地,代替单一热电发电机8012,多个热电发电机8012可以串联。这提供以下额外优势:多个热电发电机8012的输出电压可以高于单一发电机的输出电压。此外,通过使用这种方法,能量转换器8000的设计可以保持简单,这是因为不需要热电发电机8012的输出的电压步升。
可以在没有对于生命有机体和环境不提倡的有毒物质(例如铅P、具有铋的Bi2Te3、Sb)的情况下实现该能量转换器。反之,其可以使用硅或者任何生态友好的材料来实现。
第二实施例和第三实施例的操作类似于第一实施例的操作。即,一个或多个能量存储元件的充电/放电周期的管理是类似的,以与使用的发电机的种类无关且与使用的能量存储元件的种类无关。
本发明涉及能够转换从多个发电机接收到的能量的能量转换器,该多个发电机能够从环境收集电能。这种转换器中的一个可以是例如光电发电机。在这种情况中,本发明的能量转换器被配置以接收第一光电发电机的输出以作为第一输入。此外,能量转换器被配置为从第二发电机(例如第二光电发电机)接收第二输入。能量转换器的第一输入可以被使用以从第一光电发电机接收可以由能量转换器转换的能量。同时,能量转换器的第二输入可以被使用以从第二光电发电机接收开路电压。以这种方式,可以感测第二光电发电机的开路电压的精确值且将该值用作第一光电发电机的开路电压的估计。
通过使用感测到的开路电压,可以估计由第一光电发电机输出的电压应当被维持在其处以提高电能效率的值。换言之,通过参照第二光电发电机的感测出的开路电压,能量转换器可以以如下的方式转换从第一光电发电机接收到的能量,这种方式为:由第一光电发电机输出的电压被保持到改善了由第一光电发电机生成的功率的量的水平。
使用这种方法,本发明的能量转换器能够从第一光电发电机取出功率,其在不需要复杂的方案(例如,由MPPT技术表示的方案)的情况下是接近于最佳。
更一般而言,虽然参照光电发电机已经解释了本发明的实施例,但是本发明不限于此且可以应用于具有类似于图14中所示的电压-电流特征的任何发电机。
此外,本发明的能量转换器可以被配置以从额外的热电发电机和/或额外的压电发电机收集功率。甚至当实现本发明的能量转换器以从三个提及的发电机收集功率时,与MPPT技术相比,本发明的能量转换器的架构也被保持得简单以仅需要减少的功率量来进行操作。
另外,本发明可以涉及能量转换和存储系统,其包括能量转换器和至少一个能量存储元件。
此外,虽然在图4-14中,电流检测器1806被表示在节点VOUT和晶体管1805之间,但是本发明不限于此。可替选地,或另外地,电流检测器1806可以被布置在晶体管1805和电池1201之间。又可替选地,或另外地,电流检测器1806可以被布置在二极管1007和节点VOUT之间。
此外,参照升压转换器来解释实施例。然而,本发明的实施例不限于此。替代升压转换器,可以使用降压转换器。又可替选地,可以使用降压-升压转换器。可以在第一发电机的最佳输出电压的估计之前或之后做出以升压(步升)或降压(步降)的方式操作转换器的决策。在通过考虑第二发电机进行优化之前或之后,通过将第一发电机输出电压与电池电压VINPV和/或输出电压VOUT进行比较来实现这种决策。
例如,当进行操作时,在某一时间处,VINPV可以等于20V且VBAT可以等于4V。然后降压-升压转换器可以以降压(下转换)模式进行操作。然而,在不同的时间处,VINPV可以等于3V且VBAT可以等于4V,然后降压-升压转换器可以以升压(上转换)模式进行操作。这是有利的,因为它取决于由第一光电发电机当前输出的电压而提供了灵活性。
可替选地,或另外,如果第一光电发电机的电压值通过设计而被维持在VINPV=20V且VBAT=4V处。可以替代降压-升压转换器而实施降压转换器。
又可替选地,或另外,如果第一光电发电机的电压值通过设计而被维持在VINPV=3V且VBAT=4V处。可以替代降压-升压转换器而实施升压转换器。
又可替选地,或另外,多个第一光电发电机1101可以被使用且发电机和能量转换器之间的连接可以电子地控制,以便于并联或串联。更具体而言,组中的一些发电机可以并联且该组可以串联到另一个发电机或发电机组。更具体而言,可以实现任何两个发电机之间的任何连接。以这种方式,取决于需要的输出电压,发电机之间的连接可以被控制以便于向所需要的输出电压提供具有最接近值的VINPV
例如,如果使用5个发电机,每个发电机提供4V且所需要的VBAT是3V,则发电机可以并联。另一方面,如果每个发电机提供4V且所需要的VBAT是4V,则它们可以串联。此外,如果每个发电机提供2V且所需要的VBAT是4V,则它们可以两两串联,且两个串联组可以彼此并联。
虽然在附图中,节点VBATOUT和VLDO被示出为浮置的,但是本发明不限于此。例如,它们每个可以连接到去耦电容器,该去耦电容器具有与参考电压(例如,接地电压)相连的其其它节点。

Claims (17)

1.一种可连接到至少一个第一发电机(1101)的、用于转换从所述至少一个第一发电机接收到的能量的能量转换器,其特征在于,
所述能量转换器可连接到第二发电机(1102);
所述能量转换器包括感测单元(1302),其用于感测所述第二发电机的输出值,以允许估计所述第一发电机的开路电压;以及
所述能量转换器用于基于由所述感测单元估计的所述开路电压来转换从所述第一发电机接收到的能量。
2.根据权利要求1所述的能量转换器,其中,所述第二发电机的所述感测到的输出值是所述第二发电机的所述开路电压值。
3.根据权利要求2所述的能量转换器,其中,
所述感测单元用于输出与小于感测到的开路电压5%到35%、优选15%到20%的范围内的值对应的优化电压(VINTrag),以及
所述能量转换器用于将所述第一发电机的输出电压(VINPV)维持到与所述优化电压对应的值。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的能量转换器,还包括由控制器(1602)控制的升压转换器、降压转换器和升降压转换器(1602,1603,1010,1007)中的任何一个的转换器,其用于将所述第一发电机的所述输出电压转换为与预定的参考电压(VREF)对应的所述能量转换器的输出电压(VOUT)。
5.根据权利要求4所述的能量转换器,还包括优先级仲裁器(1601),其用于:
a.接收由第一比较器(1303)输出的第一误差信号,其指示出所述优化电压与所述第一发电机的所述输出电压之差;
b.接收由第二比较器(1502)输出的第二误差信号,其指示出所述参考电压与所述能量转换器的所述输出电压之差;以及用于
c.将控制信号输出到所述控制器,由此驱动所述转换器,以便于:
i.保证如果所述第一误差信号处于预定的范围内则最小化所述第二误差信号,以指示出所述第一发生器能够提供与所述转换器需要的一样多的功率,
ii.保证如果所述第一误差信号被检测在所述预定范围之外则最小化所述第一误差信号。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的能量转换器,还用于连接到至少一个能量存储元件(1201,4202,4203,7202)。
7.根据权利要求6所述的能量转换器,其中,所述至少一个能量存储元件包括至少一个电池(1201,4202,4203)。
8.根据权利要求6所述的能量转换器,其中,所述至少一个能量存储元件包括至少一个超级电容器(7202)。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的能量转换器,还包括一个电压调节器(1701),其被配置以便于通过从以下取出能量来提供所述能量转换器的经调节的输出:
a.所述能量转换器的所述输出电压(VOUT);和/或
b.所述至少一个能量存储元件。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的能量转换器,其中,所述第一发电机包括第一光电发电机,并且所述第二发电机包括第二光电发电机。
11.根据权利要求10所述的能量转换器,其中,
所述第一光电发电机和所述第二光电发电机是单一光电池的部分,其中,所述光电池具有对所述第一光电发电机的第一输出和对所述第二光电发电机的第二输出。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的能量转换器,还包括至少一个第三发电机,其中,所述至少一个第三发电机包括:
a.压电发电机(8103);和/或
b.热电发电机(8104)。
13.一种可连接到至少一个第一发电机(1101)的、用于转换从所述至少一个第一发电机接收到的能量的能量转换器,其特征在于,
所述能量转换器还可连接到多个能量存储元件(1201,4202,4203,7201);
所述能量转换器包括充电序列器(1802),其用于管理所述多个能量存储元件中的每个的充电/放电顺序,以便于:
-放电第一能量存储元件,其为所述多个能量存储元件中的具有最高电荷值的一个能量存储元件,并且/或者
-充电第二能量存储元件,其为所述多个能量存储元件中的具有最低电荷值的一个能量存储元件。
14.一种能量转换和存储系统,包括:
a.根据权利要求1至13中的任一项的能量转换器;
b.连接到所述能量转换器的至少一个能量存储元件,其中,所述至少一个能量存储元件包括:
i.至少一个电池(1201,4202,4203),和/或
ii.至少一个超级电容器(7201)。
15.根据权利要求14所述的能量转换和存储系统,其中,使用生物可兼容的材料来实现所述能量转换器和所述至少一个能量存储元件。
16.一种用于转换从所述至少一个第一发电机(1101)接收到的能量的能量转换方法,其特征在于,
感测第二发电机(1102)的输出值的步骤;
基于所述第二发电机的所述感测到的输出值来估计所述第一发电机的所述开路电压的步骤;和
基于所述估计到的开路电压来转换从所述第一发电机接收到的能量的步骤。
17.一种用于转换从所述至少一个第一发电机接收到的能量的能量转换方法,其特征在于,
管理所述多个能量存储元件中的每个的充电/放电顺序的步骤,其包括以下步骤:
-放电(S190,S290)第一能量存储元件,其为所述多个能量存储元件中的具有最高电荷值的一个能量存储元件,并且/或者
-充电(S140,S240)第二能量存储元件,其为所述多个能量存储元件中的具有最低电荷值的一个能量存储元件。
CN201280006783.3A 2011-01-26 2012-01-18 能量转换设备和方法 Expired - Fee Related CN103380498B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11290046.9 2011-01-26
EP112900469 2011-01-26
EP20110290046 EP2482332A1 (en) 2011-01-26 2011-01-26 Energy converting apparatus and method
PCT/EP2012/000223 WO2012100924A1 (en) 2011-01-26 2012-01-18 Energy converting apparatus and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103380498A true CN103380498A (zh) 2013-10-30
CN103380498B CN103380498B (zh) 2016-09-21

Family

ID=44246351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280006783.3A Expired - Fee Related CN103380498B (zh) 2011-01-26 2012-01-18 能量转换设备和方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9735602B2 (zh)
EP (2) EP2482332A1 (zh)
CN (1) CN103380498B (zh)
CA (1) CA2825454C (zh)
WO (1) WO2012100924A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104979888A (zh) * 2014-04-02 2015-10-14 西蒙兹精密产品公司 多能量收集器电力系统
CN108206626A (zh) * 2014-09-17 2018-06-26 意法半导体股份有限公司 高效能量获取接口和对应能量获取系统
CN108879917A (zh) * 2017-05-09 2018-11-23 原子能与替代能源委员会 用于测量环境能源的功率水平的系统
CN109343635A (zh) * 2018-11-15 2019-02-15 南京铁道职业技术学院 一种微小型电源电路

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5848266B2 (ja) * 2010-02-26 2016-01-27 セグウェイ・インコーポレイテッド 車両を制御するための装置及び方法
JP5880202B2 (ja) * 2012-03-27 2016-03-08 株式会社ソシオネクスト Dc−dcコンバータ用制御回路、dc−dcコンバータ、及びdc−dcコンバータの制御方法
TWI519025B (zh) * 2014-10-21 2016-01-21 廣達電腦股份有限公司 自放電電路
WO2016102977A2 (en) * 2014-12-24 2016-06-30 Passive Eye Limited Tracking device and power module
US10295611B2 (en) * 2015-06-09 2019-05-21 Premier Technologies, Ltd. Efficient battery tester
US20170117730A1 (en) * 2015-06-26 2017-04-27 The Regents Of The University Of California Efficient supercapacitor charging technique by a hysteretic charging scheme
TWI550380B (zh) * 2015-12-21 2016-09-21 新唐科技股份有限公司 用於能量採集設備之功率最佳化裝置及方法
TWI626522B (zh) * 2016-08-15 2018-06-11 財團法人工業技術研究院 功率點追蹤方法及其裝置
US10131245B2 (en) * 2016-08-16 2018-11-20 Ford Global Technologies, Llc Electrified vehicle DC power conversion with distributed control
JP6770412B2 (ja) 2016-11-25 2020-10-14 エイブリック株式会社 電源装置
WO2018234485A1 (en) * 2017-06-22 2018-12-27 E-Peas S.A. INTEGRATED POWER MANAGEMENT CIRCUIT WITH OPTIMAL POWER POINT EVALUATION
JP6935740B2 (ja) * 2017-12-20 2021-09-15 トヨタ自動車株式会社 ソーラー発電制御装置及び制御方法
US11695283B2 (en) * 2018-05-11 2023-07-04 Texas Instruments Incorporated Shoot-through current limiting circuit
US11114868B2 (en) * 2019-03-07 2021-09-07 Bby Solutions, Inc. Supplemental capacitor based battery charging system
CN110190625A (zh) * 2019-05-30 2019-08-30 沈阳工业大学 一种双蓄电池混合储能系统优化控制方法
CA3185577A1 (en) * 2020-07-15 2022-01-20 Linda IRISH Power balancing solar charging system
CN113746190A (zh) * 2021-08-17 2021-12-03 湖南工商大学 一种单体电压均衡的分布式协同控制方法及系统
WO2024036200A1 (en) * 2022-08-09 2024-02-15 Qualcomm Incorporated Techniques for operating a switched-mode power supply

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050083014A1 (en) * 2003-10-17 2005-04-21 Xantrex International Method and apparatus for charging batteries in a system of batteries
US20050093514A1 (en) * 2003-10-30 2005-05-05 Sharp Kabushiki Kaisha Portable independent source system
CN101443672A (zh) * 2006-05-11 2009-05-27 原子能委员会 使用充电甩鞭效应管理一组可再充电的电池的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4175249A (en) * 1978-06-19 1979-11-20 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Self-reconfiguring solar cell system
US4873480A (en) * 1988-08-03 1989-10-10 Lafferty Donald L Coupling network for improving conversion efficiency of photovoltaic power source
US5644219A (en) * 1994-04-28 1997-07-01 Kyocera Corporation Solar energy system
FR2832870B1 (fr) 2001-08-14 2006-08-04 Somfy Perfectionnement pour chargeur de type photovoltaique
WO2005069096A1 (en) * 2004-01-12 2005-07-28 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Solar power source with maximum power-point tracking
FR2879852A1 (fr) * 2004-12-22 2006-06-23 France Telecom Procede et systeme d'alimentation electrique autonome par energie renouvelable
US7692411B2 (en) * 2006-01-05 2010-04-06 Tpl, Inc. System for energy harvesting and/or generation, storage, and delivery
US20080111517A1 (en) * 2006-11-15 2008-05-15 Pfeifer John E Charge Controller for DC-DC Power Conversion
ITBS20060216A1 (it) * 2006-12-12 2008-06-13 Salvatore Agosta Sistema controllato per pannello solare
JP5360968B2 (ja) * 2008-03-03 2013-12-04 パナソニック株式会社 情報処理装置および集積回路
US7969757B2 (en) * 2008-12-12 2011-06-28 Array Converter, Inc. Apparatus providing bias to solar cells
DE102009018240A1 (de) * 2009-04-21 2010-11-04 Adensis Gmbh Photovoltaikanlage mit Batterie und Ersatzkraftwerk

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050083014A1 (en) * 2003-10-17 2005-04-21 Xantrex International Method and apparatus for charging batteries in a system of batteries
US20050093514A1 (en) * 2003-10-30 2005-05-05 Sharp Kabushiki Kaisha Portable independent source system
CN101443672A (zh) * 2006-05-11 2009-05-27 原子能委员会 使用充电甩鞭效应管理一组可再充电的电池的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104979888A (zh) * 2014-04-02 2015-10-14 西蒙兹精密产品公司 多能量收集器电力系统
CN108206626A (zh) * 2014-09-17 2018-06-26 意法半导体股份有限公司 高效能量获取接口和对应能量获取系统
CN108206626B (zh) * 2014-09-17 2020-05-19 意法半导体股份有限公司 高效能量获取接口和对应能量获取系统
CN108879917A (zh) * 2017-05-09 2018-11-23 原子能与替代能源委员会 用于测量环境能源的功率水平的系统
CN109343635A (zh) * 2018-11-15 2019-02-15 南京铁道职业技术学院 一种微小型电源电路

Also Published As

Publication number Publication date
EP2482332A1 (en) 2012-08-01
CN103380498B (zh) 2016-09-21
WO2012100924A1 (en) 2012-08-02
EP2600488A2 (en) 2013-06-05
US20170310141A1 (en) 2017-10-26
CA2825454A1 (en) 2012-08-02
US20140111015A1 (en) 2014-04-24
WO2012100924A9 (en) 2012-11-08
US9735602B2 (en) 2017-08-15
CA2825454C (en) 2017-05-09
EP2600488A3 (en) 2015-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103380498A (zh) 能量转换设备和方法
US20120025752A1 (en) Battery charger
Antony et al. An efficient solar energy harvesting system for wireless sensor network nodes
US6674263B2 (en) Control system for a renewable energy system
KR100993224B1 (ko) 하이브리드 발전 시스템의 에너지 충전 장치
CN101867217B (zh) 智能供电逆变装置和控制方法
US20100060231A1 (en) Method and Apparatus for Energy Harvesting and/or Generation, Storage, and Delivery
US8410750B2 (en) Method for solar power energy management with intelligent selection of operating modes
CN103490475A (zh) 多能源采集的无线传感网络节点电源
CN111641230A (zh) 基于自然能量采集的全天候供电系统
CN107895997B (zh) 一种多能源复合供电的能源系统
JP2014121241A (ja) 電力送出システム
CN111711259A (zh) 光伏微能源采集系统及其混合储能自动充放电控制方法
CN101852182A (zh) 一种高输出指标的风光互补发电装置
JP2015082198A (ja) 太陽光発電装置及び太陽光発電装置の制御方法
CN111200361A (zh) 一种自供电具有最大功率追踪双输入双输出能量收集电路
Meng et al. An indoor solar energy harvesting system using dual mode SIDO converter with fully digital time-based MPPT
US20110084645A1 (en) Power supply device and driving method thereof
Trivedi et al. Smart solar charge controller for electric golf cart promoting green transportation
KR101162221B1 (ko) 에너지 저장장치의 과충전/과방전 방지장치 및 방법
TWI590025B (zh) 能量轉換裝置和方法
Gruetter Solar energy harvesting
JP6896357B1 (ja) 協調充電システム
Yahaya et al. Photovoltaic Low Voltage DC-DC Buck Converter for Maximum Power Point Tracker (MPPT)
JP2019193524A (ja) 太陽電池充電装置および太陽電池充電方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160921

Termination date: 20190118

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee