CN104638742A - 可穿戴设备及其热能回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可穿戴设备及其热能回收方法。可穿戴设备包括热能回收模组和升压电路，其中，热能回收模组的一端与可穿戴设备的佩戴者的皮肤面接触以获取持续的热能，另一端远离佩戴者的皮肤，热能回收模组通过两端的温度差所产生的温差电动势输出低电压，升压电路将低电压升高为高电压，从而为可穿戴设备供电。通过上述方式，本发明能够自动回收人体所散发的热能，进行温差发电以供可穿戴设备使用，避免频繁充电，改善使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及可穿戴设备技术领域，具体涉及可穿戴设备的充电技术领域，特别涉及一种可穿戴设备及其热能回收方法。
背景技术
当前，可穿戴设备以其体积小、功能丰富以及携带方便等优点，已广泛应用于人们的日常生活中。但是，可穿戴设备的电池容量小，耗电快，因此需要频繁充电，用户的使用体验较差。
发明内容
鉴于此，本发明实施例提供一种可穿戴设备及其热能回收方法，无需对可穿戴设备频繁充电，能够改善用户的使用体验。
本发明采用的一个技术方案是：提供一种具有热能回收功能的可穿戴设备，包括热能回收模组和升压电路，热能回收模组的一端与可穿戴设备的佩戴者的皮肤面接触以获取持续的热能，另一端远离佩戴者的皮肤，热能回收模组通过两端的温度差所产生的温差电动势输出低电压，升压电路将低电压升高为高电压，从而为可穿戴设备供电。
其中，可穿戴设备还包括连接于升压电路的充电电路和电源，充电电路用于将升压电路得到的高电压输出至电源，从而为电源充电，电源用于为可穿戴设备供电。
其中，可穿戴设备进一步包括连接于升压电路的供电电路，供电电路用于传输升压电路得到的高电压直接为可穿戴设备供电。
其中，穿戴设备还包括与升压电路连接的供电插口，用以为插接设备供电。
其中，热能回收模组包括封装于热电偶金属片内的阳极电镀铝的联轴节垫板或半导体热电偶阵列，热电偶金属片设置有正极和负极端口。
其中，热能回收模组呈阵列排布于可穿戴设备靠近佩戴者的皮肤的一侧。
本发明采用的另一个技术方案是：提供一种可穿戴设备的热能回收方法，可穿戴设备包括热能回收装置和升压电路，热能回收方法包括：设置热能回收模组的一端与可穿戴设备的佩戴者的皮肤面接触以获取持续的热能，另一端远离佩戴者的皮肤，使得热能回收模组通过两端的温度差所产生的温差电动势输出低电压；通过升压电路将低电压升高为高电压，从而为可穿戴设备供电。
其中，可穿戴设备还包括连接于升压电路的充电电路和电源，该热能回收方法还包括：通过充电电路将升压电路得到的高电压输出至电源，从而为电源充电；通过电源为可穿戴设备供电。
其中，可穿戴设备进一步包括连接于升压电路的供电电路，该热能回收方法进一步包括：通过供电电路传输升压电路得到的高电压，从而直接为可穿戴设备供电。
其中，穿戴设备还包括与升压电路连接的供电插口，该热能回收方法进一步包括：通过供电插口为插接设备供电。
本发明实施例的可穿戴设备及其热能回收方法，通过与佩戴者的皮肤面接触的热能回收模组自动回收人体所散发的热能，并进行温差发电以输出低电压，再由升压电路将低电压升高为高电压，从而输出高电压供可穿戴设备使用，避免频繁充电，改善使用体验。
附图说明
图1是本发明一实施例的可穿戴设备的结构示意图；
图2是图1所示热能回收模组一实施例的结构示意图；
图3是本发明一实施例的升压电路的电路结构示意图；
图4是本发明另一实施例的可穿戴设备的结构示意图；
图5是本发明一实施例的可穿戴设备的热能回收方法的流程图；
图6是本发明另一实施例的可穿戴设备的热能回收方法的流程图；
图7是本发明又一实施例的可穿戴设备的热能回收方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，本发明以下所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明一实施例的可穿戴设备的结构示意图。参阅图1所示，可穿戴设备10包括相连接的热能回收模组11和升压电路12。
在可穿戴设备10佩戴于人体时，热能回收模组11的一端与可穿戴设备的佩戴者的皮肤面接触以获取持续的热能，另一端远离佩戴者的皮肤。在本发明实施例中，热能回收模组11的一端相当于热端面，与人体紧密贴合回收人体散发的热能以保持人体温度，另一端相当于冷端面，与外界环境直接接触以保持环境温度。
当佩戴者皮肤的热能通过热能回收模组11的热端面时，热端面与冷端面之间产生温度变化，根据塞贝克效应又称热电效应，在热能回收模组11的热端面和冷端面构成的回路中便产生电压。由于产生电压的大小主要取决于两端的材料特性，因此可采用能够产生显著温差电效应的铜作为热能回收模组11的两端。
鉴于热能回收模组11通过两端的温度差所产生的温差电动势输出的电压为低电压，即低于可穿戴设备10的额定工作电压或低于可穿戴设备10的电源的额定充电电压，因此需要升压电路12将低电压升高为高电压，从而为可穿戴设备10供电，以满足其正常运行或充电。
承上可知，本实施例通过热能回收模组11可自动回收人体所散发的热能，并进行温差发电以输出低电压，再由升压电路将低电压升高为高电压，从而输出高电压供可穿戴设备10使用，无需对可穿戴设备10频繁充电，能够改善用户的使用体验。
在实际应用场景中，如图2所示，热能回收模组11可以制造成矩形体结构，当然也可以制成其他任意形状，其通过热电偶金属片111提供热端面和冷端面，以增大热端面与佩戴者皮肤的接触面积。并且，热电偶金属片111内封装有半导体热电偶阵列，半导体热电偶阵列可按间隔顺序排列设置于热端面与冷端面之间，且与热端面与冷端面具有良好的导热连接。当然，热电偶金属片111内也可以封装阳极电镀铝的联轴节垫以取代半导体热电偶阵列，或者两者相组合。
并且，热电偶金属片111上还设置有正极端口“+”和负极端口“-”，具体可通过柔性电路板(Flexible Printed Circuit board，FPC)提供正极端口“+”和负极端口“-”，用以输出低电压。
另外，本发明实施例可采用图3所示的升压电路12。具体而言：
虚线区域表示的热能回收模组11接入输入端V2，该输入端V2支持330毫伏的启动电压并用于接收热能回收模组11输入的低电压。
端口Lbst存储升压所需的电感，端口Lbst用于将电能和磁场能相互转换，其可以为MOS开关管。当MOS开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能并存储，当MOS开关管断开后，电感将存储的磁场能转换为电场能。升压电路12将该电场能与热能回收模组11输入的低电压相叠加，即可输出高于低电压的高电压，完成升压过程。
鉴于单个热能回收模组11回收佩戴者皮肤的热能有限，本发明实施例可进一步设置可穿戴设备10包括多个热能回收模组11，并呈阵列排布于可穿戴设备10靠近佩戴者的皮肤的一侧。
图4是本发明另一实施例的可穿戴设备的结构示意图。在图1所示实施例的描述基础上但与其不同的是，本实施例揭示升压电路22为可穿戴设备20供电的方式有两种。
如图4所示，可穿戴设备20包括热能回收模组21、升压电路22以及连接于升压电路22的充电电路23和电源24。其中，充电电路23用于将升压电路22得到的高电压输出至电源24，从而为电源24充电，并通过电源24为可穿戴设备20供电。
再次参阅图4所示，可穿戴设备20进一步包括连接于升压电路22的供电电路25，供电电路25用于传输升压电路22得到的高电压，从而直接为可穿戴设备20供电。
应该理解到，本发明的其他实施例可以仅设置充电电路23和供电电路25中的一个，用以为可穿戴设备20供电。
为扩展可穿戴设备10和可穿戴设备20的应用，本发明实施例可以设置穿戴设备包括供电插口，用以为插接设备供电，其中供电插口可以为USB插口，既可以与升压电路22直接连接，也可以与图4所示的电源24和供电电路25中的至少一个连接。
图5是本发明一实施例的可穿戴设备的热能回收方法的流程图，基于图1所示实施例的可穿戴设备10。如图5所示，该热能回收方法包括：
步骤S51：设置热能回收模组的一端与可穿戴设备的佩戴者的皮肤面接触以获取持续的热能，另一端远离佩戴者的皮肤，使得热能回收模组通过两端的温度差所产生的温差电动势输出低电压。
步骤S52：通过升压电路将低电压升高为高电压，从而为可穿戴设备供电。
对于图4所示的包括连接于升压电路的充电电路和电源的可穿戴设备20，本发明实施例还提供图6所示的热能回收方法，包括：
步骤S61：设置热能回收模组的一端与可穿戴设备的佩戴者的皮肤面接触以获取持续的热能，另一端远离佩戴者的皮肤，使得热能回收模组通过两端的温度差所产生的温差电动势输出低电压。
步骤S62：通过升压电路将低电压升高为高电压，从而为可穿戴设备供电。
步骤S63：通过充电电路将升压电路得到的高电压输出至电源，从而为电源充电。
步骤S64：通过电源为可穿戴设备供电。
对于图4所示的包括连接于升压电路的供电电路的可穿戴设备20，本发明实施例还提供图7所示的热能回收方法，包括：
步骤S71：设置热能回收模组的一端与可穿戴设备的佩戴者的皮肤面接触以获取持续的热能，另一端远离佩戴者的皮肤，使得热能回收模组通过两端的温度差所产生的温差电动势输出低电压。
步骤S72：通过升压电路将低电压升高为高电压，从而为可穿戴设备供电。
步骤S73：通过供电电路传输升压电路得到的高电压，从而直接为可穿戴设备供电。
图5～图7所示实施例的热能回收方法，可由上述实施例的可穿戴设备的各个结构元件对应执行，例如通过可穿戴设备的供电插口为插接设备供电，因此具有相同的技术效果。
本发明实施例的全文所提及的穿戴设备可以是智能手环，也可以是智能手表、智能眼镜以及设置于首饰和服装配件中的嵌入设备等。另外，以上所描述的可穿戴设备10、20的各个结构元件之间的连接可以通过接口、电性或其它的形式予以实现。
再次说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有热能回收功能的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括热能回收模组和升压电路，其中，所述热能回收模组的一端与所述可穿戴设备的佩戴者的皮肤面接触以获取持续的热能，另一端远离所述佩戴者的皮肤，所述热能回收模组通过两端的温度差所产生的温差电动势输出低电压，所述升压电路将所述低电压升高为高电压，从而为所述可穿戴设备供电。
2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备还包括连接于所述升压电路的充电电路和电源，所述充电电路用于将所述升压电路得到的所述高电压输出至所述电源，从而为所述电源充电，所述电源用于为所述可穿戴设备供电。
3.根据权利要求1或2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备进一步包括连接于所述升压电路的供电电路，所述供电电路用于传输所述升压电路得到的所述高电压直接为所述可穿戴设备供电。
4.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述穿戴设备还包括与所述升压电路连接的供电插口，用以为插接设备供电。
5.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述热能回收模组包括封装于热电偶金属片内的阳极电镀铝的联轴节垫板或半导体热电偶阵列，所述热电偶金属片上设置有正极和负极端口。
6.根据权利要求1～5所述的可穿戴设备，其特征在于，所述热能回收模组呈阵列排布于所述可穿戴设备靠近所述佩戴者的皮肤的一侧。
7.一种可穿戴设备的热能回收方法，其特征在于，所述可穿戴设备包括热能回收装置和升压电路，所述热能回收方法包括：
设置所述热能回收模组的一端与所述可穿戴设备的佩戴者的皮肤面接触以获取持续的热能，另一端远离所述佩戴者的皮肤，使得所述热能回收模组通过两端的温度差所产生的温差电动势输出低电压；
通过所述升压电路将所述低电压升高为高电压，从而为所述可穿戴设备供电。
8.根据权利要求7所述的热能回收方法，其特征在于，所述可穿戴设备还包括连接于所述升压电路的充电电路和电源，
所述热能回收方法还包括：
通过所述充电电路将所述升压电路得到的所述高电压输出至所述电源，从而为所述电源充电；
通过所述电源为所述可穿戴设备供电。
9.根据权利要求7或8所述的热能回收方法，其特征在于，所述可穿戴设备进一步包括连接于所述升压电路的供电电路，
所述热能回收方法进一步包括：
通过所述供电电路传输所述升压电路得到的所述高电压，从而直接为所述可穿戴设备供电。
10.根据权利要求7所述的热能回收方法，其特征在于，所述穿戴设备还包括与所述升压电路连接的供电插口，
所述热能回收方法进一步包括：
通过所述供电插口为插接设备供电。
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