CN106712263A - 一种供电方法及可穿戴设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种供电方法及可穿戴设备，该方法包括：通过热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差产生热电电荷；通过能量收集电路收集热电电荷，以获得第一供电电压。实施本发明实施例，可以提高可穿戴设备使用的便利性。

Description

一种供电方法及可穿戴设备
技术领域
本发明涉及可穿戴设备领域，具体涉及一种供电方法及可穿戴设备。
背景技术
可穿戴设备因体积小、功能丰富以及便于携带等优点，广泛应用于人们的生活和工作中。目前，可穿戴设备的供电方式一般为电池供电，而电池储存的电能有限，因此需要间隔地对可穿戴设备的电池进行充电，可穿戴设备的电池的充电方式有两种：有线连接充电和无线电磁感应充电。然而，在实践中发现，通过电池供电方式对可穿戴设备进行供电时，均需要间隔地将可穿戴设备脱离用户进行充电，导致在充电过程中，可穿戴设备不能实时获取用户的状态数据，从而降低了可穿戴设备使用的便利性。
发明内容
本发明实施例提供一种供电方法及可穿戴设备，可以提高可穿戴设备使用的便利性。
本发明实施例第一方面提供一种可穿戴设备供电方法，所述方法应用于可穿戴设备，包括：
通过热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据所述皮肤温度和所述环境温度之间的温度差产生热电电荷；
通过能量收集电路收集所述热电电荷，以获得第一供电电压。
可选地，所述通过能量收集电路收集所述热电电荷，以获得第一供电电压之后，所述方法还包括：
通过阻抗匹配电路对所述第一供电电压进行阻抗匹配，以获得第二供电电压。
可选地，所述通过阻抗匹配电路对所述第一供电电压进行阻抗匹配，以获得第二供电电压之后，所述方法还包括：
通过选择电路选择判断所述第二供电电压是否大于或等于预设阈值，当所述第二供电电压大于或等于预设阈值时，选择所述第二供电电压进行供电。
可选地，所述通过阻抗匹配电路对所述第一供电电压进行阻抗匹配，以获得第二供电电压之后，所述方法还包括：
通过选择电路选择判断所述第二供电电压是否大于或等于预设阈值，当所述第二供电电压大于或等于预设阈值时，选择所述第二供电电压进行供电。
可选地，所述方法还包括：
当所述第二供电电压小于所述预设阈值时，通过所述选择电路选择电池进行供电。
可选地，所述热电模块包括至少两个热电单元，所述至少两个热电单元并联连接。
本发明第二方面提供一种可穿戴设备，包括热电模块和能量收集电路，其中：
热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据所述皮肤温度和所述环境温度之间的温度差产生热电电荷；
能量收集电路收集所述热电电荷以获得第一供电电压。
可选地，所述可穿戴设备还包括阻抗匹配电路，其中：
所述能量收集电路将所述第一供电电压传输给所述阻抗匹配电路；
所述阻抗匹配电路对所述第一供电电压进行阻抗匹配，以获得第二供电电压。
可选地，所述可穿戴设备还包括选择电路，其中：
所述阻抗匹配电路将所述第二供电电压传输给所述选择电路；
所述选择电路选择判断所述第二供电电压是否大于或等于预设阈值，当所述第二供电电压大于或等于预设阈值时，选择所述第二供电电压进行供电。
可选地，所述可穿戴设备还包括电池，其中：
当所述第二供电电压小于所述预设阈值时，所述选择电路选择所述电池进行供电。
可选地，所述热电模块包括至少两个热电单元，所述至少两个热电单元并联连接。
本发明实施例中，通过热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差产生热电电荷；通过能量收集电路收集热电电荷，以获得第一供电电压，可见，利用人体与环境间的温度差，实现热释电模块产生电能为可穿戴设备供电，由于人体与环境间的温差持续存在，可以实现利用热释电模块产生电能持续供电，避免了可穿戴设备脱离用户充电时不能实时获取用户的状态数据的问题，从而可以提高可穿戴设备使用的便利性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种供电方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的热电效应原理示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种供电方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的一种可穿戴设备的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种可穿戴设备的结构示意图。
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种供电方法及可穿戴设备，可以提高可穿戴设备使用的便利性。以下分别进行详细说明。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种供电方法的流程示意图。其中，该供电方法应用于可穿戴设备，该供电方法是从可穿戴设备的角度来描述的。如图1所示，该供电方法可以包括以下步骤。
S101、通过热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差产生热电电荷。
本实施例中，热电模块利用材料的热电效应来产生热电电荷，如图2所示，图2为热电效应原理示意图。热电模块可以包括P型和N型两种不同类型的热电材料(P型热电材料是富空穴材料，N型热电材料是富电子材料)。当热电模块中高温端与低温端之间存在温度差或热量差时，由于热激发作用，P型材料高温端空穴浓度高于低温端，N型材料高温端电子浓度高于低温端，在这种浓度梯度的驱动下，空穴和电子就开始向低温端扩散，从而形成热电电荷。热电模块使用的材料可以是半导体或者金属，本实施例不作限定。
举例说明，在一个可穿戴设备的应用场景中，高温端与可穿戴设备佩戴者皮肤接触，低温端与环境接触，则高温端采集到的是穿戴者的皮肤温度，低温端采集到的是环境温度，则由于皮肤温度与环境温度的差值的存在，产生热电电荷。
作为一种可能的实施方式，热电模块可以包括至少两个热电单元，至少两个热电单元并联连接。图2中所示的热电模块包括一个热电单元，一个热电单元形成的热电电荷较少，而如果将很多这样的热电单元并联起来，就可以得到足够多的热电电荷。
进一步地，热电模块中的高温端和低温端可以采用表面积大的薄膜，以实现与穿戴者的皮肤及环境的充分的接触。
S102、通过能量收集电路收集热电电荷，以获得第一供电电压。
本实施例中，第一供电电压用于为可穿戴设备供电，能量收集电路用于收集产生的热电电荷，可以是电容，也可以是充电电池，也可以是其他收集电荷的器件、芯片或电路，本实施例不作限定。
作为一种可能的实施方式，可以通过DC/DC转换芯片(其中，DC是指DirectCurrent，即直流)将较低的输出电压转换为较高的输出电压，收集和管理产生的电荷，以延长低功耗无线系统的电池寿命。
在图1所描述的供电方法中，通过热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差产生热电电荷；通过能量收集电路收集热电电荷，以获得第一供电电压，可见，利用人体与环境间的温度差，实现热释电模块产生电能为可穿戴设备供电，由于人体与环境间的温差持续存在，可以实现利用热释电模块产生电能持续供电，避免了可穿戴设备脱离用户充电时不能实时获取用户的状态数据的问题，从而可以提高可穿戴设备使用的便利性。
请参阅图3，图3是本发明实施例提供的另一种供电方法的流程示意图。其中，该供电方法应用于可穿戴设备，该供电方法是从可穿戴设备的角度来描述的。如图3所示，该供电方法可以包括以下步骤。
S301、通过热电模块采集皮肤温度和环境温度,并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差，通过热电模块产生热电电荷。
本实施例中，热电模块利用材料的热电效应来产生热电电荷，如图2所示，图2为热电效应原理示意图。热电模块可以包括P型和N型两种不同类型的热电材料(P型热电材料是富空穴材料，N型热电材料是富电子材料)。当热电模块中高温端与低温端之间存在温度差或热量差时，由于热激发作用，P型材料高温端空穴浓度高于低温端，N型材料高温端电子浓度高于低温端，在这种浓度梯度的驱动下，空穴和电子就开始向低温端扩散，从而形成热电电荷。热电模块使用的材料可以是半导体或者金属，本实施例不作限定。
举例说明，在一个可穿戴设备的应用场景中，高温端与可穿戴设备佩戴者皮肤接触，低温端与环境接触，则高温端采集到的是穿戴者的皮肤温度，低温端采集到的是环境温度，则由于皮肤温度与环境温度的差值的存在，产生热电电荷。
作为一种可能的实施方式，热电模块可以包括至少两个热电单元，至少两个热电单元并联连接。图2中所示的热电模块包括一个热电单元，一个热电单元形成的热电电荷较少，而如果将很多这样的热电单元并联起来，就可以得到足够多的热电电荷。
进一步地，热电模块中的高温端和低温端可以采用表面积大的薄膜，以实现与穿戴者的皮肤及环境的充分的接触。
S302、通过能量收集电路收集热电电荷，以获得第一供电电压。
本实施例中，能量收集电路用于收集产生的热电电荷，可以是电容，也可以是充电电池，也可以是其他收集电荷的器件、芯片或电路，本实施例不作限定。
作为一种可能的实施方式，可以通过DC/DC转换芯片(其中，DC是指DirectCurrent，即直流)将较低的输出电压转换为较高的输出电压，收集和管理产生的电荷，以产生能够直接供电的供电电压。
S303、通过阻抗匹配电路对第一供电电压进行阻抗匹配，以获得第二供电电压。
本实施例中，第二供电电压用于为可穿戴设备供电，对需要供电的负载进行阻抗匹配可实现最佳功率的传输。阻抗匹配常用的方法如下：(1)源端串联匹配；(2)终端并联匹配；(3)戴维南匹配；(4)RC网络匹配；(5)二极管匹配。
S304、通过选择电路选择判断第二供电电压是否大于或等于预设阈值，当第二供电电压大于或等于预设阈值时，执行步骤S305，当第二供电电压小于预设阈值时，执行步骤S306。
本实施例中，当第二供电电压大于或等于预设阈值时，表明此时的输出电压可以实现正常供电，执行步骤S305；当第二供电电压小于预设阈值时，表明此时的输出电压不能实现正常供电，执行步骤S306。其中，选择电路可以通过以下方式实现：控制电路与第二供电电压、电池分别连接，控制电路与开关电路连接，控制电路检测第二供电电压与预设阈值的大小，当第二供电电压值大于或等于预设阈值时，控制电路控制开关电路接通第二供电电压进行供电；当第二供电电压小于预设阈值时，控制电路控制开关电路接通电池进行供电。
S305、选择电路选择第二供电电压进行供电。
本实施例中，通过穿戴设备穿戴者的皮肤与环境的温差，可实现持续产生第二供电电压，然而，由于环境温度的不稳定性，为保证可穿戴设备能够正常使用，本实施例提供了两种供电方式，当热电产生的电压达到预设阈值时，通过该方式供电，当该方式产生的电压不能达到预设阈值时，使用电池供电，提供一个备用电池。
S306、选择电路选择通过电池进行供电。
本实施例中，可提供多于两种供电方式，例如，通过光伏效应产生输出电压，当该输出电压超过一定阈值时，可通过选择电路选择该方式进行供电。在室外有阳光时，可通过供电装置中集成的光伏单元实现对可穿戴设备进行供电。
在图3所描述的供电方法中，通过热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差产生热电电荷；通过能量收集电路收集热电电荷，以获得第一供电电压，可见，利用人体与环境间的温度差，实现热释电模块产生电能为可穿戴设备供电，由于人体与环境间的温差持续存在，可以实现利用热释电模块产生电能持续供电，避免了可穿戴设备脱离用户充电时不能实时获取用户的状态数据的问题，从而可以提高可穿戴设备使用的便利性。
请参阅图4，图4是本发明实施例公开的一种可穿戴设备的结构图。其中，该可穿戴设备可以不仅仅包含图4所示的结构。如图4所示，该可穿戴设备可以包括热电模块和能量收集电路，其中：
热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差产生热电电荷；
能量收集电路收集热电电荷以获得第一供电电压，第一供电电压用于为可穿戴设备供电。
本实施例中，热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差产生热电电荷；能量收集电路收集热电电荷以获得第一供电电压。如图2所示，图2为热电效应原理示意图。图2中显示热电模块与能量收集模块，其中，热电模块中的高温端为与可穿戴设备佩戴者皮肤接触端，用于采集皮肤温度，低温端为与环境接触端，用于采集环境温度。本实施例中的热电模块包含一个热电单元，进一步地，热电模块可以包括至少两个热电单元，至少两个热电单元并联连接。
在图4所描述的可穿戴设备中，通过热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差产生热电电荷；通过能量收集电路收集热电电荷，以获得第一供电电压，可见，利用人体与环境间的温度差，实现热释电模块产生电能为可穿戴设备供电，由于人体与环境间的温差持续存在，可以实现利用热释电模块产生电能持续供电，避免了可穿戴设备脱离用户充电时不能实时获取用户的状态数据的问题，从而可以提高可穿戴设备使用的便利性。
请参阅图5，图5是本发明实施例公开的另一种可穿戴设备的结构图。其中，该可穿戴设备可以不仅仅包含图5所示的结构。如图5所示，该可穿戴设备可以包括热电模块、能量收集电路、阻抗匹配电路、选择电路和电池，其中：
热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差产生热电电荷；
能量收集电路收集热电电荷以获得第一供电电压；
阻抗匹配电路对第一供电电压进行阻抗匹配，以获得第二供电电压，第二供电电压用于为可穿戴设备供电；
选择电路选择判断第二供电电压是否大于或等于预设阈值，当第二供电电压大于或等于预设阈值时，选择第二供电电压进行供电；
当第二供电电压小于预设阈值时，选择电路选择电池进行供电。
本实施例中，热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差产生热电电荷；能量收集电路收集热电电荷以获得第一供电电压；阻抗匹配电路对第一供电电压进行阻抗匹配，以获得第二供电电压；选择电路选择判断第二供电电压是否大于或等于预设阈值，当第二供电电压大于或等于预设阈值时，选择第二供电电压进行供电；当第二供电电压小于预设阈值时，选择电路选择电池进行供电。其中，热电模块中的高温端为与可穿戴设备佩戴者皮肤接触端，用于采集皮肤温度，低温端为与环境接触端，用于采集环境温度。进一步地，热电模块可以包括至少两个热电单元，至少两个热电单元并联连接。
在图5所描述的可穿戴设备中，通过热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据皮肤温度和环境温度之间的温度差产生热电电荷；通过能量收集电路收集热电电荷，以获得第一供电电压，可见，利用人体与环境间的温度差，实现热释电模块产生电能为可穿戴设备供电，由于人体与环境间的温差持续存在，可以实现利用热释电模块产生电能持续供电，避免了可穿戴设备脱离用户充电时不能实时获取用户的状态数据的问题，从而可以提高可穿戴设备使用的便利性。
以上对本发明实施例提供的供电方法及可穿戴设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种供电方法，其特征在于，所述方法应用于可穿戴设备，包括：
通过热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据所述皮肤温度和所述环境温度之间的温度差产生热电电荷；
通过能量收集电路收集所述热电电荷，以获得第一供电电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过能量收集电路收集所述热电电荷，以获得第一供电电压之后，所述方法还包括：
通过阻抗匹配电路对所述第一供电电压进行阻抗匹配，以获得第二供电电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过阻抗匹配电路对所述第一供电电压进行阻抗匹配，以获得第二供电电压之后，所述方法还包括：
通过选择电路选择判断所述第二供电电压是否大于或等于预设阈值，当所述第二供电电压大于或等于预设阈值时，选择所述第二供电电压进行供电。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述第二供电电压小于所述预设阈值时，通过所述选择电路选择电池进行供电。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述热电模块包括至少两个热电单元，所述至少两个热电单元并联连接。
6.一种可穿戴设备，其特征在于，包括热电模块和能量收集电路，其中：
热电模块采集皮肤温度和环境温度，并根据所述皮肤温度和所述环境温度之间的温度差产生热电电荷；
能量收集电路收集所述热电电荷以获得第一供电电压。
7.根据权利要6所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备还包括阻抗匹配电路，其中：
所述能量收集电路将所述第一供电电压传输给所述阻抗匹配电路；
所述阻抗匹配电路对所述第一供电电压进行阻抗匹配，以获得第二供电电压。
8.根据权利要7所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备还包括选择电路，其中：
所述阻抗匹配电路将所述第二供电电压传输给所述选择电路；
所述选择电路选择判断所述第二供电电压是否大于或等于预设阈值，当所述第二供电电压大于或等于预设阈值时，选择所述第二供电电压进行供电。
9.根据权利要求8所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备还包括电池，其中：
当所述第二供电电压小于所述预设阈值时，所述选择电路选择所述电池进行供电。
10.根据权利要求6-9任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述热电模块包括至少两个热电单元，所述至少两个热电单元并联连接。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170524

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