CN108667338B

CN108667338B - 一种摩擦纳米发电机的能量管理电路和能量管理方法

Info

Publication number: CN108667338B
Application number: CN201710214174.1A
Authority: CN
Inventors: 王中林; 程纲
Original assignee: Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
Current assignee: Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems
Priority date: 2017-04-01
Filing date: 2017-04-01
Publication date: 2021-06-15
Anticipated expiration: 2037-04-01
Also published as: JP2020519219A; EP3609071A4; US11342781B2; CN108667338A; KR20190128715A; US20210104906A1; WO2018176893A1; KR102269649B1; EP3609071A1; JP6936870B2

Abstract

本发明提供一种摩擦纳米发电机的能量管理电路和能量管理方法，能量管理电路包括：脉冲电流控制开关、中间储能元件和目标储能元件，其中，脉冲电流控制开关，用于在所述摩擦纳米发电机的两个相对运动部分的移动使摩擦纳米发电机的两个电极层之间产生感应静电荷后，瞬时接通所述两个电极层产生瞬间脉冲电流；中间储能元件，用于存储所述瞬间脉冲电流的电能；目标储能元件，用于存储所述中间储能元件输出的电能。脉冲电流控制开关的设置克服摩擦纳米发电机的输出电流小的缺点，输出瞬时脉冲大电流，提高了瞬时输出功率，通过引入具有感抗特性的元件作为能量转换和存储过程的中介来实现摩擦纳米发电机TENG的高效能量存储。

Description

一种摩擦纳米发电机的能量管理电路和能量管理方法

技术领域

本发明涉及将机械能转变为电能技术领域，特别是涉及可以将机械能转化为电能的摩擦纳米发电机的能量管理电路和管理方法。

背景技术

机械能是广泛存在的能量形式，包括海浪、风能、各种运动物体的动能，以及人体活动如步行、跑动、跳动等形式。这些机械能虽然广泛存在，但是常常被忽视，没有有效的收集手段加以利用，通常被浪费。

目前，机械能转化为电能的发电机所利用的原理主要有静电感应，电磁感应和特殊材料的压电性能等。然而，已经发明的静电感应发电机，存在体积大、适用性窄等缺点，电磁感应发电机和压电发电机则普遍存在结构复杂，对材料有特殊要求和成本较高等缺陷。摩擦纳米发电机是最近发明的一种新型的将机械能转化为电能的方式。但是，摩擦纳米发电机存在输出电流和输出功率小的缺点，将其能量进行存储效率很低，难于实用。

发明内容

本发明涉及一种利用脉冲电流控制开关将摩擦纳米发电机输出转化为瞬时大功率的电学脉冲的能量管理方法，能够将摩擦纳米发电机产生的静电能进行高效率存储，可以为电子器件提供持续电源。

为实现上述目的，本方法提供一种摩擦纳米发电机的能量管理电路，包括：脉冲电流控制开关、中间储能元件和目标储能元件，其中，

脉冲电流控制开关，用于在所述摩擦纳米发电机的两个相对运动部分的移动使摩擦纳米发电机的两个电极层之间产生感应静电荷后，瞬时接通所述两个电极层产生瞬间脉冲电流；

中间储能元件，用于存储所述瞬间脉冲电流的电能；

目标储能元件，用于存储所述中间储能元件输出的电能。

优选的，所述脉冲电流控制开关的设置位置，使所述两个电极层之间的电势差最大时，所述脉冲电流控制开关闭合。

优选的，包括两个所述脉冲电流控制开关，每个所述脉冲电流控制开关单独控制所述两个电极层瞬时连通；

在两个所述脉冲电流控制开关分别闭合时，所述中间储能元件两端与所述两个电极层的连接相反。

优选的，所述脉冲电流控制开关为接触式开关，包括两个触头和两个接触端，所述触头和接触端分别设置在所述摩擦纳米发电机的两个相对运动部分，随着所述摩擦纳米发电机的相对运动所述触头和接触端同步相对运动；其中，两个所述触头连接所述中间储能元件；所述两个接触端分别与所述两个电极层连通；当所述两个触头与所述两个接触端接触时，所述接触式开关闭合。

优选的，包括两个所述接触式开关，并且两个所述接触式开关共用所述两个触头。

优选的，所述中间储能元件为电感元件。

优选的，所述电感元件的电感范围在1μH到100H之间，其中优选在1mH到50H之间，更优选在100mH到20H之间。

优选的，所述目标储能元件为电容元件。

优选的，所述电容元件与二极管连接后与所述中间储能元件并联连接。

优选的，所述电容元件的电容范围在1μF到100mF之间，其中优选在100μF到50mF之间，更优选在500μF到20mF之间之间。

优选的，所述摩擦纳米发电机包括两个电极层，两个相对运动部分的基本运动模式为：垂直接触分离模式(CS)、平行滑动模式(LS)、单电极接触结构(SEC)、摩擦层自由移动结构(SFT)或接触式摩擦层自由移动结构(CFT)。

相应的，本发明还提供一种摩擦纳米发电机的能量管理方法，包括步骤：

摩擦纳米发电机的两个相对运动部分的移动使摩擦纳米发电机的两个电极层之间产生感应静电荷；

接通所述两个电极层产生瞬间脉冲电流，将所述瞬间脉冲电流的电能存储在中间储能元件中；

将所述中间储能元件中的电能传输到目标储能元件中。

优选的，通过在所述摩擦纳米发电机的两个相对运动部分设置脉冲电流控制开关实现接通所述两个电极层产生瞬间脉冲电流。

优选的，将所述瞬间脉冲电流的电能存储在电感元件中。

优选的，将所述电感元件中的电能传输到电容元件中，并设置二极管控制电流方向。

与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：

1、通过采用电感等具有感抗特性的原件作为能量存储的中介，提高能量从摩擦纳米发电机存储到电容、电池等储能原件的存储效率。

2、以机械开关来触发能量的转换和存储过程，避免了引入复杂的开关控制电路，降低了使用成本，增大了应用范围和灵活性。

3、脉冲电流控制开关的设置，在使用相同的摩擦纳米发电机的情况下，可以极大地提高输出电流和输出功率，扩展了摩擦纳米发电机在大电流、大功率方面的应用。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明提供的摩擦纳米发电机的能量管理电路的结构示意图；

图2为摩擦纳米发电机的基本运动模式的结构示意图；

图3-图7为摩擦纳米发电机和接触式开关的一个实施例的结构示意图；

图8-图12摩擦纳米发电机应用于能量管理电路的电路结构示意图；

图13为具体能量管理电路中能量储存效率随时间变化的曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施示例中的附图，对本发明实施示例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施示例仅是本发明一部分实施示例，而不是全部的实施示例。基于本发明中的实施示例，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示例，都属于本发明保护的范围。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施示例时，为便于说明，所述示意图只是示例，不应限制本发明保护的范围。

本发明提供的摩擦纳米发电机的能量管理电路，典型结构参见图1，包括：脉冲电流控制开关、中间储能元件和目标储能元件，其中，脉冲电流控制开关，用于在所述摩擦纳米发电机TENG的两个相对运动部分的移动使摩擦纳米发电机的两个电极层之间产生感应静电荷后，瞬时接通所述两个电极层产生瞬间脉冲电流；中间储能元件，用于存储所述瞬间脉冲电流的电能；目标储能元件，用于存储所述中间储能元件输出的电能。

脉冲电流控制开关基于摩擦纳米发电机TENG自身的两个相对运动部分的移动使脉冲电流控制开关产生“断开”和“闭合”两个不同的状态，对电流的产生起到控制所用；使得脉冲电流控制开关闭合时，在两个电极层之间产生一个瞬时的大电流、大功率的电学脉冲。

本发明的能量管理电路，脉冲电流控制开关的设置可以克服摩擦纳米发电机的输出电流小的缺点，输出瞬时脉冲大电流，提高了瞬时输出功率，通过具有感抗性能的中间储能元件将脉冲大电流的能量传输给具有电荷存储性能的目标储能元件，通过引入具有感抗特性的元件作为能量转换和存储过程的中介来实现摩擦纳米发电机TENG的高效能量存储。

本发明提供的摩擦纳米发电机的能量管理电路中，已有的摩擦纳米发电结构均适用，这里列出5种基本结构或运动模式，见图2。

五种基本的结构为垂直接触分离模式(CS)、平行滑动模式(LS)、单电极接触结构(SEC)、滑动式摩擦层自由移动结构(SFT)和接触式摩擦层自由移动结构(CFT)。下面参照附图具体介绍每种模式摩擦纳米发电机的典型结构：

垂直接触分离模式(CS)摩擦纳米发电机的结构参见图2a，两个相对运动部件中，第一部件包括摩擦层a2和设置在摩擦层a2上的第一电极层a1，第二部件包括第二电极层a3，在第一部件与第二部件互相垂直接触分离相对运动时，第二电极层a3同时充当另一个摩擦层，与摩擦层a2互相接触和分离，摩擦层a2的材料与第二电极层a3的材料不同，第一电极层a1和第二电极层a3连接脉冲电流控制开关K，在摩擦层a2与第二电极层a3互相分离使第一电极层a1和第二电极层a3之间的电势差(电荷量)最大时，脉冲电流控制开关K闭合，第一电极层a1和第二电极层a3之间向中间储能元件输出瞬间脉冲电流。

平行滑动模式(LS)摩擦纳米发电机的结构参见图2b，两个相对运动部件中，第一部件包括摩擦层b2和设置在摩擦层b2上的第一电极层b1，第二部件包括第二电极层b3，在第一部件与第二部件互相平行滑动时，第二电极层b3同时充当另一个摩擦层，与摩擦层b2互相滑动摩擦，摩擦层b2的材料与第二电极层b3的材料不同，第一电极层b1和第二电极层b2为摩擦纳米发电机的输出端，连接脉冲电流控制开关K，在摩擦层b2与第二电极层b3互相滑动摩擦错位使第一电极层b1和第二电极层b3之间的电势差(电荷量)最大时，脉冲电流控制开关K闭合，第一电极层b1和第二电极层b3之间向中间储能元件输出瞬间脉冲电流。

单电极接触结构(SEC)摩擦纳米发电机的结构参见图2c，两个相对运动部件中，第一部件包括摩擦层c2，第二部件包括第一电极层c1和第二电极层或等电位c3，在摩擦层c2与第二部件的第一电极层c1互相垂直接触分离或者相对滑动运动时，摩擦层c2的材料与第一电极层c1的材料不同，第一电极层c1和第二电极层c3为摩擦纳米发电机的输出端，连接脉冲电流控制开关K，在摩擦层c2与第二电极层c3互相滑动摩擦错位使第一电极层c1和第二电极层c3之间的电势差(电荷量)最大时，脉冲电流控制开关K闭合，第一电极层c1和第二电极层c3之间向中间储能元件输出瞬间脉冲电流。

滑动式摩擦层自由移动结构(SFT)摩擦纳米发电机的结构参见图2d，两个相对运动部件中，第一部件包括摩擦层d2，第二部件包括互相分隔的第一电极层d1和第二电极层d3，在第一部件与第二部件互相滑动时，摩擦层d2从第一电极层d1滑动到第二电极层d3，第一电极层d1和第二电极层d3充当另一个摩擦层，摩擦层d2的材料与第一电极层d1和第二电极层d3的材料不同，第一电极层d1和第二电极层d2连接脉冲电流控制开关K，在摩擦层d2在第一电极层d1和第二电极层d3之间滑动时，使第一电极层d1和第二电极层d3之间的电势差(电荷量)最大时，脉冲电流控制开关K闭合，第一电极层d1和第二电极层d3之间向中间储能元件输出瞬间脉冲电流。

接触式摩擦层自由移动结构(CFT)摩擦纳米发电机的结构参见图2e，两个相对运动部件中，第一部件包括摩擦层e2，第二部件包括互相分隔的第一电极层e1和第二电极层e3，摩擦层e2设置在第一电极层e1和第二电极层e3之间，摩擦层e2在两个电极层之间运动分别与两个电极层互相接触分离，第一电极层d1或第二电极层d3充当另一个摩擦层，摩擦层e2的材料与第一电极层e1和第二电极层e3的材料不同，第一电极层e1和第二电极层e3连接脉冲电流控制开关K，在摩擦层e2在两个电极层之间运动分别与两个电极层互相接触分离,使第一电极层e1和第二电极层e3之间的电势差(电荷量)最大时，脉冲电流控制开关K闭合，第一电极层e1和第二电极层e3之间向中间储能元件输出瞬间脉冲电流。

滑动式摩擦层自由移动结构(SFT)和接触式摩擦层自由移动结构(CFT)均为摩擦层自由移动模式的摩擦纳米发电机。摩擦纳米发电机的四种工作模式已经被证实，每种模式有不同的结构设计和材料选择，以适应相应的机械触发条件。

图2中所示的5种结构的摩擦纳米发电机均可以与脉冲电流控制开关结合产生瞬时脉冲电流，下面以滑动式摩擦层自由移动结构(SFT)摩擦纳米发电机为例介绍摩擦纳米发电机的能量管理电路和能量管理方法，另外4种结构的摩擦纳米发电机可以参考。

本实施例中脉冲电流控制开关采用接触式开关，中间储能元件采用电感元件，目标储能元件采用电容元件。在其他实施例中可以选择其他开关和电感元件，只要能够实现相同的功能即可，不应作为对本发明保护范围的限制。电容元件可以为电容、电池等常用的电能储存元件。

图3是滑动式摩擦层自由移动结构(SFT)摩擦纳米发电机TENG的典型结构，包括：第一基板401，第一基板401下表面设置的第一摩擦层402；第二基板501，第二基板上表面设置的作为摩擦层的第一、二电极层502、503；两个接触式开关，第一接触式开关包括接触端101、201，第二接触式开关包括接触端102、202，以及两个开关共用的两个触头301、302；其中，两个触头301、302连接在第一基板的上表面，并且能够跟随第一基板401运动，接触端101、102都与第一电极层502连通，接触端201、202都与第二电极层503连通；当触头301、302与接触端101、202或接触端102、202其中任何一个接触端发生接触时，接触式开关闭合；当接触式开关闭合时，第一电极层502与接触端101(或102)通过触头301、302之间和第二电极层503与接触端201(或202)之间有瞬间脉冲电信号输出。

本发明中，两个接触式开关的两个接触端101、201和102、202在摩擦纳米发电机的固定有多种方式，在这里不做特别限定，只需要满足两个接触端的距离能够使触头301、302与两个接触端分别接触即可，接触式开关的结构有多种选择，触头可以为触片或者撞针，接触端可以为触片或者触点。触头301、302或两个接触端101、201(和102、202)的材料可以选自金属或合金；所述金属选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒；所述合金选自金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬或硒形成的合金、不锈钢。

触头与第一基板之间通过一绝缘材料连接，绝缘材料可以为有机玻璃，通过热熔胶粘接。当横向外力作用在第一基板401上时，第一基板横向移动，使第一摩擦层402的下表面在第二摩擦层502、503的上表面滑动，第一基板未受到外力作用的自然状态时，如图3所示，在自然状态时触头301、302处于第二摩擦层中间位置；在外力作用下，第一基板相对第二基板501向一侧滑动，使触头301、302与接触端102、202接触(形成图5所示的状态)，此时接触式开关闭合，第一电极层502与第二电极层503连通，将中间储能元件接入；当第一基板相对第二基板向另一侧滑动，使触头301、302与接触端101、201接触(形成图7所示的状态)，此时接触式开关闭合，第一电极层502与第二电极层502再次连通。第一基板在滑动的过程中，触头301、302不与两个接触端(第一接触端101、201和第二接触端102、202)中的任何一个接触端发生接触，使第一电极层502和第二电极层503断开，此时摩擦纳米发电机处于断路状态，如图4、6所示。在第一基板的滑动中，所述触头301、302的可移动距离不小于所两个开关的接触端101、201和102、202之间的设定距离。优选的，所述接触式开关的设置位置，使两个电极层之间的电势差(电荷量积累)最大时，所述接触式开关闭合。此时，触头301、302的可移动距离等于接触端101、201和102、202之间的设定距离，也就是，当第一基板下表面与第二基板上表面之间在右侧接触对齐时，触头301、302与第一开关的接触端101、201接触；第一基板下表面与第二基板上表面在左侧接触对齐时，触头301、302与第二开关的接触端102、202接触。两个开关的接触端之间的设定距离可以为50mm到200mm。在摩擦纳米发电机的第一电极层502与接触式开关之间(或者在第二电极层503与接触式开关之间)作为摩擦纳米发电机的输出端连接需要供电的负载(中间储能元件如电感元件)，如图8所示，组成本发明的能量管理电路，在摩擦纳米发电机两部分的往复运动过程中，摩擦纳米发电机的电学输出受到接触开关的控制。当接触式开关断开时，摩擦纳米发电机处于断路状态，负载上没有电流产生；当接触式开关闭合的瞬间，摩擦纳米发电机处于闭路状态，并产生瞬时的大功率输出。

在上述能量管理电路中，当触头处于自然状态时，电路处于断路状态，如图8所示；当触头与一侧开关的接触端接触，如图9所示，触头301向接触端101以及302向201同时闭合，产生一瞬时的大电流及功率输出，同时由于电感元件4的存在，在接触式开关断开后，储存在电感元件4中的能量可以缓慢的释放出来，经过二极管6给电容器5继续充电，如图10所示；当触头301向接触端201端以及302向202端同时闭合时，如图11所示，产生与一上述过程相同的瞬时大电流及功率输出；同样的储存在电感中的能量可以缓慢的释放出来，经过二极管6给电容器5继续充电，如图12所示。

两个接触式开关中，每个接触式开关单独控制摩擦纳米发电机7的两个电极层502和503瞬时连通；在两个接触式开关分别闭合时，中间储能元件(电感元件4)两端与两个电极层502和503的连接相反，以保证在电感元件中产生的电流方向相同，图9-12中箭头方向示意电流方向。

本发明的摩擦纳米发电机中，第一摩擦层402和第二摩擦层502、503需要满足：第一摩擦层402的材料与第二摩擦层502、503的材料存在摩擦电极序差异。

第一摩擦层402的材料可以为绝缘体材料或者半导体材料，例如常规的高分子聚合物，如聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、砷化镓、磷化镓等等材料。第二摩擦层502、503即两个电极层，可以采用常用导电材料，如金属金、银、铂、ITO等导电材料。

本发明中，第一基板与第二基板为第一摩擦层与第一、二电极层提供支撑的部件，第一基板的材料选择无特殊要求，可以为导体、绝缘体或半导体，例如铝板或硅片，第二基板的材料则要求为绝缘体。第一基板和第二基板可以为柔性基板也可以为硬性基板，例如橡胶或玻璃板。

对于只起支撑和固定作用的第一基板401、第二基板501以及开关支架其材料选择无特别要求，优选为绝缘材料，可以选自玻璃，有机玻璃，聚乙烯板材或聚氯乙烯等绝缘材料。

本发明的摩擦纳米发电机能量管理电路结构简单，制备方法简单，对材料无特殊要求，在实际使用中，只需进行简单的固定和封装，即可应用在收集海浪、风能、机械和人体的运动等产生的机械能，具有广泛的实际用途。

电感元件的电感L范围可以在1μH到100H之间，其中优选在1mH到50H之间，更优选在100mH到20H之间。电容元件的电容C范围可以在1μF到100mF之间，其中优选在100μF到50mF之间，更优选在500μF到20mF之间。

本发明中，接触式开关的触头和接触端均采用触片，当触头的触片与接触端的触片接触时，接触式开关闭合。两个触片之间接触有更大的接触面积，可以减小接触式开关的接触电阻，适合用于大电流输出的情况。参见图3的摩擦纳米发电机，接触式开关的触头301、302为触片，两个开关的接触端101、201和102、202为触片并且固定在开关支架上，当触片与任意一个开关的接触端接触时，接触式开关闭合，第一电极层502与第二电极层503连通；当触片301、302不与第一开关的接触端101、201和第二开关的接触端102、202中的任何一个触片发生接触时，第一电极层502和第二电极层503断开。

接触式开关还可以采用触片与触头接触的方式，只需上例中两个接触端改为触点，其他材料与结构与上述实例中相同。这里不再复述。采用撞针或触点和触片接触的接触式开关，可以在更短的时间内完成稳定的接触，提高接触式开关的速度，适合用于高频率的输出。优选的，接触式开关的触片具有弹性，当触片与触片(或者撞针、触点等)接触时，触片发生弹性形变，保证触头与接触端之间的良好电接触。

将所述中间储能元件中的电能传输到目标储能元件中。

可以通过在所述摩擦纳米发电机的两个相对运动部分设置脉冲电流控制开关如接触式开关实现接通所述两个电极层产生瞬间脉冲电流。

本发明的实施例中，可以将所述瞬间脉冲电流的电能存储在电感元件中。

本发明的实施例中，可以将所述电感元件中的电能通过二级管传输到电容元件中。参见图8中，将电容元件5与二极管6连接后与中间储能元件电感元件4并联连接。

下面以一个实际示例为例，说明脉冲摩擦发电机的制备过程及能量存储效率测试结果。

首先，以有机玻璃为材料，通过激光切割的方法加工第一基板401、第二基板501和开关支架。在第一基板401的下表面粘附一PTFE(聚四氟乙烯，Teflon)薄膜，作为第一摩擦层402；然后利用磁控溅射的方法在第二基板501的上表面蒸镀100纳米厚度的Au薄膜作为第一电极层502和第二电极层503，两电极层中间有间隙隔开，同时电极层502、503作为第二摩擦层。切割六片Cu片作为两个接触式开关的两个触头和四个接触端，在第一基板上固定两个Cu片作为触头301、302，在开关支架上按照设定距离固定另外四个Cu片作为两个接触端，两个铜片作为触片101、102与第一电极层通过导线连通，另外两个铜片作为触片201、202与第二电极层通过导线连通。将第一基板、第二基板与开关支架按照图3所示的结构进行连接组装，并且在未受外力作用时，使中间触头处于第二基板的中间位置，在第一基板上施加外力时PTFE薄膜层可以在电极层上接触滑动。按照图8中结构连接电感(20H)和电容(33μC)。

图13为制备的摩擦纳米发电机在能量管理电路中能量储存效率(Energy ratio)随时间(Time(s))变化的曲线，随时间延长，储存效率逐渐增加至趋于平缓，电压充至10V时，总存储效率达到40％；电压充至24V时，总存储效率达到60％；电压充至41V时，总存储效率达到70％；微分存储效率随电压增大而增大，大于22V之后存储效率达到79％。

以上所述，仅是本发明的较佳实施示例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施示例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施示例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种摩擦纳米发电机的能量管理电路，其特征在于，包括：脉冲电流控制开关、中间储能元件和目标储能元件，其中，

中间储能元件，用于存储所述瞬间脉冲电流的电能；

目标储能元件，用于存储所述中间储能元件输出的电能；

所述能量管理电路包括两个所述脉冲电流控制开关，每个所述脉冲电流控制开关单独控制所述两个电极层瞬时连通，其中，当所述两个电极层之间的电势差最大时，所述脉冲电流控制开关闭合，在两个所述脉冲电流控制开关分别闭合时，所述中间储能元件两端与所述两个电极层的连接相反。

2.根据权利要求1所述的能量管理电路，其特征在于，所述脉冲电流控制开关为接触式开关，包括两个触头和两个接触端，所述触头和接触端分别设置在所述摩擦纳米发电机的两个相对运动部分，随着所述摩擦纳米发电机的相对运动所述触头和接触端同步相对运动；其中，两个所述触头连接所述中间储能元件；所述两个接触端分别与所述两个电极层连通；当所述两个触头与所述两个接触端接触时，所述接触式开关闭合。

3.根据权利要求2所述的能量管理电路，其特征在于，包括两个所述接触式开关，并且两个所述接触式开关共用所述两个触头。

4.根据权利要求1所述的能量管理电路，其特征在于，所述中间储能元件为电感元件。

5.根据权利要求4所述的能量管理电路，其特征在于，所述电感元件的电感范围在1μH到100 H 之间。

6.根据权利要求4所述的能量管理电路，其特征在于，所述电感元件的电感范围在1 mH到50 H之间。

7.根据权利要求4所述的能量管理电路，其特征在于，所述电感元件的电感范围在100mH到20 H之间。

8.根据权利要求1所述的能量管理电路，其特征在于，所述目标储能元件为电容元件。

9.根据权利要求8所述的能量管理电路，其特征在于，所述电容元件与二极管连接后与所述中间储能元件并联连接。

10.根据权利要求8或9所述的能量管理电路，其特征在于，所述电容元件的电容范围在1 μF到100 mF之间。

11.根据权利要求8或9所述的能量管理电路，其特征在于，所述电容元件的电容范围在100 μF到50 mF之间。

12.根据权利要求8或9所述的能量管理电路，其特征在于，所述电容元件的电容范围在500 μF到20 mF之间。

13.根据权利要求1所述的能量管理电路，其特征在于，所述摩擦纳米发电机包括两个电极层，两个相对运动部分的基本运动模式为：垂直接触分离模式、平行滑动模式、单电极接触结构、摩擦层自由移动结构或接触式摩擦层自由移动结构。

14.一种摩擦纳米发电机的能量管理方法，其特征在于，包括步骤：

将所述中间储能元件中的电能传输到目标储能元件中；

其中，通过在所述摩擦纳米发电机的两个相对运动部分设置脉冲电流控制开关实现接通所述两个电极层产生瞬间脉冲电流，并通过每个所述脉冲电流控制开关单独控制所述两个电极层瞬时连通，当所述两个电极层之间的电势差最大时，所述脉冲电流控制开关闭合，在两个所述脉冲电流控制开关分别闭合时，所述中间储能元件两端与所述两个电极层的连接相反。

15.根据权利要求14所述的能量管理方法，其特征在于，将所述瞬间脉冲电流的电能存储在电感元件中。

16.根据权利要求15所述的能量管理方法，其特征在于，将所述电感元件中的电能传输到电容元件中，并设置二极管控制电流方向。