CN110707833A - 人体感应无线充电装置 - Google Patents

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张献
王禹潮
付致远
任年振
王奉献
任亚楠
韩大稳
邢子瑶
陈志鑫
李阳
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Abstract

本发明提出一种人体感应无线充电装置，包括感应部、电源网络部、应用部；所述感应部包括与人体接触的热能转换器和/或人体电流接受装置，所述感应部通过耦合谐振式传输线圈向电源网络部传输电能；所述电源网络部给可充电电池充能以及通过耦合谐振式传输线圈向应用部输送电能；所述应用部包括应用元件，用于电能的使用。本发明使用人体自身所产生的电能与热能，可以连续为装置进行无线充电，具有良好的持续性和环保性。

Description

人体感应无线充电装置
技术领域
本发明属于无线电能传输领域，特别涉及一种人体感应无线充电装置。
背景技术
现在各个国家都提出了清洁能源，诸如风电、可燃冰等等的开发利用也在大力研究中。但是对于人自身所产生的能量关注却较为缺少，人体本身可以散发热能、电能等，对于这些能量的收集是一个难点。
无线传感网络具有低能量驱动和储存能量的特点，由于传感器节点的电池容量有限,需要经常充电，为使网络可持续运行，可利用无线能量传输技术对节点充电。在使用无线充电设备为无线传感网络周期性充电的场景中，考虑节点需要频繁充电，而人体不仅可以提供热源还有静电等感应电可以为传感网络供电，这种方式可以良好的用于医疗器械，比如传感器用于检测病人的身体状况。还可应用于人体周围环境监测,比如对核泄漏、煤矿瓦斯浓度指示等作出反应。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种人体感应无线充电装置，对人体的热源和电流在无线充电领域进行有效利用。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种人体感应无线充电装置，包括感应部、电源网络部、应用部；所述感应部包括与人体接触的热能转换器和/或人体电流接受装置，所述感应部通过耦合谐振式传输线圈向电源网络部传输电能；所述电源网络部给可充电电池充能以及通过耦合谐振式传输线圈向应用部输送电能；所述应用部包括应用元件，用于电能的使用。
进一步的，所述热能转换器为温差电池，包括冷极、与人体接触的热极、冷极与热极之间的温差发电片；所述温差发电片连接耦合谐振式传输线圈，在冷极与热极两个接触点温度不同时在电路中产生电流，通过耦合谐振式传输线圈传输。
进一步的，所述人体电流接受装置为静电接收装置，包括静电收集模块和静电转换模块，所述静电转换模块连接耦合谐振式传输线圈。
进一步的，所述耦合谐振式传输线圈的发射线圈和接收线圈的半径相同。
进一步的，所述应用元件为传感器，用来检测人体周围的数据；或为可佩戴的手表、电灯；或为手机无线充电的底座，为手机进行充电。
进一步的，所述应用部设计为腕带形状，所述热能转换器和/或人体电流接受装置采用柔性电路，根据人体的不同进行弯曲折叠；所述电源网络部固定在腕带上，所述应用部和所述电源网络部之间的耦合谐振式传输线圈的发射线圈与接收线圈相对应；所述应用部提供为应用元件供电的接口。
更进一步的，所述应用部包括若干热能转换器，所述各热能转换器串联连接同一个耦合谐振式传输线圈。
更进一步的，所述应用部包括热能转换器和人体电流接受装置，所述热能转换器和人体电流接受装置各自分别连接一个耦合谐振式传输线圈。
更进一步的，所述感应部、电源网络部、应用部由磁性外壳拼接组合而成。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)使用人体自身所产生的电能与热能，可以连续为装置无线充电，具有良好的持续性和环保性；
(2)用于无线传感器网络，为无线传感器充电；无线传感器网络由于低功率也可进行驱动、储能、输送等工作，因此适合人体的热源和电流提供的无线充能，可适用于各种场合，受条件约束较少；
(3)可用于医疗器械，可减少手术次数，降低风险。也可用于极端危险场合监控人身身边的潜在风险。
附图说明
图1是本发明的原理图；
图2是本发明的腕带式应用结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明包括感应部、电源网络部、应用部；
在感应部中，TE1是热能转换器，L1是人体电流接收装置，两者分别通过线圈L3、L2向电源网络部供应能量，TE1和L1可以单独存在，也可以共同存在。
电源网络部除了分别对应L3、L2的线圈L4、L5,还设有对应应用部的线圈L6，另外还设有可充电电池，可以提高为应用部供电的稳定性。
应用部的应用元件是传感器，在大多情况下，传感器传输模式消耗mA级电流，当传感器进入睡眠模式时电路消耗μA级电流。
电源网络部进行储能和输送能量，储能即通过可充电电池实现，输送能量是通过线圈L6与L7实现。考虑到便携性。线圈不能设计过大，因此应该多加一些电源网络来增大效率。
线圈L6与L7、L3与L4、L2与L5采用电磁耦合谐振，两线圈半径相同时传输功率最大。
如图2所示，本发明设计为腕带形状以便于佩戴于手上用来收集人体能源。感应部设置于腕带中，感应部的热能转换器和人体电流接收装置接触腕部皮肤。
如图2所示，热能转换器利用温差电池实现，它是利用热能转化为电能的装置。根据塞贝克效应即温差产生的热点效应，两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。本发明的热能转换器中设有热极和冷极，热极接触皮肤，热极与冷极之间设置温差发电片，温差发电片连接耦合谐振式传输线圈。图2中有多个温差电池，各温差发电片串联在一起，连接耦合谐振式传输线圈的发射线圈。
如图2所示，人体电流接收装置为静电接收装置，静电接收装置为常规装置，一般包括静电收集模块和静电转换模块；静电收集模块用于收集人体周围的静电电荷；静电转换模块与所述静电收集模块相连，接收静电收集模块收集到的静电电荷，并将静电电荷转换成稳定电流。静电接收装置连接耦合谐振式传输线圈的发射线圈。
如图2所示，电源网络部固定在腕带上，包括与感应部的发射线圈分别对应的接收线圈，以及与接收线圈串联的可充电电池、与应用部对应的发射线圈。可充电电池作为电能储存装置，存储平时收集的电能。
应用部设置在电源网络部上，包括接收线圈和应用元件，接收线圈和应用元件间设有供电接口，所述应用元件为可替换元件，可以是传感器，用来检测人体周围的数据，也可替换为手表、电灯等，还可换成手机无线充电的底座，为手机进行充电。
所述感应部、电源网络部、应用部三个部分由磁性外壳拼接组合而成，有利于替换坏掉的部件或者所需的部件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种人体感应无线充电装置，其特征在于，包括感应部、电源网络部、应用部；所述感应部包括与人体接触的热能转换器和/或人体电流接受装置，所述感应部通过耦合谐振式传输线圈向电源网络部传输电能；所述电源网络部给可充电电池充能以及通过耦合谐振式传输线圈向应用部输送电能；所述应用部包括应用元件，用于电能的使用。
2.根据权利要求1所述的一种人体感应无线充电装置，其特征在于，所述热能转换器为温差电池，包括冷极、与人体接触的热极、冷极与热极之间的温差发电片；所述温差发电片连接耦合谐振式传输线圈，在冷极与热极两个接触点温度不同时在电路中产生电流，通过耦合谐振式传输线圈传输。
3.根据权利要求1所述的一种人体感应无线充电装置，其特征在于，所述人体电流接受装置为静电接收装置，包括静电收集模块和静电转换模块，所述静电转换模块连接耦合谐振式传输线圈。
4.根据权利要求1所述的一种人体感应无线充电装置，其特征在于，所述耦合谐振式传输线圈的发射线圈和接收线圈的半径相同。
5.根据权利要求1所述的一种人体感应无线充电装置，其特征在于，所述应用元件为传感器，用来检测人体周围的数据；或为可佩戴的手表、电灯；或为手机无线充电的底座，为手机进行充电。
6.根据权利要求1所述的一种人体感应无线充电装置，其特征在于，所述应用部设计为腕带形状，所述热能转换器和/或人体电流接受装置采用柔性电路，根据人体的不同进行弯曲折叠；所述电源网络部固定在腕带上，所述应用部和所述电源网络部之间的耦合谐振式传输线圈的发射线圈与接收线圈相对应；所述应用部提供为应用元件供电的接口。
7.根据权利要求6所述的一种人体感应无线充电装置，其特征在于，所述应用部包括若干热能转换器，所述各热能转换器串联连接同一个耦合谐振式传输线圈。
8.根据权利要求6所述的一种人体感应无线充电装置，其特征在于，所述应用部包括热能转换器和人体电流接受装置，所述热能转换器和人体电流接受装置各自分别连接一个耦合谐振式传输线圈。
9.根据权利要求6所述的一种人体感应无线充电装置，其特征在于，所述感应部、电源网络部、应用部由磁性外壳拼接组合而成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114418052A (zh) * 2022-03-29 2022-04-29 深圳市合扬智能卡科技有限公司 具有定位功能的数字货币支付可视卡及充电系统
US11809934B2 (en) 2022-03-29 2023-11-07 Ofive Limited Intelligent positioning tag and digital currency payment visual card system

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