CN110718968A - 无线能源获取装置及其供电管控方法 - Google Patents
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Abstract
一种无线能源获取装置及其供电管控方法。该无线能源获取装置包含用以感应射频充电信号以产生感应电能的射频发电模块、用以储存电能的电容模块，及电连接于射频发电模块与电容模块的供电控制模块。通过该无线能源获取装置会于感应电能大于能耗装置的能耗需求时，直接输出该感应电能以驱动能耗装置，并将驱动能耗装置所剩余的电能转存于电容模块的供电管控设计，可减少该电容模块充电与放电时的能量转换损耗，从而能提高能源使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种能源获取装置与供电管控方法，特别涉及一种无线能源获取装置与一种无线能源获取装置的供电管控方法。
背景技术
随着无线充电技术的发展，无线充电已开始广泛应用于移动装置、电动车与家电等领域。其中，射频(RF)充电技术的无线充电方式，是通过一个发射器发射一个无线电波，再由一个接收器无线感应该无线电波并产生电能，由于该发射器可同时对多个接收器进行充电，且无线充电距离已可拉长至4.5米以上，所以已逐渐成为无线充电领域的发展主流。
在目前的射频充电技术中，该接收器都是设计成先将感应无线电波产生的电能储存于一个储电元件中，例如储存在锂电池中，然后再由该储能元件换能输出电能以驱动后端能耗装置。但是这种需要先将电能换能储存于储能元件中，再由储能元件换能输出电能的两次换能设计，会造成部分电能的损耗，因而会影响其能源使用效率。
发明内容
因此，本发明的目的，即在提供一种能改善先前技术的至少一个缺点的无线能源获取装置及其供电管控方法。
于是，本发明无线能源获取装置，适用于电连接一个能耗装置，且可无线感应一个射频充电信号。该无线能源获取装置包含一个用以感应该射频充电信号以产生一个感应电能的射频发电模块、一个用以储存电能的电容模块，及一个电连接于该射频发电模块与该电容模块且用以电连接于该能耗装置的供电控制模块。该供电控制模块内建有可切换启动的一个第一供电模式与一个第二供电模式，会于判断该感应电能大于等于该能耗装置的一个能耗需求时启动该第一供电模式，会于判断该感应电能小于该能耗需求时启动该第二供电模式。于启动该第一供电模式时，会控制该射频发电模块输出该感应电能以驱动该能耗装置，且将该感应电能驱动该能耗装置后所剩余的电能储存于该电容模块。于启动该第二供电模式时，会控制该射频发电模块输出该感应电能，并控制该电容模块放电输出一个辅助电能，且汇整该感应电能与该辅助电能以驱动该能耗装置。
因此，本发明的另一目的，即在提供一种能改善先前技术的至少一个缺点的无线能源的获取与供电管控方法。
于是，本发明用于无线能源获取装置的供电管控方法，包含以下步骤：步骤A)使一无线能源获取装置感应一个射频充电信号以产生一个感应电能；及步骤B)使该无线能源获取装置供电驱动一个能耗装置。该步骤B)包括以下子步骤：子步骤B1)使该无线能源获取装置于该感应电能大于该能耗装置的一个能耗需求时，启动一个第一供电模式，而直接输出该感应电能以驱动该能耗装置，并将该感应电能驱动该能耗装置后所剩余的电能储存于其内建的一个电容模块；及子步骤B2)使该无线能源获取装置于该感应电能小于该能耗需求时启动一个第二供电模式，而控制该电容模块放电输出一个辅助电能，且汇整该感应电能与该辅助电能以驱动该能耗装置。
本发明的功效在于：通过该无线能源获取装置会于感应电能大于能耗需求时，直接输出该感应电能以驱动能耗装置，并将驱动能耗装置所剩余的电能转存于电容模块的供电管控设计，可减少该电容模块充电与放电时的能量转换损耗，而能提高能源使用效率。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是本发明无线能源获取装置的一个实施例安装在一个电控锁，且搭配一个外部电源与一个射频充电装置使用时的架构示意图；及
图2是该实施例的功能方块图。
附图标记说明
3：无线能源获取装置
31：射频发电模块
32：电容模块
33：供电控制模块
331：电容充放电控制单元
332：供电控制单元
700：射频充电装置
800：能耗装置
900：外部电源。
具体实施方式
本发明将就下面的实施例来做进一步说明，但应了解的是，该实施例仅供例示说明用，而不应被解释为本发明的实施上的限制，且类似的元件以相同的编号来表示。
参阅图1及图2，本发明无线能源获取装置3的实施例适用于电连接在一个外部电源900与一个能耗装置800间，且能用以无线感应一个射频充电装置700所无线发出的一个射频充电信号以产生电能。所述外部电源900例如但不限于市电、电池、太阳能发电设备、风力发电设备与发电机等，在本实施例中，该能耗装置800是以电控门锁样式为例进行说明，但实施时，所述能耗装置800例如但不限于移动装置、门禁装置、电动车辆与家电等。
该无线能源获取装置3包含一个射频发电模块31、一个电容模块32，及一个电连接于该射频发电模块31与该电容模块32且用以电连接于该能耗装置800与该外部电源900的供电控制模块33。
该射频发电模块31会感应该射频充电信号而产生并输出一个感应电能。该电容模块32可被该供电控制模块33控制充电与放电，构成该电容模块32的主要储能元件可以是超级电容，能与该射频发电模块31及该供电控制模块33一起整合设置在一个电路板(图未示)上，从而能缩小整个无线能源获取装置3的体积，且有助于搭配使用的该能耗装置800的小型化设计，但实施时不以此为限。由于射频发电模块31可感应射频充电信号而产生该感应电能，以及该电容模块32可被控制充电与放电均为现有技术，因此不再详述。
该供电控制模块33包括一个电容充放电控制单元331，及一个供电控制单元332。该电容充放电控制单元331能够被该供电控制单元332控制启动放电功能，而控制该电容模块32开始放电输出该辅助电能，且会被该供电控制单元332控制启动充电功能，而以该感应电能驱动该能耗装置800后所剩余的电能对该电容模块32充电。
该供电控制单元332内建有可切换启动的一个第一供电模式、一个第二供电模式与一个第三供电模式，且内建有对应该电容模块32的一个上限阈值与一个下限阈值。该供电控制单元332会接收分析该射频充电装置700产生的该感应电能大小，也会分析该电容模块32所储存的电力多寡而得到一个储存电能，且会根据该能耗装置800的能耗需求与该感应电能的相对大小关系，以及根据该储存电能与该上限阈值及该下限阈值间的相对大小关系，来决定切换启动其中一种供电模式，而以该射频发电模块31产生的该感应电能直接驱动该能耗装置800，或者以该感应电能搭配该电容模块32输出的一个辅助电能，或者以该感应电能搭配该外部电源900输出的一个外部电能，来供电驱动该能耗装置800。
该供电控制单元332于收到该能耗装置800的一个能耗需求时，例如该能耗装置800切换至待机状态时，或者被驱动而自待机状态启动特定功能时，会分析该感应电能是否大于该能耗需求。该供电控制单元332会于判断该感应电能大于该能耗需求时启动该第一供电模式，会驱使该射频发电模块31持续感应该数频充电信号以产生并输出该感应电能，并以该感应电能直接驱动该能耗装置800。
该供电控制单元332启动该第一供电模式时，也会于分析判断该储存电能小于该上限阈值时，控制该电容充放电控制单元331启动充电功能，而以该感应电能驱动该能耗装置800所剩余的电能对该电容模块32进行充电，直至判断该电容模块32的该储存电能大于等于该上限阈值，才控制该电容充放电控制单元331关闭充电功能，而停止对该电容模块32充电。
该供电控制单元332于判断该感应电能低于该能耗需求时，除了会控制该射频发电模块31持续感应该射频充电信号以输出该感应电能外，还会分析判断该储存电能是否大于等于该上限阈值，以决定要切换启动该第二供电模式或该第三供电模式。
该供电控制单元332会于判断该感应电能低于该能耗需求，且分析该储存电能大于等于该上限阈值时，切换启动该第二供电模式，会根据该感应电能与该能耗需求的电能差值，驱使该电容充放电控制单元331控制该电容模块32放电输出符合该电能差值的该辅助电能，且会汇整该感应电能与该辅助电能以驱动该能耗装置800。于该电容模块32放电输出该辅助电能期间，该供电控制单元332会持续分析该储存电能变化，会于该电容模块32放电至该储存电能低于该下限阈值时，驱使该电容充放电控制单元331关闭放电功能，也就是控制该电容模块32停止放电，并切换启动该第三供电模式。
该供电控制单元332会于判断该感应电能低于该能耗需求，且分析该储存电能小于该上限阈值时，切换启动该第三供电模式。该供电控制单元332于启动该第二供电模式，并于该储存电能下降至低于该下限阈值而切换至该第三供电模式时，或者直接切换启动该第三供电模式时，会根据该感应电能与该能耗需求间的电能差值，控制该外部电源900输出符合该电能差值的该外部电能，且该供电控制单元332会汇整该感应电能与该外部电能以驱动该能耗装置800，此时，该供电控制单元332不会驱使该电容充放电控制单元331启动充电功能，也就是该电容充放电控制单元331不会以该外部电能对该电容模块32充电。
本发明的该无线能源获取装置3于感应该射频充电信号进行发电并管控对该能耗装置800的供电时，搭配使用的该射频充电装置700可处于持续发出该射频充电信号的情况，或者是处于该能耗装置800被启动特定功能时才被触发而发出该射频充电信号的情况，或者是被设置成定时发出该射频充电信号的情况，但实施时，该射频充电装置700的运作情况不以上述方式为限。
当该能耗装置800发出一个能耗需求时，本发明用于无线能源获取装置的供电管控方法包含以下步骤：
步骤(一)感应发电。使该无线能源获取装置3感应该射频充电信号以产生并输出该感应电能。该无线能源获取装置3可设计成于电连接的该能耗装置800启动特定功能而产生一个能耗需求时，才通过感应该射频充电信号以产生该感应电能，或者是设计成会定时或不定时感应该射频充电信号以产生该感应电能，但实施时不以上述动作方式为限。
步骤(二)供电控制。包括以下子步骤：
子步骤(2-1)：使该无线能源获取装置3于该感应电能大于该能耗装置800的该能耗需求时，启动该第一供电模式，直接输出该感应电能以驱动该能耗装置800，并将该感应电能驱动该能耗装置800后所剩余的电能储存于其内建的该电容模块32。
子步骤(2-2)：使该无线能源获取装置3的该供电控制模块33于该感应电能小于该能耗需求，且判断该电容模块32的该储存电能大于等于该上限阈值时，切换启动该第二供电模式，而控制该电容模块32放电输出该辅助电能，并汇整该感应电能与该辅助电能以驱动该能耗装置800，并于判断该电容模块32已放电至该储存电能小于该下限阈值时，控制该电容模块32停止放电，并切换启动该第三供电模式，改为控制该外部电源900输出该外部电能，且汇整该感应电能与该外部电能以驱动该能耗装置800。
子步骤(2-3)：使该无线能源获取装置3的该供电控制模块33于该感应电能小于该能耗需求，且在未启动该第二供电模式情况下，判断该电容模块32的该储存电能小于该上限阈值时，切换启动该第三供电模式，控制该射频发电模块31持续感应输出该感应电能，并控制该外部电源900输出该外部电能，且汇整该感应电能与该外部电能以驱动该能耗装置800。
综上所述，通过该无线能源获取装置3的供电管控设计，当该感应电能大于该能耗装置800的该能耗需求时，会直接输出该感应电能以驱动该能耗装置800，并将驱动该能耗装置800后剩余的电能转存于该电容模块32，且唯有在该感应电能小于该能耗需求时，才需转换输出该电容模块32储存的电能，或者是取用该外部电源900的该外部电能，可减少该电容模块32充电与放电时的能量转换损耗，而能提高无线能源获取装置3的能源使用效率。因此，确实可达到本发明的目的。
但以上所述仅为本发明的实施例而已，理当不能以此来限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，均仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种无线能源获取装置，适用于电连接于一个能耗装置，且能无线感应一个射频充电信号，其特征在于，该无线能源获取装置包含：
一个射频发电模块，用以感应该射频充电信号以产生一个感应电能；
一个电容模块，用以储存电能；及
一个供电控制模块，电连接于该射频发电模块与该电容模块，且用以电连接于该能耗装置，内建有能切换启动的一个第一供电模式与一个第二供电模式，会于判断该感应电能大于等于该能耗装置的一个能耗需求时启动该第一供电模式，会于判断该感应电能小于该能耗需求时启动该第二供电模式，于启动该第一供电模式时，会控制该射频发电模块输出该感应电能以驱动该能耗装置，且将该感应电能驱动该能耗装置后所剩余的电能储存于该电容模块，于启动该第二供电模式时，会控制该射频发电模块输出该感应电能，并控制该电容模块放电输出一个辅助电能，且汇整该感应电能与该辅助电能以驱动该能耗装置。
2.根据权利要求1所述的无线能源获取装置，其特征在于，该供电控制模块包括一个用以切换启动该第一供电模式与该第二供电模式的供电控制单元，及一个用以控制该电容模块的充电与放电的电容充放电控制单元，该供电控制单元内建有一个上限阈值，且能分析该电容模块的储能状态而得到一个储存电能，会于判断该储存电能低于该上限阈值时，驱使该电容充放电控制单元以该感应电能驱动能耗装置后所剩余的电能对该电容模块充电，且该供电控制单元会于判断该感应电能小于该能耗需求，并判断该储存电能大于等于该上限阈值时启动该第二供电模式，而驱使该电容充放电控制单元控制该电容模块放电以出该辅助电能。
3.根据权利要求2所述的无线能源获取装置，其特征在于，该装置还适用于电连接一个外部电源，其中，该供电控制模块是用以电连接于该外部电源与该能耗装置间，该供电控制单元还内建有一个下限阈值，以及一个能被切换启动的第三供电模式，该供电控制单元会于启动该第二供电模式且分析判断该电容模块已放电至该储存电能低于该下限阈值时，驱使该电容充放电控制单元控制该电容模块停止放电，并切换启动该第三供电模式，而汇整该感应电能与该外部电源输出的一个外部电能以驱动该能耗装置。
4.根据权利要求3所述的无线能源获取装置，其特征在于，该供电控制单元还会于判断该感应电能小于该能耗需求，且在未启动该第二供电模式情况下分析判断该储存电能低于该上限阈值时切换启动该第三供电模式，而汇整该感应电能与该外部电源输出的该外部电能以驱动该能耗装置。
5.一种用于无线能源获取装置的供电管控方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤A)使一无线能源获取装置感应一个射频充电信号以产生一个感应电能；及
步骤B)使该无线能源获取装置供电驱动一个能耗装置，包括以下子步骤，
子步骤B1)使该无线能源获取装置于该感应电能大于该能耗装置的一个能耗需求时，启动一个第一供电模式，而直接输出该感应电能以驱动该能耗装置，并将该感应电能驱动该能耗装置后所剩余的电能储存于其内建的一个电容模块，及
子步骤B2)使该无线能源获取装置于该感应电能小于该能耗需求时启动一个第二供电模式，而控制该电容模块放电输出一个辅助电能，且汇整该感应电能与该辅助电能以驱动该能耗装置。
6.根据权利要求5所述的用于无线能源获取装置的供电管控方法，其特征在于，该子步骤B2)是使该无线能源获取装置于该电容模块储存的电能大于等于一个上限阈值时才启动该第二供电模式，而控制该电容模块输出该辅助电能。
7.根据权利要求6所述的用于无线能源获取装置的供电管控方法，其特征在于，该子步骤B2)还使该无线能源获取装置于启动该第二供电模式，且判断该电容模块已放电至其储存的电能低于一个下限阈值时，控制该电容模块停止放电，并切换启动一个第三供电模式，而汇整该感应电能与一个外部电源输出的一个外部电能以驱动该能耗装置。
8.根据权利要求7所述的用于无线能源获取装置的供电管控方法，其特征在于，该步骤B)还包括一个子步骤B3)：使该无线能源获取装置于该感应电能小于该能耗需求，且在未启动该第二供电模式情况下分析判断该电容模块储存的电能低于该上限阈值时，切换启动该第三供电模式，而汇整该感应电能与该外部电源输出的该外部电能以驱动该能耗装置。
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