CN206517136U - 一种环境能量采集装置 - Google Patents

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罗丹
刘亚威
肖建明
冯杰
张铁映
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Abstract

本实用新型提供一种环境能量采集装置，属于能量采集领域，包括太阳能光伏面板、电能采集与稳压电路、控制器电路、模拟开关和锂离子电池组。太阳能光伏面板的输出端与电能采集与稳压电路的输入端连接；控制器电路的输出端与电能采集与稳压电路和模拟开关的控制端连接；模拟开关的输入端与电能采集与稳压电路的输出端连接；模拟开关的输出端与外部可穿戴设备连接；锂离子电池组的输出端与模拟开关连接；锂离子电池组与控制器电路连接供电。采用高集成能量采集毫微功耗控制芯片，有利于实现超小体积、高集成得可穿戴设备供电系统，且实现微弱能量的采集。

Description

一种环境能量采集装置
技术领域
本实用新型涉及能量采集领域，具体的来说是涉及一种环境能量采集装置。
背景技术
随着世界能源危机的日益加重，以及环境问题的日益严重，世界各国政府已经开始重视新能源开发利用技术。当前，新能源技术已经获得很大发展，特别是太阳能光伏发电技术的发展，在中、大功率等级的应用越来越广泛。但是，在小功率等级的应用方面，还有待深入研究和发展，特别是在可穿戴设备的能源供应上。现有技术仍然未能将环境能量采集技术与可穿戴设备有效结合起来，而延长可穿戴设备的待机时间是当前公认的重要问题，因此急需发明一种可靠、高效的环境采集技术，进一步提高可穿戴设备的待机时间。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型提供一种环境能量采集装置。
本实用新型通过以下技术方案解决上述问题：
一种环境能量采集装置，包括太阳能光伏面板、电能采集与稳压电路、控制器电路、模拟开关和锂离子电池组；
所述太阳能光伏面板的输出端与电能采集与稳压电路的输入端连接；所述控制器电路的输出端与电能采集与稳压电路和模拟开关的控制端连接；所述模拟开关的输入端与电能采集与稳压电路的输出端连接；所述模拟开关的输出端与外部可穿戴设备连接；所述锂离子电池组的输出端与模拟开关连接；所述锂离子电池组与控制器电路连接供电。
上述方案中，优选的是太阳能光伏面板的输出端与电能采集与稳压电路的输入端设置有电感L1和电容C1，所述电感L1的一端与太阳能光伏面板的一输出端连接；所述电容C1与电感L1的另一端连接且与太阳能光伏面板的输出端并联连接。
上述方案中，优选的是电能采集与稳压电路输出端设置有电感L2和电容C2，所述电感L2的一端与电能采集与稳压电路的一输出端连接；所述电容C2与电感L2的另一端连接且与电能采集与稳压电路的输出端并联连接。
上述方案中，优选的是太阳能光伏面板使用0.1W/4V/20mA规格的柔性薄膜太阳能光伏面板。
上述方案中，优选的是模拟开关使用型号为2M04ASQ的MOS管。
上述方案中，优选的是电能采集与稳压电路使用型号为BQ25570的未处理芯片。
上述方案中，优选的是控制器电路包括MCU，MCU型号为Cortex-M0。
上述方案中，优选的是锂离子电池组使用电压为3.7V的锂离子电池组。
本实用新型的优点与效果是：
1、本实用新型采用高集成能量采集毫微功耗控制芯片，有利于实现超小体积、高集成得可穿戴设备供电系统，且实现微弱能量的采集；
2、本实用新型采用超低功耗MCU进行协调控制，极大地优化了能量的采集与转换，提高系统的电压稳定性；
3、本实用新型通过在可穿戴设备能量采集装置中进行最大功率点跟踪，提高环境能量的转换效率，有利于产品的商业化。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型作进一步说明。
一种环境能量采集装置，如图1所示，包括太阳能光伏面板、电能采集与稳压电路、控制器电路、模拟开关和锂离子电池组。太阳能光伏面板的输出端与电能采集与稳压电路的输入端设置有电感L1和电容C1，所述电感L1的一端与太阳能光伏面板的一输出端连接；所述电容C1与电感L1的另一端连接且与太阳能光伏面板的输出端并联连接。电能采集与稳压电路输出端设置有电感L2和电容C2，所述电感L2的一端与电能采集与稳压电路的一输出端连接；所述电容C2与电感L2的另一端连接且与电能采集与稳压电路的输出端并联连接。
太阳能光伏面板使用0.1W/4V/20mA规格的柔性薄膜太阳能光伏面板。模拟开关使用型号为2M04ASQ的MOS管。电能采集与稳压电路使用型号为BQ25570的未处理芯片。控制器电路包括MCU，MCU型号为Cortex-M0。锂离子电池组使用电压为3.7V的锂离子电池组。柔性薄膜太阳能光伏面板负责收集环境能量，即环境光照的能量；高集成能量采集毫微功耗BQ25570负责进行能量的高效率转换；模拟开关用于控制功率流向；锂离子电池组用于储存能量以及供电；超低功耗MCU是系统的核心控制部件。
柔性薄膜太阳能光伏面板的输出端通过L1、C1组成的滤波电路电连接到高集成能量采集毫微功耗BQ25570的输入端，高集成能量采集毫微功耗BQ25570的输出端通过L2、C2组成的滤波电路电连接到模拟开关和锂离子电池组的输入端，超低功耗MCU通过控制信号线分别与高集成能量采集毫微功耗BQ25570、模拟开关和锂离子电池组进行连接，锂离子电池组的输出端与模拟开关的输入端进行电连接，模拟开关输出端与可穿戴设备相连。
柔性薄膜太阳能光伏面板将环境光照(包含太阳光、灯光等)转换成电能，形成电压输出，由于该电压受环境光照强弱的影响，输出电压具有随机波动的特点，即输出电压不稳定，且由于柔性薄膜太阳能光伏面板的输出非线性特性，导致输出电能效率受到影响，为此，采用高集成能量采集毫微功耗BQ25570进行电能的稳定控制，一方面进行最大功率点跟踪，另一方面进行电能稳定的控制，即使微弱的电能也被采集转换。高集成能量采集毫微功耗BQ25570进行电能转换控制后，输出电能通过L2、C2组成的滤波电路进行硬件滤波后送到模拟开关的输入端和锂离子电池组的输入端，一方面通过控制模拟开关可以将该电能直接输送到可穿戴设备，另一方面锂电池组可以将电能存储起来。超低功耗MCU一方面通过对高集成能量采集毫微功耗BQ25570进行信号采集，获得太阳能能量大小信息，另一方面通过对锂离子电池组进行信号采集，获得电池容量信息，以便对模拟开关进行控制，实现协调供电。当太阳能充足时，控制模拟开关，优先使用太阳能电能给可穿戴设备供电，同时为锂离子电池组充电，当太阳能不足时，利用锂离子电池组补充，确保可穿戴设备供电的稳定，当无光照时，使用锂离子电池组给可穿戴设备供电。
以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。

Claims (8)

1.一种环境能量采集装置，其特征在于：包括太阳能光伏面板、电能采集与稳压电路、控制器电路、模拟开关和锂离子电池组；
所述太阳能光伏面板的输出端与电能采集与稳压电路的输入端连接；所述控制器电路的输出端与电能采集与稳压电路和模拟开关的控制端连接；所述模拟开关的输入端与电能采集与稳压电路的输出端连接；所述模拟开关的输出端与外部可穿戴设备连接；所述锂离子电池组的输出端与模拟开关连接；所述锂离子电池组与控制器电路连接供电。
2.根据权利要求1所述的一种环境能量采集装置，其特征在于：太阳能光伏面板的输出端与电能采集与稳压电路的输入端设置有电感L1和电容C1，所述电感L1的一端与太阳能光伏面板的一输出端连接；所述电容C1与电感L1的另一端连接且与太阳能光伏面板的输出端并联连接。
3.根据权利要求1所述的一种环境能量采集装置，其特征在于：电能采集与稳压电路输出端设置有电感L2和电容C2，所述电感L2的一端与电能采集与稳压电路的一输出端连接；所述电容C2与电感L2的另一端连接且与电能采集与稳压电路的输出端并联连接。
4.根据权利要求1所述的一种环境能量采集装置，其特征在于：所述太阳能光伏面板使用0.1W/4V/20mA规格的柔性薄膜太阳能光伏面板。
5.根据权利要求1所述的一种环境能量采集装置，其特征在于：所述模拟开关使用型号为2M04ASQ的MOS管。
6.根据权利要求1所述的一种环境能量采集装置，其特征在于：所述电能采集与稳压电路使用型号为BQ25570的未处理芯片。
7.根据权利要求1所述的一种环境能量采集装置，其特征在于：所述控制器电路包括MCU，MCU型号为Cortex-M0。
8.根据权利要求1所述的一种环境能量采集装置，其特征在于：所述锂离子电池组使用电压为3.7V的锂离子电池组。
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