KR101694687B1 - Time Managing Method of Time Sharing type Multi Energy Harvesting Circuit - Google Patents

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Abstract

본 발명의 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법은 다수 에너지 소스를 입력으로 하는 다중 에너지 하베스팅 회로의 에너지 하베스팅 타임 슬롯 조정이 이루어지도록 시분할 스케줄러에 의한 에너지 입력이 확인되고, 현재 입력된 에너지 소스가 이전에 에너지를 생성하던 에너지 소스와 다를 때 에너지 소스에 대한 현재와 이전의 시간분배를 동일하거나 현재 입력된 에너지 소스가 이전에 에너지를 생성하던 에너지 소스와 동일할 때 현재와 이전의 시간분배를 다르게 함으로써 에너지소스인 전자파 전력(10-1), 온도차 전력(10-2), 태양광 전력(10-3), 진동 전력(10-4)이 하베스팅되는 시간을 스케쥴링하고, 스케쥴링된 타임 슬롯 출력값을 이용함으로써 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)가 시간의 흐름에 따라 변화하는 에너지 상황에 맞춘 시분할 조절로 구현되는 특징이 있다.In the time management method of the time division multiple energy harvesting circuit of the present invention, the energy input by the time division scheduler is checked so that the energy harvesting time slot adjustment of the multiple energy harvesting circuit having a plurality of energy sources as inputs, When the energy source is different from the energy source that previously generated the energy, the current and previous time distribution of the energy source is equal to or equal to the current input energy source is the same as the energy source that previously generated the energy. The time when the electromagnetic wave power 10-1, the temperature difference power 10-2, the solar power 10-3, and the vibration power 10-4, which are the energy sources, is hobbled by scheduling the scheduling By using the time slot output value, the time-division-based multiple energy harvesting circuit 1 calculates the energy It has a feature formed in a time-sharing control tailored to the situation.

Description

시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법{Time Managing Method of Time Sharing type Multi Energy Harvesting Circuit}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a time management method of a time-sharing multi-energy harvesting circuit,

본 발명은 다중 에너지 하베스팅 회로에 관한 것으로, 특히 시간의 흐름에 따라 변화하는 에너지 상황에 맞추어 시분할을 조절하는 알고리즘이 적용된 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multiple energy harvesting circuit, and more particularly, to a time management method of a time division multiple energy harvesting circuit to which an algorithm for controlling a time sharing according to a changing energy state is applied.

일반적으로 에너지 하베스팅 회로는 에너지 트랜스듀서로부터 에너지 하베스팅을 하는 회로를 지칭하고, 사용하는 에너지원으로는 태양광, 온도차, 진동, 전자파 등이 있다.Generally, an energy harvesting circuit refers to a circuit for energy harvesting from an energy transducer, and the energy sources used include sunlight, temperature difference, vibration, and electromagnetic waves.

그러므로, 에너지 하베스팅 회로는 변화하는 환경에서 태양광, 온도차, 진동, 전자파 등과 같은 다양한 에너지원으로부터 최대한 많은 에너지를 하베스팅 할 수 있어야 한다.Therefore, the energy harvesting circuit must be able to harvest as much energy as possible from various sources of energy, such as sunlight, temperature difference, vibration, electromagnetic waves, etc., in a changing environment.

이러한 에너지 하베스팅 회로로 buck-boost 컨버터가 있다.Such an energy harvesting circuit is a buck-boost converter.

상기 buck-boost 컨버터는 하나의 회로로 여러 종류의 에너지 트랜스듀서로부터 한 번에 에너지 하베스팅이 이루어지도록 하나의 인덕터를 활용하고, 미리 태양광, 온도차, 진동, 전자파 등의 에너지원에 맞추어 고정한 시간 간격으로 에너지 하베스팅을 하는 시분할 방식을 사용함으로써 여러 에너지원으로부터 동시에 에너지 하베스팅하고, 그 결과 변화하는 환경에서 최대한 많은 에너지를 하베스팅할 수 있다.The buck-boost converter utilizes one inductor so that energy harvesting can be performed from various energy transducers at one time. The buck-boost converter fixes the energy in accordance with the energy source such as sunlight, temperature difference, vibration, By using a time-sharing scheme that involves energy harvesting at intervals, you can harvest energy from multiple sources simultaneously, thus harvesting as much energy as possible in a changing environment.

국내등록특허 10-1455355(2014년10월21일)Korean Patent No. 10-1455355 (October 21, 2014)

하지만, 태양광, 온도차, 진동, 전자파 등으로부터 에너지 하베스팅을 하기 위한 시간 간격이 고정되어 정해진 시분할 방식은 상황에 따라 변화하는 에너지 입력값을 반영하지 못하고, 이는 각각이 에너지원으로부터 에너지 하베스팅을 최대 효율로 하기위한 시점을 찾지 못할 수밖에 없다.However, since the time interval for energy harvesting from sunlight, temperature difference, vibration, electromagnetic wave, etc. is fixed, the time division method does not reflect the energy input value which changes depending on the situation. It is inevitable to find the time to maximize efficiency.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 에너지 하베스팅 회로로부터 각 에너지 트랜스듀서로부터 들어오는 전력값을 입력으로 받아, 각각의 에너지 트랜스듀서를 하베스팅하는 시간을 스케쥴링하여 출력값으로 보내줌으로써 시간의 흐름에 따라 변화하는 에너지 상황에 맞춘 시분할 조절이 가능한 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법하는데 목적이 있다.In view of the above, the present invention takes the power value received from each energy transducer as input from the energy harvesting circuit, schedules the time for harvesting each energy transducer, and sends it to the output value, Time-controlled multiple energy harvesting circuit that can be time-adjusted to meet changing energy conditions.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수 에너지소스를 입력으로 하는 시분할방식 다중 에너지 하베스팅회로의 에너지 하베스팅 타임슬롯조정이 이루어지도록 시분할 스케줄러에 의한 상기 다수 에너지 소스의 에너지 입력이 확인되고, 시간 경과 후 상기 다수의 에너지 소스의 입력을 다시 확인하여 이루어지는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법에 있어서, (A) 상기 시분할 스케줄러가 상기 다수 에너지 소스의 에너지 입력을 확인하지 못하면 에너지사용 최소화를 위해 상기 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로를 대기상태로 전환시키는 사용에너지최소모드; (B) 상기 에너지 입력이 있고, 상기 시분할 스케줄러가 확인한 현재 입력된 에너지 소스가 이전에 에너지를 생성하던 에너지 소스와 다름을 확인하면, 다름으로 확인된 현재 입력된 에너지 소스의 각각에 대한 시간분배를 동일하게 하는 동일시간분배모드; (C) 상기 에너지 입력이 있고, 상기 시분할 스케줄러가 확인한 현재 입력된 에너지 소스가 이전에 에너지를 생성하던 에너지 소스와 동일함을 확인하면, 동일함으로 확인된 현재 입력된 에너지 소스와 이전 에너지 소스의 시간당 에너지변화에 따라 시간분배를 다르게 하는 시간재분배모드; 로 구분된 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the energy input of the multiple energy sources is confirmed by the time division scheduler so that the energy harvesting time slot adjustment of the time division multiple energy harvesting circuit having a plurality of energy sources as input is performed, And a time management method for a time-division-based multiple energy harvesting circuit, comprising the steps of: (A) if the time-division scheduler can not confirm the energy input of the multiple energy sources, Energy minimizing mode for turning the time-divisional multiple energy harvesting circuit into a standby state; (B) If the energy input is present and the currently input energy source identified by the time division scheduler is different from the energy source that previously generated energy, then the time distribution for each of the currently input energy sources identified as different Same time dispense mode; (C) If it is confirmed that there is the energy input and the currently input energy source identified by the time division scheduler is the same as the energy source that previously generated energy, the current input energy source and the previous energy source A time redistribution mode in which the time distribution is different according to the energy change; As shown in FIG.

상기 사용에너지최소모드와 상기 동일시간분배모드 및 상기 시간재분배모드의 각각에 대한 지속여부는 각자 자신의 모드 수행 후 시간 경과 후 상기 다수의 에너지 소스의 입력을 다시 확인하여 이루어진다.The energy minima, the same time distribution mode, and the time redistribution mode may be continued by checking the input of the plurality of energy sources after a lapse of time after each mode is performed.

상기 동일시간분배모드나 상기 시간재분배모드가 수행되면, 상기 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 동작은 상기 다수의 에너지소스 별로 임피던스 매칭이나 또는 고정된 임피던스로 이루어진다.When the same time distribution mode or the time redistribution mode is performed, the operation of the time division multiple energy harvesting circuit is performed by impedance matching or fixed impedance for each of the plurality of energy sources.

상기 시간재분배모드가 수행되면, 상기 시간분배는 상기 현재 입력된 에너지 소스의 시간당 들어오는 에너지가 이전에 비해 더 크면, 상기 현재 입력된 에너지 소스에 대한 타임 슬롯을 늘이는 반면 상기 다수 에너지 소스 중 시간당 들어오는 에너지가 상대적으로 작은 1개의 에너지 소스에 대한 타임 슬롯을 줄여준다. 상기 타임 슬롯의 증감은 1개의 타임슬롯으로 이루어지고, 상기 타임 슬롯이 줄어드는 에너지소스가 최소값이면, 두 번째로 적은 최소값의 에너지 소스로 대체된다.If the time redistribution mode is performed, the time distribution increases the time slot for the currently input energy source, while if the energy input per hour of the currently input energy source is greater than the previous one, Reduces the time slot for one relatively small energy source. The increase / decrease of the time slot is made up of one time slot, and if the energy source to which the time slot is reduced is the minimum value, it is replaced with the energy source of the second lowest minimum value.

이러한 본 발명은 변화하는 에너지 상황에 맞춘 시분할 조절 알고리즘을 통함으로써 태양광, 온도차, 진동, 전자파 등의 각 에너지원으로부터 들어오는 시간당 전력량이 최대한 동일하게 분배되는 효과가 있다.The present invention has an effect that the amount of power per hour input from each energy source such as sunlight, temperature difference, vibration, electromagnetic wave, etc. is distributed equally as much as possible through the time division adjustment algorithm adapted to the changing energy situation.

또한, 본 발명은 알고리즘은 기본적으로 에너지 하베스팅에서 사용하는 다양한 MPPT(Maximum Power Point Tracking)알고리즘과 별도로 적용할 수 있어, 확장성이 넓고 적용하기 쉬운 효과가 있다.In addition, the present invention can be applied separately from various MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithms used in energy harvesting basically, so that the algorithm is broadly scalable and easy to apply.

또한, 본 발명은 다중 에너지 하베스팅 회로에서 도통손실(conduction loss)을 가장 주된 손실(loss)로 할 때 전류(current)의 양이 적을수록 효율(efficiency)이 높아짐을 이용함으로써 전체적으로 줄어든 전류(current)의 양 대비 전체 하베스팅 효율이 높아지는 효과가 있다.In addition, the present invention utilizes the fact that when the conduction loss is the main loss in the multiple energy harvesting circuit, the lower the amount of current, the higher the efficiency, ), The total harvesting efficiency is increased.

도 1은 본 발명에 따른 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 시간관리 방법의 시분할 스케줄러가 적용된 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로에서 시간 재분배의 효과가 나타날 수 있는 경우의 예이며, 도 4는 도 3에 따른 시간 재분배 결과의 예이다.FIG. 1 is a flowchart of a time management method of a time division multiple energy harvesting circuit according to the present invention, FIG. 2 is an example of a time division multiple energy harvesting circuit to which a time division scheduler of the time management method according to the present invention is applied, FIG. 4 shows an example of the time redistribution result according to FIG. 3, and FIG. 4 shows an example of the time redistribution result according to FIG.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the present invention. The present invention is not limited to these embodiments.

도 1은 본 발명에 따른 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법의 순서도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 시간관리 방법은 에너지확인모드(S10), 사용에너지최소모드(S20,S30), 동일시간분배모드(S20,S40,S50-1,S60), 시간재분배모드(S40,S50-2,S60)로 구분된다. 특히, 동일시간분배모드(S40,S50-1,S60)와 시간재분배모드(S40,S50-2,S60)는 충분한 시간이 지난 후 다시 확인된 에너지원들의 상태를 통해 서로 전환되는 방식으로 구현됨으로써 각각의 에너지 트랜스듀서를 하베스팅하는 시간을 스케쥴링할 수 있다. 여기서, “충분한 시간이 지난 후”는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)가 동작되어 경과된 시간을 의미하고, “다시 확인된 에너지원들의 상태”는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)가 동작된 후 “충분한 시간이 지난 후”에 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)로 들어오는 다수 에너지원들을 의미한다.1 is a flowchart of a time management method of a time division multiple energy harvesting circuit according to the present invention. As shown in the figure, the time management method includes an energy check mode S10, a used energy minimum mode S20, S30, the same time distribution mode S20, S40, S50-1, S60, a time redistribution mode S40, 2, S60). In particular, the same time distribution mode (S40, S50-1, S60) and time redistribution mode (S40, S50-2, S60) are implemented in such a manner that they are switched to each other through the state of the energy sources again confirmed after a sufficient time The time to harvest each energy transducer can be scheduled. Here, " after a sufficient time " means the elapsed time when the time division multiple energy harvesting circuit 1 is operated, and the " state of the re-identified energy sources " Means multiple energy sources coming into the time-sharing multiple energy harvesting circuit 1 " after a sufficient time "

이하, 상기 시간관리 방법의 실시예를 도 2내지 도 4를 참고로 상세히 설명한다. 이하 설명되는 동작은 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)의 인덕터(20)에 대한 시간 관리를 제어하는 시분할 스케줄러(100)로 이루어지며, 상기 시분할 스케줄러(100)는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)에 포함된 컨트롤러에서 수행되는 알고리즘을 의미한다.Hereinafter, an embodiment of the time management method will be described in detail with reference to FIG. 2 to FIG. The operation described below consists of a time-division scheduler 100 which controls the time management for the inductor 20 of the time-sharing multiple energy harvesting circuit 1, which is a time-division multiple energy harvesting circuit (1). ≪ / RTI >

구체적으로, 에너지확인모드는 S10과 같이 가장 먼저 연결된 N_SOURCE 개의 에너지원으로부터 각각 에너지가 들어오고 있는지 확인하여 이루어진다. 이 경우, N_SOURCE 개의 에너지원 입력은 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)로 들어오며, 이러한 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)는 도 2를 통해 예시된다.Specifically, the energy check mode is performed by checking whether or not each energy is supplied from N_SOURCE energy sources connected first as in S10. In this case, N_SOURCE energy source inputs are input to the time-division multiple energy harvesting circuit 1, and this time-division multiple energy harvesting circuit 1 is illustrated in FIG.

도 2를 참조하면, 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)는 에너지원으로부터 전력값이 입력되는 에너지 트랜스듀서 입력부(10), 전력을 배터리로 저장하도록 동작하는 인덕터(20), 인덕터(20)의 시간관리를 제어하는 시분할 스케줄러(100)로 구성된다.2, the time-sharing multiple energy harvesting circuit 1 includes an energy transducer input unit 10 to which a power value is input from an energy source, an inductor 20 that operates to store power as a battery, an inductor 20, And a time-division scheduler 100 for controlling the time management of the time-

상기 에너지 트랜스듀서 입력부(10)로 입력되는 에너지원은 전자파 전력(10-1), 온도차 전력(10-2), 태양광 전력(10-3), 진동 전력(10-4)이다. 상기 인덕터(20)는 에너지 트랜스듀서 입력부(10)와 배터리를 전기적으로 연결하는 회로소자로 구성된다. 그러므로, 상기 에너지 트랜스듀서 입력부(10)와 상기 인덕터(20)는 buck-boost 컨버터를 의미한다.The energy source input to the energy transducer input unit 10 is the electromagnetic wave power 10-1, the temperature difference power 10-2, the solar power 10-3, and the vibration power 10-4. The inductor 20 includes a circuit element for electrically connecting the energy transducer input unit 10 and the battery. Therefore, the energy transducer input unit 10 and the inductor 20 refer to a buck-boost converter.

상기 시분할 스케줄러(100)는 사용에너지최소모드(S10,S20,S30)와 동일시간분배모드(S40,S50-1,S60) 및 시간재분배모드(S40,S50-2,S60)를 수행하고, 그 결과를 타임 슬롯 출력부(100-1)로 출력함으로써 인덕터(20)에 대한 시간 관리를 수행한다. 상기 타임 슬롯 인터페이스(100-1)는 전자파 전력(10-1), 온도차 전력(10-2), 태양광 전력(10-3), 진동 전력(10-4)을 입력값으로 검출하는 에너지 스캐너(100-1a), 검출된 입력값의 각각에 대해 최소 시간배당을 결정하는 타임 슬롯(time slot)(100-1b)으로 구성된다. 이와 같이, 상기 시분할 스케줄러(100)는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)를 컨트롤하는 알고리즘으로, 에너지 하베스팅 회로로부터 각 에너지 트랜스듀서로부터 들어오는 전력값을 입력으로 받아, 각각의 에너지 트랜스듀서를 하베스팅하는 시간을 스케쥴링하여 출력값으로 보낸다. 그러므로, 타임 슬롯 인터페이스(100-1)의 출력은 하나의 time slot에 컨버터가 한 번 작동하게 되며, 얼마만큼의 time slot을 부여받았느냐에 따라 N_SOURCE 개의 에너지원 입력인 전자파 전력(10-1), 온도차 전력(10-2), 태양광 전력(10-3), 진동 전력(10-4)의 각각으로부터 그만큼의 시간동안 에너지 하베스팅을 하게 된다.The time division scheduler 100 performs the same time distribution modes S40, S50-1 and S60 and the time redistribution modes S40, S50-2 and S60 as the energy minimum modes S10, S20 and S30, And outputs the result to the time slot output unit 100-1 so as to perform time management for the inductor 20. The time slot interface 100-1 is an energy scanner that detects the electromagnetic wave power 10-1, the temperature difference power 10-2, the solar power 10-3, and the vibration power 10-4 as input values. (100-1a), and a time slot (100-1b) for determining a minimum time allocation for each of the detected input values. As described above, the time-division scheduler 100 is an algorithm for controlling the time-division-based multiple energy harvesting circuit 1. The time-divisional scheduler 100 receives input of power values from each energy transducer from the energy harvesting circuit, Scheduling time for harvesting is sent as output value. Therefore, the output of the timeslot interface 100-1 is one time slot, and the converter operates once, and depending on how many time slots are allocated, the N_SOURCE number of energy sources 10-1, Energy harvesting is performed for each of the time difference power 10-2, the solar light power 10-3, and the vibration power 10-4, respectively.

구체적으로, 사용에너지최소모드는 S20과 같이 전자파 전력(10-1), 온도차 전력(10-2), 태양광 전력(10-3), 진동 전력(10-4) 중 아무 소스에서도 에너지가 들어오지 않음을 확인하면, S30의 Sleep mode로 전환된다. 상기 Sleep mode는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)를 구성하거나 연결된 구성요소를 대기 상태로 전환시켜 에너지사용을 최소화함으로써 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)에서 사용되는 에너지가 최소화된다.Concretely, in the minimum energy mode, no energy is input from any of the electromagnetic wave power 10-1, the temperature difference power 10-2, the solar power 10-3, and the vibration power 10-4 as in S20 If it is confirmed that it is not, the mode is switched to the sleep mode of S30. The sleep mode minimizes the energy used in the time division multiple energy harvesting circuit 1 by minimizing the energy use by constituting the time division multiple energy harvesting circuit 1 or by switching connected components to the standby state.

구체적으로, 동일시간분배모드는 S20과 같이 전자파 전력(10-1), 온도차 전력(10-2), 태양광 전력(10-3), 진동 전력(10-4) 중 어느 하나의 소스에서 에너지가 들어오고 있음을 확인한 다음, S40과 같이 입력된 에너지의 소스가 다른지 여부를 확인한 후 이전에 에너지를 생성하던 에너지원의 종류와 현재 에너지원의 종류가 다름으로 확인되면, S50-1로 진입함으로써 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)를 동작시키기 위한 시간분배를 모든 에너지원에 대해서 똑같은 시간으로 분배하여 준다. 이러한 이유는 이전에 시행하고 있던 시간 분배 방식이 최적이라고 보장할 수 없는 단점을 보완하기 위함이다. 그러면, S60과 같이 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)의 인덕터(20)에서는 전자파 전력(10-1), 온도차 전력(10-2), 태양광 전력(10-3), 진동 전력(10-4)의 각각을 동일한 시간으로 에너지 하베스팅이 이루어져 배터리로 공급된다. 이 경우, 인덕터(20)의 동작은 에너지 소스 별로 MPPT(Maximum Power Point Tracking)와 같은 임피던스 매칭 알고리즘으로 이루어지거나 또는 고정된 임피던스를 갖는 상태로 이루어질 수 있다.Specifically, in the same time distribution mode, as in S20, the energy from the source of any one of the electromagnetic wave power 10-1, the temperature difference power 10-2, the solar power 10-3, It is checked whether or not the source of the input energy is different as in S40. If it is confirmed that the kind of the energy source that previously generated energy is different from the type of the current energy source, the process proceeds to S50-1 The time distribution for operating the time-sharing multiple energy harvesting circuit (1) is distributed at the same time for all energy sources. The reason for this is to compensate for the disadvantage that it can not be guaranteed that the time distribution method that was previously implemented is optimal. Then, in the inductor 20 of the time-sharing multiple energy harvesting circuit 1 as in S60, the electromagnetic wave power 10-1, the temperature difference power 10-2, the solar light power 10-3, the vibration power 10 -4) are supplied to the battery by energy harvesting at the same time. In this case, the operation of the inductor 20 may be performed by an impedance matching algorithm such as MPPT (Maximum Power Point Tracking) or a state having a fixed impedance for each energy source.

구체적으로, 시간재분배모드는 동일시간분배모드가 수행된 후 충분한 시간 경과시점에서 다시 에너지확인모드로 돌아가 사용에너지최소모드에 진입한 상태에서 이전과 현재의 에너지원의 동일성여부로 수행된다. 즉, S40을 통해 사용에너지최소모드 후 다시 확인된 에너지원이 이전의 에너지원과 동일한 종류로 확인되면, S50-2로 진입함으로써 시간 재분배(time slot redistribution)를 실시한다.Specifically, the time redistribution mode is performed by returning to the energy verification mode again after a sufficient time elapses from the execution of the same time distribution mode and entering the energy minimum mode to determine whether the energy source is the same as the previous energy source. That is, if it is confirmed through S40 that the energy source identified again after the minimum energy mode is the same type as the previous energy source, time slot redistribution is performed by entering S50-2.

이러한 시간 재분배는 도 3,4를 통해 예시된다. 도3의 예와 같이 도통손실(conduction loss)을 가장 주된 손실(loss)일 때, 온도차 전력(10-2)과 진동 전력(10-4)의 경우와 같이 전류(current)의 양이 적을수록 효율(efficiency)이 높아짐을 알 수 있다. 그러면, 도 4의 예와 같이 다시 확인된 에너지원과 이전 에너지원이 진동 전력(10-4)일 경우, 에너지 스캐너(100-1a)와 같이 온도차 전력(10-2)과 진동 전력(10-4)의 각각에 대한 바로 직전의 에너지 하베스팅 결과로부터 시간당 들어오는 에너지를 비교하고, 온도차 전력(10-2)의 시간당 에너지가 진동 전력(10-4)의 시간당 에너지와 대비해 시간당 적은 에너지가 들어온 다면, 타임 슬롯(100-1b)과 같이 온도차 전력(10-2)의 시간 배당을 하나 줄이고, 진동 전력(10-4)의 시간 배당을 하나 늘려주는 방식으로 구현된다. 그 결과, 전체적인 전류(current)의 양이 줄어들게 되면 전체 하베스팅 효율이 높아진다.This time redistribution is illustrated in FIGS. As shown in the example of FIG. 3, when the conduction loss is the most dominant loss and the amount of current is smaller as in the case of the temperature difference power (10-2) and the vibration power (10-4) It can be seen that the efficiency is increased. Then, when the energy source and the previous energy source identified again as in the example of FIG. 4 are the vibration power 10-4, the temperature difference power 10-2 and the vibration power 10- 4), and if the energy per hour of the temperature difference power 10-2 is less than the energy per hour of the vibration power 10-4 (that is, the energy per hour) , The time division of the temperature difference power 10-2 is reduced by one and the time division of the vibration power 10-4 is increased by one, like the time slot 100-1b. As a result, if the amount of the total current is reduced, the overall harvesting efficiency is increased.

그러므로, S50-2에서 이루어지는 시간 재분배는 가장 적은 에너지가 들어오는 에너지원의 시간 배당이 최소값이라면, 두 번째로 적은 에너지가 들어오는 에너지원을 찾아 그 시간을 줄임으로써 최소 시간이 할당되어 있다면 그 다음의 에너지원을 찾는 방식으로 이루어진다. 이러한 방식은 전자파 전력(10-1), 온도차 전력(10-2), 태양광 전력(10-3), 진동 전력(10-4)의 각각에 대해서 이루어지므로, 바로 직전의 에너지 하베스팅 결과로부터 에너지원 별로 시간당 들어오는 에너지를 비교하여, 시간당 가장 적은 에너지가 들어오는 에너지원과 가장 많은 에너지가 들어오는 에너지원을 찾는다. 그 결과, 전자파 전력(10-1), 온도차 전력(10-2), 태양광 전력(10-3), 진동 전력(10-4) 중 가장 적은 에너지가 들어오는 에너지원의 시간 배당을 하나 줄이고, 시간당 가장 높은 에너지가 들어오는 에너지원에게 시간 배당을 하나 늘릴 수 있다. Therefore, in the time redistribution performed in S50-2, if the time distribution of the energy source with the lowest energy is the minimum value, if the second lowest energy source is found and the time is shortened, It is done by finding the circle. Since this method is performed for each of the electromagnetic wave power 10-1, the temperature difference power 10-2, the solar light power 10-3, and the vibration power 10-4, Comparing the energy that comes in per hour per energy source, we find the energy source with the least amount of energy and the energy source with the most energy per hour. As a result, the time distribution of the energy source in which the lowest energy among the electromagnetic wave power 10-1, the temperature difference power 10-2, the solar light power 10-3, and the vibration power 10-4 is reduced by one time, You can increase your time dividend by one hour for the energy source that has the highest energy per hour.

이어, S60과 같이 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)의 인덕터(20)에서는 전자파 전력(10-1), 온도차 전력(10-2), 태양광 전력(10-3), 진동 전력(10-4)의 에너지 하베스팅 시간보다 진동 전력(10-4)의 에너지 하베스팅 시간을 타임슬롯이 하나 늘어난 시간으로 에너지 하베스팅을 하고, 그 결과 진동 전력(10-4)의 에너지가 더 많이 배터리로 공급된다. 이 경우, 인덕터(20)의 동작은 에너지 소스 별로 MPPT(Maximum Power Point Tracking)와 같은 임피던스 매칭 알고리즘으로 이루어지거나 또는 고정된 임피던스를 갖는 상태로 이루어질 수 있다.Subsequently, as in S60, the inductor 20 of the time-division-based multiple energy harvesting circuit 1 generates the electromagnetic wave power 10-1, the temperature difference power 10-2, the solar power 10-3, -4), the energy harvesting time of the vibration power (10-4) is increased by one time slot, and as a result, the energy of the vibration power (10-4) . In this case, the operation of the inductor 20 may be performed by an impedance matching algorithm such as MPPT (Maximum Power Point Tracking) or a state having a fixed impedance for each energy source.

반면. 시간재분배모드의 진입상태에서 S40을 통해 다시 확인된 에너지원이 이전의 에너지원과 다른 종류로 확인되면, S50-1로 진입함으로써 동일 시간 분배가 이루어지는 동일시간분배모드로 수행된다.On the other hand. If the energy source identified again through S40 in the entry state of the time redistribution mode is identified as a different kind from the previous energy source, the process goes to S50-1 to perform the same time distribution mode in which the same time distribution is performed.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법은 다수 에너지 소스를 입력으로 하는 다중 에너지 하베스팅 회로의 에너지 하베스팅 타임 슬롯 조정이 이루어지도록 시분할 스케줄러에 의한 에너지 입력이 확인되고, 현재 입력된 에너지 소스가 이전에 에너지를 생성하던 에너지 소스와 다를 때 에너지 소스에 대한 현재와 이전의 시간분배를 동일하거나 현재 입력된 에너지 소스가 이전에 에너지를 생성하던 에너지 소스와 동일할 때 현재와 이전의 시간분배를 다르게 함으로써 에너지소스인 전자파 전력(10-1), 온도차 전력(10-2), 태양광 전력(10-3), 진동 전력(10-4)이 하베스팅되는 시간을 스케쥴링하고, 스케쥴링된 타임 슬롯 출력값을 이용함으로써 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로(1)가 시간의 흐름에 따라 변화하는 에너지 상황에 맞춘 시분할 조절로 구현될 수 있다.As described above, the time management method of the time-division multiple energy harvesting circuit according to the present embodiment is characterized in that the energy harvesting time slot adjustment of the multiple energy harvesting circuit, And the current input energy source is the same as the energy source that previously generated energy, the current and previous time distribution of the energy source is the same or the currently input energy source is the same as the previously generated energy source (10-1), the temperature difference power (10-2), the solar power (10-3), and the vibration power (10-4), which are energy sources, Time-division-multiple-energy harvesting circuit 1 uses the time-slotted output value of the time- That change can be implemented in a time controlled focused on the energy situation.

1 : 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로
10 : 에너지 트랜스듀서 입력부
10-1 : 전자파 전력 10-2 : 온도차 전력
10-3 : 태양광 전력 10-4 : 진동 전력
20 : 인덕터 100 : 시분할 스케줄러
100-1 : 타임 슬롯 인터페이스
100-1a : 에너지 스캐너 100-1b : 타임 슬롯(time slot)1: time-division multiple energy harvesting circuit
10: Energy transducer input
10-1: Electromagnetic wave power 10-2: Temperature difference power
10-3: Solar power 10-4: Vibration power
20: inductor 100: time division scheduler
100-1: Time slot interface
100-1a: Energy scanner 100-1b: Time slot

Claims (9)

다수 에너지 소스를 입력으로 하는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 에너지 하베스팅 타임 슬롯 조정이 이루어지도록 시분할 스케줄러에 의한 상기 다수 에너지 소스의 에너지 입력이 확인되고, 시간 경과 후 상기 다수의 에너지 소스의 입력을 다시 확인하여 이루어지는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법에 있어서,
(A) 상기 시분할 스케줄러가 상기 다수 에너지 소스의 에너지 입력을 확인하지 못하면 에너지사용 최소화를 위해 상기 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로를 대기상태로 전환시키는 사용에너지최소모드;
(B) 상기 에너지 입력이 있고, 상기 시분할 스케줄러가 확인한 현재 입력된 에너지 소스가 이전에 에너지를 생성하던 에너지 소스와 다름을 확인하면, 다름으로 확인된 현재 입력된 에너지 소스의 각각에 대한 시간분배를 동일하게 하는 동일시간분배모드;
(C) 상기 에너지 입력이 있고, 상기 시분할 스케줄러가 확인한 현재 입력된 에너지 소스가 이전에 에너지를 생성하던 에너지 소스와 동일함을 확인하면, 동일함으로 확인된 현재 입력된 에너지 소스와 이전 에너지 소스의 시간당 에너지 변화에 따라 시간분배를 다르게 하는 시간재분배모드;로 구분되고,
상기 시간재분배모드가 수행되면, 상기 시간분배는 상기 다수 에너지 소스중 동일함으로 확인된 현재 입력된 에너지 소스에 해당하는 이전 에너지 소스에 할당된 타임 슬롯을 변경하고, 동시에 변경된 타임 슬롯 만큼 상기 다수 에너지 소스 중 시간당 가장 높은 에너지가 입력되는 하나의 에너지 소스의 할당된 타임 슬롯을 변경하는
것을 특징으로 하는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법.
The energy inputs of the multiple energy sources are confirmed by the time-division scheduler so that the energy harvesting timeslot adjustment of the time-divisional multiple energy harvesting circuit with the multiple energy sources as inputs, And a time management method of a time division multiple energy harvesting circuit,
(A) a minimum energy usage mode for converting the time division multiple energy harvesting circuit to a standby state for minimizing energy usage if the time division scheduler fails to confirm the energy input of the multiple energy sources;
(B) If the energy input is present and the currently input energy source identified by the time division scheduler is different from the energy source that previously generated energy, then the time distribution for each of the currently input energy sources identified as different Same time dispense mode;
(C) If it is confirmed that there is the energy input and the currently input energy source identified by the time division scheduler is the same as the energy source that previously generated energy, the current input energy source and the previous energy source And a time redistribution mode in which the time distribution is different according to the energy change,
Wherein when the time redistribution mode is performed, the time distribution changes a timeslot assigned to a previous energy source corresponding to a currently input energy source identified as being the same among the plurality of energy sources, To change the assigned timeslot of one energy source to which the highest energy per hour is input
Wherein the time-division-based multiple energy harvesting circuit comprises:
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 에너지소스는 전자파 전력, 온도차 전력, 태양광 전력, 진동 전력을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법.
The time management method of claim 1, wherein the plurality of energy sources include electromagnetic wave power, temperature difference power, solar power, and vibration power.
청구항 1에 있어서, 상기 다중 에너지 하베스팅 회로는 buck-boost 컨버터 타입인 것을 특징으로 하는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법.
2. The method of claim 1, wherein the multiple energy harvesting circuit is a buck-boost converter type.
청구항 1에 있어서, 상기 동일시간분배모드나 상기 시간재분배모드가 수행되면, 상기 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 동작은 상기 다수의 에너지소스 별로 임피던스 매칭이나 또는 고정된 임피던스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법.
The time division multiple energy harvesting circuit according to claim 1, wherein, when the same time distribution mode or the time redistribution mode is performed, operation of the time division multiple energy harvesting circuit is impedance matching or fixed impedance for each of the plurality of energy sources. Method for time management of multiple energy harvesting circuits.
청구항 5에 있어서, 상기 임피던스 매칭은 MPPT(Maximum Power Point Tracking)으로 구현되는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법.
6. The method of claim 5, wherein the impedance matching is implemented by MPPT (Maximum Power Point Tracking).
청구항 1에 있어서, 상기 현재 입력된 에너지 소스의 시간당 들어오는 에너지가 이전에 비해 더 크면, 상기 현재 입력된 에너지 소스에 대한 상기 타임 슬롯을 늘이는 반면 상기 다수 에너지 소스 중 시간당 들어오는 에너지가 상대적으로 작은 1개의 에너지 소스에 대한 상기 타임 슬롯을 줄이는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법.
2. The method of claim 1, wherein if the energy input per hour of the currently input energy source is greater than before, the time slot for the currently input energy source is increased while the energy per hour of the multiple energy sources is relatively small Wherein the time slot for the energy source is reduced. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
청구항 7에 있어서, 상기 타임 슬롯의 증감은 1개의 타임슬롯으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법.
8. The method of claim 7, wherein the time slots are incremented or decremented by one time slot.
청구항 7에 있어서, 상기 타임 슬롯이 줄어드는 에너지소스가 최소값이면, 두 번째로 적은 최소값의 에너지 소스로 대체되는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 다중 에너지 하베스팅 회로의 시간관리 방법.8. The method of claim 7, wherein if the energy source to which the time slot is to be reduced is the minimum value, it is replaced by the second lowest energy source.
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