專利名稱：復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供電裝置，特別涉及一種復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電子產(chǎn)品小型化、微型化、集成化、低功耗化是當(dāng)今世界技術(shù)發(fā)展的大勢(shì)所趨。隨 著MEMS技術(shù)的不斷發(fā)展，人們已能制造出許多MEMS器件和產(chǎn)品，但是如何給MEMS器件供 能成了目前亟待解決的問(wèn)題。由于傳統(tǒng)的電池尺寸大難以集成到MEMS產(chǎn)品中，不能滿足系 統(tǒng)長(zhǎng)期工作的需要，更不能滿足迅速發(fā)展的象無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、遙控系統(tǒng)和嵌入式結(jié)構(gòu)電路 等集成電路和MEMS傳感器需要單獨(dú)供電電源的要求，亟待研究和開發(fā)出具有體積小、長(zhǎng)壽 命、能反復(fù)使用的新型微能源系統(tǒng)。 迄今為止，微能源的研究和開發(fā)的主要思路依然主要集中在兩個(gè)方面。 一個(gè)方面 是以現(xiàn)有的常規(guī)能源為基礎(chǔ)，采用MEMS技術(shù)開發(fā)與制造微能源器件，譬如眾所周知的微型 燃料電池、微型鋰電池、微型太陽(yáng)電池、微型熱電池等等。這些微能源器件中，不少的能量解 決方案只適合用于短壽命工作周期。微型太陽(yáng)電池適合于長(zhǎng)壽命工作周期，但在無(wú)光的情 況下就很難提供能量。另一個(gè)方面是從環(huán)境振動(dòng)中獲取能量，研究將環(huán)境振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能 的微型發(fā)電裝置或發(fā)電機(jī)，突出的工作主要集中在基于靜電式、電磁式或壓電式機(jī)電耦合 轉(zhuǎn)換原理的微能源發(fā)電器件或裝置的研究開發(fā)方面。環(huán)境振動(dòng)能量的持續(xù)性可以使這類器 件適合于長(zhǎng)壽命工作周期，但由于每個(gè)器件只能產(chǎn)生非常小的電力，一般在微瓦到毫瓦級(jí) 之間，雖然對(duì)微功耗系統(tǒng)已經(jīng)足夠，但卻不能滿足許多負(fù)載工作的要求。因此，采用多模式、 多器件協(xié)同進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，研究基于MEMS技術(shù)的復(fù)合微能源系統(tǒng)，應(yīng)該是微能源發(fā)展的重 要方向之一，也應(yīng)該是微能源技術(shù)應(yīng)用可供選擇的電源方案之一。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)計(jì)一種 可連接多個(gè)微型發(fā)電裝置的電源輸出自主控制電路，可滿足復(fù)合微能源系統(tǒng)間歇式為負(fù)載 提供大電流輸出的要求。 本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)，所述復(fù)合微能源電 源輸出管理控制系統(tǒng)包括負(fù)載供能組和自主控制電路供能組； 所述負(fù)載供能組包括用于能量采集的微型發(fā)電源組1、多路電量耦合器1、儲(chǔ)能器 1、電子開關(guān)I，所述微型發(fā)電源I的能量輸出端與多路電量耦合器I的能量輸入端相聯(lián)接， 所述多路電量耦合器I的能量輸出端與儲(chǔ)能器I的能量輸入端相聯(lián)接，所述儲(chǔ)能器I的能 量輸出端與電子開關(guān)I的能量輸入端相聯(lián)接，所述電子開關(guān)I上設(shè)置有負(fù)載供電輸出端 □; 所述自主控制電路供能組包括微型發(fā)電源組n、多路電量耦合器ii和微控制器，
所述微型發(fā)電源組II的能量輸出端與多路電量耦合器II的能量輸入端相聯(lián)接，所述多路 電量耦合器II的能量輸出端與微控制器的能量輸入端相聯(lián)接，所述電子開關(guān)I的控制輸入端與微控制器的控制輸出端相聯(lián)接，所述儲(chǔ)能器i的電量信號(hào)檢測(cè)輸出端與微控制器的電 量信號(hào)檢測(cè)輸入端相聯(lián)接，所述電子開關(guān)i上還設(shè)置有負(fù)載供電輸出檢測(cè)端，所述負(fù)載供 電輸出檢測(cè)端與微控制器的負(fù)載供電檢測(cè)輸入端相聯(lián)接。 進(jìn)一步，所述復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)還包括備用切換儲(chǔ)能組，所述備
用切換儲(chǔ)能組包括微型發(fā)電源組ni、多路電量耦合器ni、儲(chǔ)能器n、電子開關(guān)ii和電子 開關(guān)ni，所述所述微型發(fā)電源iii的能量輸出端與多路電量耦合器iii的能量輸入端相聯(lián) 接，所述多路電量耦合器in的能量輸出端與儲(chǔ)能器ii的能量輸入端相聯(lián)接，所述儲(chǔ)能器 ii的能量輸出端分別與電子開關(guān)ii和電子開關(guān)in的能量輸入端相聯(lián)接，其中，所述電子 開關(guān)n的能量輸出端與微控制器的能量輸入端相聯(lián)接，所述電子開關(guān)ni的能量輸出端與 儲(chǔ)能器i的能量輸入端相聯(lián)接，所述電子開關(guān)ii和電子開關(guān)in的控制輸入端均與微控制 器的控制輸出端相聯(lián)接，所述儲(chǔ)能器ii的電量信號(hào)檢測(cè)輸出端與微控制器的電量信號(hào)檢 測(cè)輸入端相聯(lián)接； 進(jìn)一步，所述自主控制電路供能組還包括濾波電路和穩(wěn)壓電路，所述濾波電路和 穩(wěn)壓電路依次聯(lián)接在微型發(fā)電源組ii的能量輸出端與微控制器的能量輸入端之間；
進(jìn)一步，所述微型發(fā)電源組i 、微型發(fā)電源組11和微型發(fā)電源組111采用微型發(fā)電 機(jī)電源或微型電池類電源； 所述微型發(fā)電源組采用微型發(fā)電機(jī)電源時(shí)，與之相聯(lián)接的多路電量耦合器采用整 流橋式結(jié)構(gòu)形成多路的耦合通道，用于與儲(chǔ)能器的聯(lián)接； 所述微型發(fā)電源組采用微型電池類電源時(shí)，與之相聯(lián)接的多路電量耦合器采用單 向?qū)ńY(jié)構(gòu)形成多路的耦合通道，用于與儲(chǔ)能器的聯(lián)接。 進(jìn)一步，所述微控制器采用avr增強(qiáng)型risc結(jié)構(gòu)的低功耗8位cmos微控制器 ATmegal68V ; 進(jìn)一步，所述儲(chǔ)能器i和儲(chǔ)能器ii采用超級(jí)電容器。
本發(fā)明的有益效果是 1.本發(fā)明采用該電路通過(guò)多路電量耦合器和超級(jí)電容器分組儲(chǔ)能，采用基于低功
耗微控制器作為核心控制器，組成電源輸出自主控制系統(tǒng)，通過(guò)內(nèi)部多路adc和嵌入的自
主控制軟件監(jiān)測(cè)充電電壓和輸出電壓，控制電子開關(guān)通斷，實(shí)現(xiàn)電源輸出自主管理控制功
能，本發(fā)明成功地解決了單一mems微型發(fā)電器件發(fā)出的電量微小，難以直接為功率較大的
負(fù)載供能的難題，充分滿足復(fù)合微能源系統(tǒng)間歇式為負(fù)載提供大電流輸出的要求； 2.本發(fā)明采用了創(chuàng)新的負(fù)載供能、自主控制電路供能和備用切換儲(chǔ)能三組架構(gòu)，
其設(shè)計(jì)合理，供能全面，聯(lián)接方式多樣，靈活性高，可根據(jù)實(shí)際需要應(yīng)用于多種負(fù)載場(chǎng)合，有
效地降低了轉(zhuǎn)換成本； 3.本發(fā)明的設(shè)計(jì)將多種能量轉(zhuǎn)換原理的微能源器件通過(guò)微電源自主管理控制系
統(tǒng)協(xié)同起來(lái)工作，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)行能量有效積累和輸出控制，微能源器件可以選擇微型振動(dòng)
式發(fā)電機(jī)、微型太陽(yáng)電池、微型熱電池等，其選擇面寬，應(yīng)用面廣，具有較大的應(yīng)用前景。 本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，并
且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可
以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書和權(quán)利要
求書來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一步的詳細(xì)描述，其中 圖1為本發(fā)明的電路連接原理圖；
圖2為多路電量耦合器電路結(jié)構(gòu)圖；
圖3為微控制器的電路連接示意圖；
圖4為應(yīng)用實(shí)例的充電測(cè)試結(jié)構(gòu)圖； 圖5為應(yīng)用實(shí)例發(fā)射時(shí)超級(jí)電容器上的電壓變化示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例 僅為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。 如圖1所示，本發(fā)明的復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)，包括負(fù)載供能組1、自 主控制電路供能組2和備用切換儲(chǔ)能組3 ; 負(fù)載供能組1包括用于能量采集的微型發(fā)電源組111、多路電量耦合器H2、儲(chǔ)能 器I13、電子開關(guān)I14，微型發(fā)電源I11的能量輸出端與多路電量耦合器I12的能量輸入端 相聯(lián)接，多路電量耦合器112的能量輸出端與儲(chǔ)能器113的能量輸入端相聯(lián)接，儲(chǔ)能器113 的能量輸出端與電子開關(guān)114的能量輸入端相聯(lián)接，電子開關(guān)114上設(shè)置有用于與負(fù)載聯(lián) 接的負(fù)載供電輸出端； 自主控制電路供能組2包括微型發(fā)電源組1121 、多路電量耦合器1122和微控制器 23，微型發(fā)電源組1121的能量輸出端與多路電量耦合器1122的能量輸入端相聯(lián)接，多路電 量耦合器1122的能量輸出端與微控制器23的能量輸入端相聯(lián)接；在微型發(fā)電源組1121的 能量輸出端與微控制器23的能量輸入端之間依次連接有濾波電路和穩(wěn)壓電路，用于對(duì)微 型發(fā)電源組1121輸出的電流實(shí)現(xiàn)濾波和穩(wěn)壓，滿足微處理器23的供電要求。
備用切換儲(chǔ)能組3包括微型發(fā)電源組11131 、多路電量耦合器11132 、儲(chǔ)能器1133 、 電子開關(guān)1134和電子開關(guān)11135，微型發(fā)電源III31的能量輸出端與多路電量耦合器 III32的能量輸入端相聯(lián)接，多路電量耦合器III32的能量輸出端與儲(chǔ)能器1133的能量輸 入端相聯(lián)接，儲(chǔ)能器1133的能量輸出端分別與電子開關(guān)1134和電子開關(guān)III35的能量輸 入端相聯(lián)接，其中，電子開關(guān)1134的能量輸出端與微控制器23的能量輸入端相聯(lián)接，電子 開關(guān)III35的能量輸出端與儲(chǔ)能器113的能量輸入端相聯(lián)接； 為便于對(duì)電子開關(guān)的集中控制，電子開關(guān)I11、電子開關(guān)II和電子開關(guān)III的控制 輸入端均與微控制器23的控制輸出端相聯(lián)接； 為實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能器的電壓檢測(cè)，儲(chǔ)能器I和儲(chǔ)能器II的電量信號(hào)檢測(cè)輸出端均與微 控制器23的電量信號(hào)檢測(cè)輸入端相聯(lián)接； 為實(shí)現(xiàn)在供電時(shí)對(duì)輸出電壓的檢測(cè)，電子開關(guān)I上還設(shè)置有負(fù)載供電輸出檢測(cè) 端，負(fù)載供電輸出檢測(cè)端與微控制器的負(fù)載供電檢測(cè)輸入端相聯(lián)接。 本發(fā)明中，所述微型發(fā)電源組I 、微型發(fā)電源組11和微型發(fā)電源組111可以采用微 型發(fā)電機(jī)電源或微型電池類電源；當(dāng)微型發(fā)電源組采用微型發(fā)電機(jī)電源時(shí)，與之相聯(lián)接的
5多路電量耦合器采用整流橋式結(jié)構(gòu)形成多路的耦合通道，用于與儲(chǔ)能器的聯(lián)接；當(dāng)微型發(fā) 電源組采用微型電池類電源時(shí)，與之相聯(lián)接的多路電量耦合器采用單向?qū)ńY(jié)構(gòu)形成多路 的耦合通道，用于與儲(chǔ)能器的聯(lián)接。 如圖2所示的一種多路電量耦合器電路結(jié)構(gòu)圖，該圖表示了一種多路電量耦合專 用集成電路芯片的構(gòu)造原理，其輸入通道分兩大類，一類輸入接MEMS微型發(fā)電機(jī)，主要通 過(guò)交流變直流進(jìn)行耦合，本實(shí)施例是通過(guò)橋式整流結(jié)構(gòu)來(lái)完成，圖中的通道有8路INI IN8，；另一類接像微型太陽(yáng)電池、熱電池等電池類發(fā)電源，采用單向?qū)詈?，圖中設(shè)計(jì)了 2 路IN9和IN10，通道數(shù)量可根據(jù)需要變化，如結(jié)構(gòu)振子為陣列式的MEMS振動(dòng)式發(fā)電機(jī)，其通 道數(shù)量就比較多。電路中的Rl R10是一個(gè)幾十歐姆的電阻，主要的作用是防止多路發(fā)電 源一起親合對(duì)儲(chǔ)能器充電時(shí)相互箝位影響。二極管采用鍺工藝制程，導(dǎo)通壓降僅為0. 2V，發(fā) 電源受到導(dǎo)通壓降的影響很小。該芯片可做成通用芯片，縮小體積。 微控制器23的選擇和設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的重要一環(huán)，如圖3所示，本發(fā)明采用了基于 AVR增強(qiáng)型RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器ATmegal68V作為核心控制器，組成電源 輸出自主控制系統(tǒng)，ATmegal68V是最新一代高性能、低功耗微處理器，片內(nèi)許多資源或單元 電路的電源都可以單獨(dú)開啟或關(guān)斷，能夠最大程度降低功耗。芯片最低工作電壓1.8V，內(nèi)部 自帶RC振蕩器，工作頻率最低可設(shè)置到128kHz，在這種情況下芯片的一般功耗約為40 ii W。 如果關(guān)掉其他不用的內(nèi)部資源，功耗還要低，而且在掉電模式功耗不到2 ii W。由于復(fù)合微能 源系統(tǒng)電源管理的控制和計(jì)算功能比較簡(jiǎn)單，程序運(yùn)行速度不要求很快，電壓檢測(cè)精度也 不要求很高，因而AVR增強(qiáng)型RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器ATmegal68V是一種很 好的選擇。微處理器工作在極低功耗模式，通過(guò)內(nèi)部多路10位A/D轉(zhuǎn)換器(用ADC0、ADC1、 ADC2)和嵌入的自主控制軟件監(jiān)測(cè)電壓，能很好實(shí)現(xiàn)電源輸出自主管理控制功能。電路設(shè)計(jì) 中將第二組發(fā)電源通過(guò)第2個(gè)多路電量耦合器的0UTPUT2腳接入輸入電壓，經(jīng)C1、R1和DZ 進(jìn)行濾波穩(wěn)壓得到2. 7V直流電壓為微處理器控制電路供能。R2和C2組成復(fù)位電路，微處 理器一上電就開始工作。 本實(shí)施例中，儲(chǔ)能器113和儲(chǔ)能器1133采用超級(jí)電容器。超級(jí)電容器具有容量大、 功率密度高、充電效率高、壽命長(zhǎng)、放置時(shí)間長(zhǎng)和免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是作為復(fù)合微能源系統(tǒng)儲(chǔ) 能器的最佳選擇之一。在系統(tǒng)中，用于為負(fù)載供能的儲(chǔ)能器和備用儲(chǔ)能器都選用超級(jí)電容 器，它們?nèi)萘康倪x擇需根據(jù)具體應(yīng)用負(fù)載和應(yīng)用環(huán)境能量利用率來(lái)確定。由于超級(jí)電容器 如果容量大，則會(huì)充電速率低，進(jìn)入工作狀態(tài)慢；如果其容量小，則瞬時(shí)輸出較大功率時(shí)電 壓下降太快，引起系統(tǒng)工作掉電，需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算。而備用超級(jí)電容器的容量要大， 一般儲(chǔ)備的能量要在斷續(xù)時(shí)間段能維持系統(tǒng)工作的需要。 復(fù)合微能源電源輸出自主管理控制程序主要根據(jù)負(fù)載工作模式、負(fù)載功耗大小、 環(huán)境能量狀況以及發(fā)電源能量轉(zhuǎn)換效率等多方面情況綜合起來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不同的應(yīng)用對(duì)象 和工作環(huán)境就有不同的程序結(jié)構(gòu)與管理控制方法。以微能源系統(tǒng)為在建筑物健康監(jiān)測(cè)、環(huán)
境監(jiān)測(cè)、公共安全及軍事等領(lǐng)域中應(yīng)用的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射模塊供電為例。上電后，微 處理器首先進(jìn)行初始化工作，關(guān)電不用的片內(nèi)資源、設(shè)置低功耗模式、設(shè)置A/D工作模式、 控制關(guān)閉電子開關(guān)等。然后定時(shí)檢測(cè)負(fù)載供能組上的主儲(chǔ)能器和備用切換儲(chǔ)能組上的備用 儲(chǔ)能器的充電電壓，并進(jìn)行比較分析，一旦負(fù)載供能組上的主儲(chǔ)能器充電電壓達(dá)到預(yù)定值， 控制接通輸出回路開關(guān)，無(wú)線發(fā)射模塊開始工作。在發(fā)射模塊工作期間，程序定時(shí)采樣輸出電壓和儲(chǔ)能器上的電壓，可以分析功率輸出情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)關(guān)閉輸出回路開關(guān)，也可接 通備用切換儲(chǔ)能組上的儲(chǔ)能器進(jìn)行能量補(bǔ)充等。數(shù)據(jù)發(fā)射不需要那么頻繁時(shí)可以進(jìn)入睡眠 狀態(tài)，降低電路能量消耗。在接有微型太陽(yáng)電池，需要白天晚上工作的情況，程序?qū)⒖刂崎_ 關(guān)實(shí)現(xiàn)白天晚上工作。
應(yīng)用實(shí)例 應(yīng)用對(duì)象為機(jī)器故障振動(dòng)監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)射模塊供電。該模塊正常工作 電壓在2. 7V 3. 6V之間，初始導(dǎo)通工作電流20mA左右，持續(xù)時(shí)間70 180ms。啟動(dòng)后，每 隔1分鐘發(fā)射接收一次數(shù)據(jù)，發(fā)射電流15mA左右，持續(xù)時(shí)間20 30mS，靜態(tài)工作電流5ii A左右。 實(shí)驗(yàn)條件采用本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)，在每組接入1個(gè)壓電式微型振動(dòng)發(fā)電機(jī)和1個(gè) 微型太陽(yáng)電池組(8片串聯(lián)，總面積尺寸24X12mm);負(fù)載供能組的超級(jí)電容器為0. 47F，備 用切換儲(chǔ)能組的超級(jí)電容器為1. 88F ;發(fā)電機(jī)共振頻率在50 56Hz，加0. 5g以上加速度振 動(dòng)；太陽(yáng)電池放窗臺(tái)上，下午多云天。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果振動(dòng)開機(jī)充電儲(chǔ)能40分鐘前的充電測(cè)試結(jié)果如圖4所示。40分鐘后， 發(fā)射模塊啟動(dòng)發(fā)射，微電源可以維持模塊在3. IV電壓下l分鐘發(fā)射接收一次數(shù)據(jù)并長(zhǎng)時(shí)間 穩(wěn)定工作。發(fā)射時(shí)負(fù)載供能組的超級(jí)電容器上的電壓變化如圖5所示。
從圖4中的測(cè)試結(jié)果可以看到，自主控制電路供能組一開始充電不到5秒鐘便達(dá) 到3. IV，這說(shuō)明自主控制電路的能耗很低，經(jīng)測(cè)試不到100 ii W。備用切換儲(chǔ)能組的超級(jí)電 容器容量比較大，因而充電速率比較慢，但照這個(gè)速度，用不了3小時(shí)就可充到3V且儲(chǔ)備能 量較大。如果針對(duì)一個(gè)白天時(shí)間段，進(jìn)一步加大儲(chǔ)能器容量則可以儲(chǔ)備更多能量。經(jīng)對(duì)負(fù) 載供能組發(fā)電源輸出的功率進(jìn)行測(cè)試，平均輸出功率為750 1850ii W，瞬時(shí)輸出功率可以 達(dá)到850mW。當(dāng)然，如果接入的微型發(fā)電機(jī)單元更多的話，輸出功率會(huì)進(jìn)一步加大。
本發(fā)明采用多模式、多器件協(xié)同進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，研究基于MEMS技術(shù)的復(fù)合微能源 系統(tǒng)理念，針對(duì)將多個(gè)產(chǎn)生電能的裝置一體化集成為一個(gè)復(fù)合微能源系統(tǒng)的應(yīng)用問(wèn)題，設(shè) 計(jì)了一種可連接多個(gè)微型發(fā)電裝置的復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)，從硬件和軟件方 面，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合微能源系統(tǒng)電源輸出自主控制功能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明在接入微型壓電式振動(dòng)發(fā) 電機(jī)和微型太陽(yáng)電池條件下，這種復(fù)合微能源系統(tǒng)的平均輸出功率為750 1850iiW，瞬時(shí) 輸出功率可以達(dá)到850mW，而自身的功耗只在100 ii W以下，能滿足連續(xù)振動(dòng)和光照環(huán)境中 微功耗電子器件、傳感器或間歇式大功耗遙測(cè)電路的要求，具有廣泛的應(yīng)用前景和較高的 實(shí)用價(jià)值。 最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)，其特征在于所述復(fù)合微能源電源輸出系統(tǒng)包括負(fù)載供能組和自主控制電路供能組；所述負(fù)載供能組包括用于能量采集的微型發(fā)電源組I、多路電量耦合器I、儲(chǔ)能器I、電子開關(guān)I，所述微型發(fā)電源I的能量輸出端與多路電量耦合器I的能量輸入端相聯(lián)接，所述多路電量耦合器I的能量輸出端與儲(chǔ)能器I的能量輸入端相聯(lián)接，所述儲(chǔ)能器I的能量輸出端與電子開關(guān)I的能量輸入端相聯(lián)接，所述電子開關(guān)I上設(shè)置有用于與負(fù)載聯(lián)接的負(fù)載供電輸出端；所述自主控制電路供能組包括微型發(fā)電源組II、多路電量耦合器II和微控制器，所述微型發(fā)電源組II的能量輸出端與多路電量耦合器II的能量輸入端相聯(lián)接，所述多路電量耦合器II的能量輸出端與微控制器的能量輸入端相聯(lián)接；所述電子開關(guān)I的控制輸入端與微控制器的控制輸出端相聯(lián)接，所述儲(chǔ)能器I的電量信號(hào)檢測(cè)輸出端與微控制器的電量信號(hào)檢測(cè)輸入端相聯(lián)接，所述電子開關(guān)I上還設(shè)置有負(fù)載供電輸出檢測(cè)端，所述負(fù)載供電輸出檢測(cè)端與微控制器的負(fù)載供電檢測(cè)輸入端相聯(lián)接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)，其特征在于所述復(fù)合 微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)還包括備用切換儲(chǔ)能組，所述備用切換儲(chǔ)能組包括微型發(fā)電源組ni、多路電量耦合器ni、儲(chǔ)能器n、電子開關(guān)ii和電子開關(guān)ni，所述所述微型發(fā)電源III的能量輸出端與多路電量耦合器III的能量輸入端相聯(lián)接，所述多路電量耦合器III 的能量輸出端與儲(chǔ)能器II的能量輸入端相聯(lián)接，所述儲(chǔ)能器II的能量輸出端分別與電子 開關(guān)II和電子開關(guān)III的能量輸入端相聯(lián)接，其中，所述電子開關(guān)II的能量輸出端與微控 制器的能量輸入端相聯(lián)接，所述電子開關(guān)III的能量輸出端與儲(chǔ)能器I的能量輸入端相聯(lián) 接，所述電子開關(guān)II和電子開關(guān)III的控制輸入端均與微控制器的控制輸出端相聯(lián)接，所 述儲(chǔ)能器II的電量信號(hào)檢測(cè)輸出端與微控制器的電量信號(hào)檢測(cè)輸入端相聯(lián)接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)，其特征在于所述 自主控制電路供能組還包括濾波電路和穩(wěn)壓電路，所述濾波電路和穩(wěn)壓電路依次聯(lián)接在微 型發(fā)電源組II的能量輸出端與微控制器的能量輸入端之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)，其特征在于所述微型 發(fā)電源組1、微型發(fā)電源組II和微型發(fā)電源組III采用微型發(fā)電機(jī)電源或微型電池類電 源；所述微型發(fā)電源組采用微型發(fā)電機(jī)電源時(shí)，與之相聯(lián)接的多路電量耦合器采用整流橋 式結(jié)構(gòu)形成多路的耦合通道，用于與儲(chǔ)能器的聯(lián)接；所述微型發(fā)電源組采用微型電池類電源時(shí)，與之相聯(lián)接的多路電量耦合器采用單向?qū)?通結(jié)構(gòu)形成多路的耦合通道，用于與儲(chǔ)能器的聯(lián)接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)，其特征在于所述微控 制器采用AVR增強(qiáng)型RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器ATmegal68V。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)能 器I和儲(chǔ)能器II采用超級(jí)電容器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合微能源電源輸出管理控制系統(tǒng)，主要包括負(fù)載供能組和自主控制電路供能組，另外，為實(shí)現(xiàn)能量備用，滿足不間斷供電的要求，還設(shè)計(jì)了備用切換儲(chǔ)能組，本發(fā)明成功地解決了單一MEMS微型發(fā)電器件發(fā)出的電量微小，難以直接為功率較大的負(fù)載供能的難題，充分滿足復(fù)合微能源系統(tǒng)間歇式為負(fù)載提供大電流輸出的要求；本發(fā)明采用了創(chuàng)新的負(fù)載供能、自主控制電路供能和備用切換儲(chǔ)能三組架構(gòu)，其設(shè)計(jì)合理，供能全面，聯(lián)接方式多樣，靈活性高，可根據(jù)實(shí)際需要應(yīng)用于多種負(fù)載場(chǎng)合，有效地降低了轉(zhuǎn)換成本。
文檔編號(hào)H02J9/06GK101752899SQ20091025099
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者廖海洋, 溫志渝 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)