专利名称：一种能源自采集与供能系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于微型电源技术领域，特别涉及一种微能源自采集与供能系 统，及该系统在微电子机械系统领域的应用。
背景技术：
工业微电子化已是不争的事实。各种植入式装置、分布式系统、无线传感
器、无线通信设备、监控设备等都朝向自动化、微小化的MEMS (Micro Electro Mechanical System,微电子机械系统)发展。现实应用中，例如环境监测、天 气监测预报、建筑物状态监控、城市交通监控、机场安全监控、大面积农田或 工业园区安全监测等， 一般将数量众多MEMS设备部署在广阔的区域内。长距离 布置电源线、更换彭池等传统的供能方式对于这些应用是不现实的。
另一方面，这些MEMS设备工作的环境到处存在着微弱风及微弱震动，开发 一种可以长时间使用的、将外界环境中的微风、微震等微能源转换为电能的微 能源自采集与供能系统，是人们期待解决的重要课题，具有广阔的应用前景。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有供电技术的不足，提供一种高集成度、可充 电电池组与微型发电机互为补充的、利用微风与微震等微能源的环保的微能源 自采集与供能系统。
为了实现实用新型目的，采用的技术方案如下
一种能源自采集与供能系统，由发电机和管理电路组成，所述发电机采用 将微风或微震转换为电能的能源转换装置。
上述技术方案中，所述发电机采用微型发电机，以及由可充电电容器组和 可充电电池组组成的双冗余电源。
所述管理电路由IC控制电路模块、充电开关电路、调压整流电路组成。
所述微型发电机连接可充电电容器组，可充电电容器组经过IC控制电路 模块、充电开关电路、调压整流电路后分成两个输出分支，其中一个与可充电 电池组连接，另一个与外部设备连接。
所述可充电电池组与外部设备连接。
本实用新型可应用如下
一种能源自采集与供能系统在微电子机械系统的应用，所述微电子机械系 统设备采用能源自采集与供能系统供电。
微型发电机将微电子机械系统设备所处环境中的微风或微震微能源转化 为电能，存储于可充电电容器组中，可充电电容器组一方面经过调压整流电路 直接给微电子机械系统设备供电， 一方面将多余电能存储积累；若微型发电机 工作正常，可充电电容器组处于充满状态，IC控制电路模块打开充电开关电路， 电流经过调压整流电路为可充电电池组充电，若微型发电机工作不正常，而且 可充电电容器组处于过放电状态，IC控制电路模块关闭充电开关电路，并选择
可充电电池组作为电源为MEMS设备供电。
所述供电过程还包括可充电电池组在充电过程中处于过热超温状态时，IC 控制电路模块关闭充电开关电路，保护可充电电池组的处理步骤。
所述供电过程的电路如下
通过管理电路的Pl、 P2接口连接微型发电机，微型发电机发出的电流经 过调压整流电路中的二极管D2 D6、 D8 D11后，存储在可充电电容器组C4、 C8中，存储在C4、 C8中的电流经过二极管D1向U3供电，U3通过P3接口连接
微电子机械系统设备；
通过U2A进行电池电压釆样放大处理，并将VBAT信号输入到IC控制电路 模块U4的23针脚，通过U2B进行充电电流采样放大处理，并将IBAT信号输入 到IC控制电路模块U4的24针脚，U4利用这两个信号进行判断，如果微型发 电机工作正常，可充电电容器组处于满冲状态，U4通过第15针脚发送P画信 号到U1，通过U1向可充电电池组充电，如果微型发电机工作不正常，可充电 电容器组处于过放电状态，可充电电池组经过D7向U3供电。
所述供电过程的电路还包括U4经过VBAT信号检测可充电电池组的电压状 态，以判断可充电电池组是否充满电，如果充满电，则不需要继续充电，如果 未充满电，则启动Ul进行充电控制，可充电电池组还通过底部的温度传感器 RT1检测自身的温度状态，并将TBAT信号输入到U4的25针脚，U4通过TBAT 信号判断是否需要断开充电电路，以保护电池组。
本实用新型具有以下优点
1、 微型发电机采集利用环境中的微风、微震，将机械能转换为电能，不 需要提供额外的燃料，因而不需要更换燃料及不排放废弃物。
2、 可充电电容器组与可充电电池组组成双冗余电源，在发电量充足时可 以直接使用可充电电容器组作为电源供电，发电量不足时可以使用可充电电池 组作为电源供电，保证了长期、稳定电能供给。
3、 可充电电容器组自身也作为充电器，可以积累电能。可充电电池组可 以反复自动充电，不至于长时间放电而需要更换。
4、 IC控制电路模块设计合理，既可选择供电电源，又可进行充电，还能 根据可充电电池组的温度来切换充电电路，保护可充电电池。
图1是本实用新型的组成结构示意框图； 图2是本实用新型的具体实施方式
示意框图； 图3是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。
如图1所示，本实用新型的微能源自采集与供能系统包括微型发电机加上 可充电电容器组和可充电电池组组成的双冗余电源子系统，IC控制电路、充电 开关电路、调压整流电路组成的管理电路子系统。
本实用新型的具体实施方式
如图2所示，微型发电机连接可充电电容器组， 可充电电容器组经过工c控制电路模块、充电开关电路、调压整流电路后分别与 可充电电池组以及MEMS设备连接。可充电电池组连接MEMS设备。将釆集系统 放置于有微风、微震的环境中，微型发电机便可开始发电，系统开始工作。
如图3所示，Pl、 P2接口连接微型发电机。P3接口可以连接MEMS设备。 系统开始工作后，微型发电机发电，微型发电机发出的电经过调压整流电路中 的二极管D2 D6、 D8 D11后，存储在可充电电容器组C4、 C8中。存储在C4、 C8中的电流经过二极管D1向U3供电。U3连接P3接口。此时，U2A进行电池 电压采样放大处理，并将VBAT信号输入到IC控制电路模块U4的23针脚；U2B 进行充电电流采样放大处理，并将IBAT信号输入到IC控制电路模块U4的24 针脚。U4利用这两个信号进行判断，如果微型发电机工作正常，可充电电容器 组处于满冲状态，U4通过第15针脚发送P丽信号到U1，通过U1向可充电电池 组充电；如果微型发电机工作不正常，可充电电容器组处于过放电状态，可充 电电池组经过D7向U3供电。另外，U4经过VBAT信号检测可充电电池组的电 压状态，判断可充电电池组是否充满电。如果可充电电池组充满电，则不需要
继续充电；如果可充电电池组未充满电，则启动U1进行充电控制。可充电电池
组底部的温度传感器RT1可检测电池组的温度状态，并将TBAT信号输入到U4 的25针脚，U4通过TBAT信号判断是否需要断开充电电路，保护电池组。
权利要求1、一种能源自采集与供能系统，其特征在于由发电机和管理电路组成，所述发电机采用将微风或微震转换为电能的能源转换装置。
2、 根据权利要求1所述的能源自采集与供能系统，其特征在于所述发电 机采用微型发电机，以及由可充电电容器组和可充电电池组组成的双冗余电源。
3、 根据权利要求1或2所述的能源自采集与供能系统，其特征在于所述 管理电路由IC控制电路模块、充电开关电路、调压整流电路组成。
4、 根据权利要求3所述的能源自采集与供能系统，其特征在于所述微型 发电机连接可充电电容器组，可充电电容器组经过IC控制电路模块、充电开关 电路、调压整流电路后分成两个输出分支，其中一个与可充电电池组连接，另 一个与外部设备连接。
5、 根据权利要求4所述的能源自采集与供能系统，其特征在于所述可充 电电池组与外部设备连接。
专利摘要本实用新型提供了一种能源自采集与供能系统，系统由发电机和管理电路组成，所述发电机采用将微风或微震转换为电能的能源转换装置。所述微电子机械系统设备采用能源自采集与供能系统供电。本实用新型为高集成度、可充电电池组与微型发电机互为补充的、利用微风与微震等微能源的环保的微能源自采集与供能系统。
文档编号H02J7/00GK201188547SQ20082004692
公开日2009年1月28日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者周翠英, 孙志强 申请人:中山大学