一种可穿戴设备自供电系统的制作方法

本发明涉及一种可穿戴设备自供电系统，属于应用于可穿戴设备的能量采集自供电技术领域。

背景技术：

目前，越来越多的可穿戴设备出现在人们的生活当中，然而可穿戴设备无法实现有源供给，需要使用电池进行供电，电池续航时间短，需要频繁充电或者更换电池为消费者的使用带来很大的不便。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种可穿戴设备自供电系统。

一种可穿戴设备自供电系统，采集人体或环境中的各种形式的能量(动能、热能、化学能、光能、声能等)，利用储能元件储存电能，经过超低功耗的电源管理接口电路，从而给可穿戴设备供电。

一种可穿戴设备自供电系统，采集人体或环境中的各种形式的能量，能量为动能、热能、化学能、光能或者声能，利用储能元件储存能量，经过超低功耗的电源管理接口电路给可穿戴设备供电。

包括能量采集模块、储能模块和接口电路。

能量采集模块：采集人体或环境中的各种形式的能量进行发电，

接口电路：对发电后得到的电能进行管理后传输到储能模块进行存储；

储能模块：储能模块对接口电路传送的电能进行存储，再通过接口电路向可穿戴设备供电。

能量采集模块为振动能量采集模块，利用人体活动时产生的振动能发电；也可以是温差能量采集模块，利用人体与环境温度的温差进行发电；还可以是光能采集模块，利用环境中的太阳能或者室内弱光进行发电。

接口电路包括整流模块、开关电路和稳压模块。

接口电路包括：

整流模块：将能量采集模块产生的电能调整为直流电后传输到储能模块进行存储；

开关电路：监测储能模块的电压，当电压达到一定阈值后导通，电压低于一定阈值后断开；

稳压模块：将储能模块与可穿戴设备连接起来，储能模块经稳压后向可穿戴设备供电；

对于功耗较低的可穿戴设备，接口电路包括整流模块和稳压模块，能量采集模块采集人体或环境中的能量转化为电能，能量采集模块出来的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，储能模块通过稳压模块与可穿戴设备直接相连，持续为可穿戴设备供电。

能量采集模块采集人体或环境中的能量转化为电能，能量采集模块出来的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，开关电路持续对储能模块进行电压监测，当电压低于一定阈值时持续处于断开状态，当电压超过一定阈值(即储能模块有充足的电量)后导通，导通后储能模块经稳压模块与可穿戴设备相连，可穿戴设备在开关电路导通期间工作，从而实现间歇工作。

对于一些大部分时间处于低功耗工作状态或待机状态或休眠状态，间歇需要高功耗状态工作的可穿戴设备，接口电路包括整流模块、开关电路和稳压模块，将开关电路作为一个控制信号接入可穿戴设备，当开关电路断开时，可穿戴设备运行低功耗功能或处于待机或休眠状态，当储能模块拥有较多富余电量后，开关电路导通，稳压模块在开关电路之后将可穿戴设备与储能模块连接起来，储能模块开始经稳压模块向可穿戴设备供电，可穿戴设备开始运行高功耗功能。

本发明的优点是:

随着各种微低功耗芯片技术的发展，一些具有特定功能的可穿戴设备的功耗也越来越低，而人体及环境中的各种形式的能量是非常丰富的，把这一部分能量收集起来并转化成电能为可穿戴设备供电，将极大延长可穿戴设备的续航时间，对于一些微低功耗的可穿戴设备来说则可以完全免电池使用，实现无限续航。

自供电系统的引入，将极大地提升可穿戴设备的用户体验，而且还可以替代很大一部分电池，节能环保，对可穿戴设备本身的发展以及能源可持续发展都具有重要的意义。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明提供的一种可穿戴设备自供电系统架构示意图。

图2为本发明提供的一种持续工作的自供电可穿戴设备架构示意图。

图3为本发明提供的一种间歇工作的自供电可穿戴设备架构示意图。

图4为本发明提供的一种持续低功耗间歇高功耗的自供电可穿戴设备架构示意图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

为便于对本发明实施例的理解，下面将做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例1：如图1、图2、图3及图4所示，一种可穿戴设备自供电系统，为了解决可穿戴设备电池续航时间短，需要频繁充电或更换电池的问题，本发明采集人体或环境中的各种形式的能量(动能、热能、化学能、光能、声能等)，利用储能元件储存电能，经过超低功耗的电源管理接口电路，从而给可穿戴设备供电。

一种可穿戴设备自供电系统，包括能量采集模块、储能模块和接口电路。

能量采集模块采集人体或环境中的各种形式的能量进行发电，接口电路对电能进行管理后，传输到储能模块进行存储，再通过接口电路向可穿戴设备供电。

能量采集模块可以是振动能量采集模块，利用人体活动时产生的振动能发电；也可以是温差能量采集模块，利用人体与环境温度的温差进行发电；还可以是光能采集模块，利用环境中的太阳能或者室内弱光进行发电。

接口电路包括整流模块、开关电路和稳压模块。

其中，整流模块将能量采集模块产生的电能调整为直流电后传输到储能模块进行存储。

开关电路监测储能模块的电压，当电压达到一定阈值后导通，电压低于一定阈值后断开。

对于超低功耗的可穿戴设备，稳压模块可以将储能模块与可穿戴设备连接起来，储能模块经稳压后向可穿戴设备供电；对于一些稍高功耗的可穿戴设备，稳压模块可在开关电路之后将可穿戴设备与储能模块连接起来，这样在开关电路导通后，储能模块才开始经稳压模块向可穿戴设备供电；对于一些大部分时间处于低功耗工作状态或待机状态，间歇需要高功耗状态工作的可穿戴设备，可将开关电路作为一个控制信号接入可穿戴设备，当开关电路断开时，可穿戴设备运行低功耗功能，当储能模块拥有较多富余电量后，开关电路导通，可穿戴设备开始运行高功耗功能。

在可穿戴设备的使用过程中，储能模块会频繁地进行充放电，因此储能模块的充放电寿命次数需要比较大，可使用超级电容或可充电电池，如果使用可充电电池还需要匹配合适的充放电管理电路。

实施例2：如图2所示,本实例为一种持续工作的自供电可穿戴设备。

能量采集模块采集人体或环境中的能量转化为电能，能量采集模块出来的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，储能模块通过稳压模块与可穿戴设备直接相连，持续为可穿戴设备供电。

实施例3：如图3所示,本实例为一种间歇工作的自供电可穿戴设备。

能量采集模块采集人体或环境中的能量转化为电能，能量采集模块产生的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，开关电路持续对储能模块进行电压监测，当电压低于一定阈值时持续处于断开状态，当电压超过一定阈值(即储能模块有充足的电量)后导通，导通后储能模块经稳压模块与可穿戴设备相连，可穿戴设备在开关电路导通期间工作，从而实现间歇工作。

实施例4：如图4所示,本实例为一种持续低功耗间歇高功耗的自供电可穿戴设备。

能量采集模块采集人体或环境中能量转化为电能，能量采集模块输出的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，储能模块通过稳压模块与实现低功耗功能的器件相连，持续为其供电，可穿戴设备处于低功耗状态工作。

开关电路持续对储能模块进行电压监测，当电压低于一定阈值时持续处于断开状态，当电压超过一定阈值(即储能模块有富余的电量)后导通，导通后实现高功耗功能的器件开始工作，可穿戴设备进入高功耗状态。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。