一种可再生能源模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型有关于可再生能源技术领域，尤其是一种可再生能源模块。
【背景技术】
[0002]随着科技水平的进步，微电子技术、无线电技术的飞速发展，手机、mp3、数码相机、笔记本电脑等电子产品极大的丰富和方便了人们的生活和工作。但在能量供给领域，依然采取着传统的供能方式，即利用化学能电池作为主要的能量供应装置。虽然化学能电池因其方便的特点被广泛使用，但是其需要经常更换或充电，能源需求的压力越来越大，同时，浪费材料、污染环境、回收困难等问题也日益突出，这就迫切要求新型供能方式出现。
[0003]众所周知，一次能源包括可再生能源和非再生能源两大类，其中，可再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等，这些可再生能源在自然界可以循环再生。随着上述利用化学能电池作为主要能量供应装置的传统能源供能问题的显现，可再生能源的开发和利用变得越来越重要，而且可再生能源已经在越来越广泛的领域中发挥了重要的作用，比如物联网、智能传感网络、智能手机外设、可穿戴设备、车载智能设备、智能家居类设备、医疗保健类设备、野外监测、军事装备等。
[0004]但是对于可穿戴设备、无线传感网络设备等所需能量级别在IW以下的智能终端设备，目前在针对这些智能终端设备的可再生能源利用过程中，可再生能源的采集、存储和调节分配问题是由系统的不同部分分别来进行处理的，这就会带来系统复杂、能源转换率低、不易集成、造价高等缺点，从而限制了可再生能源在此类设备中的广泛应用。另外，由于可再生能源容易受到外部环境因素的影响，因此输出变化不定，需要新的解决方案来提高能量采集效率。
【实用新型内容】
[0005]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提出了一种可再生能源模块，该模块通过引入分别与能量采集层和能量存储层电连接的能量管理层，并通过能量管理层对于能量采集层、能量存储层以及整个可再生能源模块的管理和控制，能够对于可再生能源进行采集、调节转化、存储、释放、调节分配和状态监控，并且作为一个独立的装置，本实用新型能够使得应用系统从自然环境中稳定地获得和存储工作所需的能量。
[0006]本实用新型提供一种可再生能源模块，该模块包括:能量采集层、能量管理层和能量存储层，其中:
[0007]所述能量采集层、能量管理层和能量存储层之间电连接；
[0008]所述能量采集层采集可再生能源，并将其转化为以电能形式存在的能量；
[0009]所述能量管理层将所述能量采集层采集得到的能量传输至所述能量存储层进行存储，对于所述能量采集层和能量存储层的输入或输出以及可再生能源模块的状态进行管理和控制，接收外部输入信号及向外部输出控制和状态信号，并将所述能量存储层存储的电能输出出去；
[0010]所述能量存储层配置有电能输入和输出端口，根据所述能量管理层的控制，通过电能输入端口储存接收到的能量，并通过电能输出端口将能量输出给所述能量管理层。
[0011]可选地，所述可再生能源至少包括光能、压电能量、热电能量、电磁感应能量、人体动能能量、生物电能量、环境噪音能量中的一种或几种。
[0012]可选地，所述能量采集层包括一层或多层能量采集子层，和/或所述能量管理层包括一层或多层能量管理子层，和/或所述能量存储层包括一层或多层能量存储子层，每一能量采集子层和能量存储子层均分别与所述能量管理子层相应电连接。
[0013]可选地，所述能量采集子层所采集的可再生能源相同或不同。
[0014]可选地，所述能量管理层由电子元件、控制芯片和安装所述电子元件与控制芯片的电路板组成。
[0015]可选地，所述电路板为柔性或非柔性电路板。
[0016]可选地，所述可再生能源模块的各膜层通过基于聚酰亚胺材料的通用基底结合在一起。
[0017]可选地，所述能量存储层为可充放电类储电单元。
[0018]可选地，还包括外部封装层，所述外部封装层对于所述能量采集层、能量管理层和能量存储层进行封装包裹。
[0019]可选地，所述能量管理层包括冷启动电荷泵单元、电能参数转换单元、充放电保护管理单元、最大功率点跟踪控制单元、备用能源管理单元、稳压输出单元，系统监测传输单元和中央控制单元，其中:所述冷启动电荷泵单元在所述可再生能源模块处于初始状态时，提供聚能功能；所述电能参数转换单元对于所述能量采集层输出的电能参数进行转换和调节，产生高电平充电脉冲信号以匹配所述能量存储层对于存储电能所需参数的要求；所述充放电保护管理单元实时监测所述能量存储层的工作电压，根据所述能量存储层的工作电压值，控制所述能量存储层的充电输入或放电输出；所述最大功率点跟踪控制单元利用最大功率点跟踪控制所述能量采集层的输出电压，以提高所述能量采集层的输出效率；所述备用能源管理单元监测外界可再生能源及所述可再生能源模块应用的系统中存在的多种备用电能的强度，并记录监测结果以为所述中央控制单元的能源智能切换提供决策参数；所述稳压输出单元对于所述能量存储层的输出进行稳压和调压操作以达到工作电压的要求；所述系统监测传输单元对于整个可再生能源模块的工作状态进行监测，并把监测所得到的数据通过有线或无线的方式发送出去；所述中央控制单元与各个单元连接，用在多种备用能量源之间进行智能切换，并对各个单元进行控制和协调。
[0020]本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果:
[0021]1、本实用新型可再生能源模块通过引入分别与能量采集层和能量存储层电连接的能量管理层，并通过能量管理层对于能量采集层、能量存储层以及整个可再生能源模块的管理和控制，把可再生能源使用中的采集、调节转化、存储、释放、调节分配和状态监控功能统一在一个装置中实现；
[0022]2、本实用新型在提高再生能源转换率的同时，把多余的能量存储起来，在需要的时候加以释放，从而大大提高了可再生能源的使用效率；
[0023]3、本实用新型可再生能源模块由能量采集层、能量管理层以及能量存储层组成，在一实施例中还采用了薄膜叠加、基底融合及定性封装的新概念，新技术，使本实用新型的可再生能源模块具备超薄柔软的物理特性；
[0024]4、由于本实用新型技术方案中，能量采集和存储集于一体，从而能够减少可再生能源在传输存储过程中产生的损耗；
[0025]5、能够提供可再生能源在利用过程中的实时监控；
[0026]6、本实用新型不限于对于单一种类可再生能源的采集和管理，还可对于多种类可再生能源同时进行采集和管理，从而提高可再生能源的使用范围和能量采集能力；
[0027]7、本实用新型不仅能够解决智能终端设备的持续能源供应的问题，而且还能够起到保护环境、减少污染的作用；
[0028]8、本实用新型可以显著降低最终集成设备的整体造价，降低系统集成复杂度；
[0029]9、本实用新型可以显著降低最终集成设备的安装和维护费用。
【附图说明】
[0030]图1是根据本实用新型一实施例的可再生能源模块的截面结构示意图；
[0031]图2是根据本实用新型一实施例的可再生能源模块的各膜层结构的分解示意图；
[0032]图3是根据本实用新型一实施例的能量管理层的结构示意图；
[0033]图4是将能量采集层输出的低电压信号转换成高电压脉冲信号的示意图；
[0034]图5是根据本实用新型另一实施例的可再生能源模块的截面结构示意图；
[0035]图6是根据本实用新型一实施例的基于光能的可再生能源模块的主要膜层结构分解示意图；
[0036]图7是根据本实用新型一实施例的基于压电能量的可再生能源模块的主要膜层结构分解示意图；
[0037]图8是根据本实用新型一实施例的基于热电能量的可再生能源模块的主要膜层结构分解示意图；
[0038]图9是根据本实用新型一实施例的基于电磁感应能量的可再生能源模块的主要膜层结构分解示意图；
[0039]图10是根据本实用新型另一实施例的可再生能源模块的截面结构示意图；
[0040]图11是根据本实用新型另一实施例的可再生能源模块的截面结构示意图；
[0041]图12是根据本实用新型另一实施例的可再生能源