模块的截面结构示意图；
[0042]图13是根据本实用新型一实施例的各膜层的结合示意图；
[0043]图14是根据本实用新型另一实施例的各膜层的结合示意图。
【具体实施方式】
[0044]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0045]本实用新型提供一种可再生能源模块，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，图2是本实用新型可再生能源模块的各膜层结构的分解示意图，如图1和图2所示，在该实施例中，所述可再生能源模块包括能量采集层2、能量管理层3和能量存储层4，其中:
[0046]所述能量采集层2、能量管理层3和能量存储层4之间电连接；
[0047]所述能量采集层2采集可再生能源，并将其转化为以电能形式存在的能量；
[0048]其中，所述可再生能源包括但不限于光能(Photovoltaic Energy)、压电能量(Piezoelectric Energy)、热电能量(Thermoelectric Energy)、电磁感应能量(Magneticinduct1n Energy)、人体动能能量(Kinetic Energy)、生物电能量(B1-energy)、环境噪音能量(Environment Noise Energy)等可再生能源，具体地，所述光能包括室外日照和室内照明产生的光能；压电包括震动和压力变形产生的能量；热电包括人体环境温差和物体温差产生的能量；电磁感应包括由于震动产生的切割磁力线效应、无线信号源和电磁干扰产生的能量；所述人体动能能量包括利用人体动能产生的能量；所述生物电能量包括利用生物电的方式产生的能量；所述环境噪音能量包括利用环境噪音产生的能量。
[0049]需要说明的是，可再生能源在物联网及移动计算通信等技术领域中的应用还仅仅处于起步阶段，新的可再生能源的利用方式在不断的出现，下文中，本实用新型仅以目前已经具备商业化和规模产量的四种可再生能源，即光能、压电能量、热电能量、电磁感应能量，进行描述，以达到利于实际应用的目的。但本领域技术人员应当能够明了，本实用新型可再生能源模块可以根据可再生能源类型的不同以及实际应用的需要进行可以想到的修改、等同替换或改进，以对于其他可再生能源进行采集、管理和存储。
[0050]所述能量管理层3将所述能量采集层2采集得到的能量传输至所述能量存储层4进行存储，对于所述能量采集层2和能量存储层4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4存储的电能输出出去；
[0051]图3是根据本实用新型一实施例的能量管理层3的结构示意图，如图3所示，在本实用新型一实施例中，所述能量管理层3包括冷启动电荷泵单元(Cold Start ChargePump Unit)、电能参数转换单元(Power Boost Unit)、充放电保护管理单元(BatteryController Unit)、最大功率点跟踪控制单元(MPPT Controller Unit)、备用能源管理单元(Backup Power Controller Unit)、稳压输出单元(Low Dropout Regulator Unit)、系统监测传输单元(Sensing and Communicat1n Unit)和中央控制单元，其中:
[0052]所述冷启动电荷泵单元用于在所述可再生能源模块处于初始状态，即内部零能源状态时，提供聚能功能，即对所述冷启动电荷泵单元内部的电容进行充电，以提供初始能量源；
[0053]所述电能参数转换单元用于对于所述能量采集层2输出的电能参数进行转换和调节，产生高电平充电脉冲以匹配所述能量存储层4对于存储电能所需参数的要求；
[0054]具体地，由于所述能量采集层2输出的电能参数往往与所述能量存储层4所需要的充电参数不匹配，例如，如果所述能量采集层2为光伏膜，并在光照强度为500LUX时采集并转换得到的输出电能参数分别为1.1V和?0.39mA，而当所述能量存储层4为固态锂离子充电膜时，其充电所需的电能参数则为4.2V和>0.1mA，很明显，两者并不匹配。为了能够把所述能量采集层2采集得到的能量存储到所述能量存储层4，所述电能参数转换单元需要对于所述能量采集层2输出的电能参数进行调整，以满足所述能量存储层4对于充电参数的要求，比如，将所述能量采集层2输出的低电压信号转换成高电压脉冲信号，如图4所示，图4中，Vh表示所述能量采集层2输出信号的电压，V。表示所述能量存储层4所要求的充电电压，\表示经过所述电能参数转换单元转换后得到的脉冲信号的电压。
[0055]所述充放电保护管理单元用于实时监测所述能量存储层4的工作电压，根据所述能量存储层4的工作电压值，控制所述能量存储层4的充电输入或放电输出，即为所述能量存储层4的过度充放电提供动态保护；
[0056]具体地，所述能量存储层4在充电完成后即达到最高工作电压，此时如果继续向所述能量存储层4进行充电，将会对其造成不可挽回的损坏，即所谓的过度充电；另一方面，所述能量存储层4在持续放电后其工作电压将会低于最低容许电压，此时如果继续放电，也将会对所述能量存储层4造成不可挽回的损坏，为了避免由于过度充放电对于所述能量存储层4造成的损坏，所述充放电保护管理单元将实时监测所述能量存储层4的工作电压，当监测发现所述能量存储层4的工作电压高于最高工作电压，或者低于最低容许电压时，则立即断开所述能量存储层4的充电输入(防止过度充电)或放电输出(防止过度放电)。
[0057]所述最大功率点跟踪控制单元用于利用最大功率点跟踪(Maximum Power PointTracking, MPPT)控制所述能量采集层2的输出电压，以提高所述能量采集层2的输出效率;
[0058]最大功率点跟踪是指，可再生能源采集的功率输出在某一特定输出电压时会达到最大，通常把这一特定电压点称作最大功率点，其中，不同可再生能源的最大功率点会有所不同，比如对于光伏可再生能源，其最大功率点一般在开路电压的70% -80%之间，其中，开路电压是指可再生能源在输出电路断开(即没有负载)的情况下所测得的输出电压；对于热能可再生能源，其最大功率点一般在开路电压的60%-70%之间。而MPPT的目的就是保证所述能量采集层2在工作时的输出电压稳定在最大功率点。以光伏可再生能源为例，假设光伏可再生能源采集层的开路电压为1.2V，经过换算，可以得知其最大功率点的输出电压为1.2*80%= 0.96V，那么MPPT控制电路就会通过调节自身的负载阻抗(其中，MPPT控制电路与所述能量采集层2形成连接，MPPT控制电路可以认为是负载部分)，来控制所述能量采集层2的输出电压，从而使所述能量采集层2的输出电压稳定在0.96V。根据实验比较计算，MPPT可以使所述能量采集层2的输出效率提高30% -40%。
[0059]所述稳压输出单元用于对于所述能量存储层4的输出进行稳压和调压操作以达到工作电压的要求，在应用系统中，通常对工作电压有着不同的要求，而且在一定的电流范围内，电压需要保持不变，所述稳压输出单元就是用来保证可再生能源模块的输出电压满足系统工作电压的要求。
[0060]所述备用能源管理单元用于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，从而优化可再生能源能量转换的效率；
[0061]所述系统监测传输单元用于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，在以物联网和云计算为特点的应用中，各个节点的能量使用状态可以通过大数据技术进行分析；
[0062]所述中央控制单元与上述各个单元，即与所述冷启动电荷泵单元、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、稳压输出单元和系统监测传输单元连接，用于在多种备用能量源之间进行智能切换，并对上述各个单元进行控制和协调，从而保证所述能源采集层2和能源存储层4能够正常地工作和运行。
[0063]所谓能量源智能切换是指，在所述可再生能源模块应用的系统中存在除可再生能源之外的电能来源，比如，系统自身的备用电池