一種集成充電電池裝置的製作方法
2023-10-26 21:29:42 1
專利名稱：一種集成充電電池裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於監測預警系統中的集成充電電池裝置。特別提供了一種可以同時收集兩種頻率以上的射頻信號以及熱能信號的方法，可將收集的能量存儲起來，作為電源供電。
背景技術：
在安全監測預警系統中，微機器人、射頻識別、無線傳感器和應答器、遙感探測等電子設備的能量傳輸距離一般在數米、數釐米範圍內，這些電子設備一般需要適應任意的工作時間和極長的待機時間，利用微波輸能技術能夠滿足這些要求。上述傳感器網絡系統需要小型和簡單的微傳感器節點，在這些節點處，由於傳感器的尺寸、重量很小，且需要定期維護，因此電源成為一個重要和關鍵的問題。有些解決方法如太陽能電池，很難與傳感器系統集成；還有利用機械振動提供能量的方法，但傳感器必須處於移動物體之上，對於靜止物體則無法實現。本發明所設計的集成充電電池裝置可同時收集射頻信號和熱信號的能量，作為電源使用能很好的解決上述問題，且易於集成。
發明內容
本發明的目的是解決背景技術所述在高危或偏遠地區維護電池帶來的不便，提供了一種新的能量收集方法。本發明採取同時收集多種射頻信號和熱能信號的辦法，實現了多種能量的採集，提高能量收集的效率。射頻信號收集可包含多種頻率選擇，通過射頻功率檢測電路選取匹配的信號實現能量收集。該模塊含射頻功率檢測電路、匹配電路和三階升壓電路。集成充電電池裝置主要包括改進型全波整流電路，改進型升壓泵電路，帶MOS負反饋的開關控制電路和電量儲存/管理模塊。(I)運用改進型CMOS交叉耦合全波整流電路取代傳統肖特基二極體整流電路，減小了小信號整流後的輸出直流損耗。(2)改進型升壓泵電路利用了五階CP脈衝控制升壓電路的方法，克服了傳統的升壓電路需要外界電源供電、耗電量大等的缺陷，提高了整體電路的輸出效率。(3)開關控制電路由電壓檢測器和開關電晶體組成，滿足低電流消耗要求。開關控制電路由電壓檢測器和開關電晶體組成，滿足了低電流消耗要求。集成充電電池裝置與傳統充電裝置相比關鍵模塊採用集成電路工藝器件，並利用了無源和有源混合電能儲存和管理模塊，從而實現高度集成化，同時低功耗的設計提升了充電效率。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
圖1是集成充電電池裝置的結構示意圖；圖2是集成充電電池裝置的升壓泵電路示意圖。
具體實施例方式集成充電電池也可以用在核洩漏預警監測、油氣管道光纖監測預警、水質生物預警、食品安全監測預警、山洪災害監測預警系統中等多個領域。下面以在核洩漏預警監測系統中的應用來說明具體實施方式
。使用時只需將集成充電電池的輸出端與傳感器節點外圍電路相連，就可以自行收集射頻能量和熱能。具體原理如圖1所示。針對外部不同頻率的射頻信號，通過射頻功率檢測電路選取匹配的信號實現能量收集，通過三階升壓電路提高電壓，傳送至電能儲存和管理模塊外部的熱能信號通過熱釋電模塊轉換為低頻電信號，經過交叉耦合全波整流電路轉換為直流信號，通過CP升壓泵電路提高至設定輸出電壓，如圖2所示。經過開關控制電路傳送至電能儲存和管理模塊，此模塊既能控制對微電池充電又能控制微電池對能量採集系統的供電。
權利要求
1.一種用於監測預警系統中的集成充電電池裝置，包括 (1)可同時收集射頻信號和熱信號； (2)射頻/熱信號收集電路含改進型全波整流電路，改進型升壓泵電路，帶MOS負反饋的開關控制電路以及電能儲存和管理模塊； (3)射頻信號收集可包含多種頻率選擇，通過射頻功率檢測電路選取匹配的信號實現能量收集。
其特徵在於能夠收集空間電磁波和基站發射的多種頻段的電磁波以實現能量收集，還能夠利用複合熱釋電材料實現能量收集，並且能夠將收集到的能量儲存；耗電量低，效率高；體積小，重量輕，集成度高。
2.按照權利要求1所述的集成充電電池裝置，其特徵是射頻信號以及熱信號同時收集，實現了多種能量的採集，熱能信號通過複合熱釋電材料接收並轉換。
3.按照權利要求1所述的集成充電電池裝置，其特徵是包含多種頻段選擇，含射頻功率檢測電路，在射頻信號能量收集上實現多能量融合。
4.按照權利要求1所述的集成充電電池裝置，其特徵是運用改進型CMOS交叉耦合全波整流電路，減小了小信號整流後的輸出直流損耗。
5.按照權利要求1所述的集成充電電池裝置，其特徵是改進型升壓泵電路利用五階CP脈衝控制升壓電路的方法，減少耗電量，不需要外界電源供電，能夠提高整體電路的輸出效率。
6.按照權利要求1所述的集成充電電池裝置，其特徵是開關控制電路由電壓檢測器和開關電晶體組成，滿足低電流消耗的要求。
7.按照權利要求1所述的集成充電電池裝置，其特徵是利用無源電能儲存和管理模塊並實現集成化。
全文摘要
一種用於監測預警系統中的集成充電電池裝置。該電池可同時收集射頻能量和熱能，射頻信號收集可包含多種頻率選擇，通過射頻功率檢測電路選取匹配的信號實現能量收集，射頻信號收集含射頻功率檢測、和三階升壓。該裝置採用改進型CMOS交叉耦合全波整流電路取代傳統肖特基二極體整流電路，減小了小信號整流後的輸出直流損耗。採用改進型升壓泵電路利用了五階CP脈衝控制升壓電路的方法，克服了傳統的升壓電路需要外界電源供電、耗電量大等缺陷，提高了整體電路的輸出效率。採用開關控制電路由電壓檢測器和開關電晶體組成，滿足低電流消耗要求。該裝置與傳統充電裝置相比採用了無源和有源混合電能儲存和管理模塊，從而更易於實現集成化。
文檔編號H02J17/00GK103023114SQ20121055549
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月8日 優先權日2012年12月8日
發明者王芳, 王旭, 王長清, 王明遠, 修素樸, 李蕾, 張咪, 劉香敏, 馬春旺 申請人:河南師範大學