[实用新型]一种可穿戴式能量收集系统

说明书

本实用新型提供一种可穿戴式能量收集系统，属于能量收集设备领域，用于解决现有技术中的野外供电设备不够轻便、受天气制约严重的缺陷。可穿戴式能量收集系统包括依次连接的能量转化模块、能量收集模块、能量存储模块、能量输出模块以及负载；其中能量转化模块用于产生电能；能量收集模块用于将产生的电能存储在能量存储模块中；能量输出模块用于通过能量存储模块为负载提供电能。其中能量转换模块为摩擦纳米发电机、压电纳米发电机或光电子模块。能量收集模块为LTC3588芯片。能量存储模块为DC‑DC稳压器或柔性超级电容。能量输出模块为接口电路。负载为LED光源。本实用新型能够收集多种能量并进行存储，具有较强的环境适应性。

技术领域

本实用新型涉及能量收集设备领域，具体涉及一种可穿戴式能量收集系统。

背景技术

士兵野外作战、驴友外出旅行时，常处于没有电网的环境中，用电需求往往得不到满足。目前常用太阳能电池板作为野外供电设备，但光伏发电受天气制约严重，实际使用时需要将其与其他发电装置耦合。

可以将微弱机械能转化为电能的压电纳米发电机(PENG)和摩擦纳米发电机(TENG)在近几年得到了快速发展，为解决野外供电问题提供了新的思路。但是PENG和TENG在周期性机械运动的作用下会发出频率随机的脉冲交流电，且呈高电压(数百伏)、低电流(～μA)的输出特性，与电子器件的需求很不匹配，无法直接为负载供电。因此需要引入储能环节对能量进行调制。

在之前的工作中，常将PENG和TENG通过整流桥后直接与储能装置相连，由于PENG和TENG固有的高阻抗(～MΩ),严重的阻抗失衡会导致系统充电效率偏低。而传统的变压器低频响应较差，不能作为阻抗匹配网络。

此外，在之前的工作中，常使用锂电池作为纳米发电机的储能装置。但锂电池大多为刚性结构，体积、重量大，不能满足可穿戴设备对柔性化的需求。同时，锂电池中液态电解质在使用中易发生泄露，若应用于人体穿戴设备中会带来安全隐患。另一方面，由于锂电池无法有效收集微小电流，使用锂电池作为纳米发电机的储能模块会导致能量利用效率低等问题。

因此，设计一种安全、高效、便捷的可穿戴式能量收集系统具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决现有技术中的野外供电设备不够轻便、受天气制约严重的缺陷。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种可穿戴式能量收集系统，包括依次连接的能量转化模块、能量收集模块、能量存储模块、能量输出模块以及负载；其中能量转化模块用于产生电能；能量收集模块用于将产生的电能存储在能量存储模块中；能量输出模块用于通过能量存储模块为负载提供电能。

优选地，能量转换模块为摩擦纳米发电机、压电纳米发电机或光电子模块。

优选地，所述光电子模块为柔性太阳能电池板、可折叠太阳能光伏板或光伏阵列装置。

优选地，能量收集模块为LTC3588芯片。

优选地，能量存储模块为DC-DC稳压器或柔性超级电容。

优选地，能量输出模块为接口电路。

优选地，负载为LED光源。

相比于现有技术，本实用新型至少具有以下有益效果之一：

(1)本实用新型的可穿戴绿色混合动力系统引入了超级电容作为储能装置，实现了对微弱电流的有效收集。另外，能量收集模块将微弱机械能和/或太阳能转化为电能后，先经过能量管理模块对电能进行调制，再将电能存储到储能模块中，提高了能量利用效率和输出功率。