回收振动能量的压电能量回收装置

摘要

本发明公开了一种回收振动能量的压电能量回收装置，包括能量回收单元、系统接口电路单元和储能单元，能量回收单元包括压电能量单元和压电传感单元，压电能量单元由至少一个贴设在结构表面的第一压电元件组成，压电传感单元由至少一个贴设在结构表面的第二压电元件组成，系统接口电路单元包括ESSH接口电路单元、极值检测单元、初始充电电路单元和电源管理单元。本发明与现有的压电能量回收器相比，在接口电路中采用了ESSH技术，克服了原有串联同步开关电感方法回收功率随负载变化而变化的缺点；功耗低，不仅在振动水平高的环境中回收能量，也可从振动水平低的环境中有效回收能量，在振动能量回收中具有广泛的应用前景。

主权项

一种回收振动能量的压电能量回收装置，包括能量回收单元、系统接口电路单元和储能单元，所述的能量回收单元包括压电能量单元和压电传感单元，压电能量单元由至少一个贴设在结构表面的第一压电元件(1)组成，压电传感单元由至少一个贴设在结构表面的第二压电元件(2)组成，第一压电元件(1)和第二压电元件(2)的输入端贴设在结构表面，其特征在于，所述的系统接口电路单元包括ESSH接口电路单元、极值检测单元、初始充电电路单元和电源管理单元，ESSH接口电路单元包括电感(L)、第一、第二、第三、第四二极管(D1、D2、D3、D4)、第一、第二开关(S1、S2)和第一、第二立即储能电容(C1、C5)；第一压电元件(1)的输出端通过电感(L)与第一开关(S1)的一端连接，第一开关(S1)另一端与第一二极管(D1)的正端连接，第一二极管(D1)的正端与第三二极管(D3)的负端连接；第二二极管(D2)负端与第一二极管(D1)的负端连接，正端与第四二极管(D4)负端连接，第四二极管(D4)正端与第三二极管(D3)的正端连接；第一立即储能电容(C1)一端与第二二极管(D2)负端连接，另一端与第四二极管(D4)正端连接；第一压电元件(1)的输入端与第二二极管(D2)的正端连接；第二二极管(D2)负端与第二开关(S2)的一端相连，第二开关(S2)的另一端与第二立即储能电容(C5)的正端连接，第二立即储能电容(C5)的负端与第四二极管(D4)正端连接，第二立即储能电容(C5)的正端分别与储能单元一端、初始充电电路单元一端和电源管理单元一端连接；电源管理单元另一端依次通过极值检测单元中的极值检测电路、第三开关(S3)与第二压电元件(2)的输出端连接，同时第二压电元件(2)的输出端通过常闭开关(S4)与初始充电电路单元连接，初始充电电路单元的另一端与第二立即储能电容(C5)连接；极值检测单元向第一开关(S1)输出开关控制信号。