本發(fā)明涉及一種可穿戴設(shè)備自供電系統(tǒng)，屬于應用于可穿戴設(shè)備的能量采集自供電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，越來越多的可穿戴設(shè)備出現(xiàn)在人們的生活當中，然而可穿戴設(shè)備無法實現(xiàn)有源供給，需要使用電池進行供電，電池續(xù)航時間短，需要頻繁充電或者更換電池為消費者的使用帶來很大的不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種可穿戴設(shè)備自供電系統(tǒng)。

一種可穿戴設(shè)備自供電系統(tǒng)，采集人體或環(huán)境中的各種形式的能量(動能、熱能、化學能、光能、聲能等)，利用儲能元件儲存電能，經(jīng)過超低功耗的電源管理接口電路，從而給可穿戴設(shè)備供電。

一種可穿戴設(shè)備自供電系統(tǒng)，采集人體或環(huán)境中的各種形式的能量，能量為動能、熱能、化學能、光能或者聲能，利用儲能元件儲存能量，經(jīng)過超低功耗的電源管理接口電路給可穿戴設(shè)備供電。

包括能量采集模塊、儲能模塊和接口電路。

能量采集模塊：采集人體或環(huán)境中的各種形式的能量進行發(fā)電，

接口電路：對發(fā)電后得到的電能進行管理后傳輸?shù)絻δ苣K進行存儲；

儲能模塊：儲能模塊對接口電路傳送的電能進行存儲，再通過接口電路向可穿戴設(shè)備供電。

能量采集模塊為振動能量采集模塊，利用人體活動時產(chǎn)生的振動能發(fā)電；也可以是溫差能量采集模塊，利用人體與環(huán)境溫度的溫差進行發(fā)電；還可以是光能采集模塊，利用環(huán)境中的太陽能或者室內(nèi)弱光進行發(fā)電。

接口電路包括整流模塊、開關(guān)電路和穩(wěn)壓模塊。

接口電路包括：

整流模塊：將能量采集模塊產(chǎn)生的電能調(diào)整為直流電后傳輸?shù)絻δ苣K進行存儲；

開關(guān)電路：監(jiān)測儲能模塊的電壓，當電壓達到一定閾值后導通，電壓低于一定閾值后斷開；

穩(wěn)壓模塊：將儲能模塊與可穿戴設(shè)備連接起來，儲能模塊經(jīng)穩(wěn)壓后向可穿戴設(shè)備供電；

對于功耗較低的可穿戴設(shè)備，接口電路包括整流模塊和穩(wěn)壓模塊，能量采集模塊采集人體或環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)化為電能，能量采集模塊出來的電能經(jīng)整流模塊整流后變?yōu)橹绷麟?，然后傳輸?shù)絻δ苣K進行電能存儲，儲能模塊通過穩(wěn)壓模塊與可穿戴設(shè)備直接相連，持續(xù)為可穿戴設(shè)備供電。

能量采集模塊采集人體或環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)化為電能，能量采集模塊出來的電能經(jīng)整流模塊整流后變?yōu)橹绷麟姡缓髠鬏數(shù)絻δ苣K進行電能存儲，開關(guān)電路持續(xù)對儲能模塊進行電壓監(jiān)測，當電壓低于一定閾值時持續(xù)處于斷開狀態(tài)，當電壓超過一定閾值(即儲能模塊有充足的電量)后導通，導通后儲能模塊經(jīng)穩(wěn)壓模塊與可穿戴設(shè)備相連，可穿戴設(shè)備在開關(guān)電路導通期間工作，從而實現(xiàn)間歇工作。

對于一些大部分時間處于低功耗工作狀態(tài)或待機狀態(tài)或休眠狀態(tài)，間歇需要高功耗狀態(tài)工作的可穿戴設(shè)備，接口電路包括整流模塊、開關(guān)電路和穩(wěn)壓模塊，將開關(guān)電路作為一個控制信號接入可穿戴設(shè)備，當開關(guān)電路斷開時，可穿戴設(shè)備運行低功耗功能或處于待機或休眠狀態(tài)，當儲能模塊擁有較多富余電量后，開關(guān)電路導通，穩(wěn)壓模塊在開關(guān)電路之后將可穿戴設(shè)備與儲能模塊連接起來，儲能模塊開始經(jīng)穩(wěn)壓模塊向可穿戴設(shè)備供電，可穿戴設(shè)備開始運行高功耗功能。

本發(fā)明的優(yōu)點是:

隨著各種微低功耗芯片技術(shù)的發(fā)展，一些具有特定功能的可穿戴設(shè)備的功耗也越來越低，而人體及環(huán)境中的各種形式的能量是非常豐富的，把這一部分能量收集起來并轉(zhuǎn)化成電能為可穿戴設(shè)備供電，將極大延長可穿戴設(shè)備的續(xù)航時間，對于一些微低功耗的可穿戴設(shè)備來說則可以完全免電池使用，實現(xiàn)無限續(xù)航。

自供電系統(tǒng)的引入，將極大地提升可穿戴設(shè)備的用戶體驗，而且還可以替代很大一部分電池，節(jié)能環(huán)保，對可穿戴設(shè)備本身的發(fā)展以及能源可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。

附圖說明

當結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定，如圖其中：

圖1為本發(fā)明提供的一種可穿戴設(shè)備自供電系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的一種持續(xù)工作的自供電可穿戴設(shè)備架構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的一種間歇工作的自供電可穿戴設(shè)備架構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明提供的一種持續(xù)低功耗間歇高功耗的自供電可穿戴設(shè)備架構(gòu)示意圖。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

具體實施方式

顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護范圍。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數(shù)形式。應該進一步理解的是，本說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當稱元件、組件被“連接”到另一元件、組件時，它可以直接連接到其他元件或者組件，或者也可以存在中間元件或者組件。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。

實施例1：如圖1、圖2、圖3及圖4所示，一種可穿戴設(shè)備自供電系統(tǒng)，為了解決可穿戴設(shè)備電池續(xù)航時間短，需要頻繁充電或更換電池的問題，本發(fā)明采集人體或環(huán)境中的各種形式的能量(動能、熱能、化學能、光能、聲能等)，利用儲能元件儲存電能，經(jīng)過超低功耗的電源管理接口電路，從而給可穿戴設(shè)備供電。

一種可穿戴設(shè)備自供電系統(tǒng)，包括能量采集模塊、儲能模塊和接口電路。

能量采集模塊采集人體或環(huán)境中的各種形式的能量進行發(fā)電，接口電路對電能進行管理后，傳輸?shù)絻δ苣K進行存儲，再通過接口電路向可穿戴設(shè)備供電。

能量采集模塊可以是振動能量采集模塊，利用人體活動時產(chǎn)生的振動能發(fā)電；也可以是溫差能量采集模塊，利用人體與環(huán)境溫度的溫差進行發(fā)電；還可以是光能采集模塊，利用環(huán)境中的太陽能或者室內(nèi)弱光進行發(fā)電。

接口電路包括整流模塊、開關(guān)電路和穩(wěn)壓模塊。

其中，整流模塊將能量采集模塊產(chǎn)生的電能調(diào)整為直流電后傳輸?shù)絻δ苣K進行存儲。

開關(guān)電路監(jiān)測儲能模塊的電壓，當電壓達到一定閾值后導通，電壓低于一定閾值后斷開。

對于超低功耗的可穿戴設(shè)備，穩(wěn)壓模塊可以將儲能模塊與可穿戴設(shè)備連接起來，儲能模塊經(jīng)穩(wěn)壓后向可穿戴設(shè)備供電；對于一些稍高功耗的可穿戴設(shè)備，穩(wěn)壓模塊可在開關(guān)電路之后將可穿戴設(shè)備與儲能模塊連接起來，這樣在開關(guān)電路導通后，儲能模塊才開始經(jīng)穩(wěn)壓模塊向可穿戴設(shè)備供電；對于一些大部分時間處于低功耗工作狀態(tài)或待機狀態(tài)，間歇需要高功耗狀態(tài)工作的可穿戴設(shè)備，可將開關(guān)電路作為一個控制信號接入可穿戴設(shè)備，當開關(guān)電路斷開時，可穿戴設(shè)備運行低功耗功能，當儲能模塊擁有較多富余電量后，開關(guān)電路導通，可穿戴設(shè)備開始運行高功耗功能。

在可穿戴設(shè)備的使用過程中，儲能模塊會頻繁地進行充放電，因此儲能模塊的充放電壽命次數(shù)需要比較大，可使用超級電容或可充電電池，如果使用可充電電池還需要匹配合適的充放電管理電路。

實施例2：如圖2所示,本實例為一種持續(xù)工作的自供電可穿戴設(shè)備。

能量采集模塊采集人體或環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)化為電能，能量采集模塊出來的電能經(jīng)整流模塊整流后變?yōu)橹绷麟姡缓髠鬏數(shù)絻δ苣K進行電能存儲，儲能模塊通過穩(wěn)壓模塊與可穿戴設(shè)備直接相連，持續(xù)為可穿戴設(shè)備供電。

實施例3：如圖3所示,本實例為一種間歇工作的自供電可穿戴設(shè)備。

能量采集模塊采集人體或環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)化為電能，能量采集模塊產(chǎn)生的電能經(jīng)整流模塊整流后變?yōu)橹绷麟?，然后傳輸?shù)絻δ苣K進行電能存儲，開關(guān)電路持續(xù)對儲能模塊進行電壓監(jiān)測，當電壓低于一定閾值時持續(xù)處于斷開狀態(tài)，當電壓超過一定閾值(即儲能模塊有充足的電量)后導通，導通后儲能模塊經(jīng)穩(wěn)壓模塊與可穿戴設(shè)備相連，可穿戴設(shè)備在開關(guān)電路導通期間工作，從而實現(xiàn)間歇工作。

實施例4：如圖4所示,本實例為一種持續(xù)低功耗間歇高功耗的自供電可穿戴設(shè)備。

能量采集模塊采集人體或環(huán)境中能量轉(zhuǎn)化為電能，能量采集模塊輸出的電能經(jīng)整流模塊整流后變?yōu)橹绷麟?，然后傳輸?shù)絻δ苣K進行電能存儲，儲能模塊通過穩(wěn)壓模塊與實現(xiàn)低功耗功能的器件相連，持續(xù)為其供電，可穿戴設(shè)備處于低功耗狀態(tài)工作。

開關(guān)電路持續(xù)對儲能模塊進行電壓監(jiān)測，當電壓低于一定閾值時持續(xù)處于斷開狀態(tài)，當電壓超過一定閾值(即儲能模塊有富余的電量)后導通，導通后實現(xiàn)高功耗功能的器件開始工作，可穿戴設(shè)備進入高功耗狀態(tài)。

如上所述，對本發(fā)明的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點及效果可以有很多的變形，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。