基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置，以解決摩擦發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能在存儲(chǔ)時(shí)損耗較大的問(wèn)題。該裝置包括：依次相連的第一摩擦發(fā)電機(jī)、第一整流電路、第一開關(guān)控制元件、耦合式電感線圈組、第二開關(guān)控制元件和儲(chǔ)能元件，其中，第一摩擦發(fā)電機(jī)用于將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；第一整流電路用于對(duì)第一摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電能進(jìn)行整流處理；第一開關(guān)控制元件用于根據(jù)第一整流電路輸出的電能值，使第一整流電路與耦合式電感線圈組斷開或連通；耦合式電感線圈組用于存儲(chǔ)第一整流電路輸出的電能；第二開關(guān)控制元件用于根據(jù)耦合式電感線圈組中的電能值，使耦合式電感線圈組與儲(chǔ)能元件斷開或連通；儲(chǔ)能元件用于存儲(chǔ)耦合式電感線圈組輸出的電能。
【專利說(shuō)明】
基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，特別涉及一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]個(gè)人電子設(shè)備和傳感器網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展為用戶帶來(lái)了諸多便利。目前，大多數(shù)個(gè)人電子設(shè)備和傳感器網(wǎng)絡(luò)采用電池等儲(chǔ)能元件進(jìn)行供電，但是，在這種供電方式中，一旦儲(chǔ)能元件的電量耗盡將無(wú)法正常工作。因此，如何為其提供一種便攜的、可持續(xù)供電的能源成為一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。
[0003]為了解決上述問(wèn)題，一種采用摩擦發(fā)電機(jī)為電池等儲(chǔ)能元件補(bǔ)充供電的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。摩擦發(fā)電機(jī)通過(guò)對(duì)高分子材料的表面改性和微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及不同材料的精心配對(duì)，充分發(fā)揮和利用摩擦起電效應(yīng)和靜電耦合效應(yīng)，將人類自身以及自然界中無(wú)處不在的運(yùn)動(dòng)、摩擦、壓力、震動(dòng)、氣流、水流等機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能加以儲(chǔ)存和應(yīng)用。
[0004]但是，由于摩擦發(fā)電機(jī)阻抗高、且輸出的電能為電壓極高的脈沖電，導(dǎo)致摩擦發(fā)電機(jī)的阻抗與儲(chǔ)能元件的阻抗相差懸殊，所以電能存儲(chǔ)時(shí)損耗較大。這樣一來(lái)，摩擦發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能中很大一部分都被浪費(fèi)了，并未得到有效利用。因此，如何避免電能在存儲(chǔ)過(guò)程中的損耗，從而將摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電能高效地存儲(chǔ)在儲(chǔ)能元件中，以便及時(shí)補(bǔ)充儲(chǔ)能元件消耗的電能成為目前亟待解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的摩擦發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能在存儲(chǔ)過(guò)程中損耗較大，導(dǎo)致利用率不高的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明提供了一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置，包括:第一摩擦發(fā)電機(jī)、第一整流電路、第一開關(guān)控制元件、耦合式電感線圈組、第二開關(guān)控制元件以及儲(chǔ)能元件，其中，
[0007]第一摩擦發(fā)電機(jī)，用于將作用在其上的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；
[0008]第一整流電路，其與第一摩擦發(fā)電機(jī)相連，用于對(duì)第一摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電能進(jìn)行整流處理；
[0009]第一開關(guān)控制元件，其分別與第一整流電路和耦合式電感線圈組相連，用于監(jiān)測(cè)第一整流電路輸出的電能值，在監(jiān)測(cè)到的第一整流電路輸出的電能值小于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，和/或，在監(jiān)測(cè)到的第一整流電路輸出的電能值大于或等于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合；
[0010]耦合式電感線圈組，其通過(guò)第一開關(guān)控制元件與第一整流電路相連，用于在第一開關(guān)控制元件閉合時(shí)存儲(chǔ)第一整流電路輸出的電能；
[0011]第二開關(guān)控制元件，其分別與耦合式電感線圈組和儲(chǔ)能元件相連，用于監(jiān)測(cè)耦合式電感線圈組中的電能值，在監(jiān)測(cè)到的耦合式電感線圈組中的電能值小于第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，和/或，在監(jiān)測(cè)到的耦合式電感線圈組中的電能值大于或等于第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合；
[0012]儲(chǔ)能元件，其通過(guò)第二開關(guān)控制元件與耦合式電感線圈組相連，用于在第二開關(guān)控制元件閉合時(shí)存儲(chǔ)耦合式電感線圈組輸出的電能。
[0013]可選地，耦合式電感線圈組包括第一電感線圈和第二電感線圈。
[0014]可選地，第一電感線圈通過(guò)第一開關(guān)控制元件與第一整流電路相連，用于存儲(chǔ)第一整流電路輸出的電能;其中，第一開關(guān)控制元件在監(jiān)測(cè)到的第一整流電路輸出的電能值小于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，和/或，在監(jiān)測(cè)到的第一整流電路輸出的電能值大于或等于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合。
[0015]可選地，第二電感線圈與第一電感線圈相互耦合，用于存儲(chǔ)第一電感線圈輸出的電能;第二電感線圈通過(guò)第二開關(guān)控制元件與儲(chǔ)能元件相連，其中，第二開關(guān)控制元件在監(jiān)測(cè)到的第二電感線圈中的電能值小于第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，和/或，在監(jiān)測(cè)到的第二電感線圈中的電能值大于或等于第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合。
[0016]可選地，第一摩擦發(fā)電機(jī)包括第一端和第二端，第一整流電路包括第一端、第二端、第三端和第四端，第一開關(guān)控制元件包括第一端和第二端，第一電感線圈包括第一端和第二端，第二電感線圈包括第一端和第二端，第二開關(guān)控制元件包括第一端和第二端，儲(chǔ)能元件包括第一端和第二端，其中，
[0017]第一摩擦發(fā)電機(jī)的第一端和第二端分別與第一整流電路的第一端和第二端對(duì)應(yīng)相連；
[0018]第一整流電路的第四端與第一電感線圈的第二端相連；
[0019]第一開關(guān)控制元件的第一端與第一整流電路的第三端相連，第一開關(guān)控制元件的第二端與第一電感線圈的第一端相連；
[0020]第二開關(guān)控制元件的第一端與第二電感線圈的第一端相連，第二開關(guān)控制元件的第二端與儲(chǔ)能元件的第一端相連；
[0021]第二電感線圈的第二端同時(shí)與第一電感線圈的第二端以及儲(chǔ)能元件的第二端相連。
[0022]可選地，第一開關(guān)控制元件進(jìn)一步包括:與儲(chǔ)能元件的第一端和第二端分別相連的第一電源端和第二電源端;和/或，第二開關(guān)控制元件進(jìn)一步包括:與儲(chǔ)能元件的第一端和第二端分別相連的第一電源端和第二電源端。
[0023]可選地，第一開關(guān)控制元件進(jìn)一步包括:比較器、晶體管開關(guān)、一電阻、第二電阻和第三電阻，其中，比較器包括第一端、第二端、第三端、第四端和第五端，晶體管開關(guān)包括第一端、第二端和第三端，第一電阻包括第一端和第二端，第二電阻包括第一端和第二端，第三電阻包括第一端和第二端，其中，
[0024]比較器的第二端同時(shí)與第三電阻的第一端和晶體管開關(guān)的第一端相連作為第一開關(guān)控制元件的第一端與第一整流電路的第三端相連；
[0025]晶體管開關(guān)的第二端作為第一開關(guān)控制元件的第二端與第一電感線圈的第一端相連；
[0026]比較器的第三端與第一電阻的第一端相連作為第一開關(guān)控制元件的第一電源端與儲(chǔ)能元件的第一端相連；
[0027]比較器的第四端同時(shí)與第二電阻的第二端和第三電阻的第二端相連作為第一開關(guān)控制元件的第二電源端與儲(chǔ)能元件的第二端相連；
[0028]比較器的第一端同時(shí)與第一電阻的第二端和第二電阻的第一端相連;比較器的第五端與晶體管開關(guān)的第三端相連。
[0029]可選地，第一開關(guān)控制元件進(jìn)一步包括:比較器、晶體管開關(guān)、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻，其中，比較器包括第一端、第二端、第三端、第四端和第五端，晶體管開關(guān)包括第一端、第二端和第三端，第一電阻包括第一端和第二端，第二電阻包括第一端和第二端，第三電阻包括第一端和第二端，第四電阻包括第一端和第二端，其中，
[0030]第四電阻的第一端與晶體管開關(guān)的第一端相連作為第一開關(guān)控制元件的第一端與第一整流電路的第三端相連；
[0031]晶體管開關(guān)的第二端作為第一開關(guān)控制元件的第二端與第一電感線圈的第一端相連；
[0032]比較器的第三端與第一電阻的第一端相連作為第一開關(guān)控制元件的第一電源端與儲(chǔ)能元件的第一端相連；
[0033]比較器的第四端同時(shí)與第二電阻的第二端和第三電阻的第二端相連作為第一開關(guān)控制元件的第二電源端與儲(chǔ)能元件的第二端相連；
[0034]比較器的第一端同時(shí)與第一電阻的第二端和第二電阻的第一端相連;比較器的第二端同時(shí)與第三電阻的第一端和第四電阻的第二端相連;比較器的第五端與晶體管開關(guān)的第三端相連。
[0035]可選地，第三電阻和第四電阻為分壓電阻，且第三電阻與第四電阻之間的分壓比的數(shù)值范圍為1:100-100:1。
[0036]可選地，第三電阻與第四電阻之間的分壓比的數(shù)值范圍為1:20-20:1。
[0037]可選地，進(jìn)一步包括:第二摩擦發(fā)電機(jī)和第二整流電路，其中，
[0038]第二摩擦發(fā)電機(jī)，其與第二整流電路相連，用于將作用在其上的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電會(huì)K;
[0039]第二整流電路，其與儲(chǔ)能元件相連，用于對(duì)第二摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電能進(jìn)行整流處理，并將電能輸出至儲(chǔ)能元件，為儲(chǔ)能元件補(bǔ)充電能。
[0040]可選地，第二摩擦發(fā)電機(jī)包括第一端和第二端，第二整流電路包括第一端、第二端、第三端和第四端，其中，
[0041]第二摩擦發(fā)電機(jī)的第一端和第二端分別與第二整流電路的第一端和第二端對(duì)應(yīng)相連；
[0042]第二整流電路的第三端和第四端分別與儲(chǔ)能元件的第一端和第二端對(duì)應(yīng)相連。
[0043]可選地，還進(jìn)一步包括:電池元件，其中，電池元件與第一開關(guān)控制元件和/或第二開關(guān)控制元件相連，用于為第一開關(guān)控制元件提供監(jiān)測(cè)第一整流電路輸出的電能值所需的電能，和/或，為第二開關(guān)控制元件提供監(jiān)測(cè)耦合式電感線圈組中的電能值所需的電能。
[0044]可選地，第一電感線圈與第二電感線圈通過(guò)異名端相連的方式進(jìn)行耦合。
[0045]可選地，第一摩擦發(fā)電機(jī)和第二摩擦發(fā)電機(jī)為三層結(jié)構(gòu)、四層結(jié)構(gòu)、五層居間薄膜結(jié)構(gòu)或五層居間電極結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)，摩擦發(fā)電機(jī)至少包含構(gòu)成摩擦界面的兩個(gè)相對(duì)面，摩擦發(fā)電機(jī)具有至少兩個(gè)輸出端;其中，
[0046]三層結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，以及第二電極，其中，第一高分子聚合物絕緣層與第二電極相對(duì)的兩個(gè)面構(gòu)成摩擦界面；
[0047]四層結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，第二高分子聚合物絕緣層以及第二電極，其中，第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)的兩個(gè)面構(gòu)成摩擦界面；
[0048]五層居間薄膜結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極、第一高分子聚合物絕緣層、居間薄膜層、第二高分子聚合物絕緣層以及第二電極，其中，第一高分子聚合物絕緣層與居間薄膜層相對(duì)的兩個(gè)面和/或第二高分子聚合物絕緣層與居間薄膜層相對(duì)的兩個(gè)面構(gòu)成摩擦界面；
[0049]五層居間電極結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極、第一高分子聚合物絕緣層、居間電極層、第二高分子聚合物絕緣層以及第二電極，其中，第一高分子聚合物絕緣層與居間電極層相對(duì)的兩個(gè)面和/或第二高分子聚合物絕緣層與居間電極層相對(duì)的兩個(gè)面構(gòu)成摩擦界面。
[0050]可選地，構(gòu)成摩擦界面的兩個(gè)相對(duì)面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納結(jié)構(gòu)。
[0051]可選地，構(gòu)成摩擦界面的兩個(gè)相對(duì)面中的至少一個(gè)面向外拱起形成凸面，使兩個(gè)摩擦界面之間形成間隙。
[0052]可選地，第一摩擦發(fā)電機(jī)和第二摩擦發(fā)電機(jī)分別為多個(gè)并聯(lián)和/或串聯(lián)連接的摩擦發(fā)電機(jī)，其中，多個(gè)并聯(lián)和/或串聯(lián)連接的摩擦發(fā)電機(jī)通過(guò)平鋪方式和/或?qū)盈B方式設(shè)置。
[0053]在本發(fā)明提供的基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置中，第一摩擦發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能經(jīng)過(guò)整流之后，通過(guò)耦合式電感線圈組進(jìn)行存儲(chǔ)后再提供給儲(chǔ)能元件，由于耦合式電感線圈組自身的阻抗及耦合作用能夠使第一摩擦發(fā)電機(jī)的阻抗與儲(chǔ)能元件的阻抗相匹配，由于阻抗匹配時(shí)輸出功率最大，使第一摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電能得到最大程度的利用，避免了電能在存儲(chǔ)過(guò)程中的大量損耗。因此，通過(guò)本發(fā)明提供的儲(chǔ)能裝置，能夠及時(shí)補(bǔ)充儲(chǔ)能元件消耗的電能，使儲(chǔ)能裝置一直處于電量充足的狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0054]圖1示出了本發(fā)明提供的基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置的一種結(jié)構(gòu)圖；
[0055]圖2a以模塊形式示出了本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0056]圖2b以電子元器件形式示出了本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0057]圖3示出了采用內(nèi)阻法測(cè)量摩擦發(fā)電機(jī)阻抗時(shí)，不同阻值的電阻的功率與阻值關(guān)系的不意圖；
[0058]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0059]圖5a示出了實(shí)施例一中的儲(chǔ)能裝置包含第一種結(jié)構(gòu)的第一開關(guān)控制元件時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060]圖5b示出了實(shí)施例二中的儲(chǔ)能裝置包含第一種結(jié)構(gòu)的第一開關(guān)控制元件時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061]圖6a示出了實(shí)施例一中的儲(chǔ)能裝置包含第二種結(jié)構(gòu)的第一開關(guān)控制元件時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0062]圖6b示出了實(shí)施例二中的儲(chǔ)能裝置包含第二種結(jié)構(gòu)的第一開關(guān)控制元件時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0063]為充分了解本發(fā)明之目的、特征及功效，借由下述具體的實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不僅僅限于此。
[0064]本發(fā)明提供了一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的摩擦發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能在存儲(chǔ)過(guò)程中損耗較大，導(dǎo)致利用率不高的問(wèn)題。
[0065]圖1示出了本發(fā)明提供的基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置的一種結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，該儲(chǔ)能裝置包括:第一摩擦發(fā)電機(jī)10、第一整流電路20、第一開關(guān)控制元件30、耦合式電感線圈組40、第二開關(guān)控制元件50以及儲(chǔ)能元件60，其中，第一摩擦發(fā)電機(jī)10，用于將作用在其上的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能;第一整流電路20，其與第一摩擦發(fā)電機(jī)10相連，用于對(duì)第一摩擦發(fā)電機(jī)10輸出的電能進(jìn)行整流處理;第一開關(guān)控制元件30，其分別與第一整流電路20和耦合式電感線圈組40相連，用于監(jiān)測(cè)第一整流電路20輸出的電能值，在監(jiān)測(cè)到的第一整流電路20輸出的電能值小于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，和/或，在監(jiān)測(cè)到的第一整流電路20輸出的電能值大于或等于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合;耦合式電感線圈組40，其通過(guò)第一開關(guān)控制元件30與第一整流電路20相連，用于在第一開關(guān)控制元件30閉合時(shí)存儲(chǔ)第一整流電路20輸出的電能;第二開關(guān)控制元件50，其分別與耦合式電感線圈組40和儲(chǔ)能元件60相連，用于監(jiān)測(cè)耦合式電感線圈組40中的電能值，在監(jiān)測(cè)到的耦合式電感線圈組40中的電能值小于第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，和/或，在監(jiān)測(cè)到的耦合式電感線圈組40中的電能值大于或等于第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合;儲(chǔ)能元件60，其通過(guò)第二開關(guān)控制元件50與耦合式電感線圈組40相連，用于在第二開關(guān)控制元件50閉合時(shí)存儲(chǔ)耦合式電感線圈組40輸出的電能。
[0066]其中，耦合式電感線圈組可以通過(guò)多種形式實(shí)現(xiàn)，例如，可以由相互并聯(lián)和/或相互串聯(lián)的一組或多組電感線圈構(gòu)成?？蛇x地，耦合式電感線圈組包括第一電感線圈和第二電感線圈。其中，第一電感線圈通過(guò)第一開關(guān)控制元件與第一整流電路相連，用于存儲(chǔ)第一整流電路輸出的電能;其中，第一開關(guān)控制元件在監(jiān)測(cè)到的第一整流電路輸出的電能值小于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，即控制第一整流電路與第一電感線圈斷開，和/或在監(jiān)測(cè)到的第一整流電路輸出的電能值大于或等于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合，即控制第一整流電路與第一電感線圈連通;第二電感線圈與第一電感線圈相互耦合，用于存儲(chǔ)第一電感線圈輸出的電能;第二電感線圈通過(guò)第二開關(guān)控制元件與儲(chǔ)能元件相連，其中，第二開關(guān)控制元件在監(jiān)測(cè)到的第二電感線圈中的電能值小于第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，即控制第二電感線圈與儲(chǔ)能元件斷開，和/或在監(jiān)測(cè)到的第二電感線圈中的電能值大于或等于第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合，即控制第二電感線圈與儲(chǔ)能元件連通。
[0067]由此可見，在本發(fā)明提供的基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置中，第一摩擦發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能經(jīng)過(guò)整流之后，通過(guò)耦合式電感線圈組進(jìn)行存儲(chǔ)后再提供給儲(chǔ)能元件，由于耦合式電感線圈組自身的阻抗及耦合作用能夠使第一摩擦發(fā)電機(jī)的阻抗與儲(chǔ)能元件的阻抗相匹配，由于阻抗匹配時(shí)輸出功率最大，使第一摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電能得到最大程度的利用，避免了電能在存儲(chǔ)過(guò)程中的大量損耗。因此，通過(guò)本發(fā)明提供的儲(chǔ)能裝置，能夠及時(shí)補(bǔ)充儲(chǔ)能元件消耗的電能，使儲(chǔ)能裝置一直處于電量充足的狀態(tài)。
[0068]下面結(jié)合幾個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明中的基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置進(jìn)行詳細(xì)介紹:
[0069]實(shí)施例一、
[0070]圖2a和圖2b示出了本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)圖。其中，圖2a示出了模塊化的結(jié)構(gòu)圖，圖2b示出了以電子元器件表示的結(jié)構(gòu)圖。該儲(chǔ)能裝置包括:第一摩擦發(fā)電機(jī)10、第一整流電路20、第一開關(guān)控制元件30、第一電感線圈401、第二電感線圈402、第二開關(guān)控制元件50和儲(chǔ)能元件60。
[0071 ]下面詳細(xì)介紹上述各個(gè)部分之間的電路連接關(guān)系:
[0072]如圖2a和圖2b所示，第一摩擦發(fā)電機(jī)10至少具有兩個(gè)端，分別為第一端1A和第二端10B。第一整流電路20具有四個(gè)端，分別為第一端20A、第二端20B、第三端20C和第四端20D。第一開關(guān)控制元件30具有三個(gè)端，分別為第一端30A、第二端30B、第一電源端30C和第二電源端(圖中未示出)，在實(shí)際情況中，第一開關(guān)控制元件30的第二電源端通常為接地端，與第一開關(guān)控制元件30的第一電源端30C配合使用，當(dāng)然，第一開關(guān)控制元件30的第二電源端也可接其它參考電位點(diǎn)，此處不做限定。第一電感線圈401具有兩個(gè)端，分別為第一端401A和第二端401B。第二電感線圈402具有兩個(gè)端，分別為第一端402A和第二端402B。第二開關(guān)控制元件50具有三個(gè)端，分別為第一端50A、第二端50B、第一電源端50C和第二電源端(圖中未示出)，在實(shí)際情況中，第一開關(guān)控制元件50的第二電源端通常為接地端，與第一開關(guān)控制元件50的第一電源端50C配合使用，當(dāng)然，第一開關(guān)控制元件50的第二電源端也可接其它參考電位點(diǎn)，此處不做限定。儲(chǔ)能元件60具有兩個(gè)端，分別為第一端60A和第二端60B。
[0073]具體地，第一摩擦發(fā)電機(jī)10的第一端1A和第二端1B分別與第一整流電路20的第一端20A和第二端20B對(duì)應(yīng)相連。第一整流電路20的第三端20C和第四端20D分別與第一開關(guān)控制元件30的第一端30A和第一電感線圈401的第二端401B對(duì)應(yīng)相連。第一開關(guān)控制元件30的第二端30B與第一電感線圈401的第一端401A相連，第一開關(guān)控制元件30的第一電源端30C同時(shí)與第二開關(guān)控制元件50的第一電源端50C和儲(chǔ)能元件60的第一端60A相連。第二開關(guān)控制元件50的第一端50A和第二端50B分別與第二電感線圈402的第一端402A和儲(chǔ)能元件60的第一端60A對(duì)應(yīng)相連。第二電感線圈402的第二端402B同時(shí)與第一電感線圈401的第二端401B和儲(chǔ)能元件60的第二端60B相連。第一開關(guān)控制元件30的第二電源端(圖中未示出)和第二開關(guān)控制元件50的第二電源端(圖中未示出)都與儲(chǔ)能元件60的第二端60B相連。
[0074]圖2a和圖2b所示的電路連接關(guān)系僅為示意性的一種連接關(guān)系，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對(duì)其中的部分元器件的連接方式進(jìn)行各種靈活改動(dòng)，本發(fā)明對(duì)此不作限定。例如，第一開關(guān)控制元件30顯然也可以連接在第一整流電路20的第四端20D與第一電感線圈401的第二端401B之間；與之類似地，第二開關(guān)控制元件50顯然也可以連接在第二電感線圈402的第二端402B與儲(chǔ)能元件60的第二端60B之間。
[0075]另外，儲(chǔ)能元件60的第一端60A與第一開關(guān)控制元件30的第一電源端30C和第二開關(guān)控制元件50的第一電源端50C相連，以及儲(chǔ)能元件60的第二端60B與第一開關(guān)控制元件30的第二電源端(圖中未示出)和第二開關(guān)控制元件50的第二電源端(圖中未示出)相連的目的在于向第一開關(guān)控制元件30以及第二開關(guān)控制元件50提供電能，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以靈活選擇其它實(shí)現(xiàn)方式，例如，一種方式，第一開關(guān)控制元件30以及第二開關(guān)控制元件50采用無(wú)源器件實(shí)現(xiàn)，在該種方式下，可以省去儲(chǔ)能元件60的第一端60A與第一開關(guān)控制元件30的電源端30C和第二開關(guān)控制元件50的電源端50C之間，以及儲(chǔ)能元件60的第二端60B與第一開關(guān)控制元件30的第二電源端(圖中未示出)和第二開關(guān)控制元件50的第二電源端(圖中未示出)之間的電路連接。另一種方式，本實(shí)施例中的儲(chǔ)能裝置進(jìn)一步包括與第一開關(guān)控制元件30(即與第一開關(guān)控制元件30的第一電源端30C和第二電源端)和第二開關(guān)控制元件50(即與第二開關(guān)控制元件50的第一電源端50C和第二電源端)相連的電池元件，在該種方式下，也可以省去儲(chǔ)能元件60的第一端60A與第一開關(guān)控制元件30的電源端30C和第二開關(guān)控制元件50的電源端50C之間，以及儲(chǔ)能元件60的第二端60B與第一開關(guān)控制元件30的第二電源端(圖中未示出)和第二開關(guān)控制元件50的第二電源端(圖中未示出)之間的電路連接。另夕卜，第一開關(guān)控制元件30和/或第二開關(guān)控制元件50還可以同時(shí)與電池元件和儲(chǔ)能元件相連，以便根據(jù)實(shí)際情況選擇電池元件和儲(chǔ)能元件中的至少一個(gè)進(jìn)行供電，例如，可以設(shè)置為當(dāng)儲(chǔ)能元件60有電時(shí)，優(yōu)先利用儲(chǔ)能元件60供電；或者，當(dāng)電池元件有電時(shí)，優(yōu)先利用電池元件供電等?？傊?，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)上述電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種變形，只要能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)耦合式電感線圈組提高電能輸出的目的即可。
[0076]而且，在圖2a和圖2b所示的電路中，儲(chǔ)能元件60的第一端60A和第二端60B既可以輸入電能也可以向外提供電能，在其它的實(shí)施例中，儲(chǔ)能元件60還可以具備單獨(dú)的電能輸出端，由該電能輸出端與第一開關(guān)控制元件30的第一電源端30C和第二電源端，以及第二開關(guān)控制元件50的第一電源端50C和第二電源端相連。
[0077]下面結(jié)合上述的電路連接關(guān)系，介紹實(shí)施例一的儲(chǔ)能裝置的工作原理:其中，第一摩擦發(fā)電機(jī)10用于將作用在其上的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。第一整流電路20用于對(duì)第一摩擦發(fā)電機(jī)10輸出的電能進(jìn)行整流處理。第一開關(guān)控制元件30，用于根據(jù)第一整流電路20輸出的電能值，控制第一整流電路20與第一電感線圈401之間的斷開或連通;第一電感線圈401和第二電感線圈402形成耦合式電感線圈組，用于存儲(chǔ)第一整流電路20輸出的電能;第二開關(guān)控制元件50，用于根據(jù)第二電感線圈402輸出的電能值，控制第二電感線圈402與儲(chǔ)能元件60的斷開或連通;儲(chǔ)能元件60，用于存儲(chǔ)由第一電感線圈401和第二電感線圈402形成的耦合式電感線圈組輸出的電能。
[0078]實(shí)施例一的儲(chǔ)能裝置的工作過(guò)程具體包含下述幾個(gè)步驟:
[0079]步驟一:當(dāng)外力作用在第一摩擦發(fā)電機(jī)10上時(shí)，第一摩擦發(fā)電機(jī)10將作用在其上的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并通過(guò)第一摩擦發(fā)電機(jī)10的第一端1A和第二端1B輸出至第一整流電路20;
[0080]步驟二:第一整流電路20通過(guò)其第一端20A和第二端20B接收到上述電能后，對(duì)該電能進(jìn)行整流處理，并通過(guò)其第三端20C和第四端20D輸出至第一開關(guān)控制元件30的第一端30A和第一電感線圈401的第二端401B;
[0081]步驟三:在上述步驟一和步驟二進(jìn)行的過(guò)程中，第一開關(guān)控制元件30利用經(jīng)過(guò)儲(chǔ)能元件60的第一端60A和第二端60B輸出至其第一電源端30C和第二電源端的電能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第一整流電路20輸出的電能值，當(dāng)監(jiān)測(cè)到的第一整流電路20輸出的電能值小于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)，第一開關(guān)控制元件30中的開關(guān)保持在常開狀態(tài)，以使第一整流電路20與第一電感線圈401之間的電路維持在斷開狀態(tài)；當(dāng)監(jiān)測(cè)到的第一整流電路20輸出的電能值大于或者等于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)，第一開關(guān)控制元件30中的開關(guān)從常開狀態(tài)切換為閉合狀態(tài)，以使第一整流電路20與第一電感線圈401連通，進(jìn)而使第一整流電路20輸出的電能存儲(chǔ)在第一電感線圈401中。
[0082]例如，以電壓參數(shù)為例，假如第一開關(guān)控制元件30中的第二預(yù)設(shè)電壓閾值(即第一預(yù)設(shè)閾值)為100V，若第一整流電路20輸出的電壓值大于或者等于第二預(yù)設(shè)電壓閾值100V，則第一整流電路20通過(guò)第一開關(guān)控制元件30與第一電感線圈401連通，進(jìn)而使第一整流電路20輸出的電能存儲(chǔ)在第一電感線圈401中，若第一整流電路20輸出的電壓值小于第二預(yù)設(shè)電壓閾值100V，則第一開關(guān)控制元件30使第一整流電路20與第一電感線圈401斷開。
[0083]步驟四:第一電感線圈401通過(guò)其第一端401A和第二端401B接收到第一整流電路20輸出的電能后，對(duì)上述電能進(jìn)行存儲(chǔ)。由于第一電感線圈401與第二電感線圈402形成耦合式電感線圈組，故第一電感線圈401中存儲(chǔ)的電能會(huì)輸出至第二電感線圈402中進(jìn)行存儲(chǔ)。優(yōu)選地，如圖2b所示，第一電感線圈401和第二電感線圈402之間通過(guò)異名端相互連接的方式進(jìn)行耦合，以提高由第一電感線圈401和第二電感線圈402構(gòu)成的耦合式電感線圈組的電能存儲(chǔ)率。
[0084]步驟五:在上述步驟一至步驟四進(jìn)行的過(guò)程中，第二開關(guān)控制元件50利用經(jīng)過(guò)儲(chǔ)能元件60的第一端60A和第二端60B輸出至其第一電源端50C和第二電源端的電能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第二電感線圈402輸出的電能值，若第二電感線圈402輸出的電能值大于或者等于第二預(yù)設(shè)閾值，第二開關(guān)控制元件50使第二電感線圈402與儲(chǔ)能元件60連通，進(jìn)而使第二電感線圈402輸出的電能存儲(chǔ)在儲(chǔ)能元件60中；若第二電感線圈402輸出的電能值小于第二預(yù)設(shè)閾值，第二開關(guān)控制元件50使第二電感線圈402與儲(chǔ)能元件60斷開。
[0085]以電壓參數(shù)為例，假如第二開關(guān)控制元件50中的第二預(yù)設(shè)電壓閾值(即第二預(yù)設(shè)閾值)為100V，若第二電感線圈402輸出的電壓值大于或者等于第一預(yù)設(shè)電壓閾值100V，則第二電感線圈402通過(guò)第二開關(guān)控制元件50與儲(chǔ)能元件60連通，使第二電感線圈402輸出的電能存儲(chǔ)在儲(chǔ)能元件60中；若第二電感線圈402輸出的電壓值小于第一預(yù)設(shè)電壓閾值100V，第二開關(guān)控制元件50使第二電感線圈402與儲(chǔ)能元件60斷開。由于摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電壓較高，通常情況下，每次有效的發(fā)電過(guò)程所產(chǎn)生的電壓值都會(huì)高于100V，因此，將第二預(yù)設(shè)閾值設(shè)置為100V時(shí)，可以使每次有效的發(fā)電過(guò)程產(chǎn)生的電能都得以存儲(chǔ)。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)需要對(duì)第二預(yù)設(shè)閾值的具體數(shù)值進(jìn)行靈活調(diào)整，而且，該第二預(yù)設(shè)閾值也可以通過(guò)電流的形式表示。
[0086]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述步驟一至步驟五是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程，這樣就實(shí)現(xiàn)了為儲(chǔ)能元件60補(bǔ)充供電的功能，彌補(bǔ)了儲(chǔ)能元件60為外界提供電能的損耗，從而延長(zhǎng)了整個(gè)儲(chǔ)能裝置的使用壽命。
[0087]另外，根據(jù)阻抗匹配原則，當(dāng)信號(hào)源內(nèi)阻與負(fù)載阻抗匹配時(shí)輸出功率最大。因此，在實(shí)施例一中，利用由第一電感線圈401和第二電感線圈402形成的耦合式電感線圈組來(lái)使第一摩擦發(fā)電機(jī)10與儲(chǔ)能元件60的阻抗相互匹配，進(jìn)而使第一摩擦發(fā)電機(jī)10的輸出功率達(dá)到最大。
[0088]具體地，根據(jù)阻抗匹配原則，通過(guò)下述方式確定耦合式電感線圈組的相關(guān)參數(shù):
[0089]首先，根據(jù)內(nèi)阻法測(cè)量第一摩擦發(fā)電機(jī)的阻抗(即內(nèi)部阻抗)。具體地，先將第一摩擦發(fā)電機(jī)與不同阻值的電阻相連，測(cè)試電阻的分壓值，然后結(jié)合公式P = U2/R繪制出不同阻值的電阻的功率與阻值關(guān)系圖，其中，P為功率，U為電壓，R為電阻，如圖3所示。根據(jù)第一摩擦發(fā)電機(jī)的阻抗與其連接的電阻的阻抗相等時(shí)輸出功率最大的原則，找到功率密度最大點(diǎn)后，讀取對(duì)應(yīng)的阻值，該阻值即為第一摩擦發(fā)電機(jī)的阻抗。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以靈活采取其它多種方式來(lái)確定第一摩擦發(fā)電機(jī)的阻抗，本發(fā)明對(duì)具體的確定方式不作限定。此外，在測(cè)得不同電阻的分壓值后，也可以通過(guò)公式I=U/R，先求得I，然后根據(jù)公式P = I2R繪制出不同阻值的電阻的功率與阻值關(guān)系圖，其中，P為功率，I為電流，R為電阻，如圖3所示。
[0090]然后，確定儲(chǔ)能元件的阻抗。具體地，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中使用的儲(chǔ)能元件的參數(shù)情況來(lái)確定儲(chǔ)能元件的阻抗，也可以通過(guò)其它各種方式來(lái)確定儲(chǔ)能元件的阻抗。
[0091]最后，根據(jù)第一摩擦發(fā)電機(jī)的阻抗以及儲(chǔ)能元件的阻抗來(lái)確定耦合式電感線圈組的參數(shù)。具體地，可以將上述第一摩擦發(fā)電機(jī)的阻抗理解為初級(jí)阻抗，將上述儲(chǔ)能元件的阻抗理解為次級(jí)阻抗，根據(jù)已知公式可知，初級(jí)阻抗與次級(jí)阻抗的阻抗比的關(guān)系為:初級(jí)阻抗= (nXn)次級(jí)阻抗，其中，η為第一電感線圈和第二電感線圈之間的匝數(shù)比。由此確定出第一電感線圈和第二電感線圈之間的匝數(shù)比為η:1。又根據(jù)公式L = NVRg = PoAcNiVlg，即可確定第一電感線圈的電感量，以及第二電感線圈的電感量L2 = N2/Rg=l/Rg = ^OAcyig。其中，N為線圈匝數(shù)，仏為磁阻，μο為磁導(dǎo)率常數(shù)，Ac為磁芯截面積，18為間隙長(zhǎng)度。上式中，磁導(dǎo)率常數(shù)μο、磁芯截面積Ac、間隙長(zhǎng)度I g為已知量，與選用的磁芯的材質(zhì)、磁芯幾何尺寸有關(guān)。
[0092]由此可見，在本實(shí)施例中，通過(guò)為耦合式電感線圈組選擇合適的參數(shù)，使第一摩擦發(fā)電機(jī)的阻抗與儲(chǔ)能元件的阻抗相互匹配，從而使第一摩擦發(fā)電機(jī)的輸出功率達(dá)到最大值，有效減少了因阻抗不匹配所導(dǎo)致的電能浪費(fèi)，進(jìn)而能夠高效地為儲(chǔ)能元件補(bǔ)充電能。
[0093]另外，實(shí)施例一中設(shè)置有第一開關(guān)控制元件，通過(guò)第一開關(guān)控制元件能夠監(jiān)測(cè)第一整流電路輸出的電能值，并僅在第一整流電路輸出的電能值高于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)向第一電感線圈存儲(chǔ)電能。通過(guò)該種方式，當(dāng)?shù)谝荒Σ涟l(fā)電機(jī)在無(wú)意間受到微小振動(dòng)而發(fā)電時(shí)，由于產(chǎn)生的電能很小、不足以接通第一開關(guān)控制元件，因此避免了反復(fù)多次充電的情況發(fā)生，對(duì)于延長(zhǎng)儲(chǔ)能裝置內(nèi)部電子器件的使用壽命大有裨益。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以對(duì)實(shí)施例一進(jìn)行各種改動(dòng)和變形。例如，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將第一開關(guān)控制元件設(shè)置為無(wú)源器件或能夠通過(guò)摩擦發(fā)電機(jī)自供電的器件，從而達(dá)到既無(wú)需額外消耗儲(chǔ)能元件的電能，又能夠監(jiān)測(cè)第一整流電路輸出的電能值的目的。
[0094]實(shí)施例二、
[0095]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示，該儲(chǔ)能裝置包括:第一摩擦發(fā)電機(jī)10、第一整流電路20、第一開關(guān)控制元件30、第一電感線圈401、第二電感線圈402、第二開關(guān)控制元件50、儲(chǔ)能元件60、第二摩擦發(fā)電機(jī)70以及第二整流電路80。由此可見，實(shí)施例二在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加了第二摩擦發(fā)電機(jī)70和第二整流模塊80，除此之外，實(shí)施例二的其余部分與實(shí)施例一均相同，下面僅對(duì)實(shí)施例二與實(shí)施例一的不同部分進(jìn)行描述，對(duì)于相同部分此處不再贅述。
[0096]其中，第二摩擦發(fā)電機(jī)70至少具有兩個(gè)端，分別為第一端70A和第二端70B。第二整流模塊80具有四個(gè)端，分別為第一端80A、第二端80B、第三端80C和第四端80D。具體地，第二摩擦發(fā)電機(jī)70的第一端70A和第二端70B分別與第二整流模塊80的第一端80A和第二端80B對(duì)應(yīng)相連，用于將作用在其上的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能輸出至第二整流模塊80。第二整流模塊80的第三端80C和第四端80D分別與儲(chǔ)能元件60的第一端60A和第二端60B對(duì)應(yīng)相連，用于對(duì)第二摩擦發(fā)電機(jī)70輸出的電能進(jìn)行整流處理，從而為儲(chǔ)能元件60提供電能。
[0097]在實(shí)施例二中，之所以設(shè)置第二摩擦發(fā)電機(jī)70和第二整流模塊80是為了避免儲(chǔ)能元件60中剩余的電能不足以驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)控制元件30和/或第二開關(guān)控制元件50，導(dǎo)致第一開關(guān)控制元件30無(wú)法監(jiān)測(cè)第一整流電路20輸出的電能值和/或第二開關(guān)控制元件50無(wú)法監(jiān)測(cè)第二電感線圈402輸出的電能值的情況發(fā)生，也就是說(shuō)，當(dāng)儲(chǔ)能元件60中剩余的電能很少時(shí)，可以通過(guò)第二摩擦發(fā)電機(jī)70將作用在其上的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并通過(guò)第二整流模塊80對(duì)其進(jìn)行整流處理后，為儲(chǔ)能元件60提供電能，進(jìn)而為第一開關(guān)控制元件30和/或第二開關(guān)控制元件50提供電能，以保證整個(gè)儲(chǔ)能裝置的正常工作。
[0098]另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對(duì)上述各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行各種靈活改動(dòng)和變形。例如，在上述實(shí)施例中，第一開關(guān)控制元件集監(jiān)測(cè)和通斷功能于一身，即:既要監(jiān)測(cè)第一整流電路輸出的電能值，又要根據(jù)監(jiān)測(cè)到的第一整流電路輸出的電能值進(jìn)行斷開或閉合。在本發(fā)明其它的實(shí)施例中，第一開關(guān)控制元件也可以通過(guò)單純的開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)，此時(shí)，可以額外再設(shè)置一個(gè)開關(guān)控制器，由開關(guān)控制器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)第一整流電路輸出的電能值，并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的第一整流電路輸出的電能值控制第一開關(guān)控制元件的通斷，開關(guān)控制器可以選擇由儲(chǔ)能元件供電和/或由電池元件供電等多種供電方式。與之類似地，第二開關(guān)控制元件也可以通過(guò)單純的開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)，由開關(guān)控制器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)耦合式電感線圈組中的電能值，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果控制第二開關(guān)控制元件的通斷，此時(shí)，可以設(shè)置兩開關(guān)控制器，分別控制第一開關(guān)控制元件和第二開關(guān)控制元件，也可以設(shè)置一個(gè)開關(guān)控制器，同時(shí)控制第一開關(guān)控制元件和第二開關(guān)控制元件。當(dāng)僅設(shè)置一個(gè)開關(guān)控制器時(shí)，僅需為一個(gè)開關(guān)控制器供電，從而可以節(jié)約電能消耗;當(dāng)設(shè)置兩個(gè)開關(guān)控制器時(shí)，兩個(gè)開關(guān)控制器還可以采取主備工作方式，即優(yōu)先由主用開關(guān)控制器同時(shí)控制第一開關(guān)控制元件和第二開關(guān)控制元件，并在主用開關(guān)控制器故障或無(wú)電時(shí)轉(zhuǎn)由備用開關(guān)控制器控制第一開關(guān)控制元件和第二開關(guān)控制元件，從而提高儲(chǔ)能裝置的耐用性。
[0099]另外，在上述各個(gè)實(shí)施例中，第一開關(guān)控制元件的通斷可以完全取決于第一整流電路輸出的電能值，即:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第一整流電路輸出的電能值，只要監(jiān)測(cè)到的第一整流電路輸出的電能值小于第一預(yù)設(shè)閾值則斷開，大于或等于第一預(yù)設(shè)閾值則閉合，此時(shí)，第一開關(guān)控制元件內(nèi)部的控制邏輯為:在第一整流電路輸出的電能值小于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，以及在第一整流電路輸出的電能值大于或等于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合。除此之外，第一開關(guān)控制元件還可以通過(guò)常開式開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即:第一開關(guān)控制元件默認(rèn)處于斷開狀態(tài)，只有當(dāng)監(jiān)測(cè)到的第一整流電路輸出的電能值大于或等于所述第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)才轉(zhuǎn)為閉合狀態(tài)，此時(shí)，由于第一開關(guān)控制元件默認(rèn)為斷開狀態(tài)，因此，其內(nèi)部的控制邏輯為:當(dāng)?shù)谝徽麟娐份敵龅碾娔苤荡笥诨虻扔诘谝活A(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合。與之類似地，第一開關(guān)控制元件還可以通過(guò)常閉式開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即:第一開關(guān)控制元件默認(rèn)處于閉合狀態(tài)，只有當(dāng)監(jiān)測(cè)到的第一整流電路輸出的電能值小于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)才轉(zhuǎn)為斷開狀態(tài)，此時(shí)，由于第一開關(guān)控制元件默認(rèn)為閉合狀態(tài)，因此，其內(nèi)部的控制邏輯為:當(dāng)?shù)谝徽麟娐份敵鲋械碾娔苤敌∮诘谝活A(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開?？傊?，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)第一開關(guān)控制元件的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)進(jìn)行靈活調(diào)整，類似地，第二開關(guān)控制元件也可以相應(yīng)地通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)，此處不再贅述。
[0100]為了便于實(shí)施本發(fā)明，下面給出第一開關(guān)控制元件的兩種可能的具體結(jié)構(gòu):
[0101]圖5a示出了實(shí)施例一中的儲(chǔ)能裝置包含第一種結(jié)構(gòu)的第一開關(guān)控制元件時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5b示出了實(shí)施例二中的儲(chǔ)能裝置包含第一種結(jié)構(gòu)的第一開關(guān)控制元件時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5a和圖5b所示，在第一開關(guān)控制元件30的第一種結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括:比較器301、晶體管開關(guān)302、第一電阻303、第二電阻304和第三電阻305，其中，比較器301包括第一端301A、第二端301B、第三端301C、第四端301D和第五端301E，晶體管開關(guān)包括第一端302A、第二端302B和第三端302C，第一電阻303包括第一端303A和第二端303B，第二電阻304包括第一端304A和第二端304B，第三電阻305包括第一端305A和第二端305B。
[0102]具體地，比較器301的第二端301B同時(shí)與第三電阻305的第一端305A和晶體管開關(guān)302的第一端302A相連作為第一開關(guān)控制元件30的第一端30A與第一整流電路20的第三端20C相連；晶體管開關(guān)302的第二端302B作為第一開關(guān)控制元件30的第二端30B與第一電感線圈401的第一端401A相連；比較器301的第三端301C與第一電阻303的第一端303A相連作為第一開關(guān)控制元件30的第一電源端30C與儲(chǔ)能元件60的第一端60A相連；比較器301的第四端301D同時(shí)與第二電阻304的第二端304B和第三電阻305的第二端305B相連作為第一開關(guān)控制元件30的第二電源端與儲(chǔ)能元件60的第二端60B相連;比較器301的第一端301A同時(shí)與第一電阻303的第二端303B和第二電阻304的第一端304A相連；比較器301的第五端301E與晶體管開關(guān)302的第三端302C相連。
[0103]其中，晶體管開關(guān)302可以是匪OS晶體管等各類能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)功能的元器件。由此可見，第一種形式的第一開關(guān)控制元件主要利用比較器和晶體管開關(guān)實(shí)現(xiàn)通斷功能，其內(nèi)部工作原理如下:比較器301的第一端301A(也叫比較器的負(fù)端)用于設(shè)置基準(zhǔn)電壓，其中，該基準(zhǔn)電壓是通過(guò)合理設(shè)置儲(chǔ)能元件60的輸出電壓值以及第一電阻303和第二電阻304的阻值，使輸入比較器301的第一端301A的基準(zhǔn)電壓的數(shù)值與上文提到的第一預(yù)設(shè)閾值相同。另外，比較器301的第二端301B(也叫比較器的正端)用于接收比較電壓(即第一整流電路20輸出的電壓值)，該比較電壓是由第一整流電路20整流后輸出的正向電壓，當(dāng)比較電壓大于或者等于基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器301輸出高電平，從而使晶體管開關(guān)302導(dǎo)通，進(jìn)而使第一整流電路20輸出的電能存儲(chǔ)至第一電感線圈401，反之，當(dāng)比較電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器301輸出低電平，從而使晶體管開關(guān)302保持?jǐn)嚅_，進(jìn)而使第一整流電路20與第一電感線圈401斷開。其中，第三電阻305可以設(shè)置為接地，以防止出現(xiàn)懸空狀態(tài)而使比較器301誤觸發(fā)。
[0104]圖6a示出了實(shí)施例一中的儲(chǔ)能裝置包含第二種結(jié)構(gòu)的第一開關(guān)控制元件時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6b示出了實(shí)施例二中的儲(chǔ)能裝置包含第二種結(jié)構(gòu)的第一開關(guān)控制元件時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6a和圖6b所示，在第一開關(guān)控制元件30的第二種結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括:比較器301、晶體管開關(guān)302、第一電阻303、第二電阻304、第三電阻305和第四電阻306，其中，比較器301包括第一端301A、第二端301B、第三端301C、第四端301D和第五端301E，晶體管開關(guān)302包括第一端302A、第二端302B和第三端302C，第一電阻303包括第一端303A和第二端303B，第二電阻304包括第一端304A和第二端304B，第三電阻305包括第一端305A和第二端305B，第四電阻306包括第一端306A和第二端306B。
[0105]具體地，第四電阻306的第一端306A與晶體管開關(guān)302的第一端302A相連作為第一開關(guān)控制元件30的第一端30A與第一整流電路20的第三端20C相連；晶體管開關(guān)302的第二端302B作為第一開關(guān)控制元件30的第二端30B與第一電感線圈401的第一端401A相連;比較器301的第三端301C與第一電阻303的第一端303A相連作為第一開關(guān)控制元件30的第一電源端30C與儲(chǔ)能元件60的第一端60A相連;比較器301的第四端301D同時(shí)與第二電阻304的第二端304B和第三電阻305的第二端305B相連作為第一開關(guān)控制元件30的第二電源端與儲(chǔ)能元件60的第二端60B相連；比較器301的第一端301A同時(shí)與第一電阻303的第二端303B和第二電阻304的第一端304A相連；比較器301的第二端301B同時(shí)與第三電阻305的第一端305A和第四電阻306的第二端306B相連；比較器301的第五端301E與晶體管開關(guān)302的第三端302C相連。
[0106]其中，晶體管開關(guān)302可以是匪OS晶體管等各類能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)功能的元器件。由此可見，第二種形式的第一開關(guān)控制元件也是利用比較器和晶體管開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其與第一種形式的區(qū)別在于增加了第四電阻306。其內(nèi)部工作原理如下:比較器301的第一端301A(也叫比較器的負(fù)端)用于設(shè)置基準(zhǔn)電壓，其中，該基準(zhǔn)電壓是通過(guò)合理設(shè)置儲(chǔ)能元件60的輸出電壓值以及第一電阻303和第二電阻304的阻值，使輸入比較器301的第一端301A的基準(zhǔn)電壓的數(shù)值與上文提到的第一預(yù)設(shè)閾值相同。另外，比較器301的第二端301B(也叫比較器的正端)用于接收比較電壓(即第一整流電路20輸出的電壓值)，該比較電壓是由第一整流電路20整流后輸出的正向電壓，且該正向電壓經(jīng)第三電阻305和第四電阻306分壓后輸入比較器301的第二端301B，當(dāng)比較電壓大于或者等于基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器301輸出高電平，從而使晶體管開關(guān)302導(dǎo)通，進(jìn)而使第一整流電路20輸出的電能存儲(chǔ)至第一電感線圈401，反之，當(dāng)比較電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器301輸出低電平，從而使晶體管開關(guān)302保持?jǐn)嚅_，進(jìn)而使第一整流電路20與第一電感線圈401斷開。其中，第三電阻305和第四電阻306的主要作用在于分壓，以便調(diào)節(jié)輸入比較器301的第二端301B的電壓范圍，防止因輸入電壓過(guò)高而使比較器301損壞。
[0107]可選地，第三電阻305與第四電阻306之間的分壓比的數(shù)值范圍為1:100-100:1。更優(yōu)選地，第三電阻305與第四電阻306之間的分壓比的數(shù)值范圍為1:20-20:1。
[0108]另外，在上述的各個(gè)實(shí)施例中，第二開關(guān)控制元件50還可以靈活通過(guò)二極管、整流橋等各種形式實(shí)現(xiàn)。
[0109]若第二開關(guān)控制元件50采用二極管實(shí)現(xiàn)時(shí)，二極管具有兩端，分別為第一端(正端)和第二端(負(fù)端)，其中，二極管的第一端(即第二開關(guān)控制元件50的第一端50A)和第二端(即第二開關(guān)控制元件50的第二端50B)分別與第二電感線圈402的第一端402A和儲(chǔ)能元件60的第一端60A對(duì)應(yīng)相連，當(dāng)?shù)诙姼芯€圈402中的電能值大于或者等于二極管正向?qū)妷?即第二預(yù)設(shè)閾值)時(shí)，第二電感線圈402儲(chǔ)能元件60連通，反之，當(dāng)?shù)诙姼芯€圈402中的電能值小于二極管的正向?qū)妷?即第二預(yù)設(shè)閾值)時(shí)，第二電感線圈402儲(chǔ)能元件60斷開。
[0110]若第二開關(guān)控制元件50采用整流橋?qū)崿F(xiàn)時(shí)，整流橋具有四端，分別為第一端、第二端、第三端和第四端，其中，整流橋的第一端和第二端分別與第二電感線圈402的第一端402A和第二端402B對(duì)應(yīng)相連，整流橋的第三端和第四端分別與儲(chǔ)能元件60的第一端60A和第二端60B對(duì)應(yīng)相連，當(dāng)?shù)诙姼芯€圈402中的電能值大于或者等于整流橋?qū)妷?即第二預(yù)設(shè)閾值)時(shí)，第二電感線圈402儲(chǔ)能元件60連通，反之，當(dāng)?shù)诙姼芯€圈402中的電能值小于整流橋的導(dǎo)通電壓(即第二預(yù)設(shè)閾值)時(shí)，第二電感線圈402儲(chǔ)能元件60斷開。
[0111]在上述的各個(gè)實(shí)施例中，儲(chǔ)能元件可以是電解電容器、石墨烯超級(jí)電容器、陶瓷電容器等各類儲(chǔ)能元件，本發(fā)明對(duì)儲(chǔ)能元件的具體形式不作限定，凡是能夠存儲(chǔ)電能的元件均可應(yīng)用于本發(fā)明。
[0112]另外，在上述的各個(gè)實(shí)施例中，第一摩擦發(fā)電機(jī)和第二摩擦發(fā)電機(jī)均可以通過(guò)多種形式實(shí)現(xiàn)，可以靈活選擇三層結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)、四層結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)、五層居間薄膜結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)或五層居間電極結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)，本發(fā)明對(duì)摩擦發(fā)電機(jī)的具體形式不作限定，只要能夠?qū)崿F(xiàn)摩擦起電的效果即可。
[0113]其中，第一摩擦發(fā)電機(jī)的數(shù)量可以為一個(gè)，也可以為多個(gè)；當(dāng)采用多個(gè)第一摩擦發(fā)電機(jī)時(shí)，多個(gè)第一摩擦發(fā)電機(jī)之間采用串聯(lián)和/或并聯(lián)的方式進(jìn)行連接，且多個(gè)第一摩擦發(fā)電機(jī)之間不僅可以采用平鋪的方式設(shè)置，還可以采用層疊的方式進(jìn)行設(shè)置，更可以采用層疊與平鋪相結(jié)合的方式設(shè)置，此處不做限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。與之類似地，第二摩擦發(fā)電機(jī)的數(shù)量及設(shè)置方式也可以參照上述關(guān)于第一摩擦發(fā)電機(jī)的描述進(jìn)行多種選擇。
[0114]為了便于理解，下面通過(guò)幾個(gè)示例簡(jiǎn)單介紹幾種可供選擇的摩擦發(fā)電機(jī)的具體結(jié)構(gòu):
[0115]示例一、
[0116]摩擦發(fā)電機(jī)的第一種結(jié)構(gòu)為三層結(jié)構(gòu)，其包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，以及第二電極。具體地，第一電極設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上;且第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二電極相對(duì)設(shè)置。在上述結(jié)構(gòu)中，第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面與第一電極之間相對(duì)固定，第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二電極之間在受到按壓或發(fā)生彎曲時(shí)接觸摩擦并在第二電極和第一電極處感應(yīng)出電荷。因此，在本示例中，第一高分子聚合物絕緣層和第二電極相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面作為摩擦發(fā)電機(jī)的摩擦界面，上述的第一電極和第二電極分別作為摩擦發(fā)電機(jī)的兩個(gè)輸出端。
[0117]其中，該方式通過(guò)金屬與聚合物進(jìn)行摩擦，主要利用了金屬容易失去電子的特性，使摩擦界面之間形成感應(yīng)電場(chǎng)，從而產(chǎn)生電壓和/或電流。
[0118]示例二、
[0119]摩擦發(fā)電機(jī)的第二種結(jié)構(gòu)為四層結(jié)構(gòu)，其包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，第二高分子聚合物絕緣層以及第二電極。具體地，第一電極設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上;第二電極設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上;其中，第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面在受到按壓或發(fā)生彎曲時(shí)接觸摩擦并在第一電極和第二電極處感應(yīng)出電荷。因此，在本示例中，第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面作為摩擦發(fā)電機(jī)的摩擦界面。其中，第一電極和第二電極分別作為摩擦發(fā)電機(jī)的兩個(gè)輸出端。
[0120]示例三、
[0121]摩擦發(fā)電機(jī)的第三種結(jié)構(gòu)為帶有居間薄膜的五層結(jié)構(gòu)，包括依次層疊設(shè)置的第一電極、第一高分子聚合物絕緣層、居間薄膜層、第二高分子聚合物絕緣層以及第二電極。具體地，第一電極設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上;第二電極設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上，且居間薄膜層設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面和第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面之間。在本示例中，居間薄膜層為居間聚合物，其可以直接設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層之間，且與第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層之間都不固定，這時(shí)，居間薄膜層與第一高分子聚合物絕緣層之間形成一個(gè)摩擦界面，居間薄膜層與第二高分子聚合物絕緣層之間形成另一個(gè)摩擦界面。或者，居間薄膜層也可以與第一高分子聚合物絕緣層或第二高分子聚合物絕緣層中的一個(gè)相對(duì)固定，而與另一個(gè)構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦。例如，居間薄膜層的第一側(cè)表面固定在第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面上，且居間薄膜層的第二側(cè)表面與第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面構(gòu)成摩擦界面接觸摩擦。此時(shí)，由于居間薄膜層與第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)固定，因此，當(dāng)該摩擦發(fā)電機(jī)受到擠壓時(shí)，第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與居間薄膜層的第二側(cè)表面接觸摩擦并在第一電極和第二電極處感應(yīng)出電荷。
[0122]示例四、
[0123]摩擦發(fā)電機(jī)的第四種結(jié)構(gòu)為帶有居間電極的五層結(jié)構(gòu)，包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，居間電極層，第二高分子聚合物絕緣層和第二電極;其中，第一電極設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上;第二電極設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上，居間電極層設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面之間。在這種方式中，通過(guò)居間電極層與第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層之間的摩擦產(chǎn)生靜電荷，由此將在居間電極層與第一電極和第二電極之間產(chǎn)生電勢(shì)差。在本示例中，居間電極層是由能夠制作電極的材料制作的。其中，居間電極層與第一高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面構(gòu)成一組摩擦界面，和/或居間電極層與第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面構(gòu)成另一組摩擦界面;第一電極和第二電極串聯(lián)為摩擦發(fā)電機(jī)的一個(gè)輸出端;居間電極層作為摩擦發(fā)電機(jī)的另一個(gè)輸出端。
[0124]進(jìn)一步地，為了提高摩擦發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力，在上述四種示例中，還可以在構(gòu)成摩擦界面的兩個(gè)相對(duì)面中的至少一個(gè)面上設(shè)置微納結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)摩擦發(fā)電機(jī)受到擠壓時(shí)，兩個(gè)摩擦界面的相對(duì)表面能夠更好地接觸摩擦，并感應(yīng)出較多的電荷。上述的微納結(jié)構(gòu)具體可以采取如下兩種可能的實(shí)現(xiàn)方式:第一種方式為，該微納結(jié)構(gòu)是微米級(jí)或納米級(jí)的非常小的凹凸結(jié)構(gòu)。該凹凸結(jié)構(gòu)能夠增加摩擦阻力，提高發(fā)電效率。凹凸結(jié)構(gòu)能夠在薄膜制備時(shí)直接形成，也能夠用打磨的方法使第一高分子聚合物絕緣層的表面形成不規(guī)則的凹凸結(jié)構(gòu)。具體地，該凹凸結(jié)構(gòu)可以是半圓形、條紋狀、立方體型、四棱錐型、或圓柱形等形狀的凹凸結(jié)構(gòu)。第二種方式為，該微納結(jié)構(gòu)是納米級(jí)孔狀結(jié)構(gòu)，此時(shí)第一高分子聚合物絕緣層所用材料優(yōu)選為聚偏氟乙烯(PVDF)，其厚度為0.5-1.2mm(優(yōu)選1.0mm)，且其相對(duì)第二電極的面上設(shè)有多個(gè)納米孔。其中，每個(gè)納米孔的尺寸，即寬度和深度，可以根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行選擇，優(yōu)選的納米孔的尺寸為:寬度為1-1OOnm以及深度為4-50μπι。納米孔的數(shù)量可以根據(jù)需要的輸出電流值和電壓值進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)選的這些納米孔是孔間距為2_30μπι的均勻分布，更優(yōu)選的平均孔間距為9μι的均勻分布。
[0125]另外，根據(jù)摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理，在摩擦發(fā)電機(jī)工作的過(guò)程中，兩個(gè)摩擦界面需要不斷的接觸摩擦和分離，而一直處于接觸狀態(tài)或者分離狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)則不能具有很好的輸出性能。因此，為了能夠制作出性能優(yōu)異的發(fā)電機(jī)，在上述的四種示例中，摩擦發(fā)電機(jī)還可以為拱形，例如:進(jìn)一步地使構(gòu)成摩擦界面的兩個(gè)相對(duì)面中的至少一個(gè)面向外拱起形成凸面(即:至少一個(gè)摩擦界面的中間部分朝向遠(yuǎn)離或接近另一摩擦界面的方向拱起)，由此在兩個(gè)摩擦界面之間形成間隙，使兩個(gè)摩擦界面在不受力的情況下能夠自動(dòng)彈起。除此之外，還可以在兩個(gè)摩擦界面之間設(shè)置彈簧和/或墊片，從而進(jìn)一步使得兩個(gè)摩擦界面能夠在不受力的情況下自動(dòng)彈起，其中，彈簧和/或墊片既可以設(shè)置在兩個(gè)摩擦界面的邊角等位置，也可以設(shè)置在兩個(gè)摩擦界面的中心位置。
[0126]綜上所述，本發(fā)明提供的基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置，針對(duì)摩擦發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出與其相適應(yīng)的電路，為儲(chǔ)能元件供電，減少了電能損耗，增加了能量存儲(chǔ)利用效率。其中，由于采用摩擦發(fā)電機(jī)并結(jié)合相適應(yīng)的電路為儲(chǔ)能元件補(bǔ)充消耗的電能，延長(zhǎng)了儲(chǔ)能元件的使用壽命，同時(shí)也避免了因電池耗盡而無(wú)法使用或更換電池的麻煩。本方案中的基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置，不僅質(zhì)量輕，體積小，便于用戶攜帶和使用；而且其結(jié)構(gòu)及制作工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0127]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，雖然上述說(shuō)明中，為便于理解，對(duì)方法的步驟采用了順序性描述，但是應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于上述步驟的順序并不作嚴(yán)格限制。
[0128]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，如:R0M/RAM、磁碟、光盤等。
[0129]還可以理解的是，附圖或?qū)嵤├兴镜难b置結(jié)構(gòu)僅僅是示意性的，表示邏輯結(jié)構(gòu)。其中作為分離部件顯示的模塊可能是或者可能不是物理上分開的，作為模塊顯示的部件可能是或者可能不是物理模塊。
[0130]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，包括:第一摩擦發(fā)電機(jī)、第一整流電路、第一開關(guān)控制元件、耦合式電感線圈組、第二開關(guān)控制元件以及儲(chǔ)能元件，其中， 所述第一摩擦發(fā)電機(jī)，用于將作用在其上的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能； 所述第一整流電路，其與所述第一摩擦發(fā)電機(jī)相連，用于對(duì)所述第一摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電能進(jìn)行整流處理； 所述第一開關(guān)控制元件，其分別與所述第一整流電路和所述耦合式電感線圈組相連，用于監(jiān)測(cè)所述第一整流電路輸出的電能值，在監(jiān)測(cè)到的所述第一整流電路輸出的電能值小于第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，和/或，在監(jiān)測(cè)到的所述第一整流電路輸出的電能值大于或等于所述第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合； 所述耦合式電感線圈組，其通過(guò)所述第一開關(guān)控制元件與所述第一整流電路相連，用于在所述第一開關(guān)控制元件閉合時(shí)存儲(chǔ)所述第一整流電路輸出的電能； 所述第二開關(guān)控制元件，其分別與所述耦合式電感線圈組和所述儲(chǔ)能元件相連，用于監(jiān)測(cè)所述耦合式電感線圈組中的電能值，在監(jiān)測(cè)到的所述耦合式電感線圈組中的電能值小于第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，和/或，在監(jiān)測(cè)到的所述耦合式電感線圈組中的電能值大于或等于所述第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合； 所述儲(chǔ)能元件，其通過(guò)所述第二開關(guān)控制元件與所述耦合式電感線圈組相連，用于在所述第二開關(guān)控制元件閉合時(shí)存儲(chǔ)所述耦合式電感線圈組輸出的電能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述耦合式電感線圈組包括第一電感線圈和第二電感線圈。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第一電感線圈通過(guò)所述第一開關(guān)控制元件與所述第一整流電路相連，用于存儲(chǔ)所述第一整流電路輸出的電能;其中，所述第一開關(guān)控制元件在監(jiān)測(cè)到的所述第一整流電路輸出的電能值小于所述第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，和/或，在監(jiān)測(cè)到的所述第一整流電路輸出的電能值大于或等于所述第一預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉入口 ο4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第二電感線圈與所述第一電感線圈相互耦合，用于存儲(chǔ)所述第一電感線圈輸出的電能;所述第二電感線圈通過(guò)所述第二開關(guān)控制元件與所述儲(chǔ)能元件相連，其中，所述第二開關(guān)控制元件在監(jiān)測(cè)到的所述第二電感線圈中的電能值小于所述第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)斷開，和/或，在監(jiān)測(cè)到的所述第二電感線圈中的電能值大于或等于所述第二預(yù)設(shè)閾值時(shí)閉合。5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第一摩擦發(fā)電機(jī)包括第一端和第二端，所述第一整流電路包括第一端、第二端、第三端和第四端，所述第一開關(guān)控制元件包括第一端和第二端，所述第一電感線圈包括第一端和第二端，所述第二電感線圈包括第一端和第二端，所述第二開關(guān)控制元件包括第一端和第二端，所述儲(chǔ)能元件包括第一端和第二端，其中， 所述第一摩擦發(fā)電機(jī)的第一端和第二端分別與所述第一整流電路的第一端和第二端對(duì)應(yīng)相連； 所述第一整流電路的第四端與所述第一電感線圈的第二端相連； 所述第一開關(guān)控制元件的第一端與所述第一整流電路的第三端相連，所述第一開關(guān)控制元件的第二端與所述第一電感線圈的第一端相連； 所述第二開關(guān)控制元件的第一端與所述第二電感線圈的第一端相連，所述第二開關(guān)控制元件的第二端與所述儲(chǔ)能元件的第一端相連； 所述第二電感線圈的第二端同時(shí)與所述第一電感線圈的第二端以及所述儲(chǔ)能元件的第二端相連。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)控制元件進(jìn)一步包括:與所述儲(chǔ)能元件的第一端和第二端分別相連的第一電源端和第二電源端;和/或，所述第二開關(guān)控制元件進(jìn)一步包括:與所述儲(chǔ)能元件的第一端和第二端分別相連的第一電源端和第二電源端。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)控制元件進(jìn)一步包括:比較器、晶體管開關(guān)、第一電阻、第二電阻和第三電阻，其中，所述比較器包括第一端、第二端、第三端、第四端和第五端，所述晶體管開關(guān)包括第一端、第二端和第三端，所述第一電阻包括第一端和第二端，所述第二電阻包括第一端和第二端，所述第三電阻包括第一端和第二端，其中， 所述比較器的第二端同時(shí)與所述第三電阻的第一端和所述晶體管開關(guān)的第一端相連作為所述第一開關(guān)控制元件的第一端與所述第一整流電路的第三端相連； 所述晶體管開關(guān)的第二端作為所述第一開關(guān)控制元件的第二端與所述第一電感線圈的第一端相連； 所述比較器的第三端與所述第一電阻的第一端相連作為所述第一開關(guān)控制元件的第一電源端與所述儲(chǔ)能元件的第一端相連； 所述比較器的第四端同時(shí)與所述第二電阻的第二端和所述第三電阻的第二端相連作為所述第一開關(guān)控制元件的第二電源端與所述儲(chǔ)能元件的第二端相連； 所述比較器的第一端同時(shí)與所述第一電阻的第二端和所述第二電阻的第一端相連;所述比較器的第五端與所述晶體管開關(guān)的第三端相連。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)控制元件進(jìn)一步包括:比較器、晶體管開關(guān)、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻，其中，所述比較器包括第一端、第二端、第三端、第四端和第五端，所述晶體管開關(guān)包括第一端、第二端和第三端，所述第一電阻包括第一端和第二端，所述第二電阻包括第一端和第二端，所述第三電阻包括第一端和第二端，所述第四電阻包括第一端和第二端，其中， 所述第四電阻的第一端與所述晶體管開關(guān)的第一端相連作為所述第一開關(guān)控制元件的第一端與所述第一整流電路的第三端相連； 所述晶體管開關(guān)的第二端作為所述第一開關(guān)控制元件的第二端與所述第一電感線圈的第一端相連； 所述比較器的第三端與所述第一電阻的第一端相連作為所述第一開關(guān)控制元件的第一電源端與所述儲(chǔ)能元件的第一端相連； 所述比較器的第四端同時(shí)與所述第二電阻的第二端和所述第三電阻的第二端相連作為所述第一開關(guān)控制元件的第二電源端與所述儲(chǔ)能元件的第二端相連； 所述比較器的第一端同時(shí)與所述第一電阻的第二端和所述第二電阻的第一端相連;所述比較器的第二端同時(shí)與所述第三電阻的第一端和所述第四電阻的第二端相連;所述比較器的第五端與所述晶體管開關(guān)的第三端相連。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第三電阻和所述第四電阻為分壓電阻，且所述第三電阻與所述第四電阻之間的分壓比的數(shù)值范圍為1:100-100:1。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第三電阻與所述第四電阻之間的分壓比的數(shù)值范圍為I: 20-20:1。11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括:第二摩擦發(fā)電機(jī)和第二整流電路，其中， 所述第二摩擦發(fā)電機(jī)，其與所述第二整流電路相連，用于將作用在其上的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能； 所述第二整流電路，其與所述儲(chǔ)能元件相連，用于對(duì)所述第二摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電能進(jìn)行整流處理，并將所述電能輸出至所述儲(chǔ)能元件，為所述儲(chǔ)能元件補(bǔ)充電能。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第二摩擦發(fā)電機(jī)包括第一端和第二端，所述第二整流電路包括第一端、第二端、第三端和第四端，其中， 所述第二摩擦發(fā)電機(jī)的第一端和第二端分別與所述第二整流電路的第一端和第二端對(duì)應(yīng)相連； 所述第二整流電路的第三端和第四端分別與所述儲(chǔ)能元件的第一端和第二端對(duì)應(yīng)相連。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，還進(jìn)一步包括:電池元件，其中，所述電池元件與所述第一開關(guān)控制元件和/或所述第二開關(guān)控制元件相連，用于為所述第一開關(guān)控制元件提供監(jiān)測(cè)所述第一整流電路輸出的電能值所需的電能，和/或，為所述第二開關(guān)控制元件提供監(jiān)測(cè)所述耦合式電感線圈組中的電能值所需的電能。14.根據(jù)權(quán)利要求2-13任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第一電感線圈與所述第二電感線圈通過(guò)異名端相連的方式進(jìn)行耦合。15.根據(jù)權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第一摩擦發(fā)電機(jī)和所述第二摩擦發(fā)電機(jī)為三層結(jié)構(gòu)、四層結(jié)構(gòu)、五層居間薄膜結(jié)構(gòu)或五層居間電極結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)，所述摩擦發(fā)電機(jī)至少包含構(gòu)成摩擦界面的兩個(gè)相對(duì)面，所述摩擦發(fā)電機(jī)具有至少兩個(gè)輸出端;其中， 所述三層結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，以及第二電極，其中，所述第一高分子聚合物絕緣層與所述第二電極相對(duì)的兩個(gè)面構(gòu)成所述摩擦界面； 所述四層結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，第二高分子聚合物絕緣層以及第二電極，其中，所述第一高分子聚合物絕緣層與所述第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)的兩個(gè)面構(gòu)成所述摩擦界面； 所述五層居間薄膜結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極、第一高分子聚合物絕緣層、居間薄膜層、第二高分子聚合物絕緣層以及第二電極，其中，所述第一高分子聚合物絕緣層與所述居間薄膜層相對(duì)的兩個(gè)面和/或所述第二高分子聚合物絕緣層與所述居間薄膜層相對(duì)的兩個(gè)面構(gòu)成所述摩擦界面； 所述五層居間電極結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極、第一高分子聚合物絕緣層、居間電極層、第二高分子聚合物絕緣層以及第二電極，其中，所述第一高分子聚合物絕緣層與所述居間電極層相對(duì)的兩個(gè)面和/或所述第二高分子聚合物絕緣層與所述居間電極層相對(duì)的兩個(gè)面構(gòu)成所述摩擦界面。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，構(gòu)成所述摩擦界面的兩個(gè)相對(duì)面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納結(jié)構(gòu)。17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，構(gòu)成所述摩擦界面的兩個(gè)相對(duì)面中的至少一個(gè)面向外拱起形成凸面，使兩個(gè)所述摩擦界面之間形成間隙。18.根據(jù)權(quán)利要求1-17任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第一摩擦發(fā)電機(jī)和第二摩擦發(fā)電機(jī)分別為多個(gè)并聯(lián)和/或串聯(lián)連接的摩擦發(fā)電機(jī)，其中，所述多個(gè)并聯(lián)和/或串聯(lián)連接的摩擦發(fā)電機(jī)通過(guò)平鋪方式和/或?qū)盈B方式設(shè)置。
【文檔編號(hào)】H02N1/04GK105990908SQ201610134444
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月9日
【發(fā)明人】郝立星, 徐傳毅, 程馳, 趙穎
【申請(qǐng)人】納智源科技（唐山）有限責(zé)任公司