一种基于压电电磁集成发电的移动电源的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于移动电源技术领域，具体涉及一种基于压电电磁集成发电的移动电源。
【背景技术】
[0002]移动电子设备的应用日益广泛，如智能手机、便携式数码摄像机、数码相机和mp3等，因此各种移动电子设备的电源续航能力目前成为消费者关注的焦点问题之一。传统的移动电源虽然能有效延长移动设备的使用时间，但存储电量有限，需要通过固定电源对其进行充电从而补充电能，因此在许多场合中难以满足人们的使用需求。
[0003]电磁效应发电是一种利用强力永磁体和线圈做磁场切割运动产生电能的发电方式，其线圈截面一般设计为圆形，即由圆柱形永磁铁在线圈绕制的圆柱型腔体内直线往返运行而产生电能。电磁发电微电源研究起始于20世纪90年代，1996年英国Sheffield大学的C.B.Wi 11 iams等人提出基础理论模型，后来经过一些学者的研究，产生了利用电磁感应的原理将人体机械能作为电磁转换原动力的发电装置，仅通过用户的日常运动即可发电。该发电装置体积小巧，具有良好的环境适应性，是一种较实用的发电方式，但由于单一电磁效应发电能量转换率较低，以至于所产生的电能无法满足用户需求。
[0004]目前，压电材料在现代科技中应用越来越广，国内外学者对此开展了深入的研究。通过压电效应和电磁转换独立发电的微电源研究理论计算和微电源结构设计取得了显著发展，为实现压电智能发电在实际中的应用提供了基础。
[0005]压电电磁集成发电是一项新的研究课题，最早的模型为2000年美国伯克利大学Soundy博士系统研究并利用电路等效原理建立的压电发电微电源理论模型，后来一些企业和学者对此开展了深入的研究，研制出了几种不同类型的压电电磁集成发电装置，如:2008年美国Illinois Institute of Technology的A.Khaligh等人设计的蛇形弹簧结构的压电电磁集成发电装置，同年美国Missour 1-Columbia大学的T.Wacharasindhu等人设计的键盘式集成能源采集器等。当然，该课题仍存在着许多困难，如结构设计的探索研究，控制压电电磁微电源输出稳定电能的电路控制系统的完善等，但其巨大的优点却还吸引着学者们的不断研究。经过大量的实验测试，压电电磁集成发电的总输出功率并不是单个系统输出功率的简单叠加，相较于单一电磁效应发电的强大优越性决定了其广阔的发展前景。
[0006]因此，有必要设计一种基于压电电磁集成发电的移动电源，使得该移动电源不仅可以实现人们随时随地充电，而且其能源收集与转化发电原理也十分简单，只需通过用户主动摇晃、振荡或间接被动的运动(如用户携带该装置散步，跑步，骑车或其它日常活动)获得电能，具有良好的环境适应性和实用性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于压电电磁集成发电的移动电源，该移动电源可以同时利用压电效应和电磁转换进行能量存储，能够有效地提高移动电子设备的续航能力，是一种清洁、环保、方便的移动供电设备。
[0008]本发明采用的技术方案为:
[0009]本发明包括壳体及放置在壳体内的电池管理系统、储能元件和压电电磁集成发电装置。所述的压电电磁集成发电装置包括固定框架、磁性圆盘、中心杆、陀飞轮和游丝。所述游丝的一端和两个磁性圆盘均固定在固定框架上;游丝的另一端与中心杆固定;游丝的形状呈阿基米德螺旋线，沿阿基米德螺旋线在表面覆盖压电聚合物薄膜或压电混合复合材料;所述的中心杆与两个磁性圆盘均构成转动副;所述的陀飞轮设置在两个磁性圆盘之间，且固定在中心杆上;陀飞轮的两端均设有重陀；两重陀的重量及其重力的力臂均相等。游丝与固定框架固定的一端以及陀飞轮与中心杆的固定连接处均作为压电电磁集成发电装置的电能输出端。
[0010]所述的电池管理系统包括充电电路管理模块、升压模块、电路保护模块和输出模块;所述的充电电路管理模块将压电电磁集成发电装置输出的电能转化成稳定电压输入到储能元件中；充电电路管理模块采用LINEAR公司的LTC3588-1芯片；充电状态下，储能元件输出稳定电流，通过电路保护模块后，经升压模块升压提供给输出模块以供给充电；电路保护模块反馈电流给充电电路管理模块;输出模块的输出端口电流值超过k时，k取2?4A中的一个值，充电电路管理模块检测到过流，关断输出端口负端与地的连接。
[0011 ]所述磁性圆盘提供的磁场强度为0.4?0.7T。
[0012]所述的储能元件和电路保护模块均通过状态指示模块指示当前状态。
[0013]所述的压电电磁集成发电装置替换为市电与充电电路管理模块连接，充电电路管理模块将市电转化为稳定电压输入到储能元件中。
[0014]本发明的有益效果是:
[0015]1、本发明采用全新的压电电磁集成发电装置，首次将压电电磁集成发电概念运用到移动电源中，开拓了移动电源发电方法的新技术。相较于传统移动电源，创新性地采集人体机械能作为电能来源，更加绿色环保，同时克服了传统移动电源存储电量有限，无法持续供电的问题。
[0016]2、压电电磁集成发电装置可以同时利用压电效应和电磁转换进行能量存储，克服了原有单一电磁效应发电装置发电效率低的问题，受昼夜变化、光照强度和温度等环境条件影响较小。
[0017]3、压电电磁集成发电装置不仅可以实现人们随时随地充电，而且其能源收集与转化发电原理也十分简单，只需将其随身携带，通过平时的走路、运动、摇晃等就能对其充电，具有良好的环境适应性和实用性。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的结构示意图；
[0019]图2是本发明中压电电磁集成发电装置的结构立体图；
[0020]图3是本发明中压电电磁集成发电装置去除固定框架后的结构立体示意图；
[0021]图4是本发明的结构框图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0023]如图1、2和3所示，一种基于压电电磁集成发电的移动电源，包括壳体I及放置在壳体I内的电池管理系统2、储能元件3和压电电磁集成发电装置4。压电电磁集