面向无电池物联网的最优动能收集研究
信号处理
2020-02-21 v1
摘要
传统的物联网（IoT）传感器依赖需要频繁更换或充电的电池，这阻碍了其普适部署。一个有前景的替代方案是采用能量收集器将环境能量转换为电能。动能收集（KEH）将周围的运动/振动能量转换为电能以为物联网传感器节点供电。然而，以往大多数工作在使用 KEH 时并未动态跟踪换能器的最大功率输出最优工作点。本文中，我们系统分析了换能器工作点与其相应能量产出之间的关系。为此，我们探究 KEH 换能器的电压-电流特性以寻找其最大功率点（MPP）。我们展示了如何在实际能量收集电路中逼近该工作点。我们设计了两个硬件电路原型来评估所提机制的性能，并使用精密负载振动台在以人为本应用中典型存在的广泛受控条件下分析收集到的能量。我们分析了动态电流-电压特性，并明确了 MPP 采样率与收集效率之间的关系，这指出了动态 MPP 跟踪的必要性。结果表明，所提能量收集机制在生成功率方面优于传统方法，并提供比后者至少高一个数量级的功率。
引用
@article{arxiv.2002.08887,
title = {Towards Optimal Kinetic Energy Harvesting for the Batteryless IoT},
author = {Muhammad Moid Sandhu and Kai Geissdoerfer and Sara Khalifa and Raja Jurdak and Marius Portmann and Brano Kusy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.08887},
year = {2020}
}