Tunable Nonlinear Power Management Circuit for Wearable Electret Generator

用于可穿戴驻极体发生器的可调谐非线性电源管理电路

基本信息

批准号：
22KK0054
负责人：
鈴木雄二
金额：
$ 12.81万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-10-07 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KK0054/
关键词：
環境発電エレクトレット発電機非線形電源管理回路 SECE

项目摘要

本研究では，フランス・サヴォアモンブラン大学（USMB）のAdrien Badel教授との国際共同研究を通じて，エレクトレット発電に特化した新規性の高い非線形電源管理回路の開発を目的とする．特に，実際の腕振り運動を入力として，機械的特性と電気特性が強くカップリングする回転型エレクトレット発電機の高電圧交流出力を直流変換する電源管理回路に取り組み，装着者の体格や歩行速度によって変化する機械的入力に対応して動的に電気特性を変化させ，より大きな電力を得ることのできるチューナブルな非線形電源管理回路の開発を目標としている．初年度は，まず，エレクトレット発電機に特化したSECE（Synchronized Electric Charge Extraction）回路をディスクリート素子を用いて試作し，電荷取りだし電極を制御回路用と電力回路用に分離した２相電極を用いて，通常のブリッジ整流回路に対して負荷電圧3 Vにて2.2倍のDC出力を得ることに成功した．また，外部からの加振力が弱いときに発電量の低下を防ぐため，電気的減衰力を弱めるためのSC-SECE回路の試作を行った．さらに，歩行時の腕振り運動だけでなく，日常動作の運動からもより大きな発電量を得るため，回転型エレクトレット発電機とSC-SECE回路を組み合わせた場合の電気機械モデルを構築し，シミュレーションにより電気的減衰力の適切な値について検討を行った．2022年9月には，研究代表者がUSMBを１週間訪問して共同研究について議論し，SECE回路についての共著論文を書き上げた．また，博士課程学生が2022年9月から5ヶ月滞在して，発電機の出力電圧を高速フィードバックして電源管理回路を摸擬するための制御回路（dSpace）のプログラミング方法を習得し，さらにSC-SECE回路のIC化についても議論を行ってきた．

这项研究旨在通过与法国Savoie Mont Blanc（USMB）的Adrien Badel教授（USMB）的国际合作来开发一场高度新颖的非线性电力管理电路，专门为发电而发电。特别是，该公司旨在开发一个电源管理电路，该电路转换旋转旋转发电机的高压AC输出，该发电机具有强烈的机械和电气特性的牢固耦合，使用实际的ARM Swing作为输入，并开发可调的非线性电力管理电路，该电路会动态地改变对机械输入的电气变化，从而使机械输入更大，从而使型号依赖于佩戴型和步行，并且依赖于磨损的物质，并且会更改。在第一年，我们首先创建了专门使用离散元素进行负责发电机的原型SECE（同步电荷提取）电路，并使用带有单独的电荷提取电极的两阶段电极来控制电路和电路，我们成功地在3.2倍的DC输出中取得了正常桥梁的效果，从而在3正常桥梁上获得了电源，从而使电桥的载荷量为3倍，以防正常桥梁的电路，从而使电动效率为3 v。我们创建了一个原型SCECE电路来削弱电阻力。此外，为了在步行时不仅从手臂摆动运动中获得更大的发电，而且还从日常运动中获得了机电模型，当将旋转电源发电机和SCEC-SECE电路组合在一起时，并通过模拟检查了适当的电阻尼力值。 2022年9月，首席调查员访问了USMB一周，讨论了联合研究，并撰写了一篇关于Sece电路的论文。此外，博士生已经在2022年9月开始呆了五个月，学习了如何对控制电路进行编程（DSPACE）快速回馈发电机的输出电压并模仿电源管理电路，并还讨论了SCECE电路的IC转换。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Wearable/skin-attached Energy Harvesters with High-performance Amorphous Polymer Electrets

具有高性能非晶聚合物驻极体的可穿戴/皮肤附着能量采集器

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Suzuki;Y.;and Miyoshi;T.,
通讯作者：
T.,

University of Savoie Mont Blanc/Gustav Eiffel University(フランス)

萨瓦勃朗峰大学/古斯塔夫埃菲尔大学（法国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

France-Japan Workshop on Vibration Energy Harvesting

法国-日本振动能量收集研讨会

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Output Energy Evaluation of Wrist-Worn Electret Energy Harvester for Day-Long Activities of Daily Living

腕戴式驻极体能量采集器对全天日常生活活动的输出能量评估

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Miyoshi Tomoya;Minegishi Gouki;Suzuki Yuji
通讯作者：
Suzuki Yuji

Effect of Three-dimensional Motion of Arm Swing during Human Walking on Output Power of Wrist-worn Energy Harvester

人体行走过程中手臂摆动的三维运动对腕戴式能量采集器输出功率的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Jiaming Yao;Xutao Mei;三好智也;鈴木雄二
通讯作者：
鈴木雄二

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鈴木雄二其他文献

RBCS遺伝子を過剰発現したイネの葉の一生におけるRubisco量および光合成特性の変化

过表达 RBCS 基因的水稻叶片一生中 Rubisco 含量和光合特性的变化

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. SUZUKI;M. OHKUBO;H. HATAKEYAMA;K. OHASHI;R. YOSHIZAWA;S. KOJIMA;T. HAYAKAWA;T. YAMAYA;T. MAE;A. MAKINO;Y. Suzuki;鈴木雄二;鈴木雄二
通讯作者：
鈴木雄二