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1. WO2020229671 - ENERGY HARVESTING SYSTEM

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]
Patentansprüche

1. Ein Energy Harvesting System (1) aufweisend:

mindestens zwei piezoelektrischen Einheiten (3), jeweils aufweisend :

- eine piezoelektrische Schicht (6), und

- eine integrierte Elektronik (7),

wobei die piezoelektrische Schicht (6) von der

integrierten Elektronik (7) elektrisch kontaktiert wird, und wobei die integrierte Elektronik (7) elektrische

Bauteile zur Glättung einer in der piezoelektrischen Schicht (6) erzeugten elektrischen Spannung aufweist;

wobei die piezoelektrischen Schichten (6) gewinkelt

zueinander angeordnet sind;

eine zentrale Steuereinheit (2), die von den

integrierten Elektroniken (7) elektrisch kontaktiert wird, wobei die Steuereinheit (2) ein Steuermodul (4) aufweist und dazu ausgelegt ist, elektrische Energie von den

piezoelektrischen Einheiten (3) zu sammeln, und

wobei das Steuermodul (4) dazu ausgelegt ist, eine

wechselseitige elektrische Bedämpfung der piezoelektrischen Einheiten (3) zu minimieren oder zu unterbinden.

2. Ein Energy Harvesting System (1) nach Anspruch 1,

wobei die piezoelektrischen Schichten (6) senkrecht

zueinander angeordnet sind.

3. Ein Energy Harvesting System (1) nach Anspruch 1 oder 2, das eine dritte piezoelektrische Einheit (2) aufweist, deren piezoelektrische Schicht (6) gewinkelt zu den

piezoelektrischen Schichten (6) der ersten beiden

piezoelektrischen Einheiten (2) ist.

4. Ein Energy Harvesting System (1) nach Anspruch 3,

wobei die piezoelektrische Schicht (6) der dritten

piezoelektrischen Einheit (2) senkrecht zu den

piezoelektrischen Schichten (6) der ersten beiden

piezoelektrischen Einheiten (2) ist.

5. Ein Energy Harvesting System (1) nach Anspruch 3 oder 4, das weitere piezoelektrische Einheiten (2) aufweist,

deren piezoelektrische Schicht (6) gewinkelt zu den anderen piezoelektrischen Einheiten (2) ist.

6. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,

wobei die piezoelektrischen Schichten (6) kreissegmentförmig sind .

7. Ein Energy Harvesting System (1) nach dem vorherigen

Anspruch,

wobei die piezoelektrischen Schichten (6) in drei sich schneidenden kreisförmigen Ebenen angeordnet sind.

8. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,

wobei die piezoelektrischen Einheiten (3) und die

Steuereinheit (2) in einem Gerüst (14) befestigt sind.

9. Ein Energy Harvesting System (1) nach dem vorherigen

Anspruch,

wobei das Gerüst (14) kugelförmig ist.

10. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die mindestens zwei integrierten Elektroniken (7) miteinander parallel oder seriell zu einer Gruppe verschalten sind .

11. Ein Energy Harvesting System (1) einem der vorherigen Ansprüche,

wobei das Energy Harvesting System (1) mehrere verschaltete Gruppen von integrierten Elektroniken (7) aufweist, und wobei die Gruppen von integrierten Elektroniken (7))

miteinander parallel oder seriell verschalten sind.

12. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die integrierte Elektronik (7) und/oder die

Steuereinheit (7) elektrische Bauteile zur Begrenzung einer in der piezoelektrischen Schicht (6) erzeugten elektrischen Spannung aufweist.

13. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die integrierte Elektronik (7) einen Gleichrichter (10) aufweist .

14. Ein Energy Harvesting System (1) nach dem vorherigen Anspruch,

wobei der Gleichrichter (10) aus einer Verschaltung von diskreten Einzeldioden aufgebaut ist.

15. Ein Energy Harvesting System (1) nach Anspruch 10, wobei der Gleichrichter (10) in einer integrierten Schaltung integriert ist und eine Z-Diode zu der integrierten Schaltung parallel geschalten ist.

16. Ein Energy Harvesting System (1) nach Anspruch 13, wobei der Gleichrichter (10) in einer integrierten Schaltung integriert ist und eine Schutzschaltung (17) zu der

integrierten Schaltung parallel geschalten ist,

wobei die Schutzschaltung (17) aus einem Spannungsteiler, einem Transistor und einem Kondensator besteht,

wobei der Transistor und der Kondensator in Reihe geschalten sind, und

wobei der Spannungsteiler parallel zum Transistor und dem Kondensator geschalten ist,

wobei der Transistor von einer aus dem Spannungsteiler entnommenen Spannung gesteuert wird.

17. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die Steuereinheit (7) ein RF-Modul (5) aufweist.

18. Ein Energy Harvesting System (1) nach Anspruch 17, wobei die Steuereinheit (7) und das RF-Modul (5) dazu ausgelegt sind mit der gesammelten elektrischen Energie betrieben zu werden.

19. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei das Energy Harvesting System (1) energetisch autark ist .

20. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die piezoelektrische Schicht (6) auf einem Substrat (8), das dünner als 1 mm ist, angeordnet ist.

21. Ein Energy Harvesting System (1) nach Anspruch 20, wobei das Substrat (7) elektrisch leitfähig ist.

22. Ein Energy Harvesting System (1) nach Anspruch 20 oder

21,

wobei die Form der piezoelektrischen Schicht (6) an die Form des Substrats (8) angepasst ist.

23. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die piezoelektrischen Einheiten (3) Begrenzer (9) aufweisen, der dazu ausgelegt ist, den Ausschlag der

piezoelektrischen Schicht (6) zu begrenzen.

24. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die Steuereinheit (2) einen Gleichspannungswandler (11) aufweist .

25. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die integrierte Elektronik (7) und/oder die

Steuereinheit (2) einen Glättungskondensator (12) aufweist.

26. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei das Steuermodul (2) ein System-on-a-Chip oder ein

Mikrokontroller ist.

27. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei das RF-Modul (5) eine Power-on Reset Zeit mit einer Dauer von weniger als 50 ms aufweist, und/oder

wobei das RF-Modul (5) ein Z-Wave-Modul , ein ZigBee-Modul oder ein Bluetooth-Modul ist.

28. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei das RF-Modul (5) ein Bluetooth-Sender ist,

wobei der Bluetooth-Sender dazu ausgestaltet ist die Anzahl der Kanäle anzupassen.

29. Ein Energy Harvesting System (1) nach dem vorherigen Anspruch,

wobei der Bluetooth-Sender auf einem einzigen Kanal sendet.

30. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der Ansprüche 24 bis 26,

wobei die Zeitdauer eines Sendesignals, die Sendeleistung und Zwischensignalpause so eingestellt sind, dass möglichst wenig Energie verbraucht wird.

31. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die Steuereinheit (2) zusätzlich eine wieder aufladbare Batterie oder einen Kondensator zur Energiespeicherung aufweist .

32. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die Steuereinheit (2) dazu ausgestaltet ist, anhand der in den piezoelektrischen Schichten (6) erzeugten Spannungen eine auf das Energy Harvesting System (1) wirkende

Beschleunigung richtungsabhängig zu bestimmen.

33. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,

wobei die Steuereinheit (2) zusätzliche Sensorik aufweist.

34. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die piezoelektrische Schicht (6) eine Polymerschicht, eine Keramikschicht, eine Keramikdünnschicht, eine

Mehrschichtkeramik oder eine monolithische Keramik ist.

35. Ein Energy Harvesting System (1) nach einem der

vorherigen Ansprüche,

wobei die piezoelektrische Schicht (6) dünner als 300 pm ist.

36. Einen Schocksensor (13), aufweisend:

- mindestens ein Energy Harvesting System (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,

wobei das Energy Harvesting System (1) dazu ausgelegt ist einen Aufprall oder Schock zu detektieren und diese

Information an einen Empfänger (16) zu senden.