一种复合能源无线充电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种复合能源无线充电装置，包括依次连接的能量采集模块、能量处理模块、DC/DC控制模块、无线发射与接收模块以及电能管理模块；使用时，所述能量采集模块包括光能采集部分、风能采集部分、动能采集部分，分别吸收阳能、风能和人体动能并将上述各种能量转化为电能，通过能量处理模块进行处理，经所述DC/DC控制模块汇聚升压后，利用无线发射与接收模块通过无线方式在电能管理模块调节下供给目标设备使用或存储。本发明专利技术通过可再生能源与无线充电技术结合的方案解决了现有技术中的便携式电子产品续航问题。

【技术实现步骤摘要】
一种复合能源无线充电装置
本专利技术涉及新能源
，具体而言，尤其涉及一种复合能源无线充电装置。
技术介绍
21世纪世界能源结构发生了巨大变革，鉴于能源危机与环境污染已经成为世界经济发展中不可忽视的两大难题，人类开始将目光转向可再生清洁能源供电系统的研究。因此以资源丰富、清洁环保的可再生能源为主的多样性的能源结构代替以资源匮乏、污染严重的传统化石能源为主的能源结构已经成为人们关注的焦点之一。传统的可再生能源供电系统存在下述问题：如传统的太阳能、风能等单一能源不能全天候，最大效率地进行发电，并且能源来源形式单一，易受地域，天气和环境的影响；能源的不确定性导致了发电量与用电量的不平衡，因此它们都必须通过蓄电池才能稳定供电，但是每天发电量受到外界环境的影响非常大，这样就导致了蓄电池组长期处于亏电状态，这也是引起蓄电池组使用寿命降低的原因；现有的可再生清洁能源供电装置体积都比较大，不方便携带，应用场景受限制大。随着电子信息产业的迅速发展，便携式电子产品得到了广泛运用，由于人们对其依赖性的日益提高与电池续航能力对其进一步发展的限制，便携式电子产品的供电问题也成为时下人们关注的焦点之一。无线充电技术以其独特的优势在手机等便携式电子产品供电领域已逐渐普及开来，但现阶段将无线充电技术运用在可再生能源供电的案例较少。本专利设计了一种基于可再生清洁能源的多能源互补无线充电套装。当人在户外行进时，该装置可以综合利用太阳能、风能和人体动能三种可再生清洁能源进行发电，装置的能源采集模块完成对于电能的初步处理，滤波，并将能量送至DC-DC转换模块，由控制器实现不同能源的最大功率算法，再由控制器检测母线电压与负载端电流，调整相应的充电策略，对于锂电池和负载进行不同优先级的无线供电。本套装是一种节能，高效，环保和全天候的供电装置，并具有性价比高，多种能源互补等特点，拥有较高的实用性与环保性。
技术实现思路
根据上述提出单一可再生能源充电装置受环境影响大，使用效果不稳定的技术问题，而提供一种复合能源无线充电装置。本专利技术综合利用太阳能、风能和人体动能三种可再生清洁能源进行发电供户外活动的使用者使用，为其携带的电子设备进行无线充电。本专利技术采用的技术手段如下：一种复合能源无线充电装置，包括依次连接的能量采集模块、能量处理模块、DC/DC控制模块、无线发射与接收模块以及电能管理模块；使用时，所述能量采集模块包括光能采集部分、风能采集部分、动能采集部分，分别吸收阳能、风能和人体动能并将上述各种能量转化为电能，通过能量处理模块进行处理，经所述DC/DC控制模块汇聚升压后，利用无线发射与接收模块通过无线方式在电能管理模块调节下供给目标设备使用或存储。进一步地，所述光能采集部分包括多块并联或串联的、用以将接收的太阳能转化为电能的太阳能薄膜电池阵列；所述风能采集部分包括若干用以收集风能的小型直流电机；所述动能采集部分包括收集人体运动时产生的动能的减速电机。进一步地，所述能量处理模块包括滤波电路、降噪电路和供电支路的运行状态监测及防倒冲电路；所述供电支路的运行状态监测及防倒冲电路通过比较二极管两端分压与参考电压的大小判断该支路是否运行正常，当二极管两端分压大于参考电压时输出高电平，当二极管两端分压小于参考电压时输出低电平，检测信号传送给控制器进行电路控制。进一步地，所述电能管理模块包括控制器、电压检测电路、电流检测电路、控制开关电路、锂电池及负载；所述电压检测电路采集无线接收模块的端电压，所述端电压进行A/D转换后传输给控制器，所述控制器通过线圈的端电压来判断原侧所采集的能量是否充足；所述电流检测电路采集负载接口的端电流，所述端电流进行A/D转换后传输给控制器，所述控制器通过负载接口是否有电流来判断电路是否接入了负载；所述控制器根据预设锂电池冲放电的管理与负载供电策略通过控制开关电路实现锂电池充放电的管理与负载用电控制。进一步地，所述锂电池充放电的管理与负载供电策略包括：无负载时，通过无线接收模线圈给锂电池充电；有负载且原侧能量充足时，通过无线接收模线圈给负载供电；有负载且原侧能量不充足时，通过锂电池给负载供电。进一步地，所述DC/DC控制模块根据光能最大功率点跟踪策略最大化无线发射与接收模块的功率传输能力，所述光能最大功率点跟踪策略包括：步骤1:初始化装置参数并控制太阳能薄膜电池的输出电压UA等于太阳能薄膜电池最大功率点对应的输出电压V0；步骤2：存储由电压采集电路采集的太阳能薄膜电池两端的实际电压VA以及由电流检测电路采集的太阳能薄膜电池的实际输出电流IA，计算并存储此时太阳能薄膜电池的输出功率PA步骤3：调整太阳能薄膜电池输出电压VB等于VA+ΔV’，ΔV’为电压扰动步长，存储此时由电流检测电路采集的太阳能薄膜电池的实际输出电流IB，计算并存储此时太阳能薄膜电池的输出功率PB；步骤4：调整时太阳能薄膜电池输出电压VC等于VA-ΔV’，存储此时由电流检测电路采集的太阳能薄膜电池的实际输出电流IC，计算并存储此时太阳能薄膜电池的输出功率PC；步骤5：比较PA和PB，若PA大于等于PB，执行步骤6，否则执行步骤7；步骤6：比较PA和PC，若PA大于等于PC，控制直流电压输出VA，ΔV’＝ΔV/2，其中ΔV为单位电压扰动步长，否则控制直流电压输出VC，ΔV’＝ΔV，返回步骤3；步骤7：比较PA和PC，若PA大于等于PC，控制直流电压输出VB，ΔV’＝ΔV，否则控制直流电压输出VA，ΔV’＝ΔV，返回步骤3。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术公开了一种基于可再生清洁能源的多能源互补无线充电装置。当人在户外行进时，该装置可以综合利用太阳能、风能和人体动能三种可再生清洁能源进行发电，装置的能量采集模块完成对于电能的初步处理、滤波后，将能量送至DC-DC转换模块，由控制器实现不同能源的最大功率算法，再由控制器检测母线电压与负载端电流，调整相应的充电策略，对于锂电池和负载进行不同优先级的无线供电。本专利技术公开的充电装置节能、高效、环保且能够全天候工作，具有性价比高、多种能源互补等特点。基于上述理由本专利技术可在便携装置和可穿戴设备等领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术无线充装置系统框图。图2为本专利技术无线充装置电路原理图。图3为本专利技术实施例中电压检测电路图。图4为本专利技术实施例中电流检测电路图。图5为本专利技术实施例中锂电池充电保护电路图。图6为本专利技术实施例中风能发电部分原理示意图。图7为本专利技术实施例中太阳能发电部分原理示意图。图8为本专利技术实施例中动能发电部分原理示意图。图9为本专利技术实施例中能量处理模块电路图。图10为本专利技术中DC/DC控制模块原理框图。图11为本专利技术实施例中DC/DC控制模块电路图。图12为本专利技术实施例中适用于太阳能最大功率跟踪策略流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为使本专利技术实施例的目的、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合能源无线充电装置，其特征在于，包括依次连接的能量采集模块、能量处理模块、DC/DC控制模块、无线发射与接收模块以及电能管理模块；所述能量采集模块包括光能采集部分、风能采集部分、动能采集部分，分别用以吸收太阳能、风能和人体动能并将上述各种能量转化为电能，通过能量处理模块进行处理，经所述DC/DC控制模块汇聚升压后，利用无线发射与接收模块通过无线方式在电能管理模块调节下供给目标设备使用或存储。

【技术特征摘要】
1.一种复合能源无线充电装置，其特征在于，包括依次连接的能量采集模块、能量处理模块、DC/DC控制模块、无线发射与接收模块以及电能管理模块；所述能量采集模块包括光能采集部分、风能采集部分、动能采集部分，分别用以吸收太阳能、风能和人体动能并将上述各种能量转化为电能，通过能量处理模块进行处理，经所述DC/DC控制模块汇聚升压后，利用无线发射与接收模块通过无线方式在电能管理模块调节下供给目标设备使用或存储。2.根据权利要求1所述的复合能源无线充电装置，其特征在于，所述光能采集部分包括多块并联或串联的、用以将接收的太阳能转化为电能的太阳能薄膜电池阵列；所述风能采集部分包括若干用以收集风能的小型直流电机；所述动能采集部分包括收集人体运动时产生的动能的减速电机。3.根据权利要求1所述的复合能源无线充电装置，其特征在于，所述能量处理模块包括滤波电路、降噪电路和供电支路的运行状态监测及防倒冲电路；所述供电支路的运行状态监测及防倒冲电路通过比较充电线路上二极管两端分压与参考电压的大小判断该支路是否运行正常，当二极管两端分压大于参考电压时输出高电平，当二极管两端分压小于参考电压时输出低电平，检测信号传送给控制器进行电路控制。4.根据权利要求1所述的复合能源无线充电装置，其特征在于，所述电能管理模块包括控制器、电压检测电路、电流检测电路、控制开关电路、锂电池及负载；所述电压检测电路采集无线接收模块的端电压，所述端电压进行A/D转换后传输给控制器，所述控制器通过线圈的端电压来判断原侧所采集的能量是否充足；所述电流检测电路采集负载接口的端电流，所述端电流进行A/D转换后传输给控制器，所述控制器通过负载接口是否有电流来判断电路是否接入了负载；所述控制器根据预设锂电池冲放电的管理...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙秋野，车肖飞，秦广健，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21