一种用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电系统及充电方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电系统及充电方法。该充电系统包括水面浮体太阳能充电系统和水下剖面观测平台充电系统，两者通过无线充电对接装置进行连接；水面浮体太阳能充电系统包括太阳能板、充电控制器、上蓄电池、水上控制板和耦合磁环1；水下剖面观测平台充电系统包括充电切换控制单元、最小控制系统、外围电路、下蓄电池1、下蓄电池2、传感器、耦合磁环2。本发明专利技术解决了传统剖面观测平台在水下不能进行有效能源供给的问题，降低了人工维护时间和系统维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电系统及充电方法
本专利技术属于海洋观测
，具体涉及一种用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电系统及充电方法。
技术介绍
波浪能剖面浮标利用波浪能驱动水下剖面观测平台在水下进行上下剖面运动。它在波浪能的驱动下，通过特定的方向切换模块，进而实现整个剖面浮标平台在波浪能作用下沿系留缆进行上下剖面运动的目的，可以在波浪的左右下，沿系留缆上下往复不断的运动，同时可搭载不同类型的传感器，完成海洋三维剖面参数的测量。虽然水下剖面观测平台上下剖面运动过程中不消耗电能，但其自身的控制模块、通讯模块以及搭载的传感器都需要电能的供给。而在现有技术中，这些需电模块主要是利用水下剖面观测平台的锂电池组进行供电的，这种供电方式需要定期更换锂电池组，增加了人力物力成本，存在一定的局限性。因此，亟需设计研发一种为波浪能剖面浮标的水下剖面观测平台供电的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电系统，目的之二是提供用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电方法，以弥补现有技术的不足。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电系统，该充电系统包括水面浮体太阳能充电系统和水下剖面观测平台充电系统，且两者通过无线充电对接装置进行连接；所述水面浮体太阳能充电系统包括依次电气连接的太阳能板、充电控制器、上蓄电池、水上控制板和耦合磁环1；所述水下剖面观测平台充电系统包括充电切换控制单元、最小控制系统、外围电路、下蓄电池1、下蓄电池2、传感器、耦合磁环2，所述充电切换控制单元分别电气连接耦合磁环2、下蓄电池1和下蓄电池2，所述下蓄电池1电气连接最小控制系统，所述下蓄电池2电气连接外围电路和传感器；所述耦合磁环1和耦合磁环2分别与无线充电对接装置电气连接。进一步的，所述耦合磁环1和耦合磁环2均包括瓷片和耦合线圈；所述瓷片为圆环状，所述耦合线圈螺旋缠绕在瓷片上。进一步的，所述瓷片采用锰锌铁氧体材料；所述耦合线圈采用利兹线。进一步的，所述下蓄电池1电压设定为3.3V。进一步的，所述下蓄电池2电压设定为24V。进一步的，所述太阳能板规格为200W/36V，所述充电控制器的输出电压为24V，额定充电电流为10A，额定放电电流为10A。进一步的，所述充电切换控制单元包含蓄电池1电压采集模块、蓄电池2电压采集模块和充电开关；所述蓄电池1电压采集模块的电压采集接口正负极与所述下蓄电池1正负极电气连接，所述蓄电池2电压采集模块的电压采集接口正负极与所述下蓄电池2正负极电气连接。进一步的，所述太阳能板的正负极与所述充电控制器的输入正负极电气连接，所述上蓄电池的正负极与所述充电控制器的输出正负极接口电气连接，所述上蓄电池的充电电压为24V。基于上述充电系统的用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电方法，该充电方法包括：所述水面浮体太阳能充电模块中的太阳能板进行光能收集，利用光电效应转化成电能；所述太阳能板通过充电控制器对上蓄电池蓄能；当所述上蓄电池低于24V时，自动进行充电；所述水上控制板的供电电压为24V，其电源输入正负极与所述上蓄电池的正负极电气连接，所述耦合磁环两个引线与所述水上控制板的线圈输入端连接，之后随时等待耦合磁环2靠近，所述无线充电对接装置锁定实现对接，并使所述耦合磁环1和所述耦合磁环2的轴向距离控制在5cm以内；所述水下剖面观测平台充电模块通过充电切换控制单元实时检测下蓄电池1和下蓄电池2的电压，根据检测的所述下蓄电池1和下蓄电池2的电压：步骤1：判断蓄电池1电压是否小于3.0V或蓄电池2电压是否小于21.0V；若成立，则进行步骤2；若不成立，则继续进行步骤6；步骤2：判断下蓄电池1电压是否小于3.0V，若成立，则进行步骤3，否则进行步骤4；步骤3：充电开关切换至下蓄电池1，对下蓄电池1进行充电；当对蓄电池1进行充电时，定时检测下蓄电池1电压是否大于3.3V，若不成立，则继续对蓄电池1进行充电，否则停止充电，进行步骤4；步骤4：判断下蓄电池2的电压是否小于21.0V，若成立，则进行步骤5，否则进行步骤6；步骤5：充电开关切换至下蓄电池2，对下蓄电池2进行充电；当对蓄电池2进行充电时，定时检测下蓄电池2电压是否大于24.0V，若不成立，则对下蓄电池2继续进行充电，否则则停止充电，进行步骤6；步骤6：进行下一个剖面运动。本专利技术的优点和有益效果：本专利技术通过设计无线充电方式完成了对波浪能剖面浮标的水下剖面观测平台进行充电，解决了现有技术中需要更换锂电池所带来的诸多问题，且充电系统利用太阳能转换电能的方式，使用寿命长，耗能低，实现了太阳能间接为上下运动的水下剖面观测平台供电。本专利技术设计了两个电压不同的蓄电池（小电压3.3V和大电压24V），并配合低功耗控制模式，在水下剖面观测平台不进行数据采集的时候，外围电路的24V电压掉电，降低水下剖面观测平台的功耗；通过检测两个蓄电池的电量判断是否需要充电，实现按需充电，从而减少充电切换控制单元的工作频率。本专利技术解决了传统剖面观测平台在水下不能进行有效能源供给的问题，降低了人工维护时间和系统维护成本。附图说明图1为为本专利技术的整体结构框图。图2为本专利技术的无线充电流程图。具体实施方式以下通过具体实施例并结合附图对本专利技术进一步解释和说明。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。实施例1：一种用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电系统，如图1所示，该充电系统包括水面浮体太阳能充电系统和水下剖面观测平台充电系统，且两者通过无线充电对接装置进行连接；所述水面浮体太阳能充电系统包括依次电气连接的太阳能板、充电控制器、上蓄电池、水上控制板和耦合磁环1；所述水下剖面观测平台充电系统包括充电切换控制单元、最小控制系统、外围电路、下蓄电池1、下蓄电池2、传感器、耦合磁环2，所述充电切换控制单元分别电气连接耦合磁环2、下蓄电池1和下蓄电池2，所述下蓄电池1电气连接最小控制系统，所述下蓄电池2电气连接外围电路和传感器；所述耦合磁环1和耦合磁环2分别与无线充电对接装置电气连接，所述耦合磁环1和耦合磁环2包括瓷片和耦合线圈，瓷片采用锰锌铁氧体材料，耦合线圈采用利兹线。所述瓷片为圆环状，所述耦合线圈螺旋缠绕在瓷片上。实施例2：基于上述充电系统的用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电方法，如图2所示，该充电方法包括：所述水面浮体太阳能充电模块中的太阳能板进行光能收集，利用光电效应转化成电能；所述太阳能板通过充电控制器对上蓄电池蓄能，所述太阳能板规格为200W/36V，所述充电控制器的输出电压为24V，额定充电电流为10A，额定放电电流为10A，所述太阳能板的正负极与所述充电控制器的输入正负极电气连接，所述上蓄电池的正负极与所述充电控制器的输出正负极接口电气连接，所述上蓄电池的充电电压为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电系统，其特征在于，该充电系统包括水面浮体太阳能充电系统和水下剖面观测平台充电系统，且两者通过无线充电对接装置进行连接；所述水面浮体太阳能充电系统包括依次电气连接的太阳能板、充电控制器、上蓄电池、水上控制板和耦合磁环1；所述水下剖面观测平台充电系统包括充电切换控制单元、最小控制系统、外围电路、下蓄电池1、下蓄电池2、传感器、耦合磁环2，所述充电切换控制单元分别电气连接耦合磁环2、下蓄电池1和下蓄电池2，所述下蓄电池1电气连接最小控制系统，所述下蓄电池2电气连接外围电路和传感器；所述耦合磁环1和耦合磁环2分别与无线充电对接装置电气连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于波浪能剖面浮标的双电源无线充电系统，其特征在于，该充电系统包括水面浮体太阳能充电系统和水下剖面观测平台充电系统，且两者通过无线充电对接装置进行连接；所述水面浮体太阳能充电系统包括依次电气连接的太阳能板、充电控制器、上蓄电池、水上控制板和耦合磁环1；所述水下剖面观测平台充电系统包括充电切换控制单元、最小控制系统、外围电路、下蓄电池1、下蓄电池2、传感器、耦合磁环2，所述充电切换控制单元分别电气连接耦合磁环2、下蓄电池1和下蓄电池2，所述下蓄电池1电气连接最小控制系统，所述下蓄电池2电气连接外围电路和传感器；所述耦合磁环1和耦合磁环2分别与无线充电对接装置电气连接。


2.如权利要求1所述的双电源无线充电系统，其特征在于，所述耦合磁环1和耦合磁环2均包括瓷片和耦合线圈；所述瓷片为圆环状，所述耦合线圈螺旋缠绕在瓷片上。


3.如权利要求2所述的双电源无线充电系统，其特征在于，所述瓷片采用锰锌铁氧体材料；所述耦合线圈采用利兹线。


4.如权利要求1所述的双电源无线充电系统，其特征在于，所述下蓄电池1电压设定为3.3V；所述下蓄电池2电压设定为24V。


5.如权利要求1所述的双电源无线充电系统，其特征在于，所述太阳能板规格为200W/36V，所述充电控制器的输出电压为24V，额定充电电流为10A，额定放电电流为10A。


6.如权利要求1所述的双电源无线充电系统，其特征在于，所述充电切换控制单元包含蓄电池1电压采集模块、蓄电池2电压采集模块和充电开关；所述蓄电池1电压采集模块的电压采集接口正负极与所述下蓄电池1正负极电气连接，所述蓄电池2电压采集模块的电压采集接口正负极与所述下蓄电池2正负极电气连接。


7.如权利要求1所述的双电源无线充电系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪宇，邹彦超，文艺成，李醒飞，于志豪，马庆锋，徐佳毅，谢子铭，潘云浩，王平，崔祥彪，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37