太阳能电动自行车无线充电系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及智能交通技术领域，具体涉及一种太阳能电动自行车无线充电系统及方法。所述太阳能电动自行车无线充电系统包括处理器、太阳能电池板、推挽式E类放大器、发射谐振体、超声波传感器、接收谐振体、电压匹配电路、充电管理模块及电动自行车电池。太阳能电池板用于将太阳能转换为直流电能并传输至推挽式E类放大器，推挽式E类放大器将该直流电能转换为高频交流电能后输入至发射谐振体。超声波传感器测量发射谐振体和接收谐振体之间的距离，并将该距离值发送至处理器，处理器根据该距离值计算得到谐振频率值，进而控制推挽式E类放大器产生对应谐振频率的交流电源，以实现利用太阳能对电动自行车进行无线充电。

【技术实现步骤摘要】
太阳能电动自行车无线充电系统及方法
本专利技术涉及智能交通
，具体而言，涉及一种太阳能电动自行车无线充电系统及方法。
技术介绍
现有的电动自行车充电器大多都是有线充电器，有线连接的充电方式在一定程度上增加了电动自行车充电的麻烦，频繁的插拔也有着潜在的安全隐患。随着科学技术的发展，太阳能作为环保能源越来越多地应用于人们的生活中，因此太阳能的应用无疑具有广阔的应用前景。传统的用于无线传输的逆变技术存在较大的功率损耗，如半桥逆变和全桥逆变；由于磁耦合谐振的特点，传输距离的改变，对系统传输效率的影响很大，实际情况中，很难持续保持最大效率传输。并且结合太阳能的电动自行车无线充电还没有具体的实现方法。推挽式E类放大器在无线电能传输系统中占有巨大的优势，通过使用零电压开通(ZVS)技术，理论转换效率可达到100％，相对于传统的半桥逆变以及全桥逆变，在效率上有很大的改善；使用超声波传感器一直检测发射谐振体和接收谐振体之间的距离，当传输距离改变时，系统及时反馈改变谐振频率，使两个谐振体一直保持强耦合状态，实现了持续最大效率传输；在不需要进行无线充电时，把太阳能储存在一个备用蓄电池中，在夜晚或者光照条件不足的条件下，可以使用备用蓄电池进行供电，可以实现太阳能利用的最大化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种太阳能电动自行车无线充电系统，以实现利用太阳能对电动自行车进行无线充电，从而为人们的生活提供极大的便利。本专利技术的另一目的在于提供一种太阳能电动自行车无线充电方法，以实现利用太阳能对电动自行车进行无线充电，从而为人们的生活提供极大的便利。为了实现上述目的，本专利技术实施采用的技术方案如下：第一方面一种太阳能电动自行车无线充电系统，应用于利用太阳能对电动自行车电池进行无线充电，包括太阳能无线充电桩部分和电动自行车无线充电器部分，太阳能无线充电桩部分包括处理器、太阳能电池板、蓄电池、推挽式E类放大器、发射谐振体、超声波传感器电动自行车无线充电器部分包括接收谐振体、电压匹配电路；所述太阳能电池板用于将接收到的太阳能转换成直流电能，并将转换后的所述直流电能输入至所述推挽式E类放大器；所述推挽式E类放大器用于将获得的所述直流电能转换为交流电能，并将所述交流电能输入至所述发射谐振体，所述发射谐振体将所述交流电能转化为电磁能发射至所述接收谐振体；所述超声波传感器用于测量所述发射谐振体与所述接收谐振体之间的距离，并将测得的距离值发送至所述处理器；所述处理器用于根据所述距离值得出当前谐振频率，所述处理器还用于控制所述推挽式E类放大器产生所述当前谐振频率的交流电能；所述接收谐振体用于把接收到的电磁能转化为交流电能，并将所述交流电能传输至所述电压匹配电路；所述电压匹配电路用于对所述交流电能进行处理后对所述电动自行车进行充电。第二方面一种太阳能电动自行车无线充电方法，应用于太阳能电动自行车无线充电系统，且对电动自行车电池进行充电，所述系统包括太阳能无线充电桩部分和电动自行车无线充电器部分，所述太阳能无线充电桩部分包括处理器、推挽式E类放大器、太阳能电池板、超声波传感器和发射谐振体，所述电动自行车无线充电器部分包括接收谐振体和电压匹配电路，所述方法包括：使用所述推挽式E类放大器将所述太阳能电池板输出的直流电能转换为交流电能；通过所述超声波传感器测得所述发射谐振体与所述接收谐振体的距离值；所述处理器根据预存的所述距离值和谐振频率值的映射关系计算得出所述距离值对应的谐振频率值；所述推挽式E类放大器根据所述谐振频率值输出交流电能至所述发射谐振体；所述发射谐振体将所述交流电能传输至所述接收谐振体；所述接收谐振体将接收的交流电能经所述电压匹配电路调节后对所述电动自行车电池进行充电。本专利技术实施提供的一种太阳能电动自行车无线充电系统及方法，所述太阳能电动自行车无线充电方法应用于该太阳能电动自行车无线充电系统。所述太阳能电动自行车无线充电系统包括两部分：太阳能无线充电桩部分和电动自行车无线充电器部分；太阳能无线充电桩部分包括处理器、太阳能电池板、蓄电池、推挽式E类放大器、发射谐振体、超声波传感器电动自行车无线充电器部分包括接收谐振体、电压匹配电路、以及电动自行车电池；所述太阳能电池板用于将接收到的太阳能转换成直流电能，并将转换后的所述直流电能输入至所述推挽式E类放大器；所述推挽式E类放大器用于将获得的所述直流电能转换为交流电能，并将所述交流电能输入至所述发射谐振体，所述发射谐振体将所述交流电能转化为电磁能发射至所述接收谐振体；所述超声波传感器用于测量所述发射谐振体与所述接收谐振体之间的距离，并将测得的距离值发送至所述处理器；所述处理器用于根据所述距离值得出当前谐振频率，所述处理器还用于控制所述推挽式E类放大器产生所述当前谐振频率的交流电能；所述接收谐振体用于把接收到的电磁能转化为交流电能，并将所述交流电能传输至所述电压匹配电路；所述电压匹配电路用于对所述交流电能进行处理后对所述电动自行车进行充电。通过本专利技术实现了利用太阳能对电动自行车进行无线充电，使用蓄电池能够更充分的利用太阳能，一定程度上，避免了光照条件不足的情况；结合了零电压开通特性的推挽式E类放大器的应用，也将大大增加系统传输效率；根据磁耦合谐振的特性，当发射谐振体和接收谐振体处的距离处于强耦合范围内时，系统谐振频率会表现出频率分裂的特性，即系统的传输效率会在两个不同的频率点出现峰值，当然这两个峰值也不是完全相等的。随着传输距离由近到远变化，两个谐振频率点会相互靠近，直到最后重合到一起，此时的传输距离也就是最大传输距离。由于在实际应用中，不同用户不能保证进行无线充电时传输距离都相同，因此系统通过检测实际发射谐振体与接收谐振体之间的距离，处理器根据实际的传输距离查找对应的谐振峰值点，控制改变推挽式E类放大器的驱动信号频率，来动态的改变交流电源的频率适应不同距离的无线传输，实现谐振频率追踪，保证最大效率传输。频率追踪方法的应用，使无线充电系统传输效率更高，且变得更加灵活。本专利技术再能源利用和用电安全方面具有重要的意义。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本专利技术实施例提供的一种太阳能电动自行车无线充电系统的结构示意图。图2示出了本专利技术实施例提供的推挽式放大器的电路原理图。图3示出了本专利技术实施例提供的一种太阳能电动自行车无线充电系统的电压匹配电路的结构示意图。图4示出了本专利技术实施例提供的接收谐振体、电压匹配电路的电路原理图。图5示出了本专利技术实施例提供的充电电流检测的电路原理图。图6示出了本专利技术实施例提供的一种太阳能电动自行车无线充电方法的流程示意图。图示：10-太阳能电动自行车无线充电系统；110-太阳能电池板；120-蓄电池；140-处理器；150-推挽式E类放大器；170-超声波传感器；180-发射谐振体；190-接收谐振体；200-充电管理模块；210-电动自行车电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电动自行车无线充电系统，应用于利用太阳能对电动自行车电池进行无线充电，其特征在于：包括太阳能无线充电桩部分和电动自行车无线充电器部分，太阳能无线充电桩部分包括处理器、太阳能电池板、推挽式E类放大器、发射谐振体、超声波传感器；电动自行车无线充电器部分包括接收谐振体、电压匹配电路；所述太阳能电池板用于将接收到的太阳能转换成直流电能，并将转换后的所述直流电能输入至所述推挽式E类放大器；所述推挽式E类放大器用于将获得的所述直流电能转换为交流电能，并将所述交流电能输入至所述发射谐振体，所述发射谐振体将所述交流电能转化为电磁能发射至所述接收谐振体；所述超声波传感器用于测量所述发射谐振体与所述接收谐振体之间的距离，并将测得的距离值发送至所述处理器；所述处理器用于根据所述距离值得出当前谐振频率，所述处理器还用于控制所述推挽式E类放大器产生所述当前谐振频率的交流电能；所述接收谐振体用于把接收到的电磁能转化为交流电能，并将所述交流电能传输至所述电压匹配电路；所述电压匹配电路用于对所述交流电能进行处理后对所述电动自行车电池进行充电。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电动自行车无线充电系统，应用于利用太阳能对电动自行车电池进行无线充电，其特征在于：包括太阳能无线充电桩部分和电动自行车无线充电器部分，太阳能无线充电桩部分包括处理器、太阳能电池板、推挽式E类放大器、发射谐振体、超声波传感器；电动自行车无线充电器部分包括接收谐振体、电压匹配电路；所述太阳能电池板用于将接收到的太阳能转换成直流电能，并将转换后的所述直流电能输入至所述推挽式E类放大器；所述推挽式E类放大器用于将获得的所述直流电能转换为交流电能，并将所述交流电能输入至所述发射谐振体，所述发射谐振体将所述交流电能转化为电磁能发射至所述接收谐振体；所述超声波传感器用于测量所述发射谐振体与所述接收谐振体之间的距离，并将测得的距离值发送至所述处理器；所述处理器用于根据所述距离值得出当前谐振频率，所述处理器还用于控制所述推挽式E类放大器产生所述当前谐振频率的交流电能；所述接收谐振体用于把接收到的电磁能转化为交流电能，并将所述交流电能传输至所述电压匹配电路；所述电压匹配电路用于对所述交流电能进行处理后对所述电动自行车电池进行充电。2.如权利要求1所述的太阳能电动自行车无线充电系统，其特征在于，所述太阳能无线充电桩部分包括蓄电池，所述处理器与所述太阳能电池板以及所述蓄电池均连接；所述处理器用于检测所述蓄电池电压，当所述蓄电池的实际电压与蓄电池额定电压相差大于1V时，表明所述蓄电池不是满电量；所述处理器还用于检测所述太阳能电池板是否处于放电状态，若所述太阳能电池板没有处于放电状态且所述蓄电池的不是满电量时，所述处理器控制所述太阳能电池板为所述蓄电池充电，直到所述蓄电池的实际电压等于额定电压后停止充电。3.如权利要求2所述的太阳能电动自行车无线充电系统，其特征在于，所述系统还包括储能端DC-DC转换器，所述储能端DC-DC转换器与所述太阳能电池板、所述蓄电池均连接；当所述处理器控制所述太阳能电池板给所述蓄电池进行充电时，所述储能端DC-DC转换器用于调节所述太阳能电池板的输出电压，使得所述太阳能电池板的输出电压大于所述蓄电池的电压以便于对所述蓄电池进行充电。4.如权利要求1所述的太阳能电动自行车无线充电系统，其特征在于，所述推挽式E类放大器与所述太阳能电池板和蓄电池均连接；当所述推挽式E类放大器与所述太阳能电池板连接并用于对所述电动自行车电池充电时，所述推挽式E类放大器与所述蓄电池之间断开，且所述处理器检测所述太阳能电池板的输出电压和输出电流并计算得出输出功率，当发现所述太阳能电池板输出功率小于电动自行车充电所需最大功率值时，表明太阳能电池板输出功率不足，所述处理器控制所述蓄电池与所述推挽式E类放大器连接，同时所述推挽式E类放大器与所述太阳能电池板之间断开；所述处理器检测蓄电池的输出功率，如果所述蓄电池输出功率小于电动自行车充电所需最大功率值，表明所述蓄电池输出功率不足，所述处理器控制切断所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂海燕，林闻，刘宜成，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51