[发明专利]基于太阳能的移动式无线充电系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线供电技术领域，尤其涉及一种基于太阳能的移动式无线充电系统。

背景技术

目前的无线能量传输技术根据传输机制、应用范围和效率可以分为几种类别。远场技术使用电磁波传播理论，即无线电波传播信号相同的方式传播能量。这种技术已成功应用于UHF RFID标签，还被研究应用于卫星太阳能电站。该技术的传输效率可以高达90%，但是必须精确对准，只能进行点对点直线形式的传输。而RF广播方式，是一种全方向传输能量的方法，在覆盖区域的任何地方均可以无线传输能量。但是，因为功率密度按1/r²减少，导致接收到的能量比发射的能量小好几个数量级，传输效率低。近场电磁感应技术不依赖于电磁波传播，效率较高，但是传输距离很近，只有1厘米左右。而近场RFID技术则通过牺牲效率来提高传输距离，它的传输距离可以达到几十厘米，但是效率只有1%-2%。

随着泛在服务、云计算和物联网的兴起，支持了一批新兴产业的发展，诸如智能通讯、智能电网、智能交通、智能家居和智能健康监护等。这些新兴产业大多依赖于传感器网络，而这些传感器数量多，分布广，无法或不方便使用导线供电或者更换电池维护成本过高，因此需要发展非传统的供电技术。采用无线供电技术，能使人们告别纠缠不清的各种电源线和蜘蛛网式的电力走线，能节省布线所用的大量铜、塑料等材料，以及减少废弃电池的数量，降低对环境的污染，改善人们的生活环境，具有极大的应用价值。

发明内容

针对以上存在的技术问题，本发明的目的是提供一种基于太阳能的移动式无线充电系统，利用太阳能这种清洁能源，采取发射模块移动的方式，对传感器网络中数量多、分布广的传感器终端分别进行无线充电。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种基于太阳能的移动式无线充电系统，包括一个供电装置和一个或者以上充电装置，各充电装置设置在传感器网络中不同的传感器终端处，供电装置包括太阳能蓄电模块、前处理模块和发射模块，每个充电装置包括接收模块和后处理模块，

太阳能蓄电模块包括有太阳能电池组件、太阳能控制器和蓄电池，在进行太阳能蓄电时，太阳能电池组件的输出端与太阳能控制器的输入端相连，太阳能控制器的输出端与蓄电池相连，前处理模块、发射模块和各充电装置不工作；在为传感器网络充电时，太阳能控制器的输出端与蓄电池断开，蓄电池与前处理模块相连，蓄电池和前处理模块、发射模块一起移动到传感器终端附近，通过所设充电装置对传感器终端进行充电；

前处理模块包括有频率发生模块和功率放大模块，蓄电池的输出接入频率发生模块的输入端和功率放大模块的输入端，频率发生模块的输出端与功率放大模块的输入端相连，频率发生模块产生的频率为工作频率；

发射模块包括有驱动线圈L3-1、发射线圈L3-2和调谐电容C3-1、C3-2，驱动线圈L3-1与功率放大模块的输出端相连，驱动线圈L3-1和调谐电容C3-1并联组成谐振回路，并谐振于工作频率处，驱动线圈L3-1的输出信号经自由空间传播到发射线圈L3-2；发射线圈L3-2和调谐电容C3-2并联组成谐振回路，并谐振于工作频率处，发射线圈L3-2的输出信号经自由空间传播到附近的充电装置；

设共有n个充电装置，其中第i个充电装置的接收模块包括有接收线圈L4-i-1、负载线圈L4-i-2和调谐电容C4-i-1、C4-i-2，i取1～n；接收线圈L4-i-1和调谐电容C4-i-1并联组成谐振回路，并谐振于工作频率处，接收线圈L4-i-1接收发射线圈L3-2经自由空间传播的输出信号；负载线圈L4-i-2和调谐电容C4-i-2并联组成谐振回路，并谐振于工作频率处，接收线圈L4-i-1的输出信号经自由空间传播到负载线圈L4-i-2；

每个充电装置的后处理模块包括有高频整流模块和稳压模块，相应接收模块中负载线圈的输出端连接到高频整流模块的输入端，高频整流模块的输出端连接到稳压模块的输入端，稳压模块的输出端连接到负载。

本发明适用于传感器终端数量多、分布广的传感器网络的充电。在传感器终端无需充电时，通过太阳能对蓄电池充电。在传感器终端需要充电时，通过一个可移动的发射模块对多个传感器终端进行无线充电，而发射模块则由已经充满电的蓄电池供电。发射模块和接收模块采用磁共振方式进行无线能量传输，具有传输效率高、传输距离远、实现灵活、成本低等优点。

附图说明

图1是本发明实施例的系统框图；

图2是本发明实施例中太阳能蓄电模块的框图；

图3是本发明实施例中前处理模块的框图；

图4是本发明实施例中发射模块和接收模块的框图；