[发明专利]一种基于铅酸电池的高效率无线充电系统

权利要求书

1.一种基于铅酸电池的高效率无线充电系统，包括无线充电发射装置和无线充电接收装置；

所述无线充电发射装置包括第一整流滤波电路、高频逆变电路、升压电路、发射线圈、模糊PID控制单元和蓝牙通信模块，第一整流滤波电路的输出端接于高频逆变电路的输入端，高频逆变电路的输出端接于升压电路的输入端，升压电路的输出端接于发射线圈的输入端，高频逆变电路的输入输出端和蓝牙通信模块的输入输出端接于模糊PID控制单元的输入输出端；

所述无线充电接收装置包括接收线圈、第二整流滤波电路、DC-DC电路、检测电路、铅酸电池、模糊神经网络预测单元和蓝牙通信单元，接收线圈、第二整流滤波电路、DC-DC电路、铅酸电池、检测电路和模糊神经网络预测单元顺次连接，模糊神经网络预测单元与蓝牙通信单元双向通信；

检测电路检测铅酸电池的荷电状态、端电压和电池电解液的温度等信号，并将上述信号发送至模糊神经网络预测单元，模糊神经网络预测单元根据接收的信号绘制并且实时修正铅酸电池的可接受电流曲线，并预测充电电流给定值；模糊神经网络预测单元将预测的充电电流给定值和实际值经蓝牙通信单元和蓝牙通信模块反馈给模糊PID控制单元；模糊PID控制单元控制电路的PWM波的输出，通过改变PWM波的频率和占空比调节发射线圈的电流，进而调节铅酸电池的充电电压和充电电流。

2.根据权利要求1所述的一种基于铅酸电池的高效率无线充电系统，其特征在于：所述模糊PID控制单元通过模糊化、逻辑推理、去模糊化三个过程控制PWM波的输出，通过改变PWM波的频率和占空比调节发射线圈的电流，进而调节铅酸电池的充电电压和充电电流；具体的，模糊PID控制单元将整个充电过程中分为电流控制和电压控制两个充电阶段，充电阶段是无线充电发射装置根据无线充电接收装置发送的电池荷电状态的百分比决定的，其具体过程如下：

首先预设电池荷电状态的经验值，将电池荷电状态小于该经验值的时候记为电流控制充电阶段，大于等于该经验值的时候记为电压控制充电阶段；

在电流控制充电阶段中，采用电流控制充电，模糊PID控制单元通过调节发射线圈的电流进而调节铅酸电池的充电电流；

在电压控制充电阶段中，采用电压控制充电，模糊PID控制单元调节发射线圈的电流，进而调节电池端的充电电压。

3.根据权利要求2所述的一种基于铅酸电池的高效率无线充电系统，其特征在于：在电流控制充电阶段中，为了提高充电的效率和充电速度，模糊PID控制单元每间隔一段时间采用负脉冲放电，消除极化电压，使可接受充电电流曲线右移。

4.根据权利要求3所述的一种基于铅酸电池的高效率无线充电系统，其特征在于：模糊PID控制单元每间隔一段时间采用负脉冲放电，其中的负脉冲放电的放电周期和宽度，采用的算法如下：

根据给定的可充电电流值，当可充电电流值下降到经验值的时候采用负脉冲充电过程，过程如下：首先停止充电t1时间，此过程有利于消除欧姆极化和少量浓差极化，接着进行负脉冲充电t2时间，该过程能够消除浓差极化，最后停止充电t3时间。

5.根据权利要求4所述的一种基于铅酸电池的高效率无线充电系统，其特征在于：t1=50ms。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于铅酸电池的高效率无线充电系统，其特征在于：t2=500ms。

7.根据权利要求4或5所述的一种基于铅酸电池的高效率无线充电系统，其特征在于：t3=50ms。