CN109327070A - 一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站，太阳能电池板的输出端连接到直流变换器的输入端，直流变换器的输出端连接到高频逆变器的输入端，高频逆变器的输出端连接到滤波及谐振电路的输入端，滤波及谐振电路的输出端连接到充电平台；直流变换器与控制及保护电路之间分别连接有第一检测电路和第一驱动电路，高频逆变器与控制及保护电路之间分别连接有第二检测电路和第二驱动电路，充电平台与控制及保护电路之间连接有第三检测电路；控制及保护电路和人机接口电路相连。本发明既可满足无线充电设备的要求，同时对常规的有线充电设备也能提供有效支持。

Description

一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站

技术领域

本发明涉及新能源应用技术及电子信息领域，具体涉及一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站。

背景技术

近年来，太阳能作为一种可再生能源，其利用受到越来越多的关注。大规模太阳能发电站离网或并网运行，极大的补充了常规电网，实现了对新能源的有效利用。另一方面，家用智能用电设备，如智能手机、平板电脑、智能穿戴设备、智能数码家电等的使用越来越普遍，常规的单一充电器无法满足所有智能设备的要求，另外，多个智能设备充电器同时使用，会使线路繁杂、影响美观，甚至造成用电安全隐患。考虑到部分设备已经具有无线充电功能，因此，有必要设计一种集中式的充电站，既可满足无线充电设备的要求，同时对常规的有线充电设备也能提供有效支持。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述目前的常规单一充电器无法满足所有智能设备的要求的技术问题，提供一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站解决上述技术缺陷。

一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站，包括太阳能电池板、直流变换器、第一检测电路、第二检测电路、第三检测电路、第一驱动电路、第二驱动电路、高频逆变器、滤波及谐振电路、充电平台、控制及保护电路和人机接口电路；

太阳能电池板的输出端连接到直流变换器的输入端，直流变换器的输出端连接到高频逆变器的输入端，高频逆变器的输出端连接到滤波及谐振电路的输入端，滤波及谐振电路的输出端连接到充电平台；直流变换器与控制及保护电路之间分别连接有第一检测电路和第一驱动电路，高频逆变器与控制及保护电路之间分别连接有第二检测电路和第二驱动电路，充电平台与控制及保护电路之间连接有第三检测电路；控制及保护电路和人机接口电路相连。

进一步的，太阳能电池板获取太阳光产生电流传输至直流变换器，直流变换器的相关参数经过第一检测电路送入控制及保护电路，控制及保护电路输出控制信号通过第一驱动电路以驱动直流变换器中的开关管，直流变换器对电流进行直流调节、实现最大功率跟踪后将处理后的电流输出至高频逆变器，高频逆变器的相关参数经过第二检测电路送入控制及保护电路，控制及保护电路输出控制信号通过第二驱动电路以驱动高频逆变器中的开关管；高频逆变器产生的高频电流传输至滤波及谐振电路，滤波电路用于滤除逆变器的谐波分量，谐振电路中发射线圈通过谐振方式将电能传输至接收线圈中，发射线圈放置在充电平台上，用于不同类型智能设备进行无线充电；进行无线充电过程中，充电平台对当前充电设备进行检测并将检测到的相关信息经过第三检测电路送入控制及保护电路；

控制及保护电路接收并检测上述直流变换器的相关参数、高频逆变器的相关参数和当前充电设备的相关信息，判断是否出现过压、过流、短路或过热故障情况，当出现这些故障情况时，通过控制信号关断相应直流变换器或高频逆变器的开关管或充电平台，以保护整个电路。

进一步的，直流变换器的相关参数包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流以及直流变换器温度；高频逆变器的相关参数包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流以及高频逆变器温度；充电平台检测当前充电设备的相关信息包括充电电流、充电电压、充电路数以及当前充电设备温度。

进一步的，人机接口电路包括输入模块和显示模块，输入模块用于通过控制及保护电路人工输入控制指令调节直流变换器和高频逆变器，显示模块用于显示充电过程中的直流变换器的相关参数、高频逆变器的相关参数和当前充电设备的相关信息。

进一步的，还包括结构独立的通用充电模块，用于支持不同类型智能设备的有线充电，所述通用充电模块包含了接收电路、整流电路、电源管理电路、控制电路和标准充电输出接口。

进一步的，所述通用充电模块放置于充电平台的任一发送线圈部位，其内部配置的接收电路接收来自发送线圈的电能，接收电路的输出接到整流电路以获得直流输出，整流电路的输出接入电源管理电路，电源管理电路的输出受充电控制电路的控制，充电控制电路用于对充电过程中的电流进行调节，电源管理电路的输出端为标准USB充电输出接口，有线充电设备的充电线插入标准充电输出接口以实现有线充电。

进一步的，标准USB充电输出接口包括Micro USB、type-c、lightning充电接口。

进一步的，充电平台包括一个充电指示模块，用于显示当前充电的智能设备的充电进度、充电接入时间、设备电池温度、预计的充电结束时间。

本发明的优势在于，与现有技术相比，本发明充分利用太阳能这种可再生能源形式，同时，提供了一种同时为家庭中多个智能设备进行无线充电的统一平台，解决了家用智能设备充电器规格不统一、线路繁杂，影响美观和供电可靠性问题；另外，该平台可以通过编程匹配不同的无线充电设备；对常规的有线充电设备可通过通用充电模块完成充电，因此，使用更为灵活；除此之外，这种充电站具有较好的移动性能，也可用在野外工作时使用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明的一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站原理示意图，图中：

1、太阳能电池板，2、直流变换器，3、第一检测电路，4、第一驱动电路，5、第二驱动电路，6、高频逆变器，7、第二检测电路，8、滤波及谐振电路，9、充电平台，10、发射线圈，11、充电指示模块，12、第三检测电路，13、控制及保护电路，14、显示模块，15、输入模块；

图2是本发明的通用充电模块的原理示意图，图中：

16、接收电路，17、整流电路，18、电源管理电路，19、充电控制电路，20、标准充电输出接口。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站，包括太阳能电池板、直流变换器、第一检测电路、第二检测电路、第三检测电路、第一驱动电路、第二驱动电路、高频逆变器、滤波及谐振电路、充电平台、控制及保护电路和人机接口电路；

太阳能电池板的输出端连接到直流变换器的输入端，直流变换器的输出端连接到高频逆变器的输入端，高频逆变器的输出端连接到滤波及谐振电路的输入端，滤波及谐振电路的输出端连接到充电平台；直流变换器与控制及保护电路之间分别连接有第一检测电路和第一驱动电路，高频逆变器与控制及保护电路之间分别连接有第二检测电路和第二驱动电路，充电平台与控制及保护电路之间连接有第三检测电路；控制及保护电路和人机接口电路相连。

太阳能电池板获取太阳光产生电流传输至直流变换器，直流变换器的相关参数经过第一检测电路送入控制及保护电路，控制及保护电路输出控制信号通过第一驱动电路以驱动直流变换器中的开关管，直流变换器对电流进行直流调节、实现最大功率跟踪后将处理后的电流输出至高频逆变器，高频逆变器的相关参数经过第二检测电路送入控制及保护电路，控制及保护电路输出控制信号通过第二驱动电路以驱动高频逆变器中的开关管；高频逆变器产生的高频电流传输至滤波及谐振电路，滤波电路用于滤除逆变器的谐波分量，谐振电路中发射线圈通过谐振方式将电能传输至接收线圈中，发射线圈放置在充电平台上，用于不同类型智能设备进行无线充电；进行无线充电过程中，充电平台对当前充电设备进行检测并将检测到的相关信息经过第三检测电路送入控制及保护电路；

控制及保护电路接收并检测上述直流变换器的相关参数、高频逆变器的相关参数和当前充电设备的相关信息，判断是否出现过压、过流、短路或过热故障情况，当出现这些故障情况时，通过控制信号关断相应直流变换器或高频逆变器的开关管或充电平台，以保护整个电路。

直流变换器的相关参数包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流以及直流变换器温度；高频逆变器的相关参数包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流以及高频逆变器温度；充电平台检测当前充电设备的相关信息包括充电电流、充电电压、充电路数以及当前充电设备温度。

人机接口电路包括输入模块和显示模块，输入模块用于通过控制及保护电路人工输入控制指令调节直流变换器和高频逆变器，显示模块用于显示充电过程中的直流变换器的相关参数、高频逆变器的相关参数和当前充电设备的相关信息。

还包括结构独立的通用充电模块，用于支持不同类型智能设备的有线充电，所述通用充电模块包含了接收电路、整流电路、电源管理电路、控制电路和标准充电输出接口。通用充电模块放置于充电平台的任一发送线圈部位，其内部配置的接收电路接收来自发送线圈的电能，接收电路的输出接到整流电路以获得直流输出，整流电路的输出接入电源管理电路，电源管理电路的输出受充电控制电路的控制，充电控制电路用于对充电过程中的电流进行调节，电源管理电路的输出端为标准USB充电输出接口，有线充电设备的充电线插入标准充电输出接口以实现有线充电。标准USB充电输出接口包括Micro USB、type-c、lightning充电接口。

充电平台包括一个充电指示模块，用于显示当前充电的智能设备的充电进度、充电接入时间、设备电池温度、预计的充电结束时间。

下面就本发明结合附图做进一步描述：

如图1所示，在家庭中光照较好的位置放置太阳能电池板1，将太阳能电池板1的输出端连接无线充电平台的输入端，太阳能电池输出的电流首先到直流变换器2，直流变换器2的相关参数经过第一检测电路3送入控制及保护电路13，控制及保护电路13经反馈的信号完成相关控制策略及算法，输出控制信号经第一驱动电路4驱动直流变换器2中的开关管，实现直流调节、实现最大功率跟踪(MPPT)；直流变换器2的输出连接高频逆变器6，高频逆变器6的相关参数经过第二检测电路7送入控制及保护电路13，控制及保护电路13经反馈的信号完成相关控制策略及算法，输出控制信号经第二驱动电路5驱动高频逆变器6中的开关管，产生高频电流经滤波及谐振电路8，将滤波及谐振电路8中的滤波电路中的发射线圈10放入充电平台9，充电平台9上设置有多个发射线圈10均匀分布；充电平台9各发射线圈的电量信息通过第三检测电路12送入控制及保护电路13，当需要对具有无线充电功能的智能电子设备进行充电时，控制及保护电路13可以调节不同线圈的充电特性用以匹配不同的智能设备，先通过人机接口输入模块15设置相应充电部位的充电类型，设定完毕后，将相应智能设备直接放在平台上充电。显示模块14可以显示充电过程中的直流变换器2、高频逆变器6和充电平台9的参数信息，充电指示模块11用于显示当前充电的相关信息，包括智能设备的类型、充电电流大小等。

如图2所示，当需要对非无线充电设备进行充电时，按上述方法连接好太阳能电池板和无线充电平台后，将通用充电模块放于充电平台的任一发送线圈部位，其内部配置的接收电路16接收来自发送线圈10的电能，接收电路16的输出接到高频整流电路17获得直流输出，接入电源管理电路18，电源管理电路18的输出受充电控制电路19的控制，实现充电过程电流调节、安全保护，电源管理电路18的输出设计为标准充电输出接口20，常规的充电线插入标准充电输出接口20实现对此类智能设备的充电，这样就满足了不具备无线充电功能的电子设备的充电要求。

直流变换器2具有最大功率跟踪(MPPT)功能，充电平台9上可配置多个发送线圈，控制及保护电路13可调节发射线圈的充电特性用以匹配不同的智能设备，通用充电模块是可移动的，是独立于充电平台9的一个模块结构。

本发明一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站的电能来自于太阳能电池板的能量转换，充电平台9可以直接对具有无线充电功能的设备充电，也可以配置多个通用充电模块，用于适应非无线充电设备，支持有线充电。在实际使用时，可根据实际需要决定是否进行有线充电，若需要进行有线充电，则可将智能设备与通用充电模块的标准充电输出接口20连接，通过通用充电模块进行有线充电；若带充电的智能设备支持无线充电，可选择不连接所述通用充电模块，直接采用充电平台9对智能设备进行无线充电。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站，其特征在于，包括太阳能电池板、直流变换器、第一检测电路、第二检测电路、第三检测电路、第一驱动电路、第二驱动电路、高频逆变器、滤波及谐振电路、充电平台、控制及保护电路和人机接口电路；

太阳能电池板的输出端连接到直流变换器的输入端，直流变换器的输出端连接到高频逆变器的输入端，高频逆变器的输出端连接到滤波及谐振电路的输入端，滤波及谐振电路的输出端连接到充电平台；直流变换器与控制及保护电路之间分别连接有第一检测电路和第一驱动电路，高频逆变器与控制及保护电路之间分别连接有第二检测电路和第二驱动电路，充电平台与控制及保护电路之间连接有第三检测电路；控制及保护电路和人机接口电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站，其特征在于，太阳能电池板获取太阳光产生电流传输至直流变换器，直流变换器的相关参数经过第一检测电路送入控制及保护电路，控制及保护电路输出控制信号通过第一驱动电路以驱动直流变换器中的开关管，直流变换器对电流进行直流调节、实现最大功率跟踪后将处理后的电流输出至高频逆变器，高频逆变器的相关参数经过第二检测电路送入控制及保护电路，控制及保护电路输出控制信号通过第二驱动电路以驱动高频逆变器中的开关管；高频逆变器产生的高频电流传输至滤波及谐振电路，滤波电路用于滤除逆变器的谐波分量，谐振电路中发射线圈通过谐振方式将电能传输至接收线圈中，发射线圈放置在充电平台上，用于不同类型智能设备进行无线充电；进行无线充电过程中，充电平台对当前充电设备进行检测并将检测到的相关信息经过第三检测电路送入控制及保护电路；

控制及保护电路接收并检测上述直流变换器的相关参数、高频逆变器的相关参数和当前充电设备的相关信息，判断是否出现过压、过流、短路或过热故障情况，当出现这些故障情况时，通过控制信号关断相应直流变换器或高频逆变器的开关管或充电平台，以保护整个电路。

3.根据权利要求2所述的一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站，其特征在于，直流变换器的相关参数包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流以及直流变换器温度；高频逆变器的相关参数包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流以及高频逆变器温度；充电平台检测当前充电设备的相关信息包括充电电流、充电电压、充电路数以及当前充电设备温度。

4.根据权利要求1所述的一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站，其特征在于，人机接口电路包括输入模块和显示模块，输入模块用于通过控制及保护电路人工输入控制指令调节直流变换器和高频逆变器，显示模块用于显示充电过程中的直流变换器的相关参数、高频逆变器的相关参数和当前充电设备的相关信息。

5.根据权利要求1所述的一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站，其特征在于，还包括结构独立的通用充电模块，用于支持不同类型智能设备的有线充电，所述通用充电模块包含了接收电路、整流电路、电源管理电路、控制电路和标准充电输出接口。

6.根据权利要求5所述的一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站，其特征在于，所述通用充电模块放置于充电平台的任一发送线圈部位，其内部配置的接收电路接收来自发送线圈的电能，接收电路的输出接到整流电路以获得直流输出，整流电路的输出接入电源管理电路，电源管理电路的输出受充电控制电路的控制，充电控制电路用于对充电过程中的电流进行调节，电源管理电路的输出端为标准USB充电输出接口，有线充电设备的充电线插入标准充电输出接口以实现有线充电。

7.根据权利要求6所述的一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站，其特征在于，标准USB充电输出接口包括Micro USB、type-c、lightning充电接口。

8.根据权利要求1所述的一种用于家用智能设备的太阳能无线充电站，其特征在于，充电平台包括一个充电指示模块，用于显示当前充电的智能设备的充电进度、充电接入时间、设备电池温度、预计的充电结束时间。