一种基于光伏运维的无线充电控制方法及其系统与流程

本发明涉及无线充电领域，特别涉及一种基于光伏运维的无线充电控制方法及其系统。

背景技术：

电子产品，如电脑、手机、移动电源等，目前已经成为人们生活中不可或缺的一部分，然而传统的电子产品电量消耗快，需配备有线的插口进行电量补充以维持电子产品的持续使用。

在光伏运维工业中，光伏运维机器人在执行工作的过程中需要消耗大量电能，当光伏运维机器人在停机位进行充电时，由于采用传统的有线接触式充电模式，存在充电触头磨损、需要定期更换等问题；且充电触头暴露于空气中，若在低温凝露、潮湿、易燃易爆等环境下工作，存在安全隐患。

此外，采用传统的有线接触式充电模式，光伏运维机器人与停机位上的充电座触点对接时需要较高的精准度，增加了光伏运维机器人设计的复杂性和控制难度；且对接工作复杂，耗时长，频繁对接容易影响光伏运维机器人系统的可靠性和稳定性。

可见，现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于光伏运维的无线充电控制方法及其系统，通过在光伏运维小车上设置充电发射模块，在光伏运维机器人上设置对应的充电接收模块，实现对光伏运维机器人的无线单向充电，在保障光伏运维机器人拥有足够电量进行运维作业的同时大大增加了电量补充的效率。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于光伏运维的无线充电控制方法，其包括以下步骤：

位置检测模块检测光伏运维机器人是否到位；

光伏运维小车上的充电发射模块与光伏运维机器人上的充电接收模块进行功率匹配；

当充电发射模块与充电接收模块匹配成功，第二控制模块控制充电接收模块改变光伏运维机器人的充电模式。

本发明还相应提供了一种基于上述控制方法的无线充电系统，包括光伏运维小车和光伏运维机器人，所述光伏运维小车上设置有用于将太阳能转化为电能并将太阳能转化为电能的第一光伏模块、用于检测光伏运维机器人是否到位的位置检测模块、用于与光伏运维机器人进行连接的充电发射模块和用于控制光伏运维小车工作的第一控制模块；所述光伏运维机器人上设置有用于将太阳能转化为电能并将太阳能转化为电能的第二光伏模块、用于与光伏运维小车进行连接的充电接收模块和用于控制光伏运维机器人工作的第二控制模块；所述第一光伏模块、位置检测模块和充电发射模块分别与第一控制模块连接，所述第二光伏模块和充电接收模块分别与第二控制模块连接。

所述的基于光伏运维的无线充电系统中，所述第一光伏模块包括用于将太阳能转化为电能的第一光伏组件、用于对第一光伏组件所产生的电能进行处理的第一光伏控制器和用于存储电量的第一蓄电池；所述第一光伏组件的输出端连接至第一光伏控制器的输入端，所述第一光伏控制器与第一蓄电池连接，所述第一蓄电池的输出端连接至第一控制模块。

所述的基于光伏运维的无线充电系统中，所述第二光伏模块包括用于将太阳能转化为电能的第二光伏组件、用于对第二光伏组件所产生的电能进行处理的第二光伏控制器和用于存储电量的第二蓄电池；所述第二光伏组件的输出端连接至第二光伏控制器的输入端，所述第二光伏控制器与第二蓄电池连接，所述第二蓄电池的输出端连接至第二控制模块。

所述的基于光伏运维的无线充电系统中，所述充电发射模块为无线充电发射端，所述无线充电发射端包括驱动电路、解调电路和发射线圈；所述驱动电路的输入端与第一蓄电池连接，驱动电路的输出端与解调电路的输入端连接，解调电路的输出端与发射线圈连接。

所述的基于光伏运维的无线充电系统中，所述充电接收模块包括用于感应发射线圈所发出的电流并对所感应电流进行处理的无线充电接收端和用于选择第二蓄电池供电模式的供电选择模块。

所述的基于光伏运维的无线充电系统中，所述位置检测模块为位置传感器，所述位置传感器与第一控制模块连接。

所述的基于光伏运维的无线充电系统中，所述无线充电接收端包括接收线圈、整流电路、降压电路和充电电路；所述接收线圈与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与降压电路的输入端连接，降压电路的输出端与充电电路连接，充电电路的输出端与供电选择模块的输入端连接，所述供电选择模块的输出端与第二蓄电池连接。

所述的基于光伏运维的无线充电系统中，所述供电选择模块包括二极管d1、发光二极管d2、接触器k1和电阻r1，所述二极管d1的负极连接第二控制模块的信号输入端，二极管d1的正极连接发光二极管d2的正极，发光二极管d2的负极连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端接地，所述第二控制模块的信号输入端与地之间设置有接触器k1，所述接触器k1的常闭开关设置于第二蓄电池与第二光伏控制器之间，所述接触器k1的常开开关设置于第二蓄电池与充电电路之间。

有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种基于光伏运维的无线充电控制方法及其系统，通过在光伏运维小车上设置充电发射模块，在光伏运维机器人上设置对应的充电接收模块，实现对光伏运维机器人的无线单向充电，在保障光伏运维机器人拥有足够电量进行运维作业的同时大大增加了电量补充的效率，整体提升光伏运维作业的效率，减少因特殊情况导致作业终止的情况；此外，通过采用无线充电的方式，提高了光伏运维机器人在低温凝露、潮湿、易燃易爆等环境下工作的安全系数。

附图说明

图1为本发明所提供的基于光伏运维无线充电系统的控制方法流程图；

图2为本发明所提供的基于光伏运维的无线充电系统的结构示意图；

图3为本发明所提供的光伏运维小车的系统结构示意图；

图4为本发明所提供的光伏运维机器人的系统结构示意图；

图5为本发明所提供的驱动电路的电路图；

图6为本发明所提供的降压电路的电路图；

图7为本发明所提供的供电选择模块的电路图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于光伏运维的无线充电控制方法及其系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。

请参阅图1，本发明提供了一种基于光伏运维的无线充电控制方法，其包括以下步骤：

s100、位置检测模块检测光伏运维机器人是否到位；

s200、光伏运维小车上的充电发射模块与光伏运维机器人上的充电接收模块进行功率匹配；

s300、当充电发射模块与充电接收模块匹配成功，第二控制模块控制充电接收模块改变光伏运维机器人的充电模式。具体如下述实施例所述。

请参阅图2，本发明还相应提供了一种基于上述无线充电控制方法的无线充电系统，包括光伏运维小车和光伏运维机器人；所述光伏运维小车上设置有第一光伏模块、位置检测模块、充电发射模块和第一控制模块，所述第一光伏模块、位置检测模块和充电发射模块分别与第一控制模块连接；所述第一光伏模块用于将太阳能转化为电能、将所采集的太阳能转化为电能并存储电量，以保证光伏运维小车工作时的用电需求；所述位置检测模块用于检测光伏运维机器人是否到达充电位置，并将所采集的信息反馈至第一控制模块以进行下一步的工作；所述充电发射模块用于与光伏运维机器人进行连接，发射电能使光伏运维机器人可进行无线充电；所述第一控制模块用于控制光伏运维小车系统的正常工作，在本实施例中，所述第一控制模块可以但不限于是plc控制器。

所述光伏运维机器人上设置有第二光伏模块、充电接收模块和第二控制模块，所述第二光伏模块和充电接收模块分别与第二控制模块连接；所述第二光伏模块用于将太阳能转化为电能、将所采集的太阳能转化为电能并存储电量；所述充电接收模块用于与光伏运维小车进行连接，接收来自光伏运维小车的电量以进行无线充电；所述第二控制模块用于控制光伏运维机器人系统的正常工作，在本实施例中，所述第二控制模块可以但不限于是plc控制器。

本发明所提供的基于光伏运维的无线充电系统的工作原理如下：在日常工作情况下，光伏运维小车的第一光伏模块和光伏运维机器人的第二光伏模块将所采集的太阳能转化为电能并存储电量，为光伏运维小车和光伏运维机器人的正常工作提供电量；当光伏运维机器人电量低于一定值时，如总电量的百分之十五，光伏运维机器人停止运维工作并返回至光伏运维小车，光伏运维小车的位置检测模块若检测到光伏运维机器人到达充电位置，则位置检测模块将所收集的信息反馈至第一控制模块，第一控制模块向充电接收模块发送开始匹配信号，充电接收模块和充电发射模块开始进行功率相互匹配握手，当充电接收模块与充电发射模块产生相同的功率信号时，光伏运维小车开始为光伏运维机器人进行无线充电。

请参阅图3，进一步地，所述第一光伏模块包括第一光伏组件、第一光伏控制器和第一蓄电池，所述第一光伏组件的输出端连接至第一光伏控制器的输入端，所述第一光伏控制器与第一蓄电池连接，所述第一蓄电池的输出端连接至第一控制模块；所述第一光伏组件利用太阳能发电，为光伏运维小车整个系统的工作提供电源，在本实施例中，所述第一光伏组件可以但不限于是1.2kw单晶封装光伏组件；所述第一光伏控制器用于对第一光伏组件所产生的电能进行处理，确保整个系统的安全高效运作，在本实施例中，所述第一光伏控制器可以但不限于是海容hrlvmppt太阳能充电控制器；所述第一蓄电池用于存储第一光伏组件所产生的电量，在本实施例中，所述第一蓄电池可以但不限于是96v200ah锂电池。

请参阅图4，进一步地，所述第二光伏模块包括第二光伏组件、第二光伏控制器和第二蓄电池，所述第二光伏组件的输出端连接至第二光伏控制器的输入端，所述第二光伏控制器与第二蓄电池连接，所述第二蓄电池的输出端连接至第二控制模块；所述第二光伏组件利用太阳能发电，为光伏运维机器人整个系统的工作提供电源，在本实施例中，所述第二光伏组件可以但不限于是1.2kw双面双玻太阳能组件；第二光伏控制器用于对第二光伏组件所产生的电能进行处理，确保整个系统的安全高效运作，在本实施例中，所述第二光伏控制器可以但不限于是海容hrlvmppt太阳能充电控制器；所述第二蓄电池用于存储第二光伏组件所产生的电量，在本实施例中，所述第二蓄电池可以但不限于是96v200ah锂电池。

进一步地，所述充电发射模块为无线充电发射端，所述无线充电发射端包括驱动电路、解调电路和发射线圈；所述驱动电路的输入端与第一蓄电池连接，驱动电路的输出端与解调电路的输入端连接，解调电路的输出端与发射线圈连接；所述驱动电路将输入电压从直流转化为交流，并将交流电压传输至解调电路，解调电路将交流电压放大滤波，并将处理后的交流电压传输至发射线圈，发射线圈产生振荡，把发射端的电能无线传输至光伏运维机器人的充电接收模块中；请参阅图5，在本实施例中，所述驱动电路为全桥逆变电路；所述解调电路为常规的放大滤波电路。

进一步地，所述充电接收模块包括用于感应发射线圈所发出的电流并对所感应电流进行处理的无线充电接收端和用于选择第二蓄电池供电模式的供电选择模块。

进一步地，所述位置检测模块为位置传感器，所述位置传感器与第一控制模块连接；在本实施例中，所述位置传感器为激光传感器，当光伏运维机器人到达充电位置时，激光发射二极管所发射出的光被反射回激光传感器的接收器中，激光传感器将光伏运维机器人的到位信息反馈至第一控制模块中，由第一控制模块根据所接收的信息进行下一步工作；所述位置传感器也可以是设置于光伏运维小车上的红外测距传感器，所述红外测距传感器与第一控制模块连接。

进一步地，所述无线充电接收端包括接收线圈、整流电路、降压电路和充电电路；所述接收线圈与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与降压电路的输入端连接，降压电路的输出端与充电电路连接，充电电路的输出端与供电选择模块的输入端连接，所述供电选择模块的输出端与第二蓄电池连接；所述接收线圈接收发射线圈所传输的电能，通过桥式整流电路整流，将交流电压转化为直流电压，并通过降压电路降压得到一个稳定的工作电压为第二控制模块供电，降压后的工作电压经过充电电路为第二蓄电池充电；请参阅图6，在本实施例中，所述降压电路中的芯片型号为mc34063，降压电路中的稳压二极管的型号为in5817；所述整流电路为常规的桥式整流电路；所述充电电路为常规的锂电池充电电路。

进一步地，所述发射线圈和接收线圈由铜丝环绕而成，所述光伏运维小车与光伏运维机器人的有效充电距离与发射线圈和接收线圈的环绕半径有关，发射线圈和接收线圈的环绕半径越大，光伏运维小车与光伏运维机器人之间的有效充电距离越大；譬如，当发射线圈与接收线圈的环绕半径均为5厘米时，有效的充电距离为25厘米。

进一步地，请参阅图7，所述供电选择模块包括二极管d1、发光二极管d2、接触器k1和电阻r1，所述二极管d1的负极连接第二控制模块的信号输入端，二极管d1的正极连接发光二极管d2的正极，发光二极管d2的负极连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端接地，所述第二控制模块的信号输入端与地之间设置有接触器k1，所述接触器k1的常闭开关设置于第二蓄电池与第二光伏控制器之间，所述接触器k1的常开开关设置于第二蓄电池与充电电路之间。

在光伏运维机器人正常工作情况下，光伏运维机器人通过第二光伏模块所产生的电量满足工作的需求；当光伏运维机器人电量较低时，光伏运维机器人返回光伏运维小车，光伏运维小车上的位置检测模块检测光伏运维机器人是否到位，应当理解的是，所述到位是指光伏运维机器人与光伏运维小车之间的距离小于或等于发射线圈与接收线圈之间的有效充电距离；若到位，则通过无线充电的方式对光伏运维机器人进行电量的补充；若充电接收模块与充电发射模块成功进行功率相互匹配握手，则第二控制模块向供电选择模块输入一个执行无线充电的指令，接触器k1的常开开关闭合，充电接收模块所感应的交流电压经整流电路、降压电路和充电电路为第二蓄电池进行电量补充；当光伏运维机器人充电完毕，第二控制模块向供电选择模块输入一个执行太阳能充电的指令，接触器k1的常闭开关闭合，光伏运维机器人返回工作点工作；采用光伏运维小车对光伏运维机器人进行无线充电，可保证电能的稳定及高效。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有的这些替换或改变都应属于本发明所附的权利要求书的保护范围内。