本發(fā)明涉及一種充電系統(tǒng)，尤其涉及一種可遠(yuǎn)程控制和切換的充電能源管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

如今，人們使用的電子設(shè)備越來越多，尤其是手機(jī)等便攜式電子設(shè)備，而現(xiàn)有的電子設(shè)備的能源管理大多是基于傳統(tǒng)電池進(jìn)行放電管理，但是受制于現(xiàn)有電池技術(shù)進(jìn)步的緩慢，電池的能量轉(zhuǎn)換效率較低(60-80％)，充放電次數(shù)受限(500次以內(nèi))，較低的能量轉(zhuǎn)換效率以及充放電次數(shù)的限制使得在長期使用之后，電池的性能會(huì)出現(xiàn)較為明顯的劣化，導(dǎo)致設(shè)備的續(xù)航出現(xiàn)明顯下降，不適用于對(duì)續(xù)航時(shí)間要求較高的場(chǎng)合。

同時(shí)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，越來越重視對(duì)新能源利用，新能源的使用已經(jīng)越來越普及，但是新能源由于自身受環(huán)境的影響，會(huì)出現(xiàn)不能夠長時(shí)間穩(wěn)定輸出能量的情況，所以，本領(lǐng)域技術(shù)人員通常都會(huì)設(shè)置有包含新能源在內(nèi)的多種形式的能量源，在新能源能夠輸出能量時(shí)，將多余能量進(jìn)行存儲(chǔ)，而在新能源無法輸出能量時(shí)，且存儲(chǔ)能量消耗殆盡的情況下，利用其它形式的能源進(jìn)行供電，但是由此又會(huì)產(chǎn)生新的問題，就是如何及時(shí)快速地進(jìn)行新能源供電和其他形式能源供電之間的快速切換，尤其是當(dāng)用戶本身距離設(shè)備具有一定距離，在新能源突然出現(xiàn)無法正常輸出能量的情況下，如何進(jìn)行快速及時(shí)的供電切換，以保證供電的持續(xù)性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的目的是提供一種可遠(yuǎn)程控制和切換的充電能源管理系統(tǒng)，其使用超級(jí)電容作為能量存儲(chǔ)設(shè)備，并通過無線控制實(shí)現(xiàn)不能形式能量源之間的自由切換，并能解決上面提到的各種問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種可解決可遠(yuǎn)程控制和切換的充電能源管理系統(tǒng)，具體而言，本發(fā)明提供一種可遠(yuǎn)程控制和切換的充電能源管理系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括超級(jí)電容，電動(dòng)機(jī)，無線充電電源，一個(gè)或者多個(gè)新能源電源，能源管理控制板，其中，能源管理控制板包括能源切換模塊和管理模塊，管理模塊用于控制超級(jí)電容的充放電，以及控制能量切換模塊，切換無線充電電源和新能源電源以用于給超級(jí)電容充電，而超級(jí)電容輸出電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作。

進(jìn)一步地，其特征在于：設(shè)置無線充電電源為超級(jí)電容主要充電能源，設(shè)置新能源電源為輔助充電能源，優(yōu)先選擇無線充電電源給超級(jí)電容充電。

進(jìn)一步地，其特征在于：所述能源切換控制模塊的動(dòng)作可以是自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)或者由無線遙控實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步地，其特征在于：所述系統(tǒng)還包括狀態(tài)顯示燈，電容電量采集模塊，光電隔離模塊，其中狀態(tài)顯示燈用于顯示當(dāng)前運(yùn)行模式、當(dāng)前超級(jí)電容電量、電動(dòng)機(jī)啟停以及相應(yīng)的參數(shù)狀態(tài)，并在系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)通過狀態(tài)顯示燈進(jìn)行告警，電容電量采集模塊用于采集超級(jí)電容當(dāng)前的電量，光電隔離模塊設(shè)置在管理模塊與能源切換模塊之間。

進(jìn)一步地，其特征在于：所述系統(tǒng)還包括遙控器，其包括與能源管理控制板通信的第二無線通訊裝置，利用第二無線通訊裝置指示管理模塊進(jìn)行電源切換，并且遙控器上還設(shè)置有充電按鍵、全速按鍵這兩個(gè)按鍵以及顯示數(shù)碼管，充電按鍵、全速按鍵這兩個(gè)按鍵分別對(duì)應(yīng)著充電模塊切換指令和全速運(yùn)行模式切換指令，顯示數(shù)碼管用于顯示超級(jí)電容充電量。

進(jìn)一步地，其特征在于：所述切換無線充電電源和新能源電源以用于給超級(jí)電容充電包括利用無線充電電源和新能源電源供電接口的電能輸入超級(jí)電容中進(jìn)行能量存儲(chǔ)的第一充電模式，以及斷開無線充電電源，只利用新能源電源充電接口的供電，隨時(shí)給超級(jí)電容充電，并通過超級(jí)電容驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的第二充電模式。

進(jìn)一步地，其特征在于：管理模塊包括MCU板，電源管理板，第一無線通訊板和USB接口板。

進(jìn)一步地，其特征在于：能源切換模塊采用MOS電路進(jìn)行能源切換。

本發(fā)明還提供一種模型賽車系統(tǒng)，包括賽車、軌道，其特征在于，還包括上面所述的能源管理系統(tǒng)，用于切換無線充電電源和新能源電源以用于給超級(jí)電容充電，其中，超級(jí)電容作為模型賽車的動(dòng)力來源；無線充電模塊包括設(shè)置在賽車上的無線充電接收裝置和設(shè)置在賽道上的無線充電供電裝置。

進(jìn)一步地，其特征在于：所述賽車系統(tǒng)的工作過程如下，

在模型賽車出發(fā)之前，將模型賽車放置到賽道上；如果需要充電，則將模型車放置于有無線充電功能的賽道之上；

根據(jù)設(shè)置可以自動(dòng)充電，或者操作者可通過無線遙控器，發(fā)出充電指令；

能源切換控制模塊將無線充電模塊提供的電能接入超級(jí)電容，超級(jí)電容充電量將通過無線數(shù)據(jù)傳輸顯示在遙控器顯示屏上；

在模型出發(fā)時(shí)或者行駛過程中，操作者可通過無線遙控器，發(fā)出加速指令。能源切換控制模塊將超級(jí)電容中的電量按程序控制的加速能量比例輸出到電機(jī)上，控制超級(jí)電容的放電速度；

在不需要加速時(shí)，操作者可通過無線遙控器，結(jié)束加速指令，能源切換控制模塊將超級(jí)電容中的電量按程序控制的節(jié)能能量比例輸出到電機(jī)上，控制超級(jí)電容的放電速度。

發(fā)明效果：

采用本發(fā)明的裝置，可以通過無線遙控方便的控制切換多路電源輸入作為超級(jí)電容的能量來源，可接入3種或更多不同的能源同時(shí)應(yīng)用于動(dòng)力提供，并運(yùn)用超級(jí)電容代替?zhèn)鹘y(tǒng)電池作為電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來源，提高能源的轉(zhuǎn)換效率，極大減少充電時(shí)間，提高能量轉(zhuǎn)換效率，提供更強(qiáng)勁的瞬時(shí)電流，以提升電機(jī)性能，從而有效的提升了電動(dòng)機(jī)的最大扭力。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明可遠(yuǎn)程控制和切換的充電能源管理系統(tǒng)圖。

圖2為本發(fā)明無線遙控器示意圖。

具體實(shí)施方式：

如圖1所示，本發(fā)明可遠(yuǎn)程控制和切換的充電能源管理系統(tǒng)構(gòu)成如下：

系統(tǒng)包括超級(jí)電容，電動(dòng)機(jī)，無線充電電源，新能源電源，能源管理控制板和供電電源。

其中，能源管理控制板包括管理模塊，狀態(tài)顯示燈，電容電量采集模塊，光電隔離模塊，能源切換模塊，其中管理模塊包括MCU板，電源管理板，第一無線通訊板和USB接口板。

可遠(yuǎn)程控制和切換的充電能源管理系統(tǒng)的工作原理如下：

能源管理控制板用于選擇不同的供電模式，所述供電模式包括：充電模式、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式、全速運(yùn)行模式等。

充電模式：此時(shí)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，無線充電電源和新能源電源供電接口的電能輸入超級(jí)電容中進(jìn)行存儲(chǔ)。

全速運(yùn)行模式：此時(shí)電動(dòng)機(jī)按程序中設(shè)定的能耗比例使用超級(jí)電容輸出的電量作為驅(qū)動(dòng)電力，無線充電電源接口的供電斷開，新能源電源充電接口的供電會(huì)持續(xù)給超級(jí)電容。

所述模式的選擇可以由遙控器發(fā)出工作模式切換的無線指令后，由管理模塊的第一無線通訊板接收到無線指令，解析之后將指令內(nèi)容傳輸給MCU板進(jìn)行處理，也可以由MCU板根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的需求以及由電容電量采集模塊采集到的超級(jí)電容的各項(xiàng)參數(shù)情況自行決定是否切換模式，將切換信號(hào)通過光電隔離模塊發(fā)送至能源切換模塊，進(jìn)行模式切換，與此同時(shí)，工作過程中，第一無線通訊板也可以將當(dāng)前運(yùn)行的各種工況參數(shù)通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遙控器或者其他外部裝置進(jìn)行監(jiān)控和分析，同時(shí)管理模塊輸出當(dāng)前模式以及相應(yīng)的參數(shù)信息給狀態(tài)顯示燈，利用狀態(tài)顯示燈實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前運(yùn)行模式、當(dāng)前超級(jí)電容電量、電動(dòng)機(jī)啟停等各個(gè)參數(shù)狀態(tài)，并在系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)通過狀態(tài)顯示燈進(jìn)行告警。

其中，可以設(shè)置無線充電電源為超級(jí)電容主要充電能源，只要無線充電電源可用，優(yōu)先選擇無線充電電源給超級(jí)電容充電，設(shè)置新能源電源為輔助充電能源，當(dāng)無線充電電源不可用時(shí)，選擇新能源電源給超級(jí)電容充電，以及在有充電需求時(shí)，隨時(shí)利用系能源電源對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充電，其中無線充電電源和新能源電源均可以包含一種或者多種形式的能量源，當(dāng)然，也可以設(shè)置新能源電源為主要充電能源，設(shè)置無線充電電源為輔助充電能源。

其中能源切換模塊采用MOS電路進(jìn)行能源切換，其既可以現(xiàn)更高的切換速度和頻率，又消除了切換噪音，MOS電路的型號(hào)優(yōu)選為mosfetirf540。

其中供電電源用于給能源管理控制板供電。

其中USB接口板用于調(diào)試和數(shù)據(jù)輸入/輸出，以便于進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。

優(yōu)選地可遠(yuǎn)程控制和切換的充電能源管理系統(tǒng)還包括遙控器，遙控器同樣包含有MCU板，電源管理板，第二無線通訊板和USB接口板，遙控器可以發(fā)出指令并通過第二無線通訊模塊與第一無線通訊模塊通訊，并且遙控器上還設(shè)置有充電按鍵、全速按鍵這兩個(gè)按鍵以及顯示數(shù)碼管，充電按鍵、全速按鍵這兩個(gè)按鍵分別對(duì)應(yīng)著充電模塊切換指令和全速運(yùn)行模式切換指令，顯示數(shù)碼管用于顯示超級(jí)電容充電量，優(yōu)選地，采用無線射頻方式傳輸控制數(shù)據(jù)，使用簡(jiǎn)單，傳輸穩(wěn)定可靠。

使用超級(jí)電容作為電力來源，其可以提高能源的轉(zhuǎn)換效率，能量轉(zhuǎn)換率達(dá)90％以上。并且，管理模塊控制超級(jí)電容采用分時(shí)放電方式對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行管理，其可以提供短時(shí)更強(qiáng)大電流輸出，增強(qiáng)動(dòng)力，也可以長時(shí)間小電流輸出，增加運(yùn)行時(shí)間，優(yōu)選使用5.5V 15F的超級(jí)電容。

其它多路能源輸入，可以根據(jù)控制模塊設(shè)定自動(dòng)為超級(jí)電容充電，或者選擇為遠(yuǎn)程控制情況下為電容充電。并且可以控制為采用兩種電源同時(shí)收集能量并向超級(jí)電容充電。例如，可以同時(shí)使用太陽能電池和鹽水電池或其它電池作為新能源輸入，并且本發(fā)明的方案，由于使用超級(jí)電容作為能源供應(yīng)，可以減少充電時(shí)間，充電20秒可運(yùn)行1分鐘以上。

結(jié)合具體實(shí)施例，本發(fā)明可遠(yuǎn)程控制和切換的充電能源管理系統(tǒng)的實(shí)施方式如下：將本發(fā)明中的可遠(yuǎn)程控制和切換的充電能源管理系統(tǒng)應(yīng)用至模型賽車中。

1)在模型賽車出發(fā)之前，將模型賽車放置到賽道上；如果需要充電，則將模型車放置于有無線充電功能的賽道之上

2)根據(jù)設(shè)置可以自動(dòng)充電，或者操作者可通過無線遙控器，發(fā)出充電指令。

3)能源切換模塊將無線充電模塊提供的電能接入超級(jí)電容。超級(jí)電容充電量將通過無線數(shù)據(jù)傳輸顯示在遙控器顯示屏上。

4)在模型出發(fā)時(shí)或者行駛過程中，操作者可通過無線遙控器，發(fā)出全速運(yùn)行，即加速指令。能源切換控制模塊將超級(jí)電容中的電量按程序控制的加速能量比例輸出到電機(jī)上，控制超級(jí)電容的放電速度。

5)在不需要加速時(shí)，操作者也可通過無線遙控器，結(jié)束全速運(yùn)行。能源切換控制模塊將超級(jí)電容中的電量按程序控制的節(jié)能能量比例輸出到電機(jī)上，控制超級(jí)電容的放電速度。

6)在模型賽車離開充電賽道后，且超級(jí)電容電量不足或者存在其他情況需要充電時(shí)，搭載于模型賽車之上的新能源模塊(如太陽能電池模塊、鹽水電池模塊等)，可持續(xù)將自己的電量輸入到超級(jí)電容中，配合延長超級(jí)電容的放電時(shí)間。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語僅僅是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。