高 鑫* 梁 辰 張文博

(西京學院 信息工程學院，陜西 西安 710123)

當前全球形勢一個重要的問題就是不可再生能源被不斷消耗，汽車尾氣各類污染加快了全球的溫室效應。在此嚴峻的形勢下，用可循環(huán)利用的能源汽車來替換一般的燒汽油的汽車是一個非常明智的方法。本文將介紹一種基于Keil C 的無線充電小車系統(tǒng)，該系統(tǒng)運用自動切換的直流穩(wěn)定電源供電，在一定條件下小車使用適當容量超級電容進行儲蓄能源，在此基礎上實現(xiàn)無線充電的功能。

1 研究框架

無線充電技術從最初發(fā)展到如今這個水平在電子領域已經(jīng)被深入研究并且投入到現(xiàn)實生活中使用，即使到今天普及率并不是很高，但是在消費領域的發(fā)展已經(jīng)取得優(yōu)異成績，尤其是電腦手機等電子產(chǎn)品都離不開我們的日常生活。本文的作品是設計并且制作一個可以進行無線充電的小車。該充電裝置在能感應到小車之后，將會自動為小車充電大概一分鐘左右，之后小車在充電完成繼續(xù)向前沿著直線向前行駛，直至所擁有的能量全部耗盡。本文裝置通過高頻電磁感應，產(chǎn)生的137KHz 高頻電磁能，從而利用一定匝數(shù)比的線圈做接受器進行接收，從而給超級電容進行充電，等充電完成后，再利用可控硅導通后造成的電路短路，從而使小車電機接入電路，超級電容放電所提供的能量來驅(qū)動小車電機，從而使小車獲得動力向前運動。

無線充電智能小車系統(tǒng)主要由無線充電、超級電容和單片機控制三大部分組成，系統(tǒng)采用現(xiàn)今已經(jīng)比較成熟的無線充電技術和超級電容，其硬件部分主要由無線充電模塊、超級電容、STM32 電路板和小車以及直流電機等。具體的系統(tǒng)結(jié)構框架圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

1.1 無線充電技術

初級線圈一定頻率的交流電，在次級線圈中產(chǎn)生一定的電流通過電磁感應的方式，進一步的將能量從傳輸端口不斷地傳輸?shù)浇邮斩丝凇，F(xiàn)如今最為常見的充電解決方法就應用了電磁感應原理，實際上，電磁感應解決充電的方案在技術實現(xiàn)上并不是很復雜，要說電磁感應技術，早些年比亞迪就申請過類似的專利，并且應用到了現(xiàn)實生活中。

電磁感應技術是由兩部分組成，一部分接受，另一部分釋放，當他們進行能量的傳遞，這個時候也是他們共振的時候，換句話說就是他們的工作頻率在一個頻道上。當在這種情況下就可以實現(xiàn)能源傳遞，這也是目前正在研究的一種技術。

1.2 超級電容

本作品以超級電容組來取代市面上對環(huán)境有很大污染的鎳鎘電池以及鋰電池等，從而可以改善環(huán)境污染上的問題。而且超級電容的儲蓄能力非常強，一次可以存儲大量的電量，不但如此它的充電耗時也非常短，使用壽命長，也可長時間循環(huán)使用。

2 無線充電模塊超級電容

本文的無線充電是近些年來才發(fā)現(xiàn)的一種新的技術，它采用的無線能源傳輸技術比以往許多能源傳輸方式都更加先進、便捷、高效，命名為磁耦合共振技術，他的優(yōu)點有以下幾種：第一個就是它的距離合適，能量傳輸所需要的距離一般在幾十厘米左右，而我們?nèi)粘Ｉ钷k公充電的時候，這幾十厘米也能夠達到我們的需求，他的距離相比于近場耦合是遠的。完美的解決了我們?nèi)粘＾k公的需求。第二個就是他的傳輸功率也能夠滿足我們的需求，一般大約在幾百瓦以內(nèi)。為了增加能量傳輸?shù)臄?shù)據(jù)指標，我們要從兩個方面考慮，一是從全局出發(fā)從外至內(nèi)考慮其能源傳遞時的參數(shù)并取值作為參考，從不同角度探索新的方案方式。二是從硬件方面考慮，與上者相結(jié)合從而提高整體的數(shù)據(jù)指標，不僅線圈，驅(qū)動方面的結(jié)構也一樣都是為了提高傳輸系統(tǒng)中的各分項指標。眾所周知，高強度的是會對我們?nèi)梭w造成損傷的，但本文所介紹的技術在工作狀態(tài)下所產(chǎn)生的磁場大小是不足以對我們?nèi)梭w造成影響的，因為我們大可不必擔心它工作時所帶來的輻射。其原理圖如圖2 所示。

圖2 無線充電原理圖

3 系統(tǒng)軟件設計

單片機使用的晶振為12MZH 的晶振，它的周期為1us，也正因為如此程序才設定了四個計數(shù)的變量包含有shi,count,fen,miao 這四個相互嵌套的循環(huán)函數(shù)。開始時要先設定THO,TH1 的初始數(shù)值，當中斷時其中count 中心變成0,miao 重新變成0，顯示miao,fen 的變量在原先的基礎上增加1, 就這樣如此循環(huán)，在LCD1602 上將所需要的時間顯示出來。(圖3-4)

圖3 地時間顯示流程圖

圖4 電壓監(jiān)控流程圖

4 總結(jié)與展望

本課題設計基本實現(xiàn)了基于超級電容和無線充電模塊整合下的無線充電小車，工作電壓為5 伏，工作電流為1 安，而且使用自己切換的直流電源進行能源的供給，在此條件下，電動車使用適當容量超級電容(法拉電容)儲能。本作品只是初步實現(xiàn)了無線充電的功能，后期的工作還需要進一步的完善。