[发明专利]基于压力发电的自组网无线充电系统及方法

摘要

本发明提供了一种基于压力发电的自组网无线充电系统，包括若干压力发电子系统(1)和若干智能被充电子系统(2)，所述压力发电子系统(1)包括压力发电装置(11)，储电装置(12)、第一无线通讯装置(13)、第一处理器(14)、第一坐标定位单元(15)和无线充电发送装置(16)，所述智能被充电子系统(2)包括无线充电接收装置(24)和智能被充电设备(25)。本发明能够利用生活中压力发电，自组成网，通过无线方式为用电设备充电，从而节约了能源，减少了人力物力消耗，有利于低碳社会建设。

主权项

一种基于压力发电的自组网无线充电系统的充电方法，其特征在于，包括：步骤000，提供一种基于压力发电的自组网无线充电系统，包括：若干压力发电子系统(1)和若干智能被充电子系统(2)，所述压力发电子系统(1)包括压力发电装置(11)，储电装置(12)、第一无线通讯装置(13)、第一处理器(14)、第一坐标定位单元(15)和无线充电发送装置(16)，所述智能被充电子系统(2)包括第二处理器(22)、第二无线通讯装置(21)、第二坐标定位单元(23)、无线充电接收装置(24)和智能被充电设备(25)；所述压力发电子系统(1)可以利用生活中压力发电，以无线的方式形成自组网，并且以无线充电的方式为智能被充电子系统(2)充电；所述压力发电装置(11)包括软磁芯、线圈、压力传导、永磁体、弹力装置、线圈骨架以及连接在线圈骨架上的供永磁体上下运动的两个导槽；所述储电装置(12)用于存储压力发电装置(11)生产的电能，包括铅酸电池、胶体电池、锂离子电池、镍氢电池、锌空电池、铅晶蓄电池、聚合物电池和电容器；所述第一无线通讯装置(13)和第二无线通讯装置(21)具有无线通讯功能，用于压力发电子系统(1)和智能被充电子系统(2)之间交换信息，包括智能被充电设备(25)电池状态、所需电量，以及压力发电装置(11)运行状态、储电容量；所述第一处理器(14)用于管理压力发电子系统(1)的状态，第二处理器(22)用于管理智能被充电子系统(2)状态，确定需要与其他压力发电子系统(1)和智能被充电子系统(2)之间交换的信息，所述第一处理器(14)指示所述无线充电发送装置(16)对所述智能被充电设备(25)充电，所述第二处理器(22)指示智能被充电子系统(2)发出充电已满信息；所述第一坐标定位单元(15)和第二坐标定位单元(23)分别用于确定压力发电子系统(1)和智能被充电子系统(2)的地理位置；所述无线充电发送装置(16)用于根据所述第一处理器(14)的指示与所述无线充电接收装置(24)配合对所述智能被充电设备(25)充电；所述无线充电接收装置(24)与所述智能被充电设备(25)充电连接，用于与所述无线充电发送装置(16)配合对所述智能被充电设备(25)充电；所述智能被充电设备(25)包括手机、IPAD、学习机、剃须刀；步骤100，所述压力发电装置(11)产生电能，所述储电装置(12)存储电能；步骤200，所述第一处理器(14)采集压力发电装置(11)的运行状态，包括压力发电装置(11)是否工作、发电效率、总发电量，所述处理器(14)采集储电装置(12)的存储电能状态，包括储电容量、充电能力、充电速度、充电方式；步骤300，所述第一处理器(14)通过所述无线通讯装置(13)以自组网的方式获取邻居压力发电子系统(1)的状态，以及所述智能被充电设备(25)的状态，包括智能被充电设备(25)的总电量、剩余电量和耗电速度；步骤400，所述第一处理器(14)根据自身压力发电子系统(1)状态，确定是否要成为自组网的管理节点，进一步包括以下步骤：步骤420，所述第一处理器(14)获取自身压力发电子系统(1)的运行状态，如果处于工作模式，那么转入步骤440，否则退出；步骤440，所述第一处理器(14)获取自身压力发电子系统(1)的位置信息，计算与其它压力发电子系统(1)之间的平均距离，di0=1n-1Σj=1ndij,i≠j;]]>其中di0是自组网中第i个压力发电子系统(1)与其他压力发电子系统(1)之间的平均距离，dij是自组网中第i个压力发电子系统(1)和第j个压力发电子系统(1)之间的距离，n是自组网中压力发电子系统(1)数量；dij=(xi-xj)2+(yi-yj)2,]]>其中(xi,yi)、(xj,yj)分别是自组网中第i个压力发电子系统(1)和第j个压力发电子系统(1)的坐标；步骤460，所述第一处理器(14)获取自身发电子系统的运行状态，包括所述压力发电装置(11)的日均发电量C0、所述储电装置(12)的储电量Est和储电比例rst；Cio=1mΣk=1mCik,]]>其中Ci0为第i个压力发电子系统(1)的日均发电量，Cik为第i个压力发电子系统(1)第k天的发电量，m为用于计算平均发电量的天数，m值由用户自定义；rsti=EstiEi,]]>其中rsti为第i个储电设备的储电比例，Esti为第i个储电设备的储电量，Ei为第i个储电设备的最大储电量；步骤480，所述第一处理器(14)计算自身压力发电子系统(1)的管理参数λ并与其他压力发电子系统(1)的管理参数进行比较，如果其值最大，那么该压力发电子系统(1)成为管理节点；λi=α*di0dmax+β*Ci0Cmax+γ*rsti;]]>其中λi为第i个压力发电子系统(1)的管理参数，dmax为所有压力发电子系统(1)平均距离的最大值，Cmax为所有压力发电子系统(1)日均发电量的最大值，α、β、γ分别为平均距离、日均发电量和储电比例的加权系数，α,β,γ∈[0,1]，α+β+γ＝1；步骤500，所述管理节点根据所述压力发电子系统(1)状态和所述智能被充电子系统(2)的状态，选中某压力发电子系统(1)为某智能被充电设备(25)充电，进一步包括以下步骤：步骤520，所述智能被充电设备(25)根据自身电池最大容量Ecap和现有电量Enw，计算缺电量Esh和预计耗光电量的时间tex；Eshl＝Ecapl‑Enwl，其中Eshl、Ecapl和Enwl分别为第l个智能被充电设备(25)的缺电量、电池最大容量和现有电量；texl=Ecapl-EshlEshl*tnwl,]]>其中texl为第l个智能被充电设备(25)预计耗光电量时间，tnwl为第l个智能被充电设备(25)距上次充满电之后已使用时间；步骤540，所述智能被充电设备(25)根据缺电量和预计耗光电量时间确定自身的充电参数η；ηl=μ*Eshl+vtexl,]]>其中ηl为第l个智能被充电设备(25)的充电参数，μ和ν分别为缺电量和预计耗光电量时间的加权系数；步骤560，所述智能被充电设备(25)向管理节点发送自身的充电系数；步骤580，所述管理节点选择充电系数最高的智能被充电设备(25)作为待充电的智能被充电设备(25)；步骤600，如果被选中的压力发电子系统(1)不是管理节点自身，那么所述管理节点通过所述第一无线通讯装置(13)向被选中的压力发电子系统(1)发送指令，转入步骤700；如果被选中的压力发电子系统(1)为自身，那么直接启动自身的无线充电发送设备向选定的智能被充电设备(25)充电，转入步骤800；步骤700，所述第一处理器(14)根据接收到的指令，指示自身的压力发电子系统(1)向选定的智能被充电设备(25)充电；步骤800，所述无线充电接收装置(24)与所述无线充电发送装置(16)配合对所述智能被充电设备(25)充电；步骤900，选定对智能被充电设备(25)进行充电的压力发电子系统(1)离开无线充电范围或者智能被充电设备(25)发出充电已满的信息，结束充电。