[发明专利]一种太阳能智能轮椅及其控制方法

摘要

本发明涉及医用器具领域，尤其涉及一种太阳能智能轮椅及其控制方法。包括座椅、移动装置、太阳能装置、按摩装置以及触控面板。本发明将太阳能装置收集的太阳能转化成的电能存储在位于座椅下方的超级电容里。当太阳能电池不足以供电时，可利用储存在超级电容中的电给轮椅进行供电。本发明提供可控制轮椅运动方向的操纵杆，可控制轮椅的速度变化。本发明提供可移动按摩装置，包括腰部按摩装置和颈部按摩装置，缓解使用者久坐不适的问题。本发明提供一种控制按摩装置以及薄膜太阳能电池板伸缩的控制面板，可以旋转折叠至左扶手内侧，方便存放。本发明利用MPPT方法进行太阳能供电部分的控制，用PID控制策略控制操纵杆控制部分。

主权项

一种太阳能智能轮椅的供电控制方法，其特征在于，基于一种太阳能智能轮椅，包括车体移动组件、设置在车体移动组件上的供电组件和按摩组件；所述车体移动组件包括轮椅本体，所述轮椅本体包括座椅、设置在座椅下方后部通过支撑架连接的主动轮组以及驱动主动轮组的驱动机构、设置在座椅下方前部通过支撑架连接的万向轮组通过操纵杆组件操控、设置在座椅后方的靠背、以及设置在座椅两侧的扶手组件；所述供电组件包括设置在轮椅本体上的薄膜太阳能电池组件、单晶硅太阳能电池组件以及与薄膜太阳能电池组件和单晶硅太阳能电池组件连接的超级电容，所述超级电容与驱动机构以及触摸控制组件连接；按摩组件包括设置在靠背上的腰部按摩组件和颈部按摩组件，所述腰部按摩组件和颈部按摩组件与触摸控制组件连接；供电控制方法包括：步骤1：单周期采样：采用单周期MPPT跟踪策略替代连续MPPT策略，在不考虑绝对的高效和精度情况下，为减少控制核心单元的负荷，采取每间隔一定的时间tj进行一次占空比修正，tj为正常开关周期的整数倍，进行最大功率的跟踪，而在开关周期为Ts、间隔时间tj内，采用修正的占空比进行Boost电路控制，达到使太阳能电池板处于相对高功率输出状态，增大对太阳能的利用率，与此同时相对减少了控制芯片的计算负荷；tj＝x·TS  (1)其中x为设定的大于1的整数；步骤2：延展单周期开关电流连续扫描采样：在对应的占空比修正周期内，适当延长开关管开关周期，以满足足够多的数据采样，从而获取足够数据进行局部范围内的最大功率点捕获；针对采样周期实行连续不间断采样，从中以固定单位时间间隔选取合适的采样的点进行计算；在正常开关周期采用周期为TS进行占空比控制，到达设定间隔的局部采样周期时，延长开关周期为TS′，使得TS′大于TS，并在此周期内进行连续的扫描以连续采样，选取采样点电流从i1→in；步骤3：改进的纹波占空比计算：利用选取的采样电流进行太阳能电池板输出电流计算，避免传统直接采样的低相关性和干扰，保证了电流的紧密跟踪，同时也避免了不需要的计算滤波过程，进一步减少了误差的产生；分别采集开关管开通状态时对应电流in及对应时刻电容C电压vcn；根据节点电流有i0n＝iLn+iCn  (2)其中iCn=Cdvcndt,iLn=in---(3)]]>又因为Pn＝i0n·vcn  (4)所以Pn=vcn(Cdvcndt+in)---(5)]]>根据公式(5)计算每个选取的采样点对应的功率Pn，比较n个采样点功率大小，选取其中数值最大点作为该周期内选取的最大功率；PMAX＝[P1，P2，P3…Pm,Pn]  (6)定义在此采样周期中，经过公式(6)计算比较得出最大功率为Pm，则该m点对应电容电压为选取的局部最优电压vm；假定采样周期之前经电路在周期TS条件下，Boost电路输出电压为Vout，根据Boost电路占空比D调制规则有D=Vout-vmVout---(7)]]>由此，在对开关纹波采样的基础上，利用间隔单周期延迟采样，进行功率的计算和比较，选取该周期时刻内最大功率的占空比D。