一種無線充電設備的製作方法

2023-07-03 10:03:46 2

本發明屬於充電設備領域，涉及一種無線充電設備。

背景技術：

煤礦行業應用中，電氣設備應用的非常多，移動和靠充電運行的設備也越來越多，因為煤礦井下環境特別惡劣，有較多的粉塵和水汽，因此，對於電氣設備的接口部位要求非常高，常規方法是，對接口採用喇叭嘴、快插等方式。安裝不方便，同時防護一般只能做到IP54，如果將這些設備設計為無線充電或供電方式，則接口可以做成封閉式,達到IP67以上防護等級，既能夠充電方便，又能極大地提高設備的防護性能和穩定性。

隨著科學技術的發展，新技術的不斷應用，無線充電技術已經在很多應用中被採用，現在大功率無線充電技術，在汽車領域得到廣泛研究，即將走向實用化，但是在煤礦、石油和化工等防爆環境中，現有大功率無線充電技術並不能被採用，因為煤安和安規對防爆環境下同一電磁發射源的功率有功率限制，並且限制值遠低於現有大功率無線充電的電磁發射功率值，這一原因就使得無線充電方式在這些特殊環境中沒有得到應用。

技術實現要素：

本發明要解決的問題是提供一種防爆環境下，以非接觸的方式，安全可靠實現大功率電能傳輸和充電的無線充電裝置。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種無線充電設備，包括發送裝置和接收裝置，所述發送裝置連接外部的交流電供電接口，所述發送裝置和所述接收裝置通過電磁感應進行電能的傳遞；

所述發送裝置包括依次電連接的AC/DC電源轉換模塊、控制及保護模塊、隔離電源及保護模塊和電能發射模塊，所述接收裝置包括依次電連接的電能接收模塊、隔離電源模塊、充放電管理及保護模塊和電池組或電能輸出模塊，所述電能接收模塊設在靠近所述電能發射模塊的一端且二者通過電磁感應進行電能的傳遞。

進一步的，所述電能發射模塊包括無線發射及控制電路和發射線圈，所述無線發射及控制電路控制所述發射線圈的電流，所述電能接收模塊包括電壓轉換及控制電路和接收線圈，所述接收線圈通過無線信號檢測對接收線圈電流及電壓情況進行檢測，所述電壓轉換及控制電路控制輸出電壓的額定值，所述發射線圈和所述接收線圈通過電磁感應進行電能的傳遞。

進一步的，所述電能發射模塊和所述隔離電源及保護模塊一一對應且數量為多個，所述隔離電源及保護模塊包括隔離DC/DC電源和兩級過流過壓保護電路。

進一步的，所述電能接收模塊和所述隔離電源模塊一一對應且數量為多個，多個所述隔離電源模塊並聯設置。

進一步的，所述電能發射模塊輸入端連接兩個二極體，二極體的輸出一路通過限流電阻連接發光二極體接地，另一路通過電阻R1、R3、電容C3連接U1的CSN端和CSP端，U1的型號為BQ50002，電阻R1通過電容C6、C7連接U1的PVIN1，通過電容C4、C5連接U1的PVIN2，U1的DMIN1通過電容C8連接R5，R5一方面通過二極體D4、電阻R8、R10接地，另一方面通過二極體D5、電容C14接地，U1的DMIN2端連接電容C11，C11通過R9接地，U1連接U2晶片，U2型號為BQ500511，所述U1的BP3端連接U2的AVCC和DVCC，U1的CSO端連接U2的ISENSE端，U1的MODE端連接U2的MODE端，U1的PWM_CTRL端連接U2的PWM_CTRL端，U1的EN端連接U2的RV_EN端，U1的DMOUT2端連接U2的COMM2端，U1的DMOUT1端連接U2的COMM1端，U2的CLK_OUT端連接U2的CLK_IN端，U1的PWM2_/_UP_DN端連接U2的PWM2_/_UP_DN端，U1的PWM1_/_CLK_IN端連接U2的PWM1_/_CLK_OUT端，U1的SW1端連接發射線圈L1，SW2連接電容C13、C15、C17、C19，U2的LED_A、LED_B、LED_C分別通過電阻連接發光二極體。

進一步的，所述電能接收模塊的電路包括接收線圈，所述接收線圈並聯電容組C6、C10、C13，電容組的輸出端並聯電容C1、C2、C5、C14、C15、C16，電容C1連接bq51050B晶片的COM1，C2連接bq51050B晶片的CLMP1，C5連接bq51050B晶片的BOOT1，C14連接bq51050B晶片的BOOT2，C15連接bq51050B晶片的的CLMP2，C16連接bq51050B晶片的的COM2，所述bq51050B晶片的輸出端通過電容C3、C4連接電池組，RECT通過電容C7、C8、C9接地。

與現有技術相比，本發明具有的優點和積極效果是：1、本發明採用電磁感應進行傳電，避免了插頭之間的直接接觸，提高了電氣設備供電接口的防護等級和性能，提高設備可靠性和安全性；2、在接收端通過多個隔離電源模塊的並聯實現電能的有效收集，從而實現在防爆環境下大功率電能通過電磁感應方式進行有效傳遞；3、提高了維護的便利性，能夠在井下方便的對移動或充電設備進行供電和充電；4、整個裝置採用分布式多點無線充電技術，實現了在滿足單點的電磁功率不超限制的前提下，以非接觸的方式，安全可靠的得到了大功率電能傳輸和充電。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明一種無線充電設備的結構示意圖；

圖2是本發明電能發射模塊和電能接收模塊配合的結構示意圖；

圖3是本發明隔離電源及保護模塊的結構示意圖；

圖4是本發明電能發射模塊的電路圖；

圖5是本發明電能接收模塊的電路圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」等的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細說明。

如圖1所示，本發明為一種無線充電設備，包括發送裝置和接收裝置，發送裝置連接外部的交流電供電接口，發送裝置和接收裝置通過電磁感應進行電能的傳遞，發送裝置包括依次電連接的AC/DC電源轉換模塊、控制及保護模塊、隔離電源及保護模塊和電能發射模塊，接收裝置包括依次電連接的電能接收模塊、隔離電源模塊、充放電管理及保護模塊和電池組或電能輸出模塊，電能接收模塊設在靠近電能發射模塊的一端且二者通過電磁感應進行電能的傳遞，AC/DC電源轉換模塊實現交流變直流，控制及保護模塊以及隔離電源及保護模塊，實現對電能發射模塊進行有效保護，從而實現在防爆環境下，大功率的充電，電能接收模塊通過隔離電源模塊，充放電管理及保護模塊，對電能有效控制，傳遞至電池或是電能輸出模塊。

優選地，如圖2所示，電能發射模塊包括無線發射及控制電路和發射線圈，無線發射及控制電路控制發射線圈的電流，電能接收模塊包括電壓轉換及控制電路和接收線圈，接收線圈通過無線信號檢測對接收線圈電流及電壓情況進行檢測，電壓轉換及控制電路控制輸出電壓的額定值，實現對過壓部分進行調整，從而實現輸出電壓為安全有效電壓，提供可靠電源輸出，發射線圈和接收線圈通過電磁感應進行電能的傳遞。

優選地，如圖3所示，電能發射模塊和隔離電源及保護模塊一一對應且數量為多個，隔離電源及保護模塊包括隔離DC/DC電源和兩級過流過壓保護電路，將整體的電能進行控制後分流到若干個隔離電源及保護模塊中，實現單一模塊有效限流限壓，從而實現在電磁感應過程中電能的安全傳遞；更優選地，電能接收模塊和隔離電源模塊一一對應且數量為多個，多個隔離電源模塊並聯設置，實現電能的有效收集，從而實現在防爆環境下大功率電能通過電磁感應方式進行有效傳遞。

在實際的使用過程中，如圖1所示，AC/DC電源轉換模塊將交流電流轉換為直流電流後傳遞到控制及保護模塊，然後在分流傳遞到並聯設置的隔離電源及保護模塊，隔離電源及保護模塊將分流後的電流傳遞到並聯設置的電能發射模塊，電能發射模塊與隔離電源及保護模塊一一對應，電能接收模塊多個並聯，每個電能接收模塊與電能發射模塊一一對應，電能接收模塊通過電磁感應接收電能發射模塊的直流電流，電能接收模塊將電流傳遞給並聯設置的隔離電源模塊，隔離電源模塊與電能接收模塊一一對應，隔離電源模塊將電流傳遞到充放電管理及保護模塊後進行整合，電流最後傳遞至電池或是電能輸出模塊。

以上對本發明的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用於限定本發明的實施範圍。凡依本發明申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本發明的專利涵蓋範圍之內。