[實用新型]一種蓄電池?zé)o線充電最小接入裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320289481.3
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN203368112U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃學(xué)良;王維;譚林林;曹偉杰;周亞龍;陳琛
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J17/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種充電功率可根據(jù)負(fù)載功率的變化進行實時調(diào)節(jié)、且充電頻率一次性設(shè)置的蓄電池?zé)o線充電最小接入裝置，輸入無線電能傳輸技術(shù)。

背景技術(shù)

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高和探索物質(zhì)世界的逐漸深入，人們對電能的傳輸方式和傳輸質(zhì)量也有了新的要求。傳統(tǒng)的電能傳輸主要是由導(dǎo)線或?qū)w直接接觸進行的，接觸產(chǎn)生的火花、滑動磨損、碳積累及帶電導(dǎo)體裸露等帶來了一系列問題。無線電能傳輸是一種利用無線電傳輸電能的技術(shù)，最早由尼古拉特斯拉提出，與傳統(tǒng)的電能傳輸方式相比，無線電能傳輸?shù)倪^程中供電和用電之間不存在電的直接連接，避免了裸露導(dǎo)體和接觸火花，具有使用安全、方便等優(yōu)點，因而受到了廣大研究工作者的關(guān)注和重視。無線電能傳輸技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，特別是在軍事、礦山、水下、醫(yī)療、石油、交通等特殊和惡劣環(huán)境下具有廣泛的應(yīng)用前景。因此，對于無線電能傳輸技術(shù)的研究有著非常深遠的意義。

目前，隨著無線電能傳輸技術(shù)研究的不斷升溫及其相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，越來越多的科學(xué)家對此項技術(shù)給予了足夠的肯定。但是，由于無線電能傳輸系統(tǒng)傳輸特性的特殊性，當(dāng)負(fù)載接入時，系統(tǒng)諧振頻率會隨之改變，即頻率漂移。因此盡量減小負(fù)載接入后對系統(tǒng)傳輸性能特別是輸出功率的影響，是本實用新型的主要目的。本實用新型采用無線電能傳輸?shù)淖钚〗尤爰夹g(shù)，針對于功率實時變化的負(fù)載，采用蓄電池作為能量中轉(zhuǎn)站式無線供電系統(tǒng)，可保證負(fù)載長時間穩(wěn)定工作。然而，國內(nèi)外對蓄電池接入后對無線電能傳輸系統(tǒng)帶來的頻率漂移、功率無法輸出等問題一直沒有簡單有效的解決方法。

實用新型內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種蓄電池?zé)o線充電最小接入裝置，保證蓄電池的無線充電及依靠蓄電池供電的小功率負(fù)載的長時間穩(wěn)定工作。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為：

一種蓄電池?zé)o線充電最小接入裝置，包括高頻逆變電源、能量發(fā)射系統(tǒng)、能量接受系統(tǒng)、能量耦合線圈、負(fù)載側(cè)、功率檢測電路和電池能量管理系統(tǒng)，所述能量發(fā)射系統(tǒng)和能量接收系統(tǒng)諧振式耦合，所述負(fù)載側(cè)包括整流穩(wěn)壓系統(tǒng)、蓄電池和功率變化型負(fù)載；

所述能量發(fā)射系統(tǒng)用于產(chǎn)生高頻電磁能量場；

所述能量接收系統(tǒng)用于接收能量發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻電磁能量場，并將其轉(zhuǎn)化為高頻電能；

所述能量耦合線圈將能量接收系統(tǒng)轉(zhuǎn)化后高頻電能耦合至負(fù)載側(cè)；

所述能量耦合線圈與整流穩(wěn)壓系統(tǒng)之間通過特性同軸電纜連接，所述能量耦合線圈將電能傳送給整流穩(wěn)壓系統(tǒng)，所述整流穩(wěn)壓系統(tǒng)對輸入的電能進行整流穩(wěn)壓并傳送給蓄電池，所述蓄電池為功率變化型負(fù)載供電；

所述電池能量管理系統(tǒng)對蓄電池的實時阻抗值進行檢測，并將檢測結(jié)果反饋給高頻逆變電源；

所述功率檢測電路對功率變化型負(fù)載的實時功率進行檢測，并反饋給高頻逆變電源；

所述高頻逆變電源根據(jù)功率變化型負(fù)載的實時功率調(diào)整電能輸出功率、根據(jù)蓄電池的實時阻抗值與設(shè)定的充電頻率之間的關(guān)系啟動電能輸出，為能量發(fā)射系統(tǒng)提供能量。

上述裝置中，采用了高頻逆變電源功率實時動態(tài)調(diào)節(jié)、充電頻率預(yù)先設(shè)定和特性同軸電纜三種方式的結(jié)合實現(xiàn)最小接入，使蓄電池電量始終維持在人為設(shè)定值之上，保證了負(fù)載的長時間穩(wěn)定工作。

所述蓄電池為無線電能傳輸系統(tǒng)與實際負(fù)載之間的阻抗隔離裝置，本案提供的蓄電池?zé)o線充電最小接入裝置能夠保證蓄電池的無線充電及依靠蓄電池供電的小功率負(fù)載的長時間穩(wěn)定工作。

所述能量發(fā)射系統(tǒng)和能量接收系統(tǒng)均可設(shè)計為由可調(diào)真空陶瓷電容與多砸螺旋空心銅管串聯(lián)組成的結(jié)構(gòu)；優(yōu)選的，所述能量發(fā)射系統(tǒng)由能量發(fā)射線圈和發(fā)送用高頻陶介調(diào)諧電容串聯(lián)組成，通過調(diào)節(jié)發(fā)送用高頻陶介調(diào)諧電容調(diào)節(jié)能量發(fā)送系統(tǒng)的諧振頻率；所述的能量接收系統(tǒng)由能量接收線圈和接收用高頻陶介調(diào)諧電容串聯(lián)組成，通過調(diào)節(jié)接收用高頻陶介調(diào)諧電容調(diào)節(jié)能量接收系統(tǒng)的諧振頻率；工作時，充電頻率、高頻逆變電源的頻率、能量發(fā)送系統(tǒng)的諧振頻率和能量接收系統(tǒng)的諧振頻率相同。相同頻率的調(diào)節(jié)，能夠使能量發(fā)射系統(tǒng)和能量接收系統(tǒng)間產(chǎn)生超高速電磁耦合場，通過諧振式磁耦合無線電能傳輸，使得放大后的大功率高頻能量能高效的供給負(fù)載。