[發(fā)明專利]機器人水平移動非接觸式無線充電裝置及其無線充電方法

有效

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• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN108964288B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李謙
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電掣風云智能科技有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/90;H02J7/02
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

1.機器人水平移動非接觸式無線充電裝置，其特征在于，由無線充電站與機器人接收端組成；

所述無線充電站包括：

主電源轉(zhuǎn)換分流器(1)，用于將供電電壓轉(zhuǎn)換成放大器(4)所需的直流電壓和無線充電站各部件所需的工作電壓；

充電站處理器(2)，用于監(jiān)測并控制與其連接的主電源轉(zhuǎn)換分流器(1)、充電站無線通信模塊(3)、放大器(4)、充電站智能調(diào)整模塊(5)及充電站感應(yīng)器(7)，以保證能量傳輸?shù)母咝О踩?/p>

放大器(4)，用于對第一直流電進行兩級放大，將第一直流電轉(zhuǎn)換成所需的第一可控高頻交流電并傳輸給充電站智能調(diào)整模塊(5)；

所述放大器(4)為高頻放大模塊，內(nèi)部電路分電源管理電路和功率放大電路兩部分；

所述電源管理電路包括電源管理器(4-1)和準低壓降線性穩(wěn)壓器(4-2)；

所述功率放大電路包括可控晶振(4-3)、控制模塊(4-4)、振蕩模塊(4-5)和寬頻匹配模塊(4-6)；

所述電源管理器(4-1)，用于對外接直流電進行DC-DC轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為所需的電壓值；

所述準低壓降線性穩(wěn)壓器(4-2)，用于對電源管理器(4-1)輸出的直流電進行線性降壓，并輸出低壓直流信號；

所述可控晶振(4-3)，用于根據(jù)其引腳輸入的由充電站處理器(2)發(fā)出的控制信號，對低壓直流信號做DC-AC變換，產(chǎn)生并輸出交流信號；

所述控制模塊(4-4)，用于對可控晶振(4-3)輸出的交流信號進行一級放大；

所述振蕩模塊(4-5)，用于對控制模塊(4-4)輸出的交流信號進行二級放大，并輸出高頻交流信號；振蕩模塊(4-5)為寬頻率功放管；

所述寬頻匹配模塊(4-6)，用于對高頻交流信號進行寬頻帶匹配，輸出第一可控高頻交流電；

所述電源管理器(4-1)的輸入引腳串聯(lián)電容C1后接地；電源管理器(4-1)的ADJ引腳分別連接電阻R1一端和電阻R2一端，電阻R2另一端接地；電阻R1另一端分別連接電源管理器(4-1)的輸出引腳、準低壓降線性穩(wěn)壓器(4-2)的V_in引腳和并聯(lián)電容C2、C3一端，并聯(lián)電容C2、C3另一端接地；準低壓降線性穩(wěn)壓器(4-2)的GND引腳接地；準低壓降線性穩(wěn)壓器(4-2)的V_out引腳串聯(lián)并聯(lián)的電容C4、C5后接地；

所述可控晶振(4-3)的引腳連接外部信號，可控晶振(4-3)的GND引腳接地，可控晶振(4-3)的VCC引腳連接電容C15一端，電容C15另一端接地；可控晶振(4-3)的輸出引腳串聯(lián)電阻R6后連接控制模塊(4-4)的IN+引腳；控制模塊(4-4)的GND引腳、IN-引腳接地，控制模塊(4-4)的VDD引腳串聯(lián)并聯(lián)的電容C23、C24后接地，控制模塊(4-4)分別通過電阻R5和電阻R4連接振蕩模塊(4-5)的柵極G；振蕩模塊(4-5)的源極S接地；振蕩模塊(4-5)的漏極D分別連接電感L1一端、電感L2一端和并聯(lián)的電容C16、C17、C18一端；電感L1另一端連接并聯(lián)的電容C6、C7一端，并聯(lián)的電容C6、C7另一端以及并聯(lián)的電容C16、C17、C18另一端接地；電感L2另一端連接并聯(lián)的電容C8、C9、C14一端；

所述寬頻匹配模塊(4-6)包括電感L3，電感L3一端分別連接并聯(lián)的電容C8、C9、C14另一端、并聯(lián)的電容C10、C11一端和并聯(lián)的電容C19、C21一端，并聯(lián)的電容C10、C11另一端連接并聯(lián)的電容C12、C13一端后接地，并聯(lián)的電容C19、C21另一端連接并聯(lián)的電容C20、C22一端后接地；電感L3另一端分別連接并聯(lián)的電容C12、C13和并聯(lián)的電容C20、C22另一端并引出輸出管腳RFOUT；

所述電源管理器(4-1)的輸入引腳串聯(lián)R7后連接電感L1另一端，電源管理器(4-1)的輸出引腳連接控制模塊(4-4)的VDD引腳，準低壓降線性穩(wěn)壓器(4-2)的V_out引腳串聯(lián)電阻R3后連接可控晶振(4-3)的VCC引腳；

其中，電容C1～C24，用于穩(wěn)壓，均為穩(wěn)壓電容；電阻R1～R7，用于控制各個支路的電流值，均為限流電阻；

充電站智能調(diào)整模塊(5)，用于調(diào)整發(fā)射線圈(6)參數(shù)，使發(fā)射線圈(6)與接收線圈(11)進行匹配；

發(fā)射線圈(6)，用于將第一可控高頻交流電高效率轉(zhuǎn)化為寬頻電磁波；

充電站感應(yīng)器(7)，用于檢測無線充電站內(nèi)部所有電流和電壓的數(shù)值，使充電站處理器(2)在非正常工作的情況下做出正確指示；

充電站無線通信模塊(3)，用于聯(lián)通機器人接收端；

所述機器人接收端包括：

接收端處理器(8)，用于監(jiān)測并控制與其連接的接收端無線通信模塊(9)、接收端感應(yīng)器(10)、接收端智能調(diào)整模塊(12)、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換分流器(14)及監(jiān)測器(15)，保證能量傳輸高效安全；

接收端感應(yīng)器(10)，用于協(xié)助自動對準發(fā)射線圈(6)和判斷最優(yōu)傳輸距離；

接收線圈(11)，用于將寬頻電磁波高效轉(zhuǎn)化為第二可控高頻交流電；

接收端智能調(diào)整模塊(12)，用于與無線充電站聯(lián)動，對接收線圈(11)參數(shù)進行微調(diào)；

整流模塊(13)，用于將第二可控高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎玫诙绷麟姡?/p>

穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換分流器(14)，用于對整流后的第二直流電做穩(wěn)壓處理，給電池(16)充電，并為機器人接收端各部件提供工作電壓；

監(jiān)測器(15)，用于監(jiān)測電池(16)充電及電量狀態(tài)，根據(jù)情況發(fā)出指示訊號；

接收端無線通信模塊(9)，用于聯(lián)通無線充電站。