[发明专利]一种蓄电池无线充电最小接入装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种充电功率可根据负载功率的变化进行实时调节、且充电频率一次性设置的蓄电池无线充电最小接入装置，输入无线电能传输技术。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的不断提高和探索物质世界的逐渐深入，人们对电能的传输方式和传输质量也有了新的要求。传统的电能传输主要是由导线或导体直接接触进行的，接触产生的火花、滑动磨损、碳积累及带电导体裸露等带来了一系列问题。无线电能传输是一种利用无线电传输电能的技术，最早由尼古拉特斯拉提出，与传统的电能传输方式相比，无线电能传输的过程中供电和用电之间不存在电的直接连接，避免了裸露导体和接触火花，具有使用安全、方便等优点，因而受到了广大研究工作者的关注和重视。无线电能传输技术应用领域非常广泛，特别是在军事、矿山、水下、医疗、石油、交通等特殊和恶劣环境下具有广泛的应用前景。因此，对于无线电能传输技术的研究有着非常深远的意义。

目前，随着无线电能传输技术研究的不断升温及其相关应用领域的不断拓宽，越来越多的科学家对此项技术给予了足够的肯定。但是，由于无线电能传输系统传输特性的特殊性，当负载接入时，系统谐振频率会随之改变，即频率漂移。因此尽量减小负载接入后对系统传输性能特别是输出功率的影响，是本发明的主要目的。本发明采用无线电能传输的最小接入技术，针对于功率实时变化的负载，采用蓄电池作为能量中转站式无线供电系统，可保证负载长时间稳定工作。然而，国内外对蓄电池接入后对无线电能传输系统带来的频率漂移、功率无法输出等问题一直没有简单有效的解决方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种蓄电池无线充电最小接入装置，保证蓄电池的无线充电及依靠蓄电池供电的小功率负载的长时间稳定工作。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种蓄电池无线充电最小接入装置，包括高频逆变电源、能量发射系统、能量接受系统、能量耦合线圈、负载侧、功率检测电路和电池能量管理系统，所述能量发射系统和能量接收系统谐振式耦合，所述负载侧包括整流稳压系统、蓄电池和功率变化型负载；

所述能量发射系统用于产生高频电磁能量场；

所述能量接收系统用于接收能量发射系统产生的高频电磁能量场，并将其转化为高频电能；

所述能量耦合线圈将能量接收系统转化后高频电能耦合至负载侧；

所述能量耦合线圈与整流稳压系统之间通过特性同轴电缆连接，所述能量耦合线圈将电能传送给整流稳压系统，所述整流稳压系统对输入的电能进行整流稳压并传送给蓄电池，所述蓄电池为功率变化型负载供电；

所述电池能量管理系统对蓄电池的实时阻抗值进行检测，并将检测结果反馈给高频逆变电源；

所述功率检测电路对功率变化型负载的实时功率进行检测，并反馈给高频逆变电源；

所述高频逆变电源根据功率变化型负载的实时功率调整电能输出功率、根据蓄电池的实时阻抗值与设定的充电频率之间的关系启动电能输出，为能量发射系统提供能量。

上述装置中，采用了高频逆变电源功率实时动态调节、充电频率预先设定和特性同轴电缆三种方式的结合实现最小接入，使蓄电池电量始终维持在人为设定值之上，保证了负载的长时间稳定工作。

所述蓄电池为无线电能传输系统与实际负载之间的阻抗隔离装置，本案提供的蓄电池无线充电最小接入装置能够保证蓄电池的无线充电及依靠蓄电池供电的小功率负载的长时间稳定工作。

所述能量发射系统和能量接收系统均可设计为由可调真空陶瓷电容与多砸螺旋空心铜管串联组成的结构；优选的，所述能量发射系统由能量发射线圈和发送用高频陶介调谐电容串联组成，通过调节发送用高频陶介调谐电容调节能量发送系统的谐振频率；所述的能量接收系统由能量接收线圈和接收用高频陶介调谐电容串联组成，通过调节接收用高频陶介调谐电容调节能量接收系统的谐振频率；工作时，充电频率、高频逆变电源的频率、能量发送系统的谐振频率和能量接收系统的谐振频率相同。相同频率的调节，能够使能量发射系统和能量接收系统间产生超高速电磁耦合场，通过谐振式磁耦合无线电能传输，使得放大后的大功率高频能量能高效的供给负载。