一种无线充电装置插头、插座及无线充电装置的制作方法

1.本实用新型属于无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电装置插头、插座及无线充电装置。


背景技术：

2.电动自行车由于其方便性在我国极为普及，电动自行车的安全充电也是大家尤其关注的问题。在过去的发展历程中，铅酸电池以其价格和安全优势牢牢占据了电动车电池市场的头把交椅，但电动自行车新国标内容公布之后，新国标严格限定了电动自行车的整车重量，相比于铅酸电池，锂离子电池重量更轻容量更高，对于满足整车质量不超过55kg这一硬性指标有极大的优势。当新国标内容公布之后，各大品牌新车型已经全部改用锂电池。
3.但是锂电池有一个众所周知的缺陷，就是容易爆炸，不规范充电极易引发火灾。为了生命财产安全着想，我国制订了一系列禁止电动车室内及一些公共区域充电的法律法规，严禁在建筑内的共用走道、楼梯间、安全出口处等公共区域停放电动车或者为电动车充电，禁止电动自行车“进楼入户、飞线充电”等，规定了电动自行车只能室外充电。
4.目前人们日常使用的插座都是通过直接的电气连接来给用电设备供电的，若在户外条件使用具有严重安全隐患，如下雨可能造成短路，甚至漏电伤人。


技术实现要素：

5.为解决上述的技术问题，本实用新型提出一种无线充电装置插头、插座及无线充电装置，通过基于无线电能传输技术的非接触插头、插座的无线充电装置，具有无电极裸露、防水性、使用方便等优点，安全性能大大提高，可以解决电动自行车的户外安全充电的安全隐患，安装、使用灵活方便，更安全可靠。
6.第一方面，本技术实施例公开了一种无线充电装置插头，可拆卸固定连接所述无线充电装置的一插座，所述插头至少包括：
7.一插头本体，电性连接一电源；
8.一无线充电发射模块，电性连接所述电源，并通信连接所述插座的无线充电接收模块；
9.一发射端线圈，电性连接所述无线充电发射模块，并电磁耦接所述插座的接收端线圈。
10.基于上述结构的无线充电装置插头，通过电磁耦接向所述插座传输能量，无电极裸露、安全可靠。
11.在其中一些实施例中，所述无线充电发射模块进一步包括：
12.一发射端功率变换器，电性连接所述电源及发射端线圈；
13.一发射端控制器，电性连接所述发射端功率变换器；及
14.至少一发射端通信模块，电性连接所述发射端控制器并通信连接所述无线充电接收模块的接收端通信模块。
15.在其中一些实施例中，所述无线充电发射模块、发射端线圈均设置于所述插头本体内部，所述插头本体通过一电源输入线连接所述电源。
16.在其中一些实施例中，所述无线充电发射模块设置于所述插头本体外部，所述发射端线圈设置于所述插头本体内部，所述无线充电发射模块一端通过一发射端线圈连接线连接所述发射端线圈，另一端通过一电源输入线连接所述电源。基于上述结构的所述插头设置为分离结构，可减小插头本体的体积，减轻设备重量，亦便于所述无线充电装置散热。
17.在其中一些实施例中，所述插头的外表面采用防水结构，无裸露接触电极，户外使用具有安全可靠的优点。
18.在其中一些实施例中，所述电源输入线采用可弯曲防水线缆，以便于移动所述插头，提高用户体验。
19.在其中一些实施例中，所述插头本体设置为把手形状，便于取用。
20.第二方面，本技术实施例公开了无线充电装置插座，可拆卸固定连接所述无线充电装置的一插头，所述插座至少包括：
21.一插座本体，电性连接一用电设备；
22.一无线充电接收模块，电性连接所述用电设备，并通信连接所述插头的无线充电发射模块；
23.一接收端线圈，电性连接所述无线充电接收模块，并电磁耦接所述插座本体的发射端线圈。
24.在其中一些实施例中，所述无线充电接收模块进一步包括：
25.一接收端功率变换器，电性连接所述接收端线圈及用电设备；
26.一接收端控制器，电性连接所述接收端功率变换器；及
27.至少一接收端通信模块，电性连接所述接收端控制器并通信连接所述无线充电发射模块的发射端通信模块。
28.在其中一些实施例中，所述接收端线圈、无线充电接收模块均设置于所述插座本体内部，所述插座本体通过一插座输出线连接所述用电设备。
29.在其中一些实施例中，所述接收端线圈设置于所述插座本体内部，所述无线充电发射模块设置于所述插座本体外部，所述无线充电发射模块一端通过一接收端线圈连接线连接所述接收端线圈，另一端通过一插座输出线连接所述用电设备。基于上述结构的所述插座设置为分离结构，可减小插座本体的体积，减轻设备重量，亦便于所述无线充电装置散热。
30.在其中一些实施例中，所述插座本体一端设置有一卡槽，所述插头本体与所述插头本体之间相互配合可插拔连接。基于上述结构的插座，所述接收端线圈设置于所述卡槽底部；所述发射端线圈设置于所述插头本体头部，以便于当所述插头本体插入所述卡槽时，所述发射端线圈和所述接收端线圈正面相对，以便于能量传输。
31.在其中一些实施例中，所述插座的外表面采用防水结构，无裸露接触电极，户外使用具有安全可靠的优点。
32.第三方面，本技术实施例还公开了一种无线充电装置，包括如上第一方面所述的无线充电装置插头及如上第二方面所述的无线充电装置插座。
33.在其中一些实施例中，所述插座本体一端设置有一卡槽，所述插头本体与所述插
头本体之间相互配合可插拔连接。基于上述结构的无线充电装置，所述接收端线圈设置于所述卡槽底部；所述发射端线圈设置于所述插头本体头部，以便于当所述插头本体插入所述卡槽时，所述发射端线圈和所述接收端线圈正面相对，以便于能量传输。
34.所述无线充电装置插头和无线充电装置插座之间的通信可以是载波通信方式，具体的，通过所述接收端通信模块和发射端通信模块进行信号调制和解调，在无线充电的接收端侧，即所述插座，的功率传输波形上调制控制信号波，在无线充电的发射端侧，即所述插头，解调出控制信号波，从而实现无线充电的发射端与接收端之间的无线通信。
35.所述无线充电装置插头和无线充电装置插座之间的通信也可以是射频通信方式，具体的，在无线充电的发射端侧和接收端侧，即所述插头和所述插座，的一发射端通信模块和一接收端通信模块分别配置为相应的射频通信模块，从而实现无线充电的发射端侧与接收端侧之间的无线通信。
36.所述无线充电装置插头和无线充电装置插座之间的通信也可以是射频通信与载波通信的复合方式，即在无线充电的发射端侧向接收端侧通信时采用载波通信方式，而无线充电的接收端侧向发射端侧通信时采用射频通信。
37.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
38.本技术无线充电装置插头、插座及无线充电装置具有无电极裸露、防水的特性，安全性更高，且相比于传统需要直接电极连接充电的插座，连接可靠性更强，不会出现电极氧化接触不良等问题，操作更方便快捷。
附图说明
39.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为根据本技术实施例的无线充电装置插头的结构示意图；
41.图2为根据本技术实施例的无线充电装置插头的剖面示意图；
42.图3为根据本技术实施例的无线充电装置插座的结构示意图；
43.图4为根据本技术实施例的无线充电装置插座的剖面示意图；
44.图5为根据本技术实施例的无线充电装置插座的使用效果示意图；
45.图6为根据本技术实施例的无线充电装置插头及插座的电路原理示意图；
46.图7为根据本技术实施例的无线充电装置插头及插座的另一电路原理示意图；
47.图8为根据本技术优选实施例的无线充电装置使用效果示意图；
48.图9为根据本技术实施例的无线充电装置插头的结构示意图；
49.图10为根据本技术实施例的无线充电装置插座的结构示意图；
50.图11为根据本技术实施例的无线充电装置的工作流程示意图。
51.其中：
52.1、插头；
53.11、插头本体；12、电源；13、无线充电发射模块；14、发射端线圈；
54.131、发射端功率变换器；132、发射端控制器；133、发射端通信模块；
55.15、电源输入线；16、发射端线圈连接线；
56.2、插座；
57.21、插座本体；22、用电设备；23、无线充电接收模块；24、接收端线圈；
58.231、接收端功率变换器；232、接收端控制器；233、接收端通信模块；
59.25、插座输出线；26、接收端线圈连接线；27、卡槽。
具体实施方式
60.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
61.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
62.术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或说明书暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
63.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.基于，近年来，无线电能传输技术发展迅速，其具有非接触性、无电线连接、操作方便等特性。为了解决现有技术中，用电设备在室外充电存在的短路、漏电等安全隐患，本技术实施例提出了一种基于无线电能传输技术的非接触插头、插座及基于该插头、插座实现的无线充电装置。
65.具体实施例一：
66.图1
‑
2为根据本技术实施例的无线充电装置插头的结构示意图，图6
‑
7为根据本技术实施例的无线充电装置插头及插座的电路原理示意图，参考图1
‑
2及图6
‑
7所示，本实施例公开了一种无线充电装置插头1，可拆卸固定连接该无线充电装置的一插座2，插头1至少包括：
67.一插头本体11，电性连接一电源12；
68.一无线充电发射模块13，电性连接电源13，并通信连接插座2的无线充电接收模块23，以判断插头1是否插入插座中；可选的，参考图7所示，无线充电发射模块13进一步包括：一发射端功率变换器131，电性连接电源12及发射端线圈14，发射端功率变换器131用于将电源供电转换为高频交流电，以便于激励发射端线圈14；一发射端控制器132，电性连接发射端功率变换器131，发射端控制器132用于产生控制信号以控制功率传输；及至少一发射端通信模块133，电性连接发射端控制器132并通信连接无线充电接收模块23的接收端通信
模块233进行信号传输，以保证装置工作的安全性和稳定性；可选的，无线充电装置插头1和无线充电装置插座2之间的通信可以是载波通信方式和/或载波通信方式，具体的，载波通信方式为通过接收端通信模块233和发射端通信模块133进行信号调制和解调，在无线充电的接收端侧，即插座2，的功率传输波形上调制控制信号波，在无线充电的发射端侧，即插头1，解调出控制信号波，从而实现无线充电的发射端与接收端之间的无线通信。射频通信方式具体为在无线充电的发射端侧和接收端侧，即插头1和插座2，的一发射端通信模块133和一接收端通信模块233分别配置为相应的射频通信模块，从而实现无线充电的发射端侧与接收端侧之间的无线通信。无线充电装置插头1和无线充电装置插座2之间的通信也可以是射频通信与载波通信的复合方式，即在无线充电的发射端侧向接收端侧通信时采用载波通信方式，而无线充电的接收端侧向发射端侧通信时采用射频通信。
69.一发射端线圈14，电性连接无线充电发射模块13，并电磁耦接插座2的接收端线圈24。其中，参考图2所示，无线充电发射模块13、发射端线圈14均设置于插头本体11内部，进一步的，发射端线圈设置于插头本体11的头部，以便于传输能力至接收端线圈24，插头本体11通过一电源输入线15连接电源。
70.参考图1
‑
2所示，插头本体11设置为把手形状，便于取用。值得注意的是，插头1的外表面采用防水结构，无裸露接触电极，户外使用具有安全可靠的优点。同时，电源输入线15采用可弯曲防水线缆，以便于移动插头1，提高用户体验。
71.基于上述结构的无线充电装置插头，通过电磁耦接向插座传输能量，无电极裸露、安全可靠。
72.具体实施例二：
73.图3
‑
4为根据本技术实施例的无线充电装置插座的结构示意图，图6
‑
7为根据本技术实施例的无线充电装置插头及插座的电路原理示意图，参考图3
‑
4及图6
‑
7所示，本实施例公开了无线充电装置插座2，可拆卸固定连接该无线充电装置的一插头1，插座2至少包括：
74.一插座本体21，电性连接一用电设备22；
75.一无线充电接收模块23，电性连接用电设备22，并通信连接插头2的无线充电发射模块13；可选的，如图7所示，无线充电接收模块23进一步包括：一接收端功率变换器231，电性连接接收端线圈24及用电设备22，接收端功率变换器231用于将接收端线圈接受的高频交流电转换为直流电；一接收端控制器232，电性连接接收端功率变换器231，接收端控制器232用于控制接收端功率变换器231；及至少一接收端通信模块233，电性连接接收端控制器232并通信连接无线充电发射模块13的发射端通信模块133进行信号传输，以保证装置工作的安全性和稳定性。
76.一接收端线圈24，电性连接无线充电接收模块23，并电磁耦接插座本体的发射端线圈14。
77.其中，参考图4所示，接收端线圈24、无线充电接收模块23均设置于插座本体21内部，插座本体21通过一插座输出线25连接用电设备22。进一步的，插座本体21一端设置有一卡槽27，基于该卡槽27，使得插头本体11与插座本体21之间相互配合可插拔连接，二者配合可插拔连接效果如图5所示。因此，基于上述插座2的无线充电装置，接收端线圈24设置于卡槽27底部；发射端线圈24设置于插头本体21头部，以便于当插头本体11插入卡槽27时，发射
端线圈14和接收端线圈24正面相对，以便于能量传输。
78.值得注意的是，插座2的外表面采用防水结构，无裸露接触电极，户外使用具有安全可靠的优点。
79.基于上述结构的插座2，接收端线圈24利用磁场耦合谐振作用从发射端线圈14产生的交变电磁场中拾取能量，并由无线充电接收模块23转换为用电设备所需电能。
80.具体实施例三：
81.基于上述具体实施例一、二，本实施例还公开了一种无线充电装置，包括如上述具体实施例一的无线充电装置插头1及如上述具体实施例二的无线充电装置插座2，插头1作为无线充电装置的能量提供端，插座2作为无线充电装置的能量接收端，二者之间无直接电气连接，而是通过磁场传输能力，提高充电过程的安全性和可靠性。该插头1和插座2可拆卸固定连接，但不限于上述实施例所述的通过卡槽27连接，也可以是通过卡扣结构或其他可拆卸的连接方式固定连接。
82.如图8所示，本实施例给出了一种将本技术无线充电装置应用于电动自行车充电，仅用于理解本技术基于上述实施例中插头1和插头2的无线充电装置的工作原理，本技术的无线充电装置也可应用于其他电动汽车、电动机器人、电动摩托车等基于锂电池技术的用电设备。图8中，无线充电装置的插座2可集成到电动自行车，而插头1可放置于充电场所；由于该装置无电极裸露在外面，并采用防水结构，因此相较于传统充电方式，其安全性、可靠性更高，亦不会出现电极氧化使电连接接触不良等问题，使用时只需将插头1连接插座2即可充电，操作方便快捷，同时，与现有技术中传统插头、传统插座相比，本技术插头1可连接至固定电源侧，而插座2集成于上述可移动的用电设备，使得设置有电源的场所均可应用本技术的无线充电，提高了本技术的应用范围。
83.图11为根据本技术实施例的无线充电装置的工作流程示意图，下面，参考图11所示，对上述实施例的无线充电装置及其插头、插座的工作原理进行简单说明。
84.基于上述结构，本技术实施例的无线充电装置不使用时，插头1处于待机状态。插头1内部的无线发射模块13可以通过与插座2内部的无线接收模块23进行通信检测，如采用间歇性启停(ping)的方式，从而判断插头1是否插入插座2。可选的，也可以灵活使用传感器、上位机发送控制指令等其他方式检测或判定插头1插入插座2，基于本技术实施例，可结合用户实际需求选择合适的方式控制无线充电装置工作。举例而非限制，上述传感器可以是红外传感器、接近传感器、磁传感器等。
85.当用户插入插头1后，插头1内的无线发射模块13开始工作。作为能量提供端，插头1通过接入电源12，经无线充电发射模块23将电源供电转换为高频交流电激励发射端线圈14产生交变电磁场进行能量传输；此时，作为能量接收端，插座2的接收端线圈24利用磁场耦合谐振作用从发射端线圈14产生的交变电磁场中拾取能量，并由无线充电接收模块23转换为用电设备所需电能。当用户拔出插头1后，插头1停止能量传输，进入待机状态等待下一轮使用。
86.综上所述，将无线充电装置应用在电动自行车的充电上可以很好的满足新国标电动自行车的户外充电需求，解决户外充电的安全隐患。无线充电装置实际上作为一种无线连接器，可以实现功率及信号的无线传输，不仅可以应用在电动自行车、电动三轮车等的充电上，还可以应用于其他户外、潮湿、水下等避免电极裸露或不方便有线插拔的场合，使用
者可以灵活运用，在此基础上可以增加其他控制或显示模块来获得更好的用户体验。
87.具体实施例四：
88.图9为根据本技术实施例的无线充电装置插头的结构示意图。以下仅描述与实施例一至三中插头的不同之处，相同之处不在赘述，参考图9所示，本实施例与具体实施例一至三中插头的不同之处在于：
89.考虑到当无线充电功率较大且有较高散热需求时，或对插头1和插头2的体积、重量有较高要求的情况，本实施例的无线充电发射模块13设置于插头本体11外部，而发射端线圈14设置于插头本体11内部，无线充电发射模块13一端通过一发射端线圈连接线16连接发射端线圈14，另一端通过一电源输入线15连接电源12。
90.基于上述结构的插头设置为分离结构，可减小插头本体的体积，减轻设备重量，亦便于无线充电装置散热。
91.具体实施例五：
92.图10为根据本技术实施例的无线充电装置插座的结构示意图。以下仅描述与实施例一至三中插座的不同之处，相同之处不在赘述，参考图10所示，本实施例与具体实施例一至三中插座的不同之处在于：
93.考虑到当无线充电功率较大且有较高散热需求时，或对插头1和插头2的体积、重量有较高要求的情况，本实施例的接收端线圈24设置于插座本体21内部，无线充电发射模块23设置于插座本体21外部，无线充电发射模块23一端通过一接收端线圈连接线26连接接收端线圈24，另一端通过一插座输出线25连接用电设备22。
94.基于上述结构的插座设置为分离结构，可减小插座本体的体积，减轻设备重量，亦便于无线充电装置散热。
95.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。