无线供电系统的制作方法

本实用新型涉及充换电领域，具体涉及一种无线供电系统。

背景技术：

随着电动汽车的推广，如何快速有效地为电量不足的电动汽车提供电能补给成为车主和各大厂商非常关注的问题。当前主流的电能补给方案包括充电方案和电池更换方案。其中电池更换方案由于可以在很短的时间完成动力电池的更换且对动力电池的使用寿命没有明显的影响，因此是电能补给的主要发展方向之一。电池更换方案通常需要基于能够提供满电电池并进行换电作业的充换电站。充换电站一般包括用于为亏电的电动汽车更换满电电池的换电平台、用于运载电池的换电机器人以及用于对亏电电池充电并储藏的储能单元。换电机器人通过在换电平台和储能单元之间往复穿梭来完成为电动汽车更换电池的换电作业。可以看出，由于换电机器人在换电过程中需要频繁地移动，所以相对于有线式电力供应的方案来说(如为换电机器人配备一根电源线的方式)，对换电机器人自身的电力供应一般选择无线式电力供应的方案。

无线式电力供应一般是在换电机器人上设置有可重复充电的电池单元，并且在换电机器人上设置有与该电池单元连接的电能转换装置，电能转换装置外露有可导电的插头。相应地，在换电机器人的自动充电位置(充换电站内的某一固定位置)设置有与插头对应的插座，换电机器人在亏电时自动移动至自动充电位置并将插头插入到对应的插座中进行充电。但此种方案存在的缺陷包括：由于对换电机器人的定位精度要求高，导致插头与插座的接合精度低；多次插拔可能导致插头与插座接触不良；插头或插座的元器件老化等问题还可能存在导致事故的安全隐患。此外，电能转换装置整体设置于换电机器人端的结构形式还降低了换电机器人的可利用空间。

相应地，本领域需要一种新的无线供电系统来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有无线式电力供应充电方案中由于对换电机器人的定位精度要求高而存在的插头与插座对接精度低、寿命短以及电能转换装置浪费空间的问题，本实用新型提供了一种无线供电系统，其包括发射端以及接收端，所述发射端与电网连接，且所述发射端能够发射所述电网中的电能；所述发射端具有第一对接结构；所述接收端与待加电装置连接，并且所述接收端具有与所述第一对接结构对应的第二对接结构，在所述第一对接结构与所述第二对接结构匹配连接的情况下，所述接收端能够接收所述发射端发射的电能，并利用接收的电能为所述待加电装置加电。

在上述无线供电系统的优选技术方案中，所述发射端包括第一磁芯以及缠绕于所述第一磁芯的初级绕组，所述接收端包括第二磁芯以及缠绕于所述第二磁芯的次级绕组，其中，所述第一对接结构与所述第二对接结构分别位于所述第一磁芯和所述第二磁芯上靠近彼此的一侧，并且在所述第一对接结构与所述第二对接结构匹配连接的情况下，所述发射端发射的电能变成交变磁场能，在次级线圈中产生电磁感应电压，从而能量能够传输至所述接收端。

在上述无线供电系统的优选技术方案中，所述第一对接结构和所述第二对接结构通过插接的方式配合连接。

在上述无线供电系统的优选技术方案中，所述第一对接结构包括至少一个凸起/凹陷，所述第二对接结构包括与所述至少一个凸起/凹陷对应的至少一个凹陷/凸起。

在上述无线供电系统的优选技术方案中，所述第一磁芯为硅钢磁芯，所述第二磁芯为硅钢磁芯。

在上述无线供电系统的优选技术方案中，所述发射端还包括功率因数校正器和逆变器，其中，所述功率因数校正器用于将电网中的交流电压转换为直流电压；其中，所述逆变器用于将所述功率因数校正器转换后的直流电压进一步转换为交流脉冲电压。

在上述无线供电系统的优选技术方案中，所述交流脉冲电压通过所述发射端与所述接收端之间进行的变压从所述发射端传输至所述接收端。

在上述无线供电系统的优选技术方案中，所述接收端还包括整流器，所述整流器用于将变压后的交流脉冲电压转换为直流电压。

在上述无线供电系统的优选技术方案中，所述待加电装置为换电机器人。

在上述无线供电系统的优选技术方案中，所述接收端设置于所述换电机器人。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，无线供电系统包括发射端和接收端，其中发射端与电网连接，且发射端具有第一对接结构，第一对接结构包括至少一个凸起/凹陷。接收端与待加电装置连接，且接收端具有与第一对接结构对应的第二对接结构，第二对接结构包括与至少一个凸起/凹陷对应的至少一个凹陷/凸起。在第一对接结构与第二对接结构配合连接的情况下，即至少一个凸起/凹陷与对应的至少一个凹陷/凸起的插合连接，接收端能够接收发射端发射出的电网中的电能，并利用该电能为待加电装置加电。通过第一磁芯的矩形凸起与第二磁芯的矩形凹陷的插合连接，不仅可以提高第一对接结构和第二对接结构的插合精度、降低换电机器人的定位精度要求，而且由于发射端不安装在换电机器人上，还节省了换电机器人的安装空间，提高了换电机器人的空间利用率。

附图说明

图1是本实用新型的无线供电系统的示意图；

图2A是本实用新型的无线供电系统的第一磁芯的剖视示意图；

图2B是本实用新型的无线供电系统的第二磁芯的剖视示意图；

图3是本实用新型的无线供电系统的第一磁芯与第二磁芯的插合状态的主视示意图；

图4是本实用新型的无线供电系统的第一磁芯与第二磁芯的插合状态的立体示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，虽然附图中的矩形凸起和矩形凹陷各对称设置有两个，但是这种数量关系和设置形式非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的目的在于，通过一种无线供电系统，克服现有无线式电力供应方案中存在的由于换电机器人定位精度要求高而导致的插头与插座对接精度低、寿命短以及电能转换装置浪费空间等方面的缺陷。

如图1所示，本实用新型提供了一种无线供电系统，该无线供电系统主要包括发射端1以及接收端2，并且发射端1与接收端2共同组成电能转换装置。其中，发射端1与电网连接，且发射端1可以发射电网中的电能，接收端2与待加电装置(图中未标出)连接。发射端1具有第一对接结构111，接收端2具有与第一对接结构111对应的第二对接结构211，在第一对接结构111与第二对接结构211匹配连接的情况下，接收端2能够接收发射端1发射的电能，并利用接收的电能为待加电装置加电。优选地，待加电装置可以是充换电站内的换电机器人，换电机器人上设置有为换电机器人自身供应电力的电池单元3，并且接收端2与该电池单元3连接。发射端1可以安装在某一设定的补电位置，如靠近储能单元的墙壁的某一个固定位置。接收端2可以安装在换电机器人的某一侧面，并且安装于该接收端2可以与发射端1通过第一对接结构111和第二对接结构211直接匹配连接。优选地，第一对接结构111和第二对接结构211的连接方式为插接。

当然，接收端2在换电机器人上的设置位置、发射端1在充换电站内的设置位置以及第一对接结构111和第二对接结构211的匹配连接方式并非一成不变，本领域技术人员可以根据具体应用场景进行灵活地调整。

上述发射端1和接收端2的设置方式不仅可以通过第一对接结构111与第二对接结构211的直接匹配连接为换电机器人的电池单元3加电，而且通过将发射端1安装在换电机器人之外的其他位置的方式，即通过将电能转换装置未全部安装于换电机器人上的方式，提高了换电机器人的可利用空间。

进一步参照图1，发射端1主要包括第一磁芯11、功率因数校正器13(PFC)以及逆变器14，第一磁芯11上缠绕有初级绕组12。接收端2主要包括第二磁芯21以及整流器23，第二磁芯21上缠绕有次级绕组22。其中，第一对接结构111与第二对接结构211分别位于第一磁芯11和第二磁芯21上靠近彼此的一侧，并且在第一对接结构111与第二对接结构211匹配连接的情形下，通过发射端1与接收端2可以实现变压，并且通过设置相应的参数，使得接收端2获得设定电压的电能。按照图2A和图2B所示方位，第一对接结构111位于第一磁芯11的右侧，第二对接结构211位于第二磁芯21的左侧。参照图3，在第一对接结构111和第二对接结构211的匹配连接下，第一磁芯11和初级绕组12，以及第二磁芯21和次级绕组22可以组成一个变压器，并且该变压器能够对电能变压。

继续参照图1，在发射端1，功率因数校正器13用于将电网中的交流电压转换为直流电压。逆变器14用于将功率因数校正器13转换后的直流电压进一步转换为交流脉冲电压。交流脉冲电压通过上述变压器的变压从发射端1传输到接收端2。在接收端2，整流器23用于将变压后的交流脉冲电压转换为直流电压，之后利用该直流电压为换电机器人自身的电池单元3加电。

进一步参照图2A和图2B，第一对接结构111包括至少一个凸起/凹陷，第二对接结构211包括与至少一个凸起/凹陷对应的可以插合连接的凹陷/凸起。优选地，第一对接结构111的右侧可以包括两个对称的矩形凸起，并且该矩形凸起与第一磁芯11的连接部位为第一楔形斜面。第二对接结构211的左侧的可以包括两个对称的矩形凹陷，并且该矩形凹陷的入口处设置有与第一楔形斜面对应配合的第二楔形斜面。参照图3，在第一对接结构111与第二对接结构211插合连接时，利用矩形凹陷入口处的第二楔形斜面可以引导矩形凸起快速插合到矩形凹陷中，并且通过凸起和凹陷，以及第一楔形斜面和第二楔形斜面之间的对应插合，可以可靠地实现第一对接结构111与第二对接结构211的匹配插合。也就是说，通过第一楔形斜面和第二楔形斜面的设置，可以提高第一对接结构111与第二对接结构211的插合精度，从而降低换电机器人的定位精度要求。本领域技术人员可以想到的是，凸起与凹陷的具体形式及其二者的设置位置可以根据具体应用环境进行调整，只要该结构可以保证第一对接结构111与第二对接结构211的连接可靠性和精度即可。

如图4所示，优选地，第一磁芯11与第二磁芯21可以包括若干块表面光滑的硅钢片。如第一磁芯11和第二磁芯21均由若干个表面光滑的硅钢片磁芯紧密叠加而成。而利用光滑表面的硅钢材料制成的第一磁芯11和第二磁芯21，除可以利用硅钢良好的导磁能力保持较高的磁导率外，由于硅钢具有耐磨性好、可多次接插的特点，还可以延长发射端1与接收端2的寿命，支持发射端1与接收端2的频繁插拔。当然，第一磁芯11与第二磁芯21的材料并不唯一，本领域技术人员还可以根据具体使用环境进行调整。

参照图1，本实用新型的无线供电系统的具体工作流程主要包括：

在第一对接结构111与第二对接结构211插合连接好的情行下，首先，电网中的单相交流电压经过发射端1的功率因数校正器13(PFC)被转换为直流电压。然后，该直流电压能经过逆变器14被转换成高频的交流脉冲电压。再次，初级绕组12发射出该交流脉冲电压，经变压器的变压，被接收端2的次级绕组22接收。最后，整流器23将变压后的交流脉冲电压变为直流电压，进而利用此直流电压为换电机器人自身的电池单元3加电。

综上所述，无线供电系统的优选实施方式中，无线供电系统包括发射端1与接收端2，发射端1包括第一磁芯11和缠绕于第一磁芯11的初级绕组12，第一磁芯11具有第一对接结构111，第一对接结构111又包括两个对称的矩形凸起。接收端2包括第二磁芯21和缠绕于第二磁芯21的次级绕组22，第二磁芯21具有第二对接结构211，第二对接结构211又包括两个对称的矩形凹陷。在第一对接结构111与第二对接结构211配合连接的情况下，发射端1可以将电网中的电能通过初级绕组12发射出去，接收端2可以通过次级绕组22接收该电能，进而利用该电能为换电机器人的电池单元3加电。通过第一磁芯11的矩形凸起与第二磁芯21的矩形凹陷的插合连接，不仅可以提高第一对接结构111和第二对接结构211的插合精度、降低换电机器人的定位精度要求，而且利用若干硅钢片制作的第一磁芯11和第二磁芯21还具有磁导率高、寿命长的特点。此外，由于发射端1不安装在换电机器人上，还节省了换电机器人的安装空间，提高了换电机器人的空间利用率。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。