一种无线充电设备的制作方法

本发明属于充电设备领域，涉及一种无线充电设备。

背景技术：

煤矿行业应用中，电气设备应用的非常多，移动和靠充电运行的设备也越来越多，因为煤矿井下环境特别恶劣，有较多的粉尘和水汽，因此，对于电气设备的接口部位要求非常高，常规方法是，对接口采用喇叭嘴、快插等方式。安装不方便，同时防护一般只能做到IP54，如果将这些设备设计为无线充电或供电方式，则接口可以做成封闭式,达到IP67以上防护等级，既能够充电方便，又能极大地提高设备的防护性能和稳定性。

随着科学技术的发展，新技术的不断应用，无线充电技术已经在很多应用中被采用，现在大功率无线充电技术，在汽车领域得到广泛研究，即将走向实用化，但是在煤矿、石油和化工等防爆环境中，现有大功率无线充电技术并不能被采用，因为煤安和安规对防爆环境下同一电磁发射源的功率有功率限制，并且限制值远低于现有大功率无线充电的电磁发射功率值，这一原因就使得无线充电方式在这些特殊环境中没有得到应用。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种防爆环境下，以非接触的方式，安全可靠实现大功率电能传输和充电的无线充电装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种无线充电设备，包括发送装置和接收装置，所述发送装置连接外部的交流电供电接口，所述发送装置和所述接收装置通过电磁感应进行电能的传递；

所述发送装置包括依次电连接的AC/DC电源转换模块、控制及保护模块、隔离电源及保护模块和电能发射模块，所述接收装置包括依次电连接的电能接收模块、隔离电源模块、充放电管理及保护模块和电池组或电能输出模块，所述电能接收模块设在靠近所述电能发射模块的一端且二者通过电磁感应进行电能的传递。

进一步的，所述电能发射模块包括无线发射及控制电路和发射线圈，所述无线发射及控制电路控制所述发射线圈的电流，所述电能接收模块包括电压转换及控制电路和接收线圈，所述接收线圈通过无线信号检测对接收线圈电流及电压情况进行检测，所述电压转换及控制电路控制输出电压的额定值，所述发射线圈和所述接收线圈通过电磁感应进行电能的传递。

进一步的，所述电能发射模块和所述隔离电源及保护模块一一对应且数量为多个，所述隔离电源及保护模块包括隔离DC/DC电源和两级过流过压保护电路。

进一步的，所述电能接收模块和所述隔离电源模块一一对应且数量为多个，多个所述隔离电源模块并联设置。

进一步的，所述电能发射模块输入端连接两个二极管，二极管的输出一路通过限流电阻连接发光二极管接地，另一路通过电阻R1、R3、电容C3连接U1的CSN端和CSP端，U1的型号为BQ50002，电阻R1通过电容C6、C7连接U1的PVIN1，通过电容C4、C5连接U1的PVIN2，U1的DMIN1通过电容C8连接R5，R5一方面通过二极管D4、电阻R8、R10接地，另一方面通过二极管D5、电容C14接地，U1的DMIN2端连接电容C11，C11通过R9接地，U1连接U2芯片，U2型号为BQ500511，所述U1的BP3端连接U2的AVCC和DVCC，U1的CSO端连接U2的ISENSE端，U1的MODE端连接U2的MODE端，U1的PWM_CTRL端连接U2的PWM_CTRL端，U1的EN端连接U2的RV_EN端，U1的DMOUT2端连接U2的COMM2端，U1的DMOUT1端连接U2的COMM1端，U2的CLK_OUT端连接U2的CLK_IN端，U1的PWM2_/_UP_DN端连接U2的PWM2_/_UP_DN端，U1的PWM1_/_CLK_IN端连接U2的PWM1_/_CLK_OUT端，U1的SW1端连接发射线圈L1，SW2连接电容C13、C15、C17、C19，U2的LED_A、LED_B、LED_C分别通过电阻连接发光二极管。

进一步的，所述电能接收模块的电路包括接收线圈，所述接收线圈并联电容组C6、C10、C13，电容组的输出端并联电容C1、C2、C5、C14、C15、C16，电容C1连接bq51050B芯片的COM1，C2连接bq51050B芯片的CLMP1，C5连接bq51050B芯片的BOOT1，C14连接bq51050B芯片的BOOT2，C15连接bq51050B芯片的的CLMP2，C16连接bq51050B芯片的的COM2，所述bq51050B芯片的输出端通过电容C3、C4连接电池组，RECT通过电容C7、C8、C9接地。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：1、本发明采用电磁感应进行传电，避免了插头之间的直接接触，提高了电气设备供电接口的防护等级和性能，提高设备可靠性和安全性；2、在接收端通过多个隔离电源模块的并联实现电能的有效收集，从而实现在防爆环境下大功率电能通过电磁感应方式进行有效传递；3、提高了维护的便利性，能够在井下方便的对移动或充电设备进行供电和充电；4、整个装置采用分布式多点无线充电技术，实现了在满足单点的电磁功率不超限制的前提下，以非接触的方式，安全可靠的得到了大功率电能传输和充电。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一种无线充电设备的结构示意图；

图2是本发明电能发射模块和电能接收模块配合的结构示意图；

图3是本发明隔离电源及保护模块的结构示意图；

图4是本发明电能发射模块的电路图；

图5是本发明电能接收模块的电路图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

如图1所示，本发明为一种无线充电设备，包括发送装置和接收装置，发送装置连接外部的交流电供电接口，发送装置和接收装置通过电磁感应进行电能的传递，发送装置包括依次电连接的AC/DC电源转换模块、控制及保护模块、隔离电源及保护模块和电能发射模块，接收装置包括依次电连接的电能接收模块、隔离电源模块、充放电管理及保护模块和电池组或电能输出模块，电能接收模块设在靠近电能发射模块的一端且二者通过电磁感应进行电能的传递，AC/DC电源转换模块实现交流变直流，控制及保护模块以及隔离电源及保护模块，实现对电能发射模块进行有效保护，从而实现在防爆环境下，大功率的充电，电能接收模块通过隔离电源模块，充放电管理及保护模块，对电能有效控制，传递至电池或是电能输出模块。

优选地，如图2所示，电能发射模块包括无线发射及控制电路和发射线圈，无线发射及控制电路控制发射线圈的电流，电能接收模块包括电压转换及控制电路和接收线圈，接收线圈通过无线信号检测对接收线圈电流及电压情况进行检测，电压转换及控制电路控制输出电压的额定值，实现对过压部分进行调整，从而实现输出电压为安全有效电压，提供可靠电源输出，发射线圈和接收线圈通过电磁感应进行电能的传递。

优选地，如图3所示，电能发射模块和隔离电源及保护模块一一对应且数量为多个，隔离电源及保护模块包括隔离DC/DC电源和两级过流过压保护电路，将整体的电能进行控制后分流到若干个隔离电源及保护模块中，实现单一模块有效限流限压，从而实现在电磁感应过程中电能的安全传递；更优选地，电能接收模块和隔离电源模块一一对应且数量为多个，多个隔离电源模块并联设置，实现电能的有效收集，从而实现在防爆环境下大功率电能通过电磁感应方式进行有效传递。

在实际的使用过程中，如图1所示，AC/DC电源转换模块将交流电流转换为直流电流后传递到控制及保护模块，然后在分流传递到并联设置的隔离电源及保护模块，隔离电源及保护模块将分流后的电流传递到并联设置的电能发射模块，电能发射模块与隔离电源及保护模块一一对应，电能接收模块多个并联，每个电能接收模块与电能发射模块一一对应，电能接收模块通过电磁感应接收电能发射模块的直流电流，电能接收模块将电流传递给并联设置的隔离电源模块，隔离电源模块与电能接收模块一一对应，隔离电源模块将电流传递到充放电管理及保护模块后进行整合，电流最后传递至电池或是电能输出模块。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。