电子体积校正器中的非接触式功率输送的制作方法

实施例涉及在工业、爆炸和其它危险环境中利用的电子设备和系统。实施例还涉及在诸如例如气体测量系统之类的危险和工业设置中利用的evc（electronicvolumecorrector，电子体积校正器）。实施例还涉及用于诸如工业和爆炸区域之类的危险位置中的evc的非接触式功率输送的用途。

背景技术：

石油和天然气工业产品，如同许多其它电子产品那样，利用多种多样的电气和机电机器和产品，其中的许多安装在包括爆炸气氛环境的危险位置中。当空气气体（airgas）、蒸汽、雾或灰尘的混合物以可以在某些操作条件之下燃烧的方式组合时，存在潜在爆炸气氛。意图用于使用在潜在爆炸的气氛中的装备和保护系统（例如atex/iec）覆盖一系列产品，除其它之外，包括在例如固定离岸平台、石油化学工厂、矿井和磨粉机中利用的那些。实现在这样的条件中的产品由atex标准来限定。

这些产品中的许多是电池操作的并且支持主电源（mainpower）配置以及电池电源。在某些情况下，尤其是对于需要保存功能性和/或数据的产品而言，可能要求备用电池选项以确保在主电源断电期间主电池的过程中改变而同时继续操作。

电源的处置关于evc是关键的，特别是在爆炸环境（例如“0区”）中。大多数evc是电池操作的并且通常由一次电池（primarybattery）供电。这些电池使得大量能量被存储以便在比如5-10年之类的长持续时间内运行evc。

在应对这些高能量电池中必须在电路设计中特别注意的是在操作期间使得它们是本质上安全的。而且，现场更换这些电池要求处置中的特别注意。此外，由于法规约束，锂电池的运输/可得到性在一些地区/国家中可能是困难的。为了更换电池，可能要求计量密封被打破，由于其可能通常被放置在单元内部，这可能导致附加的开销和成本，如果更换不与校准循环重合的话。在某些地理区中，为了这些电池的更换可能需要遵循特殊的过程，这同样可以增加维护时间和费用。

技术实现要素：

提供以下概述以促进对所公开的实施例而言独特的创新特征中的一些的理解并且以下概述不意图是完整的描述。本文所公开的实施例的各种方面的完整领会可以通过作为整体而理解整个说明书、权利要求、附图和摘要来获得。

因此，所公开的实施例的一个方面是提供使用非接触式功率输送的用于电力工业产品（诸如evc）的改进的系统和方法。

所公开的实施例的另一方面是提供主功率源或内置电池的再充电而不必物理接入这样的电池。

所公开的实施例还有一方面是提供非接触式功率输送系统和方法，其可以消除对于一次电池和这样的电池的现场（特别是在危险位置中）更换的需要。

前述方面和其它目的和优点现在可以如本文所描述的那样实现。本文公开了使用非接触式功率输送方案的用于电力工业产品（诸如evc）的系统和方法。在示例实施例中，可以实现与evc相关联的非接触式功率输送系统，其包括包含一个或多个功率源和一个或多个线圈的电源组，以及连接到（一个或多个）线圈并且由电源组维持的无线功率传输系统。功率可以非接触的方式从无线功率传输系统经由（一个或多个）线圈输送至无线功率接收器系统，以便向功率源提供功率。

该方案可以实现在主功率源或再充电内置电池而不必物理接入电池的情境中。这将消除使用一次电池以及现场（尤其是在危险位置中）更换它们的需要。

附图说明

其中相同的参考标记贯穿单独视图指代相同或功能上类似的元件并且被合并在说明书中并且形成说明书的部分的随附各图进一步图示了本发明并且与本发明的详细描述一起服务于解释本发明的原理。

图1图示了描绘依照示例实施例的用于为在工业和爆炸环境中利用的工业产品供电的示例系统的示意图；以及

图2图示了可以依照示例实施例实现的无线充电系统的示意图。

具体实施方式

在这些非限制性示例中讨论的特定值和配置可以变化，并且仅仅被引述以说明一个或多个实施例，并且不意图限制其范围。

现在将参照随附各图在下文中更加全面地描述主题，随附各图形成主题的部分并且通过图示的方式示出具体示例实施例。然而，主题可以以各种不同的形式体现，并且因而所覆盖或要求保护的主题意图被解释为不限于本文所阐述的任何示例实施例；示例实施例仅仅被提供为是说明性的。同样地，针对所要求保护或覆盖的主题的合理宽泛范围是所意图的。除其它事物之外，例如，主题可以体现为方法、设备、组件或系统。因此，实施例可以例如采取硬件、软件、固件或其任何组合（除软件本身之外）的形式。以下详细描述因而不意图以限制性含义来解释。

贯穿说明书和权利要求，术语可以具有超出明确陈述的含义的在上下文中建议或暗示的微妙含义。同样地，如本文所使用的短语“在一个实施例中”不一定是指相同的实施例，并且如本文所使用的短语“在另一实施例中”不一定是指不同的实施例。所意图的是例如，所要求保护的主题包括整个或部分的示例实施例的组合。

一般而言，术语可以至少部分地从上下文中的使用来理解。例如，如本文所使用的诸如“和”、“或”或者“和/或”之类的术语可以包括各种含义，其可以至少部分地取决于其中使用这样的术语的上下文。典型地，“或”，如果用于关联列表，诸如a、b或c，则意图意指在此以包括性含义来使用的a、b和c，以及在此以排他性含义来使用的a、b或c。此外，如本文所使用的术语“一个或多个”，至少部分地取决于上下文，可以用于描述以单数含义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述以复数含义的特征、结构或特性的组合。类似地，诸如“一”、“一个”或“该”之类的术语同样可以至少部分地取决于上下文而被理解成传达单数使用或传达复数使用。此外，术语“基于”可以被理解为不一定意图传达因素的排他集合，并且替代性地可以同样至少部分地取决于上下文而允许不一定被明确描述的附加因素的存在。

图1图示了描绘依照示例实施例的用于为在工业和爆炸环境中利用的工业产品供电的示例系统12和24的示意图10。图1中所示的示例系统12和24可以利用无线充电技术，其包括类似于变压器的经由电磁波的能量输送。源类似于变压器的初级，而接收器（即evc内部的电源部）将是类似变压器的次级。在这样的系统中，evc的电源可以被更换或再充电而不在本质安全性上妥协，因为不存在对高能量源的物理接触。这还避免终端在现场的暴露。此外，通过具有这样的模块化方案，我们可以避免打破计量密封（基本上打开单元）。

因此，在图1中示出两个场景。第一，图1中描绘的示例系统12包括单元14（例如evc单元），单元14具有接收电池组16的插座18。密封的电池组16可以被配置成利用非接触式功率输送为evc供电，如本文所讨论的。在图1中所示的示例系统24中，单元28（例如evc单元）可以由电池组22供电，电池组22是功率源，其包含源（例如一次电池、二次电池（secondarybattery），或例如被保护以用于使用在危险环境中的具有dc功率的主电源供电的dc电源）和用于向单元中输送功率的支持机构，其是“在现场”可充电的。

在单元14的情况下，电池16可以实现为非接触式电池组，并且可以实现为密封的模块化高能量电池组，其能够在现场被容易且安全地更换。在单元24的情况下，evc可以配备有可再充电的电池，诸如电池22。这样的电池可以经由非接触式方法来充电。在一些示例实施例中，功率源可以是本地可得到的碱性电池。

因此，可以避免更换电池，尤其是基于锂的电池。这些技术可以扩展到例如“0区”手持设备。要指出的是，“0区”是指其中爆炸气体气氛连续或在长时段内存在的区域。

可以领会到，图1中所示的单元14和22可以实现在数个不同类型的单元的情境中。例如，在一些实施例中，单元14和/或22可以实现为与例如其它无线设备（例如智能电话、平板计算设备、膝上型计算机等）和无线网络（例如wlan、蜂窝网络等）无线通信的evc。单元14和22例如可以扩展到在爆炸气氛中利用的诸如手持和其它移动设备之类的产品，诸如安全应用，诸如气体传感器等等。因此，所公开的实施例的独特特征之一是其在工业环境中的使用以实现有用且安全得多的应用，以及例如在爆炸环境中操作的单元的方便供电/再充电。

图2图示了可以依照示例实施例实现的无线充电系统30的示意图。系统30可以包括两个单元32和34，其具有其自身的相应功率源36和48。单元32和34中的每一个可以包括例如相应的密封外壳42和50。功率源36和48可以均实现为任何化学品的一次电池，或者实现为可再充电电池，或者实现为dc功率源（经由势垒）或其组合。无线充电系统30的单元32包括无线功率传输系统38，其可操作地连接到功率源36和初级线圈40。无线功率传输器系统38可以实现为电子电路，所述电子电路包括一个或多个无线功率传输器ic（集成电路）和相关联的电路。例如，存在可用的若干ic，其可以传输从几mw至5w至10w的功率。

单元34包括次级线圈44，其可操作地连接到无线功率接收器系统46，无线功率接收器系统46进而可操作地连接到功率源48。初级线圈32和次级线圈44可以均实现为例如感应线圈或实现为以特定图案布局以模仿线圈的pcb迹线或pcb迹线组。利用pcb迹线，解决方案变得日益紧凑。无线功率接收器系统48可以实现为例如ic（或ic组）及其相关联的电路。

在无线充电系统30中，无线充电系统30实现非接触式功率输送（还称为无线功率输送）；功率的输送可以利用与在变压器中相同的原则而发生。也就是说，源和接收器对应地是变压器的初级和次级。dc功率被转换成ac以跨物理势垒输送功率并且在接收器端上被转换回dc。特殊ic可以高效地用于实现无线功率输送。

取决于设计实现，单元32和34中的每一个可以配备有接收器/储藏库（在图2中未示出）。取决于使用场景，这可以牵涉存储设备，诸如可再充电电池、超级电容器或简单地单元的主电源部。

可以考虑两个使用场景。在第一使用场景中，可以参照图1中所示的系统24。在该第一使用场景中，假设单元24构成evc并且电池22构成可再充电电池。在该示例中，电池22可以通过将功率源放置成物理上接近于evc而使用密封功率源“在现场”无线充电。在充电之间的间隔进行充电所花费的时间是当前可用的技术的限制，该时间很快将足够充足以持续如典型的电池寿命那样久。此外，可以领会的是，接收器单元（例如诸如图1中所示的无线功率系统46）可以完全密封，并且因而甚至在本质上安全的区域中可以使用较高容量的功率源。

在第二使用场景中，非接触式源自身可以是对图1中所示的单元14的主功率源。该实现可以以可以滑动到单元14中的盒（cartridge）的形式。单元14然后可以被无线供电。（经由简单的无线协议）检测功率水平的机构可以在更换电池而不损失功能性或数据的情况下采用。该场景还可以牵涉iiot（工业物联网）模块的使用以向用于维护的基地传送电池健康性。

要指出的是，术语“iiot”是指工业物联网，其是物联网（iot）技术在制造中的使用。还称为工业互联网，iiot合并机器学习和“大数据”技术，其利用传感器数据、机器到机器（m2m）通信以及已经在工业设置中存在好多年的自动化技术。iiot背后的驱动哲学是“智能”机器在精确、一致地捕获和传送数据方面比人类更好。该数据可以使得公司能够更快地注意到低效性和问题，从而节省时间和金钱并且支持商业智能努力。在具体地制造中，iiot拥有用于质量控制、可持续且绿色实践、供应链可追踪性和总体供应链效率的巨大潜力。因此，封装16可以在一些示例实施例中实现为由电池和iiot模块构成的集成电池封装，其中iiot模块与电池电子地通信并且与工业无线网络和/或其它类型的无线网络无线通信。

基于前文，可以领会到，本文公开了数个实施例，优选的和可替换的。例如，在一个实施例中，可以实现一种用于使用在工业和危险环境中的非接触式功率输送系统。这样的系统可以包括例如包含至少一个功率源和至少一个线圈的电源组；以及与evc（电子体积校正器）相关联的无线功率传输系统，其中无线功率传输系统连接到所述至少一个线圈并且由电源组维持。功率可以非接触的方式从无线功率传输系统经由所述至少一个线圈输送至无线功率接收器系统，以便向所述至少一个功率源提供功率并且允许非接触式功率系统被安全地利用在工业或危险环境中。

在另一示例实施例中，可以实现一种用于使用在工业和危险环境中的非接触式功率输送系统，所述系统包括包含至少一个功率源和至少一个线圈的电源组，其中所述至少一个功率源包括一次电池和二次电池；以及与evc（电子体积校正器）相关联的无线功率传输系统，其中无线功率传输系统连接到所述至少一个线圈并且由电源组维持，使得功率可以非接触的方式从无线功率传输系统经由所述至少一个线圈输送至无线功率接收器系统，以便向所述至少一个功率源提供功率并且允许非接触式功率系统被安全地利用在工业或危险环境中。一次电池可以电气连接到无线功率传输器系统并且二次电池电气连接到无线功率接收器系统。

在又一示例实施例中，可以实现用于使用在工业和危险环境中的非接触式功率输送方法或过程。这样的示例方法或过程可以包括步骤或操作，诸如最初将电源组配置成包含至少一个（即一个或多个）功率源和至少一个线圈；以及将无线功率传输系统与evc（电子体积校正器）相关联，使得无线功率传输系统连接到所述至少一个线圈并且由电源组维持。在这样的方法/过程中，功率可以非接触的方式从无线功率传输系统经由所述至少一个线圈输送至无线功率接收器系统，以便向所述至少一个功率源提供功率并且允许非接触式功率系统被安全地利用在例如如本文所描述的工业或危险环境中。

实施例的前述描述已经被提供以用于说明和描述的目的。它不意图是详尽的或者限制本公开。特定实施例的各个元件或特征一般不限于该特定实施例，而是，在适用的情况下，是可互换的并且可以使用在所选实施例中，即便并未具体示出或描述。这同样还可以以许多方式变化。这样的变型不要被视为背离本公开，并且所有这样的修改意图包括在本公开的范围内。