一种无线充电系统的制作方法

1.本实用新型属于无线充电技术领域，具体涉及一种无线充电系统。


背景技术：

2.无线电能传输技术(又称无线供电&充电技术)旨在通过空间介质(如电场、磁场、激光等)将电能以非电接触的方式在电网不用电设备之间进行传递，是一种电能接入方式的革命性技术。随着无线充电技术的飞速发展，无线充电的靠近即充、无需连线、无电气外露、无磨损、无火花、操作方便、设备隐形，抗脏污等环境适用性强，充电效率也越来越高，在人们生活中应用越来越广泛，深受人们欢迎。
3.机器人作为近年来走进人们生活的新物种，已经实现各种各样的服务改善人们的生活体验，常见的有扫地机器人、智能家居机器人、商用服务机器人、送餐机器人，还有一些工具作业机器人，如叉车、清洁机器人、物流机器人、agv等，机器人是一个复杂技术的结合体，但机器人自主充电一直是机器人行业的热门话题。
4.机器人自主充电一般有以下几个步骤：
5.1、导航去充电区；
6.2、寻找并识别充电桩；
7.3、自主对接；
8.4、充电控制；
9.5、充电完成后脱离；
10.让机器人实现自主充电，最关键的是如何识别如何准确对接，准确对接既包括前后的相对位置关系，又包括左右的相对位置关系。在传统的电极触碰对接(有线)方式下，对机器人的对接精度的要求非常高，对接成功后，才能开始充电。在许多功率稍微大点的充电实现中，还必须对充电过程进行控制，如充电曲线的控制，即充电管理，这就必须要求机器人与充电桩之间保持实时通讯，以便进行快速高效安全的充电。充电是一个高频次长时间的事项，而且在整个过程都必须保持良好的接触，避免因震动、外部干扰带来相对位置关系发生变化。
11.虽然无线充电具有靠近即充，无需电气接触的特点，但还是需要机器人与充电桩保持好小范围内的相对位置关系，才能正常工作。那么机器人在无线充电技术的加持下，完成整个的自主充电过程，识别对接及充电控制同样是需要面对的核心问题。只是无线充电对机器人与充电桩的相对位置关系精度要求相对低一些，对接精度要求也可以降低，只需要收发线圈模块的相对位置关系在可以接受范围内即可正常充电，这无疑降低了整个机器人自主充电的门槛，电气安全性还更高，未来可能更受欢迎。
12.不管是有线充电还是无线充电，自主对接成为了一个核心话题，只有良好的对接和稳定保持才能保证机器人正常充电。对接控制不准确，不仅会影响充电功能，还可能因为过度对接造成设备损坏。实现精准对接，需要机器人对接充电桩的整个过程控制形成精准的闭环反馈。


技术实现要素：

13.本实用新型提出了一种无线充电系统，包括无线充电装置和待充电设备，所述无线充电装置包括发射线圈，所述待充电设备包括接收线圈；
14.所述无线充电装置与所述待充电设备间设置有磁感应装置，所述磁感应装置为无源的磁感应装置，所述磁感应装置用于当所述无线充电装置与所述待充电设备间的距离处于预设范围内时，产生到位反馈。
15.优选地，所述磁感应装置包括第一永磁体与磁感应开关，所述第一永磁体设置于所述无线充电装置或所述待充电设备的其中一端，所述磁感应开关设置于所述无线充电装置或所述待充电设备的另一端，所述第一永磁体与所述磁感应开关配合，用于当所述无线充电装置与所述待充电设备间的距离处于预设范围内时产生到位反馈。
16.进一步地，所述磁感应开关包括干簧管，所述干簧管由两片磁簧片密封在玻璃管内组成，所述磁簧片具有弹性，两片所述磁簧片用于导通电路与打开电路。
17.进一步地，所述第一永磁体设置于所述发射线圈，所述干簧管设置于所述接收线圈。
18.优选地，所述无线充电系统还包括吸引力强于所述第一永磁体的第二永磁体，以及与所述第二永磁体配合的、极性相异的易磁化介质，所述第二永磁体与所述易磁化介质具有相互的吸引力。
19.进一步地，所述第二永磁体设置于所述发射线圈，所述易磁化介质设置于所述接收线圈。
20.具体地，所述易磁化介质与所述干簧管间保持有预设间距，所述预设间距用于使所述易磁化介质与所述干簧管互不产生影响。
21.具体地，所述无线充电装置包括发射端功率电路、发射线圈、第一控制器、第一无线通信模组、交流电源和总开关；
22.所述交流电源通过所述总开关连接所述发射端功率电路，所述发射端功率电路电连接所述发射线圈，所述第一控制器电连接所述发射端功率电路与所述第一无线通信模组；
23.所述待充电设备包括接收端功率电路、接收线圈、第二控制器、第二无线通信模组和电源；
24.所述电源连接所述接收端功率电路，所述接收线圈电连接所述接收端功率电路，所述第二控制器电连接所述接收端功率电路，所述第二无线通信模组电连接所述第二控制器；
25.所述第一无线通信模组与所述第二无线通信模组通信连接，用于实现无线交换所述无线充电装置与所述待充电设备间的信息。
26.可选地，所述待充电设备包括洗地机。
27.以此，本实用新型提供了一种无线充电系统，通过设置磁感应装置，解决了无线充电系统发生异常或充电装置处于断电状态时，可能出现后退过度现象引发碰撞、导致设备损坏的问题。此外，还结合了磁铁对易磁化介质的吸引原理，通过在收发线圈设置第二永磁体与易磁化介质，增强了无线充电系统的抗震性与对接稳定性，同时间接提高了电能传输的效率。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的本技术相关附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型提供的一种无线充电系统的整体结构示意图；
30.图2为干簧管的结构示意图；
31.图3为包括第二永磁体和易磁化介质的无线充电系统的整体结构示意图。
32.附图标记：
33.1-无线充电装置；2-待充电设备；11-发射端功率电路；12-发射线圈； 13-第一控制器；14-第一无线通信模组；15-交流电源；16-总开关；17-第一永磁体；18-第二永磁体；21-接收端功率电路；22-接收线圈；23-第二控制器；24-第二无线通信模组；25-电源；26-干簧管；27-易磁化介质； 261-磁簧片；262-玻璃管。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
35.现有的无线充电装置包括充电桩端和机器人端，无线充电装置设置有收发线圈，收发线圈包括发射线圈和接收线圈，发射线圈设置于充电桩端，接收线圈设置于机器人端。
36.实现无线充电的精准对接必须要知道左右相对位置关系如何确定、前后相对位置关系如何确定、什么时候成功对接必须停止运动，以最常见的机器人后退为例，充电极片或接收线圈设置在机器人的后部。
37.左右相对位置关系一般是通过机器视觉对充电桩或地上指定位置的二维码，或者充电桩特殊轮廓的识别来寻找绝对参照位置，进而对准充电桩；
38.前后相对位置关系如何确定一般是借助粗略的前后位置关系，可以通过机器人的里程计算来控制后退距离；
39.但是，计算成功对接必须停止运动的精确位置则需要通过其他方法来实现。为解决此问题，在有线充电方式中，极片对接充电情况下，机器后退时通过压缩电极或者电极插入的到位检测如行程开关、光电开关等，从而判断何时必须停下来。
40.上述有线充电方式的方法同样可以沿用到无线充电，用于解决后退到位的问题。但此方法必须通过压缩或插入等物理接触才能实现，而且由于无线充电的收发线圈体积较大，需要经过特殊结构设计才能减少接触面。
41.针对无线充电的自主对接的到位检测，还可以使用以下方案实现：
42.a、当机器后退使发射接收线圈靠近到合理范围内时，无线充电装置自动检测到接收端并开始充电，此时可判断压合已到位；
43.b、部分工业级的无线充电装置在收发线圈模块内集成无线通信方式，以此用来做双向控制等预留，同样可以通过通信交互告知机器后退压合已到位。
44.此两种方法在正常情况下均能很好的实现需求。但如果无线充电装置发生了异常导致无法充电或者无法通信，无法检测到位情况；或者充电桩本身处于断电状态，则可能出现后退过度现象，出现碰撞并导致损坏设备。
45.实施例
46.为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型提出一种无线充电系统，请参考图1，所述无线充电系统包括无线充电装置1和待充电设备2，所述无线充电装置1包括发射线圈12，所述待充电设备2包括接收线圈22，所述无线充电装置1与所述待充电设备2间设置有磁感应装置，所述磁感应装置为无源的磁感应装置，当所述无线充电装置1与所述待充电设备2间的距离处于预设范围内时，所述磁感应装置产生到位反馈。
47.所述无线充电装置1包括发射端功率电路11、发射线圈12、第一控制器13、第一无线通信模组14、交流电源26和总开关16，所述待充电设备 2包括接收端功率电路21、接收线圈22、第二控制器23、第二无线通信模组24和电源25。所述待充电设备2包括洗地机。
48.具体地，所述交流电源26通过所述总开关16连接所述发射端功率电路11，所述发射端功率电路11电连接所述发射线圈12，所述第一控制器 13，所述第一控制器13电连接所述发射端功率电路11与所述第一无线通信模组14；
49.所述电源25连接所述接收端功率电路21，所述接收线圈22电连接所述接收端功率电路21，所述第二控制器23电连接所述接收端功率电路21，所述第二无线通信模组24电连接所述第二控制器23；
50.所述第一无线通信模组14与所述第二无线通信模组24通信连接，能够无线交换所述无线充电装置1与所述待充电设备2的信息。
51.所述磁感应装置包括永磁体与磁感应开关，当所述无线充电装置1与所述待充电设备2间的距离处于预设范围内时，所述磁感应开关打开，产生到位反馈。所述永磁体设置于所述无线充电装置1或所述待充电设备2 的其中一端，所述磁感应开关设置于所述无线充电装置1或所述待充电设备2的另一端，所述永磁体与所述磁感应开关配合，用于当所述无线充电装置1与所述待充电设备2间的距离处于预设范围内时，产生到位反馈。
52.在本实施例中，所述永磁体为第一永磁体17，所述磁感应开关包括如图2所示的干簧管26，所述干簧管26又称磁簧开关，所述干簧管26由两片磁簧片261密封在玻璃管262内组成，所述磁簧片261通常由铁和镍两种金属组成，具有一定的弹性，两片所述磁簧片261用于导通电路与打开电路。
53.需要说明的是，所述磁簧片261的作用相当于一个磁通导体，所述磁簧片261的触面闭合时，在电路中能够产生感应电流；所述磁簧片261的触面不闭合时，在电路中能够产生感应电压。
54.将所述干簧管26集成至所述接收线圈22，所述第一永磁体17集成至所述发射线圈12，所述接收线圈22与所述发射线圈12接近至一定距离时，所述干簧管26受所述第一永磁体17作用而闭合，并产生到位信号，进而实现设备异常或断电情况下提供有效到位反馈的目的，弥补了现有技术的缺陷，具体地：
55.两片所述磁簧片的初始状态为互不接触的分离状态，通过永久磁铁或电磁线圈产生的外加磁场时，所述磁场使两片所述磁簧片261的端点位置附近产生不同极性，进而产生磁力。
56.当所述无线充电装置1与所述待充电设备2间的距离处于预设范围内时，磁力超过所述磁簧片261本身的弹力，两片所述磁簧片261的触面闭合，由分离状态转为闭合状态，吸合导通电路；
57.当所述无线充电装置1与所述待充电设备2间的距离处于预设范围外时，所述磁场减弱或消失，并使所述磁场的磁力不超过所述磁簧片261本身的弹力时，所述磁簧片261由于自身的弹性作用而释放，两片所述磁簧片261的触面分开，由闭合状态回复至分离状态，从而打开电路。
58.需要说明的是，因为无线充电是靠线圈间的磁感应或磁共振原理进行能量传输，可能对磁感应装置产生一定的影响，但无线电能传输的磁场是交变的，相对于本实施例中所述干簧管26和所述第一永磁体17间的相互作用，无线电能传输的磁场的影响能力甚微。
59.另外，在设备通电且正常工作的情况下，到位反馈仍然可以通过如前文所述的a、b方案来完成。
60.虽然通过无线电能传输方式进行充电具有对对接精度要求低、抗震性强的优点，但冗余范围仍然有限。因此，结合磁铁对易磁化介质27的吸引原理，可以进一步地在设置干簧管26的一侧设置与永磁体配合的易磁化介质27，所述磁铁为电磁铁或永磁体，所述易磁化介质27可为铁、磁体等。
61.优选地，请参考图3，本实用新型提供的一种无线充电系统还包括吸引力强于所述第一永磁体的第二永磁体18，以及与所述第二永磁体18配合的、极性相异的易磁化介质27，所述第二永磁体18与所述易磁化介质 27具有相互的吸引力。
62.进一步地，所述第二永磁体18设置于所述发射线圈12，所述易磁化介质27设置于所述接收线圈22。
63.本实用新型提出的所述无线对接装置完成对接后，所述发射线圈12 与所述接收线圈22通过所述第二永磁体18与所述易磁化介质27的作用，产生相互的吸引力，通过所述第二永磁体18与所述易磁化介质27的设置，增强了所述无线对接系统的抗震性和对接的稳定性，同时间接提高了电能传输的效率。
64.需要说明的是，所述易磁化介质27与所述干簧管26保持有预设间距，所述预设间距用于使所述易磁化介质27与所述干簧管26互不产生影响。
65.综上所述，本实用新型提供了一种无线充电系统，通过设置磁感应装置，解决了无线充电系统发生异常或充电装置处于断电状态时，可能出现后退过度现象引发碰撞、导致设备损坏的问题。此外，还结合了磁铁对易磁化介质的吸引原理，通过在收发线圈设置第二永磁体与易磁化介质，增强了无线充电系统的抗震性与对接稳定性，同时间接提高了电能传输的效率。
66.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。