本實(shí)用新型涉及充換電領(lǐng)域，具體涉及一種無線供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電動(dòng)汽車的推廣，如何快速有效地為電量不足的電動(dòng)汽車提供電能補(bǔ)給成為車主和各大廠商非常關(guān)注的問題。當(dāng)前主流的電能補(bǔ)給方案包括充電方案和電池更換方案。其中電池更換方案由于可以在很短的時(shí)間完成動(dòng)力電池的更換且對動(dòng)力電池的使用壽命沒有明顯的影響，因此是電能補(bǔ)給的主要發(fā)展方向之一。電池更換方案通常需要基于能夠提供滿電電池并進(jìn)行換電作業(yè)的充換電站。充換電站一般包括用于為虧電的電動(dòng)汽車更換滿電電池的換電平臺、用于運(yùn)載電池的換電機(jī)器人以及用于對虧電電池充電并儲(chǔ)藏的儲(chǔ)能單元。換電機(jī)器人通過在換電平臺和儲(chǔ)能單元之間往復(fù)穿梭來完成為電動(dòng)汽車更換電池的換電作業(yè)?？梢钥闯?，由于換電機(jī)器人在換電過程中需要頻繁地移動(dòng)，所以相對于有線式電力供應(yīng)的方案來說(如為換電機(jī)器人配備一根電源線的方式)，對換電機(jī)器人自身的電力供應(yīng)一般選擇無線式電力供應(yīng)的方案。

無線式電力供應(yīng)一般是在換電機(jī)器人上設(shè)置有可重復(fù)充電的電池單元，并且在換電機(jī)器人上設(shè)置有與該電池單元連接的電能轉(zhuǎn)換裝置，電能轉(zhuǎn)換裝置外露有可導(dǎo)電的插頭。相應(yīng)地，在換電機(jī)器人的自動(dòng)充電位置(充換電站內(nèi)的某一固定位置)設(shè)置有與插頭對應(yīng)的插座，換電機(jī)器人在虧電時(shí)自動(dòng)移動(dòng)至自動(dòng)充電位置并將插頭插入到對應(yīng)的插座中進(jìn)行充電。但此種方案存在的缺陷包括：由于對換電機(jī)器人的定位精度要求高，導(dǎo)致插頭與插座的接合精度低；多次插拔可能導(dǎo)致插頭與插座接觸不良；插頭或插座的元器件老化等問題還可能存在導(dǎo)致事故的安全隱患。此外，電能轉(zhuǎn)換裝置整體設(shè)置于換電機(jī)器人端的結(jié)構(gòu)形式還降低了換電機(jī)器人的可利用空間。

相應(yīng)地，本領(lǐng)域需要一種新的無線供電系統(tǒng)來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決現(xiàn)有無線式電力供應(yīng)充電方案中由于對換電機(jī)器人的定位精度要求高而存在的插頭與插座對接精度低、壽命短以及電能轉(zhuǎn)換裝置浪費(fèi)空間的問題，本實(shí)用新型提供了一種無線供電系統(tǒng)，其包括發(fā)射端以及接收端，所述發(fā)射端與電網(wǎng)連接，且所述發(fā)射端能夠發(fā)射所述電網(wǎng)中的電能；所述發(fā)射端具有第一對接結(jié)構(gòu)；所述接收端與待加電裝置連接，并且所述接收端具有與所述第一對接結(jié)構(gòu)對應(yīng)的第二對接結(jié)構(gòu)，在所述第一對接結(jié)構(gòu)與所述第二對接結(jié)構(gòu)匹配連接的情況下，所述接收端能夠接收所述發(fā)射端發(fā)射的電能，并利用接收的電能為所述待加電裝置加電。

在上述無線供電系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述發(fā)射端包括第一磁芯以及纏繞于所述第一磁芯的初級繞組，所述接收端包括第二磁芯以及纏繞于所述第二磁芯的次級繞組，其中，所述第一對接結(jié)構(gòu)與所述第二對接結(jié)構(gòu)分別位于所述第一磁芯和所述第二磁芯上靠近彼此的一側(cè)，并且在所述第一對接結(jié)構(gòu)與所述第二對接結(jié)構(gòu)匹配連接的情況下，所述發(fā)射端發(fā)射的電能變成交變磁場能，在次級線圈中產(chǎn)生電磁感應(yīng)電壓，從而能量能夠傳輸至所述接收端。

在上述無線供電系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第一對接結(jié)構(gòu)和所述第二對接結(jié)構(gòu)通過插接的方式配合連接。

在上述無線供電系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第一對接結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)凸起/凹陷，所述第二對接結(jié)構(gòu)包括與所述至少一個(gè)凸起/凹陷對應(yīng)的至少一個(gè)凹陷/凸起。

在上述無線供電系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第一磁芯為硅鋼磁芯，所述第二磁芯為硅鋼磁芯。

在上述無線供電系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述發(fā)射端還包括功率因數(shù)校正器和逆變器，其中，所述功率因數(shù)校正器用于將電網(wǎng)中的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓；其中，所述逆變器用于將所述功率因數(shù)校正器轉(zhuǎn)換后的直流電壓進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為交流脈沖電壓。

在上述無線供電系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述交流脈沖電壓通過所述發(fā)射端與所述接收端之間進(jìn)行的變壓從所述發(fā)射端傳輸至所述接收端。

在上述無線供電系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述接收端還包括整流器，所述整流器用于將變壓后的交流脈沖電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。

在上述無線供電系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述待加電裝置為換電機(jī)器人。

在上述無線供電系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述接收端設(shè)置于所述換電機(jī)器人。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案中，無線供電系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端，其中發(fā)射端與電網(wǎng)連接，且發(fā)射端具有第一對接結(jié)構(gòu)，第一對接結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)凸起/凹陷。接收端與待加電裝置連接，且接收端具有與第一對接結(jié)構(gòu)對應(yīng)的第二對接結(jié)構(gòu)，第二對接結(jié)構(gòu)包括與至少一個(gè)凸起/凹陷對應(yīng)的至少一個(gè)凹陷/凸起。在第一對接結(jié)構(gòu)與第二對接結(jié)構(gòu)配合連接的情況下，即至少一個(gè)凸起/凹陷與對應(yīng)的至少一個(gè)凹陷/凸起的插合連接，接收端能夠接收發(fā)射端發(fā)射出的電網(wǎng)中的電能，并利用該電能為待加電裝置加電。通過第一磁芯的矩形凸起與第二磁芯的矩形凹陷的插合連接，不僅可以提高第一對接結(jié)構(gòu)和第二對接結(jié)構(gòu)的插合精度、降低換電機(jī)器人的定位精度要求，而且由于發(fā)射端不安裝在換電機(jī)器人上，還節(jié)省了換電機(jī)器人的安裝空間，提高了換電機(jī)器人的空間利用率。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的無線供電系統(tǒng)的示意圖；

圖2A是本實(shí)用新型的無線供電系統(tǒng)的第一磁芯的剖視示意圖；

圖2B是本實(shí)用新型的無線供電系統(tǒng)的第二磁芯的剖視示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的無線供電系統(tǒng)的第一磁芯與第二磁芯的插合狀態(tài)的主視示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的無線供電系統(tǒng)的第一磁芯與第二磁芯的插合狀態(tài)的立體示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本實(shí)用新型的技術(shù)原理，并非旨在限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。例如，雖然附圖中的矩形凸起和矩形凹陷各對稱設(shè)置有兩個(gè)，但是這種數(shù)量關(guān)系和設(shè)置形式非一成不變，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要對其作出調(diào)整，以便適應(yīng)具體的應(yīng)用場合。

需要說明的是，在本實(shí)用新型的描述中，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方向或位置關(guān)系的術(shù)語是基于附圖所示的方向或位置關(guān)系，這僅僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，還需要說明的是，在本實(shí)用新型的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

本實(shí)用新型的目的在于，通過一種無線供電系統(tǒng)，克服現(xiàn)有無線式電力供應(yīng)方案中存在的由于換電機(jī)器人定位精度要求高而導(dǎo)致的插頭與插座對接精度低、壽命短以及電能轉(zhuǎn)換裝置浪費(fèi)空間等方面的缺陷。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種無線供電系統(tǒng)，該無線供電系統(tǒng)主要包括發(fā)射端1以及接收端2，并且發(fā)射端1與接收端2共同組成電能轉(zhuǎn)換裝置。其中，發(fā)射端1與電網(wǎng)連接，且發(fā)射端1可以發(fā)射電網(wǎng)中的電能，接收端2與待加電裝置(圖中未標(biāo)出)連接。發(fā)射端1具有第一對接結(jié)構(gòu)111，接收端2具有與第一對接結(jié)構(gòu)111對應(yīng)的第二對接結(jié)構(gòu)211，在第一對接結(jié)構(gòu)111與第二對接結(jié)構(gòu)211匹配連接的情況下，接收端2能夠接收發(fā)射端1發(fā)射的電能，并利用接收的電能為待加電裝置加電。優(yōu)選地，待加電裝置可以是充換電站內(nèi)的換電機(jī)器人，換電機(jī)器人上設(shè)置有為換電機(jī)器人自身供應(yīng)電力的電池單元3，并且接收端2與該電池單元3連接。發(fā)射端1可以安裝在某一設(shè)定的補(bǔ)電位置，如靠近儲(chǔ)能單元的墻壁的某一個(gè)固定位置。接收端2可以安裝在換電機(jī)器人的某一側(cè)面，并且安裝于該接收端2可以與發(fā)射端1通過第一對接結(jié)構(gòu)111和第二對接結(jié)構(gòu)211直接匹配連接。優(yōu)選地，第一對接結(jié)構(gòu)111和第二對接結(jié)構(gòu)211的連接方式為插接。

當(dāng)然，接收端2在換電機(jī)器人上的設(shè)置位置、發(fā)射端1在充換電站內(nèi)的設(shè)置位置以及第一對接結(jié)構(gòu)111和第二對接結(jié)構(gòu)211的匹配連接方式并非一成不變，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體應(yīng)用場景進(jìn)行靈活地調(diào)整。

上述發(fā)射端1和接收端2的設(shè)置方式不僅可以通過第一對接結(jié)構(gòu)111與第二對接結(jié)構(gòu)211的直接匹配連接為換電機(jī)器人的電池單元3加電，而且通過將發(fā)射端1安裝在換電機(jī)器人之外的其他位置的方式，即通過將電能轉(zhuǎn)換裝置未全部安裝于換電機(jī)器人上的方式，提高了換電機(jī)器人的可利用空間。

進(jìn)一步參照圖1，發(fā)射端1主要包括第一磁芯11、功率因數(shù)校正器13(PFC)以及逆變器14，第一磁芯11上纏繞有初級繞組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上纏繞有次級繞組22。其中，第一對接結(jié)構(gòu)111與第二對接結(jié)構(gòu)211分別位于第一磁芯11和第二磁芯21上靠近彼此的一側(cè)，并且在第一對接結(jié)構(gòu)111與第二對接結(jié)構(gòu)211匹配連接的情形下，通過發(fā)射端1與接收端2可以實(shí)現(xiàn)變壓，并且通過設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，使得接收端2獲得設(shè)定電壓的電能。按照圖2A和圖2B所示方位，第一對接結(jié)構(gòu)111位于第一磁芯11的右側(cè)，第二對接結(jié)構(gòu)211位于第二磁芯21的左側(cè)。參照圖3，在第一對接結(jié)構(gòu)111和第二對接結(jié)構(gòu)211的匹配連接下，第一磁芯11和初級繞組12，以及第二磁芯21和次級繞組22可以組成一個(gè)變壓器，并且該變壓器能夠?qū)﹄娔茏儔骸?/p>

繼續(xù)參照圖1，在發(fā)射端1，功率因數(shù)校正器13用于將電網(wǎng)中的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。逆變器14用于將功率因數(shù)校正器13轉(zhuǎn)換后的直流電壓進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為交流脈沖電壓。交流脈沖電壓通過上述變壓器的變壓從發(fā)射端1傳輸?shù)浇邮斩?。在接收端2，整流器23用于將變壓后的交流脈沖電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，之后利用該直流電壓為換電機(jī)器人自身的電池單元3加電。

進(jìn)一步參照圖2A和圖2B，第一對接結(jié)構(gòu)111包括至少一個(gè)凸起/凹陷，第二對接結(jié)構(gòu)211包括與至少一個(gè)凸起/凹陷對應(yīng)的可以插合連接的凹陷/凸起。優(yōu)選地，第一對接結(jié)構(gòu)111的右側(cè)可以包括兩個(gè)對稱的矩形凸起，并且該矩形凸起與第一磁芯11的連接部位為第一楔形斜面。第二對接結(jié)構(gòu)211的左側(cè)的可以包括兩個(gè)對稱的矩形凹陷，并且該矩形凹陷的入口處設(shè)置有與第一楔形斜面對應(yīng)配合的第二楔形斜面。參照圖3，在第一對接結(jié)構(gòu)111與第二對接結(jié)構(gòu)211插合連接時(shí)，利用矩形凹陷入口處的第二楔形斜面可以引導(dǎo)矩形凸起快速插合到矩形凹陷中，并且通過凸起和凹陷，以及第一楔形斜面和第二楔形斜面之間的對應(yīng)插合，可以可靠地實(shí)現(xiàn)第一對接結(jié)構(gòu)111與第二對接結(jié)構(gòu)211的匹配插合。也就是說，通過第一楔形斜面和第二楔形斜面的設(shè)置，可以提高第一對接結(jié)構(gòu)111與第二對接結(jié)構(gòu)211的插合精度，從而降低換電機(jī)器人的定位精度要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的是，凸起與凹陷的具體形式及其二者的設(shè)置位置可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，只要該結(jié)構(gòu)可以保證第一對接結(jié)構(gòu)111與第二對接結(jié)構(gòu)211的連接可靠性和精度即可。

如圖4所示，優(yōu)選地，第一磁芯11與第二磁芯21可以包括若干塊表面光滑的硅鋼片。如第一磁芯11和第二磁芯21均由若干個(gè)表面光滑的硅鋼片磁芯緊密疊加而成。而利用光滑表面的硅鋼材料制成的第一磁芯11和第二磁芯21，除可以利用硅鋼良好的導(dǎo)磁能力保持較高的磁導(dǎo)率外，由于硅鋼具有耐磨性好、可多次接插的特點(diǎn)，還可以延長發(fā)射端1與接收端2的壽命，支持發(fā)射端1與接收端2的頻繁插拔。當(dāng)然，第一磁芯11與第二磁芯21的材料并不唯一，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)具體使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)整。

參照圖1，本實(shí)用新型的無線供電系統(tǒng)的具體工作流程主要包括：

在第一對接結(jié)構(gòu)111與第二對接結(jié)構(gòu)211插合連接好的情行下，首先，電網(wǎng)中的單相交流電壓經(jīng)過發(fā)射端1的功率因數(shù)校正器13(PFC)被轉(zhuǎn)換為直流電壓。然后，該直流電壓能經(jīng)過逆變器14被轉(zhuǎn)換成高頻的交流脈沖電壓。再次，初級繞組12發(fā)射出該交流脈沖電壓，經(jīng)變壓器的變壓，被接收端2的次級繞組22接收。最后，整流器23將變壓后的交流脈沖電壓變?yōu)橹绷麟妷?，進(jìn)而利用此直流電壓為換電機(jī)器人自身的電池單元3加電。

綜上所述，無線供電系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，無線供電系統(tǒng)包括發(fā)射端1與接收端2，發(fā)射端1包括第一磁芯11和纏繞于第一磁芯11的初級繞組12，第一磁芯11具有第一對接結(jié)構(gòu)111，第一對接結(jié)構(gòu)111又包括兩個(gè)對稱的矩形凸起。接收端2包括第二磁芯21和纏繞于第二磁芯21的次級繞組22，第二磁芯21具有第二對接結(jié)構(gòu)211，第二對接結(jié)構(gòu)211又包括兩個(gè)對稱的矩形凹陷。在第一對接結(jié)構(gòu)111與第二對接結(jié)構(gòu)211配合連接的情況下，發(fā)射端1可以將電網(wǎng)中的電能通過初級繞組12發(fā)射出去，接收端2可以通過次級繞組22接收該電能，進(jìn)而利用該電能為換電機(jī)器人的電池單元3加電。通過第一磁芯11的矩形凸起與第二磁芯21的矩形凹陷的插合連接，不僅可以提高第一對接結(jié)構(gòu)111和第二對接結(jié)構(gòu)211的插合精度、降低換電機(jī)器人的定位精度要求，而且利用若干硅鋼片制作的第一磁芯11和第二磁芯21還具有磁導(dǎo)率高、壽命長的特點(diǎn)。此外，由于發(fā)射端1不安裝在換電機(jī)器人上，還節(jié)省了換電機(jī)器人的安裝空間，提高了換電機(jī)器人的空間利用率。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本實(shí)用新型的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。