蓄电池非接触式充电装置的制作方法

1.本实用新型涉及蓄电池充电技术领域，尤其涉及一种蓄电池非接触式充电装置。


背景技术：

[0002] 蓄电池（storage battery），泛指所有在电量用到一定程度之后可以被再次充电、反复使用的化学能蓄电池的总称，又称可充电蓄电池（rechargeablebattery），之所以可以充电是因为其化学作用在接上外部电源后其化学作用能反向进行，蓄电池充电时需要使用充电电路，充电电路分为接触式充电电路和非接触式充电电路。
[0003]
现有的车载蓄电池要实现充电，主要是通过充电器来实现的，充电器上设置有两根导线，其中一根导线外接电源，另一根导线用于和车载蓄电池充电器相连接。在充电器中设置有变压器和控制电路，以便进行降压和把交流电转换成直流电。这种充电器在应用过程中的安全性不高，若发生内部元器件的短路，外接的电源高压有可能会直接作用到电动车上，从而会带来极大的安全隐患。另外，这种充电器内的变压器和控制电路在工作过程中易产生大量的热能，若散热不好，或者是一些电器元件抗热效能相对较差时，也有可能会发生火灾。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型提供了一种蓄电池非接触式充电装置，解决了现有利用充电器来进行蓄电池充电时，安全性相对较差的问题。
[0005]
本实用新型提供了如下技术方案：一种蓄电池非电极直连式充电装置，包括电能输入装置和电能输出装置，其特征在于，电能输入装置包括感应输出线圈ta；电能输出装置设置在车辆上并与蓄电池电性连接，电能输出装置包括感应输入线圈tb，电能输出装置与蓄电池的电参数相匹配，感应输入线圈tb用于在电能输入装置与电动输出装置相连接时而与感应输出线圈ta相作用而产生感应电动势，从而为蓄电池充电提供电能。
[0006]
感应输入线圈tb和感应输出线圈ta两者配合在一起后，则相当于一个变压器，在电输入端和电输出端相连接时，感应输入线圈tb上会得到适应本车电池的感应电动势，从而为车载蓄电池供电。电能输入装置是固定设置在某些充电场所，而电能输出装置是直接制备在电动车上，电输入端中的感应输入线圈tb通过导线电性连接到电源输入装置的其它元器件上。不同规格的蓄电池的电压和电流等参数是不相同的，感应输入线圈tb需要考虑这些因素，而做到与所在的车载蓄电池的电参数相匹配，即与感应输出线圈ta相感应后所得到的感应电动势与所在的车载蓄电池的电压相匹配，从而可实现顺利充电。
[0007]
作为优选，所述的电能输入装置安装在停车位置处所设置的排架或桩柱上。这使得可以实现专业化的集中供电，能够进一步保证蓄电池充电时的安全性。
[0008]
作为优选，所述的排架上设有多个电能输入装置。这能够有效节省设备的投资，能够提高空间利用率。
[0009]
作为优选，所述的感应输出线圈ta和感应输入线圈tb分别绕制在各自的线架上，
所述的线架呈“e”形或“o”形。线架为导磁材料制成的，通过这种线架的设置，而便于实现电磁的感应，从而实现降压。
[0010]
作为优选，所述电能输入装置还包括电性连接的唤醒单元和主电源开关，所述主电源开关上电性连接有抗扰单元，所述抗扰单元上电性连接有整流滤波电路，所述整流滤波电路上电性连接有电阻r121，感应输出线圈ta电性连接在整流滤波电路上，所述主电源开关上电性连接有接地的三极管q1，所述三极管q1上电性连接有r1，所述电阻r1和唤醒单元上电性连接有同一个可充电位置感应a1；
[0011]
电能输出装置还包括充电监测单元，充电监测单元上电性连接有和可充电位置感应a1相互进行位置感应的可充电位置感应a2，所述的感应输入线圈tb与充电监测单元电性连接。
[0012]
作为优选，所述高压侧感应线圈远离所述整流滤波电路的端部电性连接有三极管q12，所述三极管q12上电性连接有电阻r120，所述电阻r120上电性连接有三极管q13和三极管q14，所述三极管q13和三极管q14上电性连接有同一个电阻rj6，所述电阻rj6上电性连接有pwm控制器，所述pwm控制器远离电阻rj6的端部和唤醒单元电性连接。
[0013]
作为优选，所述三极管q12上还电性连接有电阻r2和电阻r3，所述电阻r2远离三极管q13的端部接地，所述三极管q13和电阻r3靠近电阻r2的端部电性连接，所述电阻r3和所述pwm控制器电性连接。
[0014]
作为优选，所述充电监测单元的顶部和底部分别电性连接有三极管q9和电阻r102，所述充电监测单元远离负载的端部电性连接有pwm控制器，所述pwm控制器和三极管q9电性连接，所述三极管q9和电阻r102上电性连接有同一个电容c41，所述电容c41的正极上电性连接有二极管d13，所述电容c41上和低压侧感应线圈电性连接并接地。
[0015]
作为优选，所述感应输出线圈ta和所述感应输入线圈tb的感应距离不超过100mm，所述可充电位置感应a1和可充电位置感应a2的感应距离不超过110mm。
[0016]
本实用新型中，利用电磁感应方式把强弱电分别进行独立组织，设计了电能感应发生部分和电能感应接收部分，只有在需要对蓄电池充电发生电能传递时，强弱电之间才会产生联系，一般是由强电发出感应电能弱电部分接受感应电能，再输送至蓄电池完成充电。通过在电输出端中设置感应输出线圈ta，在电输入端中设置感应输入线圈tb，从而会在低压感应线圈tb上产生相对低的并与所在的车载蓄电池相匹配的感应电动势，实现蓄电池的充电。在进行充电过程中，强电和弱电之间会有一个物理分隔，感应输出线圈ta上的高压电源在正常的充电过程中，是不会直接作用到电动车上的，从而杜绝了电动车上带有高压电的安全隐患，使得充电安全性高。而且，由于电动车一侧始终处于安全的低压状态，充电线路上的载荷相对较小，也不易出现充电过程中的起火现象，进一步保证了充电的安全性。
[0017]
本实用新型中，通过在蓄电池非接触式充电电路中设计的抗扰单元和整流滤波电路，能够提升蓄电池非接触式充电电路的抗干扰性能，充电效率更高，整流滤波电路一方面能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑，另一方面，能够使负载电压趋近于零；
[0018]
本实用新型中，通过设置的感应输出线圈ta和感应输入线圈tb，当感应输出线圈ta中有交变电流通过时，感应输出线圈ta和感应输入线圈tb两线圈之间会产生交替变化的磁束，由此在感应输入线圈tb处产生随磁束变化的感应电动势，通过感应输入线圈tb上的
端子对外输出交变电流，实现对负载进行非接触式充电的目的；
[0019]
本实用新型中，整流滤波电路一方面能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑，另一方面，能够使负载电压趋近于零，能够提升蓄电池非接触式充电电路的抗干扰性能。
附图说明
[0020]
图1为蓄电池非接触式充电电路的电路示意图。
[0021]
图2为两线架一种实施方式的相对位置结构图。
具体实施方式
[0022]
下面结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例进行描述。
[0023]
本车载蓄电池非接触式充电装置用于实现电动车的集中充电，所涉及的电动车一般是指家用的二轮或三轮电动车。本充电装置包括了两部分的结构，一是电能输入装置，设置在供电场所，接市电；二是电能输出装置，设置在各电动车上，与所在的车载蓄电池电性连接，以便接受电能输入装置的电能，而为车载蓄电池供电。
[0024]
电能输入装置一般是停车位处以充电桩或排架的形式出现，即电能输入装置设置在桩柱或排架上。作为集中供电场所，桩柱一般为多根，且每根桩柱上可以设置一个电动输入装置，在排架上一般设置多个电能输入装置，而用于为多个电动车供电。电能输入装置内设有感应输出线圈ta，每个电能输入装置内具有一只感应输出线圈ta。电能输出装置与所在的车载蓄电池电性连接，电能输出装置包括电输入端，电输入端是通过导线而与电能输出装置的其它部件电性连接。在电能输出装置内设有感应输入线圈tb，感应输入线圈tb与蓄电池的电参数相匹配，电动车在工厂阶段已经对感应输入线圈tb与蓄电池进行了匹配，即感应输入线圈tb与感应输出线圈ta相感应后，所得到的感应电动势与蓄电池的额定电压相匹配。市电一般为220v，且感应输出线圈ta的绕组圈数是定值，那么感应输入线圈tb的绕组圈数则根据蓄电池的额定电压来确定，以便所述的感应电动势能够为蓄电池安全充电。
[0025]
在电动输入装置上设置有电能输入端，在电能输出装置上设置有电能输出端，所述的感应输出线圈ta设置在电能输入端处，所述的感应输入线圈tb设置在电能输出端上。要实现电能输出端与电能输入端稳定接触连接，通常可以在两者之间设置相互吸引的磁铁，或者是在其中之一上设置磁铁，另外一只设置铁等磁敏材料块，而实现磁吸式连接。也可以是在电能输入端和电能输出端两者之间设置凹凸式的配合结构，而实现卡接连接配合。但不管采用何种连接方式，两者相连接后，所述的感应输出线圈ta与感应输入线圈tb之间是不直接接触的，两者之间具有物理分隔，两个感应线圈可以埋入塑料或橡胶等绝缘材料中，由绝缘材料对它们进行有效的物理阻隔。
[0026]
图2示出了两感应线圈作用时，两线架1的相对位置关系图。所述的感应输出线圈ta绕制在一只线架1上，感应输入线圈tb绕制在另一只线架1上。线架1由导磁材料制成的，呈e形，两线圈分别绕制线架1中部的柱形体2上。所述线架也可以呈o形。两线圈绕组圈数是不同的，感应输出线圈ta的绕组圈数多，感应输入线圈tb的绕组圈数少。而感应输入线圈tb的绕组圈数与所在的车载蓄电池的电压参数相关，该蓄电池的电压高，则所对应的绕组圈数要多些；该蓄电池的电压低，则所对应的绕组圈数要少些。在实现电输入端和电输出端的
连接后，两线架1处于图2所示的相对位置关系，即它们的爪端彼此相向。
[0027]
所述电能输入装置还包括电性连接的唤醒单元和主电源开关，所述主电源开关上电性连接有抗扰单元，所述抗扰单元上电性连接有整流滤波电路，所述整流滤波电路上电性连接有电阻r121，感应输出线圈ta电性连接在整流滤波电路上，所述主电源开关上电性连接有接地的三极管q1，所述三极管q1上电性连接有r1，所述电阻r1和唤醒单元上电性连接有同一个可充电位置感应a1。
[0028]
电能输出装置还包括充电监测单元，充电监测单元上电性连接有和可充电位置感应a1相互进行位置感应的可充电位置感应a2，可充电位置感应a1设置在所述的电输出端上，可充电位置感应a2设置在电输入端上，所述的感应输入线圈tb与充电监测单元电性连接。
[0029]
参照图1，感应输出线圈ta远离整流滤波电路的端部电性连接有三极管q12，三极管q12上电性连接有电阻r120，电阻r120上电性连接有三极管q13和三极管q14，三极管q13和三极管q14上电性连接有同一个电阻rj6，电阻rj6上电性连接有pwm控制器，pwm控制器远离电阻rj6的端部和唤醒单元电性连接，三极管q12上还电性连接有电阻r2和电阻r3，电阻r2远离三极管q13的端部接地，三极管q13和电阻r3靠近电阻r2的端部电性连接，电阻r3和pwm控制器电性连接，充电监测单元的顶部和底部分别电性连接有三极管q9和电阻r102，充电监测单元远离负载的端部电性连接有pwm控制器，pwm控制器和三极管q9电性连接，三极管q9和电阻r102上电性连接有同一个电容c41，电容c41的正极上电性连接有二极管d13，电容c41上和低压侧感应线圈电性连接并接地，感应输出线圈ta和感应输入线圈tb的感应距离不超过100mm，可充电位置感应a1和可充电位置感应a2的感应距离不超过110mm，电阻r102的阻值为1000欧姆，电阻r1和可充电位置感应a1位启动信号端。
[0030]
然而，如本领域技术人员所熟知的，市电输入端、主电源开关、抗扰单元、整流滤波电路、电阻rj6、pwm控制器、电阻r3、三极管q1、感应输出线圈ta、感应输入线圈tb、二极管d13、三极管q9、三极管q12、三极管q13、三极管q14、电阻r120和电阻r102均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
[0031]
本技术方案的工作原理及使用流程为：需要对电动车上的蓄电池进行非接触式充电时，使电输入端和电输出端连接在一起，而可充电位置感应a2会移动至和可充电位置感应a1能够相互正常感应的位置，感应输出线圈ta和感应输入线圈tb能够正常产生感应电动势的位置，此时可充电位置感应a1处会发送启动信号给主电源开关，可充电位置感应a1还可以通过唤醒单元使市电输入端处向主电源开关进行供电，通过主电源开关的电流会依次经过抗扰单元和整流滤波电路，整流滤波电路一方面能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑，另一方面，能够使负载电压趋近于零，当电流通过感应输出线圈ta时，感应输出线圈ta和感应输入线圈tb两线圈之间会产生交替变化的磁束，由此在感应输入线圈tb处产生随磁束变化的感应电动势，通过感应输入线圈tb上的端子对外输出交变电流，完成电动车蓄电池的非接触式充电过程，在蓄电池非接触式充电过程中，pwm控制器的作用是是根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或mos管栅极的偏置，来实现晶体管或mos管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变，本技术文中具体表现为对二极管d12、三极管q9、三极管q13、三极管q14和三极
管q12的偏置。

技术特征：
1.一种蓄电池非接触式充电装置，包括电能输入装置和电能输出装置，其特征在于，电能输入装置包括感应输出线圈ta；电能输出装置设置在车辆上并与蓄电池电性连接，电能输出装置包括感应输入线圈tb、电能输出装置与蓄电池的电参数相匹配，感应输入线圈tb用于在电能输入装置与电能输出装置相连接时而与感应输出线圈ta相作用而产生感应电动势，从而为蓄电池充电提供电能。2.根据权利要求1所述的蓄电池非接触式充电装置，其特征在于，所述的电能输入装置安装在停车位置处所设置的排架或桩柱上。3.根据权利要求2所述的蓄电池非接触式充电装置，其特征在于，所述的排架上设有多个电能输入装置。4.根据权利要求1所述的蓄电池非接触式充电装置，其特征在于，所述的感应输出线圈ta和感应输入线圈tb分别绕制在各自的线架上，所述的线架呈“e”形或“o”形。5.根据权利要求1至4任一所述的蓄电池非接触式充电装置，其特征在于，所述电能输入装置还包括电性连接的唤醒单元和主电源开关，所述主电源开关上电性连接有抗扰单元，所述抗扰单元上电性连接有整流滤波电路，所述整流滤波电路上电性连接有电阻r121，感应输出线圈ta电性连接在整流滤波电路上，所述主电源开关上电性连接有接地的三极管q1，所述三极管q1上电性连接有r1，所述电阻r1和唤醒单元上电性连接有同一个可充电位置感应a1；电能输出装置还包括充电监测单元，充电监测单元上电性连接有和可充电位置感应a1相互进行位置感应的可充电位置感应a2，所述的感应输入线圈tb与充电监测单元电性连接。6.根据权利要求5所述的蓄电池非接触式充电装置，其特征在于，所述感应输出线圈ta远离所述整流滤波电路的端部电性连接有三极管q12，所述三极管q12上电性连接有电阻r120，所述电阻r120上电性连接有三极管q13和三极管q14，所述三极管q13和三极管q14上电性连接有同一个电阻rj6，所述电阻rj6上电性连接有pwm控制器，所述pwm控制器远离电阻rj6的端部和唤醒单元电性连接。7.根据权利要求6所述的蓄电池非接触式充电装置，其特征在于，所述三极管q12上还电性连接有电阻r2和电阻r3，所述电阻r2远离三极管q13的端部接地，所述三极管q13和电阻r3靠近电阻r2的端部电性连接，所述电阻r3和所述pwm控制器电性连接。8.根据权利要求5中所述的蓄电池非接触式充电装置，其特征在于，所述充电监测单元的顶部和底部分别电性连接有三极管q9和电阻r102，所述充电监测单元远离负载的端部电性连接有pwm控制器，所述pwm控制器和三极管q9电性连接，所述三极管q9和电阻r102上电性连接有同一个电容c41，所述电容c41的正极上电性连接有二极管d13，所述电容c41上和低压侧感应线圈电性连接并接地。9.根据权利要求5所述的蓄电池非接触式充电装置，其特征在于，所述感应输出线圈ta和所述感应输入线圈tb的感应距离不超过100mm，所述可充电位置感应a1和可充电位置感应a2的感应距离不超过110mm。

技术总结
本实用新型属于蓄电池充电领域，尤其是一种蓄电池非接触式充电装置，针对现有普通充电器在给电动车充电时安全性差的问题，现提出一种蓄电池非接触式充电装置，包括电能输入装置和电能输出装置，其特征在于，电能输入装置包括感应输出线圈TA；电能输出装置设置在车辆上并与蓄电池电管理端连接，电能输出装置包括感应输入线圈TB，感应输入线圈与蓄电池的电参数相匹配，感应输入线圈TB用于在电能输出装置与电能输装置相接触时而与感应输出线圈TA相作用而产生感应电动势，从而为蓄电池充电提供电能。能。能。


技术研发人员：胡玮 陈益民 张中华 代禹平 郑巍 毛崇剑 陆建华
受保护的技术使用者：立马车业集团有限公司
技术研发日：2023.02.02
技术公布日：2023/9/1