CN115534709A - 一种车用无线充电蓄电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车用无线充电蓄电系统，包括外壳、永磁体、发电机、集成电路板和蓄电池，所述永磁体、所述发电机、所述集成电路板和所述蓄电池均设置在所述外壳内部，所述永磁体安装于所述发电机的轴上，所述永磁体与所述发电机的轴相对的一端与所述外壳的侧壁转动连接，所述永磁体与配套的磁场发射器对应设置，所述发电机安装固定于所述外壳上，所述发电机与所述蓄电池之间通过所述集成电路板连接。本发明永磁体与相应的磁场发射器配套使用，其具有较大的传输距离，磁通量利用率高，功率随距离衰减较慢，几乎不受介质干扰作用等优点。

Description

一种车用无线充电蓄电系统
技术领域
本发明涉及无线充电蓄电设备技术领域，尤其是涉及一种车用无线充电蓄电系统。
背景技术
无线供能技术是当今能源领域的重要课题，其中米级别长距离无线供能为当前的研究难点。现有的无线供能设备的技术实现方式主要有光电转换、超声换能和近场射频技术等。光电转换技术成熟，定向性好，但缺点是光容易被遮挡，限制应用于透光材料，且穿透过程中光热效应明显，降低了能量传输效率；超声换能是一种需要介质传递的无线供电技术，在传递能量的过程中可能会产生能量损失和额外破坏；近场射频技术能量密度高，可以高效传输电能，但其能量传递距离短(数毫米级别距离)，并且不能穿透导体和电子设备。
对于车用蓄电池无线充电来说，需要具有较高的能量传输效率，尽量减小能量损失，且充电距离至少要在米级以上，且具有较好的穿透能力，因此，有必要提出一种能用于车用的无线充电蓄电系统，来满足车用无线充电和蓄电的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供车用无线充电蓄电系统，具有较大的传输距离，磁通量利用率高，热效应低，随距离衰减较慢，几乎不受介质干扰作用等优点。
根据本发明的一个目的，本发明提供一种车用无线充电蓄电系统，包括外壳、永磁体、发电机、集成电路板和蓄电池，所述永磁体、所述发电机、所述集成电路板和所述蓄电池均设置在所述外壳内部，所述永磁体安装于所述发电机的轴上，所述永磁体与所述发电机的轴相对的一端与所述外壳的侧壁转动连接，所述永磁体与配套的磁场发射器对应设置，所述发电机安装固定于所述外壳上，所述发电机与所述蓄电池之间通过所述集成电路板连接。
进一步地，所述外壳采用非导磁材料制成。
进一步地，所述永磁体为圆柱形永磁体，所述永磁体为钕铁硼材料制成。
进一步地，所述发电机为电磁发电机，所述发电机的转子转动时对外输出交流电动势。
进一步地，所述集成电路板包含有整流电路及电池管理系统。
进一步地，所述蓄电池为锂聚合物电池，所述蓄电池经由所述集成电路板上的所述电池管理系统控制实现储电和供能。
进一步地，所述集成电路板安装于所述发电机下方，所述集成电路板和所述发电机之间通过第一连接线连接，所述蓄电池和所述集成电路板之间通过第三连接线连接。
进一步地，所述外壳上设有电极，所述电极和所述集成电路板之间通第二连接线连接。
进一步地，多个所述车用无线充电蓄电系统阵列安装固定于固定架上，多个所述车用无线充电蓄电系统的电极通过连接桥串联，所述车用无线充电蓄电系统阵列的首尾电极通过连接线连接到电源管理电路上。
进一步地，所述磁场发射器包括低频无线磁场发射底座或发射桩。
本发明的技术方案永磁体与相应的磁场发射器配套使用，其具有较大的传输距离，磁通量利用率高，功率随距离衰减较慢，几乎不受介质干扰作用等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1是本发明实施例的结构剖面示意图；
图2是本发明实施例图1的右视图；
图3是本发明实施例多个车用无线充电蓄电系统集控装置剖面示意图；
图4是本发明实施例的新能源汽车应用场景示意图；
图5是本发明实施例的送餐机器人应用场景示意图；
图6是本发明实施例的电动自行车应用场景示意图；；
图中：1、车用无线充电蓄电系统；2、固定架；3、省略的多个车用无线充电蓄电系统；4、连接线；5、电流输出端子；6、电源管理电路；7、连接桥；
101、外壳；102、永磁体；103、发电机；104、第一连接线；105、集成电路板；106、电极；107、第二连接线；108、第三连接线；109、蓄电池。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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"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"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1-图6所示：
一种车用无线充电蓄电系统，包括外壳101、永磁体102、发电机103、集成电路板105和蓄电池109，外壳101由非导磁材料制成，其形态外观可定制。永磁体102、发电机103、集成电路板105和蓄电池109均设置在外壳内部。
永磁体102安装于发电机103轴上，永磁体102与发电机103轴相对的一端与外壳101的侧壁转动连接，发电机103安装固定于外壳101，永磁体102在外部磁场驱动下带动发电机103发电，产生交流电动势。交流电动势经集成电路板整流后存储于蓄电池109中或直接对外供直流电。永磁体102为圆柱形永磁体(优选钕铁硼材料)，沿着直径方向，单向磁化，数量可大于1个，在变化的磁场驱动下可发生旋转运动。
发电机103为市面上常见的高效率电磁发电机，其转子转动时对外输出交流电动势。集成电路板105包含有整流电路及电池管理系统。整流电路为普通的交流转直流功能电路，电池管理系统为常见的控制电池充放电的电系统。蓄电池109(优选锂聚合物材料)经由集成电路板上的电池管理系统控制，实现储电和供能。
本发明与相应的磁场发射器配套使用，其可根据蓄电池蓄电量自主决定发电机发电与否。本发明可方便快速的装备于多种机器设备上，包括但不限于小汽车、电动自行车、智能移动机器人等。本发明可以多个串联使用，为大型设备供能。
本发明提出的一种车用无线充电蓄电系统(米级别距离)，其具有较大的传输距离，磁通量利用率高，功率随距离衰减较慢，几乎不受介质干扰作用等优点。
本发明的制造方式和工作方式简述如下流程：
S1.选取尺寸和磁场强度合适的圆柱形永磁体，安装固定于发电机轴上，圆柱形永磁体在外部变化的磁场作用下发生周期性旋转；
S2.选取常见的合适的高效率电磁发电机，在圆柱形永磁体的旋转带动下，电磁发电机输出交流电压；
S3.发电机两个交流电压输出端连接到集成电路板的整流电路上，整流电路将交流电压转换为直流电压后存储进蓄电池或直接对外供电；
S4.蓄电池经由集成电路板上的电池管理系统电路输出直流电，直流输出端连接到外壳的正负电极上，封装构成整个车用无线充电蓄电系统；
S5.将低频无线磁场发射底座和或发射桩安装工作空间的合适位置上，其是一种定向磁场发生装置，可以为本发明的车用无线充电蓄电系统提供周期变化的稳定磁场。
本发明的车用无线充电蓄电系统可以应用安装到小汽车、电动自行车、可移动机器人等机器设备中，配合使用低频无线磁场发射底座或发射桩，可以实现机器设备在一定距离范围内的即时无线供能和信息传输。
本发明的进一步实施例中，将多个车用无线充电蓄电系统串联，阵列安装于固定架上，多个车用无线充电蓄电系统产生的直流电经由电源管理电路转换后可为能耗更高的的机器设备供能。
本发明工作方式：圆柱形永磁体在外部周期变化磁场驱动下旋转，带动发电机输出交流电动势，交流电动势经集成电路板上的整流电路转换成直流电动势，存储进蓄电池或直接外部供电。
本发明的优势在于外部驱动磁场的换向周期(频率)在1-10Hz的数量级，其运动基本由静磁学规律支配，随空间衰减速度与一般静止磁场相近，即衰减速度远小于高频近场发射的电磁场，并且不受导体屏蔽(高磁导率材料除外)。本发明使用的近似的静磁场与绝大部分生物体、材料和电路系统不发生显著作用，避免了在高频磁场作用下会产生的涡流的热效应，具有较高对人和设备的安全性。总的来说，本发明具有较大的传输距离、磁通量利用率高、热效应低、随距离衰减较慢、几乎不受介质干扰作用等优点。
实施例2
一种车用无线充电蓄电系统的制造方式和工作方式：
如图1所示，选取尺寸和磁场强度合适的圆柱形永磁体102，安装固定于发电机103的旋转轴上，发电机103安装固定于外壳101上，在外部周期变化的磁场驱动下，圆柱形永磁体102发生旋转运动，带动发电机103转子旋转切割磁感线产生交流电动势。
如图1和图2所示，将集成有整流电路和电池管理系统电路的集成电路板105安装于发电机103下方，并用第一连接线104将集成电路板105和发电机103连接，用第三连接线108将蓄电池109和集成电路板105连接，用第二连接线107将电极106和集成电路板105连接。
如图1和图2所示，发电机103产生的交流电动势经由第一连接线104输出到集成电路板105的整流电路上，经整流电路转换成直流电动势，并经第二连接线107和电极106对外部直接输出或经第三连接线108存储进蓄电池109内。蓄电池109对外供电时，蓄电池109经由第三连接线108将直流电动势输出至集成电路板105上的电池管理系统电路，经电池管理系统电路处理变换后经第二连接线107和电极106输出直流电。
实施例3
多个车用无线充电蓄电系统集控装置的制造方式和工作方式：
如图3所示，将多个车用无线充电蓄电系统1阵列安装固定于固定架2上，利用连接桥7将多个车用无线充电蓄电系统1的电极106串联，图3中省略的多个车用无线充电蓄电系统3表示通过连接桥7连接的车用无线充电蓄电系统1的数量可以为多个，数量可以根据需要进行设置。并将车用无线充电蓄电系统1阵列的首尾电极106经由连接线4，连接到电源管理电路6上，车用无线充电蓄电系统1阵列在外部变化磁场的作用下经电极106输出直流电，该直流电由电源管理电路6处理变换后通过电流输出端子5输出直流电或交流电。
实施例4
实施例1中的“车用无线充电蓄电系统”的新能源汽车应用：
如图4所示，将车用无线充电蓄电系统1安装固定于新能源汽车的合适位置上，将磁场发射端安装于地下或新能源汽车工作空间的合适位置上，磁场发射端可以发射出周期变化的磁场，车用无线充电蓄电系统1在磁场作用下输出电动势，为新能源汽车供能。
实施例5
实施例1中的“车用无线充电蓄电系统”的送餐机器人应用：
如图5所示，将所述的车用无线充电蓄电系统1安装固定于送餐机器人的合适位置上，将磁场发射端安装于地下或送餐机器人工作空间的合适位置上，磁场发射端可以发射出周期变化的磁场，车用无线充电蓄电系统1在磁场作用下输出电动势，为送餐机器人供能。
实施例6
实施例1中的“车用无线充电蓄电系统”的电动自行车应用：
如图5所示，将所述的车用无线充电蓄电系统1安装固定于电动自行车的合适位置上，将磁场发射端安装于地下或电动自行车工作空间的合适位置上，磁场发射端可以发射出周期变化的磁场，车用无线充电蓄电系统1在磁场作用下输出电动势，为电动自行车供能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种车用无线充电蓄电系统，其特征在于，包括外壳、永磁体、发电机、集成电路板和蓄电池，所述永磁体、所述发电机、所述集成电路板和所述蓄电池均设置在所述外壳内部，所述永磁体安装于所述发电机的轴上，所述永磁体与所述发电机的轴相对的一端与所述外壳的侧壁转动连接，所述永磁体与配套的磁场发射器对应设置，所述发电机安装固定于所述外壳上，所述发电机与所述蓄电池之间通过所述集成电路板连接。
2.根据权利要求1所述的车用无线充电蓄电系统，其特征在于，所述外壳采用非导磁材料制成。
3.根据权利要求1所述的车用无线充电蓄电系统，其特征在于，所述永磁体为圆柱形永磁体，所述永磁体为钕铁硼材料制成。
4.根据权利要求1所述的车用无线充电蓄电系统，其特征在于，所述发电机为电磁发电机，所述发电机的转子转动时对外输出交流电动势。
5.根据权利要求1所述的车用无线充电蓄电系统，其特征在于，所述集成电路板包含有整流电路及电池管理系统。
6.根据权利要求5所述的车用无线充电蓄电系统，其特征在于，所述蓄电池为锂聚合物电池，所述蓄电池经由所述集成电路板上的所述电池管理系统控制实现储电和供能。
7.根据权利要求1所述的车用无线充电蓄电系统，其特征在于，所述集成电路板安装于所述发电机下方，所述集成电路板和所述发电机之间通过第一连接线连接，所述蓄电池和所述集成电路板之间通过第三连接线连接。
8.根据权利要求1所述的车用无线充电蓄电系统，其特征在于，所述外壳上设有电极，所述电极和所述集成电路板之间通第二连接线连接。
9.根据权利要求1所述的车用无线充电蓄电系统，其特征在于，多个所述车用无线充电蓄电系统阵列安装固定于固定架上，多个所述车用无线充电蓄电系统的电极通过连接桥串联，所述车用无线充电蓄电系统阵列的首尾电极通过连接线连接到电源管理电路上。
10.根据权利要求1所述的车用无线充电蓄电系统，其特征在于，所述磁场发射器包括低频无线磁场发射底座或发射桩。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20221230

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