CN206060363U - 一种多功能矿下无线充电系统及矿下无线充电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多功能矿下无线充电系统及矿下无线充电设备，系统包括充电发射端、充电接收端、充电控制中心站及控制中心，充电控制中心站与充电发射端连接，控制充电发射端与充电接收端间产生电磁共振效应，从而产生能量转换；充电控制中心站、充电发射端及充电接收端位于矿下，控制中心位于矿上地面，充电控制中心站与控制中心间通过通信传输装置实现数据传输。本实用新型提供的技术方案可对矿下电器设备随时进行充电，且充电稳定，效率高，从而提高矿下工作的效率；同时，具有防爆功能、环境气体检测、数据通信传输功能，可将矿下环境参数、矿灯电量、矿下工作情况等内容时时的传输至矿上地面控制中心，使其能够时时了解及分析矿下情况，降低矿下的危险性。

Description

一种多功能矿下无线充电系统及矿下无线充电设备

技术领域

本实用新型涉及矿下充电系统，尤其涉及一种可实施矿下充电对象随时充电，同时具备防爆功能、环境气体检测、数据通信传输功能等多功能的一种多功能矿下无线充电系统及矿下无线充电设备。

背景技术

随着矿业的快速发展，矿下使用电子设备越来越多，电子设备需要经常充电，才能维持其正常使用，目前，一般均采用有线充电器为矿下电器设备充电，但是由于矿下气体、温度等环境因素的影响，不可在矿下使用充电，矿下工作人员只能每天将矿下充电对象拿到矿上地面进行充电，给矿下作业人员带来不便，因此，充电对象电量不能得到及时的补充。

为了解决以上问题，中国专利CN203771057U公开了一种无线充电矿灯，由灯头组、通过矿缆与灯头组联接的电池组和用于为电池组充电的无线充电组组成，其中灯头组具有一个内设线充装置及驱动电路板的灯头壳，在灯头壳的前部基座上装有一块线充板，在线充板上装有与线充装置及驱动电路板电路联接的LED光源，电池组具有一个内装锂电池及电池盒，锂电池的工作极通过矿缆接至灯头组内的LED光源，无线充电组设置在电池盒底部凹槽内，由无线接收线圈、带有输入两级的无线接收板以及装在无线接收板上的无线充电接收控制芯片和充电电路组成，无线接收线圈的初、末端与无线接收板上的输入两级电气连接，无线接收线圈接收到与无线发射充电器的脉冲信号后，输入给无线充电接收控制芯片，无线充电接收控制芯片的输出端与充电电路输入端联接，再通过充电电路的输出对矿灯电池充电，无线充电接收控制芯片采用AN32258器件。该实用新型专利披露的技术方案是收集空气中的电磁波进行充电，但是这种充电方式不稳定，且效率低。

又如中国专利CN102882285A公开了一种矿用无线充电装置，包括至少一个铺设在矿井下巷道内的无线发射电力装置和至少一个充电对象设备，所述充电对象设备上设有无线接收电力装置，所述无线接收电力装置的输出端与充电对象设备的电池连接。所述无线发射电力装置包括依次串联的一震荡信号发生器，一谐波功率放大器和一发射线圈。所述无线接收电力装置包括依次串联的一接收线圈，一谐振回路和一整流稳压单元，所述的整流稳压单元的输出端与所述充电对象设备的电池连接。该矿用无线充电装置功能单一，不能满足矿下复杂环境的需求。

实用新型内容

为克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种多功能矿下无线充电系统及矿下无线充电设备，该装置充电稳定，效率高，同时，具有防爆功能、环境气体检测、数据通信传输功能，可随时满足矿下充电对象充电的需求。

本实用新型披露的一种多功能矿下无线充电系统，包括：充电发射端及充电接收端，其中，还包括充电控制中心站及控制中心，充电控制中心站与充电发射端连接，充电控制中心站控制充电发射端与充电接收端间产生电磁共振效应，从而产生能量转换；充电控制中心站、充电发射端及充电接收端位于矿下，控制中心位于矿上地面，充电控制中心站与控制中心间通过通信传输装置实现数据传输。

在一些实施方式中，充电控制中心站包括：充电模式选择及检测单元、电力控制单元及防爆检测单元，电力控制单元与充电发射端连接，控制充电发射端与充电接收端间产生电磁共振效应，从而产生能量转换，充电模式选择及检测单元与电力控制单元连接。

在一些实施方式中，充电模式选择及检测单元包括：充电类型选择装置、停车判断装置、安全检测装置、容量检测装置、充电条件对比装置、充电报警装置、充电模式选择装置、充电启动装置、电量检测装置及充电强制停止装置，停车判断装置、安全检测装置及容量检测装置间相互并联连接，再与充电类型选择装置及充电条件对比装置串联连接，充电模式选择装置、充电启动装置及电量检测装置依次串联后与充电报警装置并联，充电报警装置与充电模式选择装置、充电启动装置及电量检测装置并联后的电路串联于充电强制停止装置及充电条件对比装置之间。

在一些实施方式中，充电模式选择及检测单元内还包括存储单元，存储单元与充电条件对比装置连接。

在一些实施方式中，电力控制单元包括整流装置、PFC装置、传感器及逆变器，整流装置连接至交流电，逆变器与充电发射端连接，PFC装置分别与整流装置及逆变器连接，传感器与PFC装置或逆变器连接。

在一些实施方式中，防爆检测单元包括环境气体检测装置及防爆装置，环境气体检测装置与防爆装置连接。

在一些实施方式中，充电发射端包括发射线圈及检测信号接收装置，发射线圈与检测信号接收装置连接，发射线圈连接于充电控制中心站内电力控制单元中的逆变器。

在一些实施方式中，充电接收端包括接收线圈及检测信号发送装置，接收线圈与检测信号发送装置连接，发射线圈与接收线圈间产生电磁共振效应，从而产生能量转换。

在一些实施方式中，控制中心包括控制室及远程控制室，控制室及远程控制室间通过互联网通信。

具有上述的一种多功能矿下无线充电系统的矿下无线充电设备，包括矿下充电站、矿下电力控制站、及充电接收机构，充电接收机构设于矿灯或矿下运输设备内上，充电接收端设于充电接收机构内，充电发射端设于矿下充电站内，充电控制中心站设于矿下电力控制站内。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种多功能矿下无线充电系统的有益效果在于：本实用新型提供的一种多功能矿下无线充电系统及矿下无线充电设备，可使井下作业人员对矿下电器设备随时进行充电，且充电稳定，效率高，可随时满足矿下矿灯或矿下运输设备内充电的需求，从而提高矿下工作的效率；同时，具有防爆功能、环境气体检测、数据通信传输功能，可将矿下环境参数、矿灯电量、矿下工作情况等内容时时的传输至矿上地面控制中心，使其能够时时的了解到矿下情况，共同分析矿下情况，从而降低矿下的危险性。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的一种多功能矿下无线充电系统的结构框图；

图2为图1所示的一种多功能矿下无线充电系统中充电模式选择及检测单元的结构框图；

图3为图1所示的一种多功能矿下无线充电系统中充电发射端的结构框图；

图4为图1所示的一种多功能矿下无线充电系统中充电接收端的结构框图；

图5为本实用新型一种实施方式的一种多功能矿下无线充电设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1至图4示意性地显示了根据本实用新型一种实施方式的一种多功能矿下无线充电系统及矿下无线充电设备。

如图1所示，本实用新型披露的一种多功能矿下无线充电系统，包括：充电控制中心站1、充电发射端2、充电接收端3及控制中心4，其中，充电控制中心站1、充电发射端2及充电接收端3位于矿下，控制中心4位于矿上地面，矿上地面的控制中心4与矿下的充电控制中心站1间通过通信传输装置5实现数据传输，控制矿下的充电控制中心站1。充电控制中心站1与充电发射端2连接，充电控制中心站1控制充电发射端2与充电接收端3间产生电磁共振效应，从而产生能量转换。

如图1所示，充电控制中心站1包括：充电模式选择及检测单元11、电力控制单元12及防爆检测单元13，电力控制单元12与充电发射端2连接，控制充电发射端2与充电接收端3间产生电磁共振效应，从而产生能量转换，充电模式选择及检测单元11与电力控制单元12连接。

作为优选的，如图1所示，充电模式选择及检测单元11包括：充电类型选择装置111、停车判断装置112、安全检测装置113、容量检测装置114、充电条件对比装置115、充电报警装置116、充电模式选择装置117、充电启动装置118、电量检测装置119、充电强制停止装置110及存储单元1110。

其中，充电类型选择装置111：用于自动检测被充电设备的类型，即检测并判断充电对象是什么设备，选从而择对应的充电类型；

停车判断装置112：当本实用新型披露的一种多功能矿下无线充电设备用于为矿下电动车充电时，检测该电动车是否采取停车动作，而只有采取停车动作才能进行安全充电；

安全检测装置113：用于检测充电对象的内部电路是否存在安全隐患；

容量检测装置114：用于检测充电对象本身的剩余电池容量，从而判断及选择安全合适的充电模式；

存储单元1110：用于存储通过控制中心4预先设定的安全充电数据。

充电条件对比装置115：用于将上述充电类型选择装置111、停车判断装置112、安全检测装置113、容量检测装置114检测结果与无线充电系统内部存储的安全充电数据做对比，从而使充电过程更加安全；

充电报警装置116：当充电条件对比装置115的检测结果对比之后存在安全隐患时，进行报警，便于作业人员及时采取相应的措施；

充电模式选择装置117：用于根据容量检测装置114检测到的充电对象本身的剩余电池容量的大小，自动选取充电模式，如娟流充电、大电流充电或其他模式充电；

充电启动装置118：用于启动充电系统对充电对象进行充电；

电量检测装置119：用于监测充电过程中的充电电量；

充电强制停止装置110：用于在充电过程中出现不安全因素时，采取强制停止充电，确保充电设备和其他设备的完好。

如图2所示，停车判断装置112、安全检测装置113及容量检测装置114间相互并联连接，并联后再与充电类型选择装置111及充电条件对比装置115串联连接，停车判断装置112、安全检测装置113及容量检测装置114的并联电路位于充电类型选择装置111及充电条件对比装置115之间；充电模式选择装置117、充电启动装置118及电量检测装置119依次串联后与充电报警装置116并联；充电报警装置116与充电模式选择装置117、充电启动装置118及电量检测装置119并联后的电路串联于充电强制停止装置110及充电条件对比装置115之间,存储单元1110与充电条件对比装置115连接。

作为优选的，如图1所示，电力控制单元12包括整流装置121、PFC装置122、传感器123及逆变器124，如图1所示，整流装置121连接至交流电6，逆变器124与充电发射端2连接，PFC装置122分别与整流装置121及逆变器124连接，传感器123与PFC装置122或逆变器124连接。电力控制单元12用于为充电发射端2提供电能，使充电发射端2和充电接收端3产生电磁共振效应，另外，电力控制单元12还具有交直流电转化的作用。

作为优选的，如图1所示，防爆检测单元13包括环境气体检测装置131及防爆装置132，环境气体检测装置131与防爆装置132连接。其中，防爆检测单元13用于检测矿下气体环境，并将数据通过通信传输装置5反馈至矿上控制中心4，防爆装置132根据环境气体检测装置131检测到的气体环境数据，决定是否启动防爆装置132。

作为优选的，如图1所示，充电发射端2包括发射线圈21及检测信号接收装置22，发射线圈21与检测信号接收装置22连接，发射线圈21连接于充电控制中心站1内电力控制单元12中的逆变器124。充电发射端2用于与充电接收端3内的线圈产生电磁共振效应，从而产生能量转换。

作为优选的，如图1所示，充电接收端3包括接收线圈31及检测信号发送装置32，接收线圈31与检测信号发送装置32连接，充电接收端3用于与充电发射端2内的线圈产生电磁共振效应，从而产生能量转换，且该充电接收端3可直接安装于充电对象内部，也可直接安装于充电对象表面进行充电。

如图3所示，充电发射端2还包括震荡信号发射器23及谐波功率放大器24，谐波功率放大器24与发射线圈21连接，如图4所示，充电接收端3还包括谐振回路33和整流稳压单元34，谐振回路33与接收线圈31连接，整流稳压单元34与谐振回路33连接。检测信号发送装置32发送充电信号至检测信号接收装置22，检测信号接收装置22接收充电信号后，震荡信号发射器23发出激励信号，当激励信号频率与谐振功率放大器24的选频回路相同时，谐振功率放大器24发生谐振，此时发射线圈21中的电压和电流达到最大值，从而产生最大的电磁场，当接收线圈31与发射线圈21靠近时，在接收线圈31中产生感生电压，当谐振回路33的谐振频率与发射频率相同时产生谐振，电压达最大值。然后通过整流稳压单元34整流稳压，输出电压至充电对象设备的电池，实现充电，作为优选的，当发射线圈21回路与接收线圈31回路均处于谐振状态时，能量传输效率最大。

作为进一步优选的，控制中心4包括控制室41，控制室41与矿下的充电控制中心站1间通过通信传输装置5实现数据传输，控制矿下的充电控制中心站1。作为更进一步优选的，还包括远程控制室42，控制室41及远程控制室42间通过互联网通信。

如图5所示，本实用新型还披露了一种多功能矿下无线充电设备，包括矿下充电站7、矿下电力控制站8、及充电接收机构9，如图5所示，充电接收机构9设于矿灯或矿下运输设备内上，充电接收端3设于充电接收机构9内，充电发射端2设于矿下充电站7内，充电控制中心站1设于矿下电力控制站8内，矿下充电站7与矿下电力控制站8连接。下面通过两个具体实施例来详细说明本实用新型披露的一种多功能无线矿下充电设备。

实施例1：

在本实用新型此实施方式中，本实用新型披露的一种多功能无线矿下充电设备的矿下充电站7即为矿灯的充电架，充电架不通电；再将该无线充电装置的充电接收机构9安装在矿灯的电池盒内。当矿灯没电后，只需将矿灯直接挂在矿灯充电架上。矿灯电池盒内的充电接收机构9内的接收线圈31与安装在充电架上的发射线圈21圈发生电磁共振，从而产生能量转换为矿灯充电，这样矿下工作人员就可以方便的随时进行矿灯充电，该无线充电模式无火花产生，大大降低了矿下充电的危险性；且通过通信传输装置5将矿下的环境气体、充电情况等信息时时传输到矿上控制中心4，有助于矿上控制中心4时时了解矿下情况。

实施例2：

在本实用新型此实施方式中，本实用新型披露的一种多功能无线矿下充电设备的矿下充电站7安装在矿下地面上或其他便于充电的地方，充电接收机构9安装在运输电动车内。当矿下人员运输电动车没电时，只需将矿下人员运输电动车停在矿下充电站7上面，矿下充电站7内部的发射线圈21与车内充电接收机构9的接收线圈31产生电磁效应，从而产生能量转换为车子充电。这样大大的方便了矿下各种运输车辆的充电。

以上案例表述仅是本实用新型的其中两个实用功能，并非所有功能的表述，任何对本实用新型的具体实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本实用新型的技术方案的精神，均应涵盖在本实用新型的请求保护的技术方案范围内。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能矿下无线充电系统，包括：充电发射端(2)及充电接收端(3)，其特征在于，还包括充电控制中心站(1)及控制中心(4)，所述充电控制中心站(1)与所述充电发射端(2)连接，所述充电控制中心站(1)控制所述充电发射端(2)与所述充电接收端(3)间产生电磁共振效应，从而产生能量转换；所述充电控制中心站(1)、所述充电发射端(2)及所述充电接收端(3)位于矿下，所述控制中心(4)位于矿上地面，所述充电控制中心站(1)与所述控制中心(4)间通过通信传输装置(5)实现数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种多功能矿下无线充电系统，其特征在于，所述充电控制中心站(1)包括：充电模式选择及检测单元(11)、电力控制单元(12)及防爆检测单元(13)，所述电力控制单元(12)与所述充电发射端(2)连接，控制所述充电发射端(2)与所述充电接收端(3)间产生电磁共振效应，从而产生能量转换，所述充电模式选择及检测单元(11)与所述电力控制单元(12)连接。

3.根据权利要求2所述的一种多功能矿下无线充电系统，其特征在于，所述充电模式选择及检测单元(11)包括：充电类型选择装置(111)、停车判断装置(112)、安全检测装置(113)、容量检测装置(114)、充电条件对比装置(115)、充电报警装置(116)、充电模式选择装置(117)、充电启动装置(118)、电量检测装置(119)及充电强制停止装置(110)，所述停车判断装置(112)、安全检测装置(113)及所述容量检测装置(114)间相互并联连接，再与所述充电类型选择装置(111)及所述充电条件对比装置(115)串联连接，所述充电模式选择装置(117)、充电启动装置(118)及所述电量检测装置(119)依次串联后与所述充电报警装置(116)并联，所述充电报警装置(116)与所述充电模式选择装置(117)、充电启动装置(118)及电量检测装置(119)并联后的电路串联于所述充电强制停止装置(110)及所述充电条件对比装置(115)之间。

4.根据权利要求3所述的一种多功能矿下无线充电系统，其特征在于，所述充电模式选择及检测单元(11)内还包括存储单元(1110)，所述存储单元(1110)与所述充电条件对比装置(115)连接。

5.根据权利要求2所述的一种多功能矿下无线充电系统，其特征在于，所述电力控制单元(12)包括整流装置(121)、PFC装置(122)、传感器(123) 及逆变器(124)，所述整流装置(121)连接至交流电(6)，所述逆变器(124)与所述充电发射端(2)连接，所述PFC装置(122)分别与所述整流装置(121)及所述逆变器(124)连接，所述传感器(123)与所述PFC装置(122)或所述逆变器(124)连接。

6.根据权利要求2所述的一种多功能矿下无线充电系统，其特征在于，所述防爆检测单元(13)包括环境气体检测装置(131)及防爆装置(132)，所述环境气体检测装置(131)与所述防爆装置(132)连接。

7.根据权利要求5所述的一种多功能矿下无线充电系统，其特征在于，所述充电发射端(2)包括发射线圈(21)及检测信号接收装置(22)，所述发射线圈(21)与所述检测信号接收装置(22)连接，所述发射线圈(21)连接于所述充电控制中心站(1)内所述电力控制单元(12)中的所述逆变器(124)。

8.根据权利要求7所述的一种多功能矿下无线充电系统，其特征在于，所述充电接收端(3)包括接收线圈(31)及检测信号发送装置(32)，所述接收线圈(31)与所述检测信号发送装置(32)连接，所述发射线圈(21)与所述接收线圈(31)间产生电磁共振效应，从而产生能量转换。

9.根据权利要求1所述的一种多功能矿下无线充电系统，其特征在于，所述控制中心(4)包括控制室(41)及远程控制室(42)，所述控制室(41)及所述远程控制室(42)间通过互联网通信。

10.具有权利要求1至9中任一所述的一种多功能矿下无线充电系统的矿下无线充电设备，其特征在于，包括矿下充电站(7)、矿下电力控制站(8)、及充电接收机构(9)，所述充电接收机构(9)设于矿灯或矿下运输设备内，所述充电接收端(3)设于所述充电接收机构(9)内，所述充电发射端(2)设于所述矿下充电站(7)内，所述充电控制中心站(1)设于所述矿下电力控制站(8)内。