CN214138257U - 一种无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线充电装置，包括无线功率发射器和无线功率接收器：所述无线功率发射器，安装于地面，用于向指定充电区域发射无线信号至所述无线功率接收器；所述无线功率接收器，安装于所述移动设备上，用于接收所述无线功率发射器所发出的无线信号，并将所述无线信号转换电能存储至所述移动设备的储能元件中。通过本方案的非接触式充电方式，采用非接触式无线充电，可以避免充电触点暴露在外引起的安全隐患，减少因触点接触带来的电火花安全隐患，并降低因触点腐蚀老化引起的充电效率降低，提升了工作效率。

Description

一种无线充电装置

技术领域

本实用新型涉及自动化设备领域，尤其涉及一种无线充电装置。

背景技术

目前自动化设备领域中，一些智能移动装置(如AGV小车)常常被应用于装卸、搬运等任务，使得工作效率大幅提高。

这些智能移动装置多数以电能作为动力，因此，需要配置相应的充电桩，但是大多数的充电桩是接触式充电，而且智能移动装置基本上行是自行充电，经常出现接触不良或者充电桩接触点长期暴露在外腐蚀老化而导致的充电效率降低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种无线充电装置，具有提高充电效率的技术效果。

本实用新型一方面提供一种无线充电装置，应用于移动设备，所述装置包括无线功率发射器和无线功率接收器：所述无线功率发射器，安装于地面，用于向指定充电区域发射无线信号至所述无线功率接收器；所述无线功率接收器，安装于所述移动设备上，用于接收所述无线功率发射器所发出的无线信号，并将所述无线信号转换电能存储至所述移动设备的储能元件中。

在一可实施方式中，所述装置还包括异物检测模块；所述异物检测模块安装于所述地面或者所述移动设备上并连接于所述无线功率发射器，用于检测所述指定充电区域内是否存在异物；所述异物检测模块在检测所述指定充电区域内无异物时驱使所述无线功率发射器发射无线信号；所述异物检测模块在检测指定充电区域内存在异物时不驱使所述无线功率发射器发射无线信号。

在一可实施方式中，所述装置还包括报警模块；所述报警模块安装于所述地面或者所述移动设备上并连接于所述异物检测模块；所述异物检测模块在检测所述指定充电区域内存在异物时驱使所述报警模块发出警报。

在一可实施方式中，所述装置还包括电量状态发送模块和电量状态接收模块；所述电量状态发送模块安装于所述移动设备上并连接于所述储能元件，用于实时检测所述储能元件的电量并在所述电量超过指定阈值时发送终止信号至所述电量状态接收模块；所述电量状态接收模块安装于地面连接于所述无线功率发射器，用于接收所述终止信号以驱使所述无线功率发射器停止发射无线信号。

在一可实施方式中，所述电量状态发送模块还包括电量检测模块和无线信号发射器；所述电量检测模块用于实时检测并比较所述储能元件的电量值，并在所述电量值超过所述指定阈值时发送第一信号于所述无线信号发射器；所述无线信号发射器连接于所述电量检测模块，用于根据接收到的第一信号，发送所述终止信号于所述电量状态接收模块；相应的，所述电量状态接收模块还包括无线信号接收器；所述无线信号接收器用于接收所述终止信号并发送第二信号于所述无线功率发射器，所述第二信号用于驱使所述无线功率发射器停止发射无线信号。

在一可实施方式中，所述装置还包括通知模块；所述通知模块在所述无线功率发射器处于停止发射无线信号状态时对所述移动设备发送移动指令，以指示所述移动设备远离所述指定充电区域。

在本实用新型实施例中，通过本方案的非接触式充电方式，采用非接触式无线充电，可以避免充电触点暴露在外引起的安全隐患，减少因触点接触带来的电火花安全隐患，并降低因触点腐蚀老化引起的充电效率降低，提升了工作效率。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1为本实用新型实施例一种无线充电装置的结构组成示意图；

图2为本实用新型实施例无线充电装置中无线功率发射器、异物检测模块和报警模块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例无线充电装置中电量状态发送模块和电量状态接收模块的结构示意图；

图4为本实用新型实施例移动设备的充电逻辑策略图。

图中：1、无线功率发射器；2、无线功率接收器；3、储能元件；4、异物检测模块；5、报警模块；6、状态电量发送模块；61、电量检测模块；62、无线信号发射器；7、电量状态接收模块；71、无线信号接收器；8、通知模块；9、电压检测模块；10、导航系统；11、电控系统； 12、驱动电机；13、接触充电口；14、IGBT开关。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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。

图1为本实用新型实施例一种无线充电装置的结构组成示意图。

如图1所示，本实用新型一方面提供一种无线充电装置，应用于移动设备，装置包括无线功率发射器1和无线功率接收器2：

无线功率发射器1，安装于地面，用于向指定充电区域发射无线信号至无线功率接收器2；

无线功率接收器2，安装于移动设备上，用于接收无线功率发射器1 所发出的无线信号，并将无线信号转换电能存储至移动设备的储能元件 3中。

本实施例中，移动设备包括智能行走机器人、AGV小车(Automated GuidedVehicle)等，图1中的移动设备以AGV小车为例。

无线功率发射器1具体可以安装于地面表面上，也可以是安装在地面表面以下，本实施例中优选安装在地面表面以下，并且优选使用 380V/220V电源进行供电。

指定充电区域为无线信号的覆盖地域范围，可根据实际情况或者需求调节无线功率发射器1的信号发射方向以及信号强弱进行人为调整，如若无线功率发射器1安装于地面以下，则指定充电区域一般为地面以下的空间范围以及地面以上的部分空间范围。

无线功率发射器1和无线功率接收器2配套执行，无线充电的方式包括磁场感应、磁谐振式、磁耦合共振和无线电波等方式，本实施例中优选为磁谐振式，这种输电方式在接收端输出功率比较小时可以得到较高的传输效率。对应的，无线信号具体为电磁波信号或者无线电波信号。

使用时，首先将移动设备移动至指定位置，以使无线功率接收器2 位于指定充电区域内，接着利用无线功率发射器1发射无线电波或者电磁波信号，无线功率接收器2接收无线电波或者电磁波信号，并转换为电能存储到移动设备的储能元件3中，其中储能元件3优选为超级电容和/或蓄电池，并且均通过双向DCDC变换器无线功率接收器2。

由此，通过本方案的非接触式充电方式，采用非接触式无线充电，可以避免充电触点暴露在外引起的安全隐患，减少因触点接触带来的电火花安全隐患，并降低因触点腐蚀老化引起的充电效率降低，提升了工作效率。

图2为本实用新型实施例无线充电装置中无线功率发射器1、异物检测模块4和报警模块5的结构示意图。

如图2所示，在一可实施方式中，装置还包括异物检测模块4；

异物检测模块4安装于地面或者移动设备上并连接于无线功率发射器1，用于检测指定充电区域内是否存在异物；

异物检测模块4在检测指定充电区域内无异物时驱使无线功率发射器1发射无线信号；

异物检测模块4在检测指定充电区域内存在异物时不驱使无线功率发射器1发射无线信号。

本实施例中，异物检测模块4具体可以基于距离传感器、红外传感器实现，用于检测指定充电区域内是否存在异物。当距离传感器或者红外传感器的检测范围内不存在异物时，输出控制信号，该控制信号为高电平或者低电平，无线功率发射器1在接收到控制信号时发射无线信号。相反的，若当距离传感器或者红外传感器的检测范围内存在异物时，无线功率发射器1则不发射无线信号。

异物的存在将大大降低充电效率或者无法进行充电，由此，通过在无线充电之前检测指定充电区域内是否存在异物，若存在异物时不进行充电处理，可减少充电损耗。

在一可实施方式中，装置还包括报警模块5；

报警模块5安装于地面或者移动设备上并连接于异物检测模块4；

异物检测模块4在检测指定充电区域内存在异物时驱使报警模块5 发出警报。

本实施例中，报警模块5可以以声音提示的方式、震动的方式、消息提示的方式实现。若以声音或者提示的方式报警，则报警模块5中包括喇叭、鸣笛器件和震动电机等电子器件，当报警模块5接收到控制信号时，使喇叭或者鸣笛器件发出声响，或者使震动电机产生震动，以达到提示的效果。若以消息提示的方式报警，则报警模块5中包括目前现有的短信报警模块5，当短信报警模块5接收到异物检测模块4所发出的控制信号时发送通知消息至指定用户手机、指定服务器以达到提示的效果。此时，工作人员接收到警报将异物去除，以免继续干扰移动设备充电。

图3为本实用新型实施例无线充电装置中电量状态发送模块和电量状态接收模块7的结构示意图；

如图3所示，在一可实施方式中，装置还包括电量状态发送模块和电量状态接收模块7；

电量状态发送模块安装于移动设备上并连接于储能元件3，用于实时检测储能元件3的电量并在电量超过指定阈值时发送终止信号至电量状态接收模块7；

电量状态接收模块7安装于地面连接于无线功率发射器1，用于接收终止信号以驱使无线功率发射器1停止发射无线信号。

本实施例中，电量状态发送模块和电量状态接收模块7之间为无线通讯连接。指定阈值可根据实际应用情况事先进行人为调节，可设置为满电量直，也可以是当前储能元件3的某个中间电量值。

当电量状态发送模块检测到储能元件3的当前电量直超过指定阈值时发送终止信号给电量状态接收模块7，电量状态接收模块7接收终止信号并停止发射无线信号，以停止充电。

进一步地，电量状态发送模块还可以其他特定情况下发送终止信号，以AGV小车为例，若在充电过程中接收到装载/卸载任务信号时，也将发送终止信号以停止充电，具体如图4所示。

图中，“Y”表示“是”，“N”代表“否”，首先进行储能元件3端电压检测，其中检测频率可以是实时监测，也可以间隔检测；

接着判断端电压是否高于工作电压，若端电压高于工作电压，则进入执行任务状态，若端电压低于工作电压，则就近充电，同时充电过程中实时检测是否充满，若充满则进入执行任务状态。

执行任务状态具体包括任务执行状态和任务空闲状态，若在执行装/ 载任务时，判断装/载任务是否结束，若未结束，则可利用装载地点的无线充电装置进行充电，同时充电过程中判断是否充满，若电量充满，则停止充电；若装载结束任务，也将停止充电。若在任务空闲状态时，则检测端电压并判断是否需要充电，若需要则就近充电，若不需要则继续待命等待具体任务。

接着判断整个任务是否结束，若结束，将设备行驶至等待位置，同时判断是否需要充电，若需要则就近充电。

如图3所示，在一可实施方式中，电量状态发送模块还包括电量检测模块61和无线信号发射器62；

电量检测模块61用于实时检测并比较储能元件3的电量值，并在电量值超过指定阈值时发送第一信号于无线信号发射器62；

无线信号发射器62连接于电量检测模块61，用于根据接收到的第一信号，发送终止信号于电量状态接收模块7；

相应的，电量状态接收模块7还包括无线信号接收器71；

无线信号接收器71用于接收终止信号，以驱使无线功率发射器1 停止发射无线信号。

本实施例中，电量检测模块61具体可以基于电压传感器或者现有的电压采集电路以及电压比较电路实现，电压传感器或者现有的电压采集电路用于实时监测储能元件3的电压值，电压比较电路用于将采集到的电压值与指定阈值进行比较，当电压值超过指定阈值时发送第一信号于无线信号发射器62，无线信号发射器62接收到第一信号之后发送终止信号给无线信号接收器71，无线信号接收器71接收终止信号之后发送第二信号给无线功率发射器1，以实现停止充电。

在一可实施方式中，装置还包括通知模块8；

通知模块8在无线功率发射器1处于停止发射无线信号状态时对移动设备发送移动指令，以指示移动设备远离指定充电区域。

本实施例中，通知模块8可安装于移动设备上或者地面以下，并通讯连接于移动设备，可通过连接电量状态发送模块或者电量状态接收模块7以获取终止信号判定无线功率发射器1处于停止发射无线信号状态。

通知模块8在判定无线功率发射器1处于停止发射无线信号状态时对移动设备发送移动指令，以指示移动设备远离指定充电区域。

如图1所示，本实用新型实施例另一方面提供一种移动设备，设备包括电压检测模块9、储能元件3和移动组件；

电压检测模块9安装于移动组件上并连接于储能元件3，用于实时检测储能元件3的电压值，并在所检测到的电压值低于工作电压阈值时发出低电压信号；

移动组件用于接收低电压信号并移动至指定充电区域进行充电。

本实施例中，电压检测模块9具体可以基于电压传感器或者现有的电压采集电路以及电压比较电路实现，电压传感器或者现有的电压采集电路用于实时监测储能元件3的电压值，电压比较电路用于将采集到的电压值与工作电压阈值进行比较，其中工作电压阈值优选为移动设备的最低工作电压，当然也可以根据实际情况自由设置阈值。

当采集到的电压值低于工作电压阈值时，则表示设备当前处于低电压状态，此时发出低电压信号。移动组件接收到低电压信号并移动至指定充电区域进行充电。

在一可实施方式中，设备还包括导航系统10；

导航系统10安装于移动组件上，用于在多个指定充电区域中定位到与设备距离最近的指定充电区域，并将最近指定充电区域的位置信息发送于移动组件；

移动组件根据位置信息移动至最近指定充电区域进行充电。

本实施例中，实际应用场景中，充电区域一般需要设置多个，以满足各种充电需求。

导航系统10用于获取设备自身的地理位置以及各个充电区域的地理位置，其中各个充电区域的地理位置可以是事先在导航系统10中经过位置设置得到。通过导航系统10定位到最近的指定充电区域，移动设备可根据导航系统10移动至最近的指定充电区域进行充电，以节省功耗。

在一可实施方式中，移动组件包括电控系统11和驱动电机12；

电控系统11用于接收低电压信号并驱使驱动电机12移动至指定充电区域。

本实施例中，电控系统11为设备的控制中心，用于调度各个设备部件的执行。当电控系统11接收到低电压信号之后，驱使电机转动以实现设备移动。

驱动电机12数量为4个，4个驱动电机12分别为左后电机、右后电机、左前电机、右前电机，分别安装在设备的四周。

在一可实施方式中，移动组件还包括接触充电口13和绝缘栅双极型晶体管IGBT开关14；

接触充电口13用于连接充电桩；

IGBT开关14用于连接所述储能元件3和接触充电口13。

本实施例中，IGBT开关14受控于电控系统11，若需充电时，电控系统11令IGBT开关14处于导通状态。在导通状态下，充电桩的电能依次通过接触充电口13、IGBT开关14进入到储能元件3中以实现充电。用于当无线充电装置出现损坏时，可利用接触充电口13对储能元件3进行充电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种无线充电装置，其特征在于，应用于移动设备，所述装置包括无线功率发射器(1)和无线功率接收器(2)：

所述无线功率发射器(1)，安装于地面，用于向指定充电区域发射无线信号至所述无线功率接收器(2)；

所述无线功率接收器(2)，安装于所述移动设备上，用于接收所述无线功率发射器(1)所发出的无线信号，并将所述无线信号转换电能存储至所述移动设备的储能元件(3)中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括异物检测模块(4)；

所述异物检测模块(4)安装于所述地面或者所述移动设备上并连接于所述无线功率发射器(1)，用于检测所述指定充电区域内是否存在异物；

所述异物检测模块(4)在检测所述指定充电区域内无异物时驱使所述无线功率发射器(1)发射无线信号；

所述异物检测模块(4)在检测指定充电区域内存在异物时不驱使所述无线功率发射器(1)发射无线信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括报警模块(5)；

所述报警模块(5)安装于所述地面或者所述移动设备上并连接于所述异物检测模块(4)；

所述异物检测模块(4)在检测所述指定充电区域内存在异物时驱使所述报警模块(5)发出警报。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电量状态发送模块和电量状态接收模块(7)；

所述电量状态发送模块安装于所述移动设备上并连接于所述储能元件(3)，用于实时检测所述储能元件(3)的电量并在所述电量超过指定阈值时发送终止信号至所述电量状态接收模块(7)；

所述电量状态接收模块(7)安装于地面连接于所述无线功率发射器(1)，用于接收所述终止信号以驱使所述无线功率发射器(1)停止发射无线信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电量状态发送模块还包括电量检测模块(61)和无线信号发射器(62)；

所述电量检测模块(61)用于实时检测并比较所述储能元件(3)的电量值，并在所述电量值超过所述指定阈值时发送第一信号于所述无线信号发射器(62)；

所述无线信号发射器(62)连接于所述电量检测模块(61)，用于根据接收到的第一信号，发送所述终止信号于所述电量状态接收模块(7)；

相应的，所述电量状态接收模块(7)还包括无线信号接收器(71)；

所述无线信号接收器(71)用于接收所述终止信号并发送第二信号于所述无线功率发射器(1)，所述第二信号用于驱使所述无线功率发射器(1)停止发射无线信号。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括通知模块(8)；

所述通知模块(8)在所述无线功率发射器(1)处于停止发射无线信号状态时对所述移动设备发送移动指令，以指示所述移动设备远离所述指定充电区域。

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