一种用电设备智能充电接入系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用电设备智能充电接入系统及其控制方法，该系统包括：智能插座、高频电源、高频电能发射端、高频电能接收端、车载充电机和服务器。智能插座用于测量交流输入侧的电参数，并上传至服务器，对系统进行一级保护；高频电源用于将工频电转换成高频电至发射端，并监测电流和红外传感器信息，对系统进行二级保护；发射端用于产生高频电磁波传送至接收端；接收端用于接收高频电磁波，并将高频能量输送至车载充电机；车载充电机用于将高频能量转换为电池充电电压；服务器用于对用电设备进行充电调度、状态监控以及对异常状态的应答。本发明专利技术在智能插座和高频电源形成了两级保护机制，为系统的智能、自动安全运行提供了保障。

【技术实现步骤摘要】
一种用电设备智能充电接入系统及其控制方法
本专利技术涉及智能用电
，特别涉及一种移动式用电设备的智能充电接入系统及其控制方法。
技术介绍
电能的应用给人类带来了巨大的发展，传统的输电方式是通过金属导线实现点对点的直接传输，输电线已经分布在人们生活的各个角落。虽然这种固有的导线传输方式在现代社会占据了不可替代的作用，但是这一方式也存在诸如接触火花、滑动磨损、碳积累及带电导体裸露等问题，这些问题限制了导线输电在一些特殊领域的应用：(1)在化工、矿井等易燃易爆场合，有线方式极易因金属触点的摩擦而引起火花，引发安全事故；(2)在无人自动搬运车领域，智能搬运车无论是换电池、地面刷板接触或充电杆伸缩式，均需要人力、物力直接接触；(3)在智能电网领域，无人值守的变电站、高压输电线路的巡检机器人装置的有线充电，在户外条件下则易导致短路的故障。目前，智能插座技术和无线电能传输技术的理论研究趋于完善，其相关应用领域也在不断拓宽，不少行业已经出现了成熟的产品，作为潜在的发展领域，将智能插座技术、无线电能传输技术与物联网的有机结合的应用潜力巨大。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服用电设备现有充电、换电技术中存在的不足，本专利技术目的在于提供一种用电设备智能充电接入系统及其控制方法，通过系统内部各结构间分工合作，相互协调，实现用电设备智能充电，解决供电导线占用大量内部空间的问题，有效节约用电设备传统供电方式中蓄电池更换的时间。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种用电设备智能充电接入系统，包括智能插座、高频电源、高频电能发射端、高频电能接收端、车载充电机和服务器；所述智能插座接入工频供电系统，用于对交流输入侧的电参数进行测量并将测量结果通过无线方式传送给服务器，根据接收的服务器的指令控制电路的通断；所述高频电源接入所述智能插座，用于将工频电源转换成高频电流传送至所述高频电能发射端，以及用于对主功率回路电流参数进行检测并将检测结果通过无线方式传送给服务器，根据接收的服务器的指令控制电源工作状态；所述高频电源还与设于高频电能发射端的红外传感器相连，用于根据红外传感器的信号控制电源工作状态；所述高频电能发射端用于将高频电能通过线圈结构产生的高频电磁波传送至所述高频电能接收端；所述高频电能接收端接收高频电磁波能量并输送至所述车载充电机；所述车载充电机用于将高频能量转换成供电池充电的直流稳定电压；所述服务器用于根据接收到的数据信息进行判断，根据判断结果向所述智能插座或高频电源发送控制指令。作为优选，所述车载充电机，还用于监控充电电压、电流及功率，并将测量结果通过无线方式传送给服务器；以及在检测到电池电量不足时，将信息上传至服务器；服务器在接收到电池电量不足的信息时，进行充电调度，发送充电位置信息至车载充电机。作为优选，所述智能插座包括单片机处理模块、无线通信模块、电参数测量模块、供电模块、时钟模块和继电器模块；所述电参数测量模块用于测量工频电交流输入侧的电能信息并将结果传递至所述单片机处理模块；所述单片机处理模块用于对采集的电能信息进行模数转换，并通过所述无线通信模块传输给所述服务器，以及接收来自服务器的切断充电指令，向所述继电器模块发送切断充电的指令；所述供电模块用于将工频电转换为直流电，为所述智能插座供电。作为优选，所述高频电源包括整流模块、滤波模块、逆变模块、控制保护通信模块和隔离变压器；所述整流模块用于工频电的整流；所述滤波模块用于整流后的电压滤波；所述逆变模块由半桥逆变电路组成，用于将直流电变换为高频交流电；所述隔离变压器用于将高频交流电输入与输出侧进行隔离；所述控制保护通信模块，用于控制半桥电路的驱动信号，以及检测主功率回路中的电流参数，并将检测结果通过无线方式传送给服务器，在接收到服务器的停止工作的指令后切断电路。作为优选，所述高频电能发射端包括矩形环线圈、谐振电容和红外传感器；所述矩形环线圈是在非金属材料表面雕刻沟槽，通过铜管或利兹线绕制而成；所述谐振电容由高频谐振电容组成；所述红外传感器用于监测所述高频电能接收端是否位于设定的检测范围内。作为优选，所述高频电能接收端包括矩形环线圈和谐振电容；所述矩形环线圈是在非金属材料表面雕刻沟槽，通过铜管或利兹线绕制而成；所述谐振电容由高频谐振电容组成。作为优选，所述车载充电机包括整流模块、滤波模块、斩波稳压模块、充电状态监测模块、车载控制器模块和无线通信模块组成；所述整流模块用于高频电的整流；所述滤波模块用于整流后的电压滤波；所述斩波稳压模块用于对滤波后的电压进行稳压和调压；所述充电状态监测模块用于实时监测用电设备充电电流、电压参数，并传至车载控制器模块；所述车载控制器模块用于接收用电设备充电电流、电压参数，并通过所述无线通信模块上传至服务器。所述用电设备智能充电接入系统的控制方法，其特征在于：包括智能插座控制和高频电源控制步骤；所述智能插座控制步骤包括：对接入智能插座的工频交流电的电压和电流参数进行测量，并判断电参数数据是否在正常范围内，若处于正常范围内，则将该数据上传至服务器，若数据不在正常范围内，存在异常，则将数据异常上传服务器，并等待接收服务器的应答操作指令；若服务器指示智能插座切断电路，则切断电路；否则继续进行电参数测量，对系统工作状态进行实时监测；所述高频电源控制步骤包括：通过红外传感器对高频电能接收端进行检测，判断用电设备是否接入系统；若未检测到接收端，则切断电路，若检测到接收端，则启动工作，通过给发射端输入高频电磁能量，并对主功率回路的电流参数进行测量，并判断是否有异常；若电流参数测量存在异常，则将异常信息发送给服务器，等待接收服务器的指令；若服务器的指令是切断电路，则切断电路，否则继续进行接收端检测及电流参数测量与上报。作为优选，所述智能插座控制步骤中，在测量电参数之前还包括与服务器进行通信测试，若通信失败，则一直进行通信测试并点亮通信异常指示灯；若通信成功，则对接入智能插座的工频交流电的电压和电流参数进行测量；若不能测量到工频交流电的电参数信息，则将异常上传至服务器。作为优选，所述高频电源控制步骤中，在通过红外传感器进行检测之前还包括与服务器进行通信测试，若通信失败，则一直进行通信测试并点亮通信异常指示灯；若通信成功，则通过红外传感器对接收端进行检测。有益效果：本专利技术所述的一种用电设备智能充电接入系统，通过红外传感器检测接收端装置是否接入，实现了对充电区域的设备和生物体的安全保障，系统中智能插座和高频电源的电参数测量保护形成了两级保护机制，为系统的智能、自动安全运行提供了保障，整个系统的专利技术，可以避免因线缆直接接触与换电池的方式给外在人员带来的手动插拔、不定时查看充电状态的繁琐，改善自动化、智能化水平低的问题，从家庭、工业、供电等用电领域加强电能应用的智能化，提高用电设备的自动化水平，加强用电设备与智能电网的互动，实现智能电网从单纯的电力传输网络向智能能源信息一体化基础设施拓展。附图说明图1是智能充电接入系统总体结构示意图。图2是智能插座结构示意图。图3是高频电源结构示意图。图4是高频电能发射端线圈结构示意图。图5是高频电能接收端线圈结构示意图。图6是车载充电机结构示意图。图7是智能充电接入系统电路总体结构示意图。图8是智能插座工作流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用电设备智能充电接入系统，其特征在于：包括智能插座、高频电源、高频电能发射端、高频电能接收端、车载充电机和服务器；所述智能插座接入工频供电系统，用于对交流输入侧的电参数进行测量并将测量结果通过无线方式传送给服务器，根据接收的服务器的指令控制电路的通断；所述高频电源接入所述智能插座，用于将工频电源转换成高频电流传送至所述高频电能发射端，以及用于对主功率回路电流参数进行检测并将检测结果通过无线方式传送给服务器，根据接收的服务器的指令控制电源工作状态；所述高频电源还与设于高频电能发射端的红外传感器相连，用于根据红外传感器的信号控制电源工作状态；所述高频电能发射端用于将高频电能通过线圈结构产生的高频电磁波传送至所述高频电能接收端；所述高频电能接收端接收高频电磁波能量并输送至所述车载充电机；所述车载充电机用于将高频能量转换成供电池充电的直流稳定电压；所述服务器用于根据接收到的数据信息进行判断，根据判断结果向所述智能插座或高频电源发送控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种用电设备智能充电接入系统，其特征在于：包括智能插座、高频电源、高频电能发射端、高频电能接收端、车载充电机和服务器；所述智能插座接入工频供电系统，用于对交流输入侧的电参数进行测量并将测量结果通过无线方式传送给服务器，根据接收的服务器的指令控制电路的通断；所述高频电源接入所述智能插座，用于将工频电源转换成高频电流传送至所述高频电能发射端，以及用于对主功率回路电流参数进行检测并将检测结果通过无线方式传送给服务器，根据接收的服务器的指令控制电源工作状态；所述高频电源还与设于高频电能发射端的红外传感器相连，用于根据红外传感器的信号控制电源工作状态；所述高频电能发射端用于将高频电能通过线圈结构产生的高频电磁波传送至所述高频电能接收端；所述高频电能接收端接收高频电磁波能量并输送至所述车载充电机；所述车载充电机用于将高频能量转换成供电池充电的直流稳定电压；所述服务器用于根据接收到的数据信息进行判断，根据判断结果向所述智能插座或高频电源发送控制指令。2.根据权利要求1所述的用电设备智能充电接入系统，其特征在于：所述车载充电机，还用于监控充电电压、电流及功率，并将测量结果通过无线方式传送给服务器；以及在检测到电池电量不足时，将信息上传至服务器；服务器在接收到电池电量不足的信息时，进行充电调度，发送充电位置信息至车载充电机。3.根据权利要求1所述的用电设备智能充电接入系统，其特征在于：所述智能插座包括单片机处理模块、无线通信模块、电参数测量模块、供电模块、时钟模块和继电器模块；所述电参数测量模块用于测量工频电交流输入侧的电能信息并将结果传递至所述单片机处理模块；所述单片机处理模块用于对采集的电能信息进行模数转换，并通过所述无线通信模块传输给所述服务器，以及接收来自服务器的切断充电指令，向所述继电器模块发送切断充电的指令；所述供电模块用于将工频电转换为直流电，为所述智能插座供电。4.根据权利要求1所述的用电设备智能充电接入系统，其特征在于：所述高频电源包括整流模块、滤波模块、逆变模块、控制保护通信模块和隔离变压器；所述整流模块用于工频电的整流；所述滤波模块用于整流后的电压滤波；所述逆变模块由半桥逆变电路组成，用于将直流电变换为高频交流电；所述隔离变压器用于将高频交流电输入与输出侧进行隔离；所述控制保护通信模块，用于控制半桥电路的驱动信号，以及检测主功率回路中的电流参数，并将检测结果通过无线方式传送给服务器，在接收到服务器的停止工作的指令后切断电路。5.根据权利要求1所述的用电设备智能充电接入系统，其特征在于：所述高频电能发射端包括矩形环线圈、谐振电容和红外传感器；所述矩形环线圈是在非金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭林林，李佳承，黄学良，张铭，闻枫，潘书磊，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32