基于电场耦合的无线电能传输装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于电场耦合的无线电能传输装置、控制方法及无人船充电系统。无线电能传输装置包括相互独立设置的电能发射部和电能接收部，电能发射部包括第一子支路和第二子支路，第一子支路的一端为电能输入正极端，另一端设置第一极板，第二子支路的一端为电能输入负极端，另一端设置第一导电端子，电能接收部包括第三子支路和第四子支路，第三子支路的一端为电能输出正极端，另一端设置第二极板，第四子支路的一端为电能输出负极端，另一端设置第二导电端子。电源的正负极不必同时裸露，从而无短路以及产生电火花的问题，需要的元器件少，系统结构简单，无需谐振补偿电路，从而解决了因谐振补偿电路导致的失谐问题。

【技术实现步骤摘要】
基于电场耦合的无线电能传输装置及控制方法
本专利技术涉及无线充电
，尤其涉及一种基于电场耦合的无线电能传输装置、控制方法及无人船充电系统。
技术介绍
无线电能传输技术具有安全、易于实现充电过程自动化等优势，在无人值守的系统中发挥着重要的作用。电场耦合式无线电能传输的耦合装置具有重量轻、成本低、易于制作等优势，已成为实现无线电能传输的一种重要方式。传统添加补偿电路的电场耦合式无线电能传输方法系统需求器件多，存在错位引起的失谐问题，而且需要额外添加功率控制电路控制系统的输出功率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种结构简单、稳定性高的基于电场耦合的无线电能传输装置、控制方法及无人船充电系统。为达到上述目的，第一方面，本专利技术采用以下技术方案：一种基于电场耦合的无线电能传输装置，包括相互独立设置的电能发射部和电能接收部，所述电能发射部包括第一子支路和第二子支路，所述第一子支路的一端为电能输入正极端，另一端设置第一极板，所述第二子支路的一端为电能输入负极端，另一端设置第一导电端子，所述电能接收部包括第三子支路和第四子支路，所述第三子支路的一端为电能输出正极端，另一端设置第二极板，所述第四子支路的一端为电能输出负极端，另一端设置第二导电端子；所述无线电能传输装置具有电能传输状态，在所述电能传输状态，所述电能发射部的所述第一极板和所述电能接收部的所述第二极板相对设置以形成耦合电容，使得所述第一子支路和所述第三子支路形成能量流传输支路，所述电能发射部的所述第一导电端子与所述第二导电端子相接触，使得所述第二子支路和所述第四子支路形成能量流返回支路。优选地，所述电能发射部的所述第一极板和所述电能接收部的所述第二极板表面均覆盖绝缘层。优选地，所述电能发射部还包括第一承载部，所述第一极板和所述第一导电端子设置于所述第一承载部，所述第一导电端子在所述第一承载部上的位置可调；和/或，所述第一极板在所述第一承载部上的位置可调。优选地，所述电能发射部还包括第一驱动部件，用于驱动所述第一导电端子运动；和/或，所述电能发射部还包括第二驱动部件，用于驱动所述第一极板运动。优选地，所述电能发射部还包括控制器，所述控制器与所述第一驱动部件和/或所述第二驱动部件通讯连接。优选地，所述电能接收部还包括第二承载部，所述第一承载部上设置有第一配合结构，所述第二承载部上设置有第二配合结构，所述第一配合结构与所述第二配合结构相配合使得所述无线电能传输装置处于所述电能传输状态。优选地，在所述电能传输状态，所述无线电能传输装置形成Sepic直流变换器、Cuk型直流变换器或Zeta型直流变换器。优选地，所述电能发射部还包括开关支路，所述开关支路上设置有电控开关，所述开关支路的一端与所述第一子支路相连，另一端与所述第二子支路相连。为达到上述目的，第二方面，本专利技术还采用以下技术方案：一种如上所述的基于电场耦合的无线电能传输装置的控制方法，在所述电能传输状态，响应于调节输出功率的控制指令，确定占空比；根据确定的所述占空比对所述电控开关进行调节。为达到上述目的，第三方面，本专利技术还采用以下技术方案：一种无人船充电系统，包括充电基站和如上所述的基于电场耦合的无线电能传输装置，其中，所述电能发射部设置于所述充电基站，所述电能接收部设置于无人船。本专利技术提供的基于电场耦合的无线电能传输装置包括相互独立设置的两部分，其中一部分连接供电端，另一部分连接充电端，两部分之间一方面通过两极板形成耦合电容，另一方面通过两导电端子的接触形成返流支路，这样，电源的正负极可以不必同时裸露，从而无短路以及产生电火花的问题，另外，需要的元器件少，系统结构简单，无需谐振补偿电路，从而解决了因谐振补偿电路导致的失谐问题。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚。图1示出本专利技术具体实施方式提供的基于电场耦合的无线电能传输装置的电能发射部的电路图；图2示出本专利技术具体实施方式提供的基于电场耦合的无线电能传输装置的电能接收部的电路图；图3示出本专利技术具体实施方式提供的基于电场耦合的无线电能传输装置在电能传输状态的示意图。图中：1、电能发射部；11、第一子支路；111、电能输入正极端；112、第一极板；12、第二子支路；121、电能输入负极端；122、第一导电端子；13、开关支路；131、电控开关；2、电能接收部；21、第三子支路；211、电能输出正极端；212、第二极板；22、第四子支路；221、电能输出负极端；222、第二导电端子。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。针对传统添加补偿电路的电场耦合式无线电能传输方法系统存在的需求器件多，错位引起失谐的问题，本申请提供了一种基于电场耦合的无线电能传输装置，如图1至图3所示，其包括相互独立设置的电能发射部1和电能接收部2，相互独立的含义指的是两部分之间可以完全分离，可以分别设置在不同的两个设备上。其中，电能发射部1包括第一子支路11和第二子支路12，所述第一子支路11的一端为电能输入正极端111，另一端设置第一极板112，所述第二子支路12的一端为电能输入负极端121，另一端设置第一导电端子122，电能输入正极端111和电能输入负极端121分别连接供电端例如直流电源的正负极，所述电能接收部2包括第三子支路21和第四子支路22，所述第三子支路21的一端为电能输出正极端211，另一端设置第二极板212，所述第四子支路22的一端为电能输出负极端221，另一端设置第二导电端子222，电能输出正极端211和电能输出负极端221分别连接充电端例如无人船等待充电设备的正负极。所述第一极板112和第二极板212表面覆盖绝缘材料。所述无线电能传输装置具有电能传输状态，在所述电能传输状态，所述电能发射部1的所述第一极板112和所述电能接收部2的所述第二极板212相对设置以形成耦合电容，使得所述第一子支路11和所述第三子支路21形成能量流传输支路，所述电能发射部1的所述第一导电端子122与电能接收部2的所述第二导电端子222相接触，使得所述第二子支路12和所述第四子支路22形成能量流返回支路，如此，供电端和充电端通过无线电能传输装置构成充电回路，完成供电端向充电端的电能传输。本专利技术提供的基于电场耦合的无线电能传输装置包括相互独立设置的两部分，其中一部分连接供电端，另一部分连接充电端，两部分之间一方面通过两极板形成耦合电容，另一方面通过两导电端子的接触形成返流支路，这样，电源的正负极可以不必同时裸露，从而无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电场耦合的无线电能传输装置，其特征在于，包括相互独立设置的电能发射部和电能接收部，所述电能发射部包括第一子支路和第二子支路，所述第一子支路的一端为电能输入正极端，另一端设置第一极板，所述第二子支路的一端为电能输入负极端，另一端设置第一导电端子，所述电能接收部包括第三子支路和第四子支路，所述第三子支路的一端为电能输出正极端，另一端设置第二极板，所述第四子支路的一端为电能输出负极端，另一端设置第二导电端子；/n所述无线电能传输装置具有电能传输状态，在所述电能传输状态，所述电能发射部的所述第一极板和所述电能接收部的所述第二极板相对设置以形成耦合电容，使得所述第一子支路和所述第三子支路形成能量流传输支路，所述电能发射部的所述第一导电端子与所述电能接收部的所述第二导电端子相接触，使得所述第二子支路和所述第四子支路形成能量流返回支路。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电场耦合的无线电能传输装置，其特征在于，包括相互独立设置的电能发射部和电能接收部，所述电能发射部包括第一子支路和第二子支路，所述第一子支路的一端为电能输入正极端，另一端设置第一极板，所述第二子支路的一端为电能输入负极端，另一端设置第一导电端子，所述电能接收部包括第三子支路和第四子支路，所述第三子支路的一端为电能输出正极端，另一端设置第二极板，所述第四子支路的一端为电能输出负极端，另一端设置第二导电端子；
所述无线电能传输装置具有电能传输状态，在所述电能传输状态，所述电能发射部的所述第一极板和所述电能接收部的所述第二极板相对设置以形成耦合电容，使得所述第一子支路和所述第三子支路形成能量流传输支路，所述电能发射部的所述第一导电端子与所述电能接收部的所述第二导电端子相接触，使得所述第二子支路和所述第四子支路形成能量流返回支路。


2.根据权利要求1所述的基于电场耦合的无线电能传输装置，其特征在于，所述电能发射部还包括第一承载部，所述第一极板和所述第一导电端子设置于所述第一承载部，
所述第一导电端子在所述第一承载部上的位置可调；和/或，
所述第一极板在所述第一承载部上的位置可调。


3.根据权利要求2所述的基于电场耦合的无线电能传输装置，其特征在于，所述电能发射部还包括第一驱动部件，用于驱动所述第一导电端子运动；和/或，
所述电能发射部还包括第二驱动部件，用于驱动所述第一极板运动。


4.根据权利要求3所述的基于电场耦合的无线电能传输装置，其特征在于，所述电能发射部还包括控制器，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡春伟，武帅，张志鹏，姜龙云，任秀云，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，山东船舶技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37