防爆无线充电系统及方法技术方案

本申请涉及一种防爆无线充电系统及方法，该无线充电系统包括无线连接的充电发射端及充电接收端，还包括：储液容器，所述储液容器顶部设置有开口，所述充电发射端设置于所述储液容器内部，所述充电接收端移动吊装于所述储液容器顶部，所述充电接收端的输出端电性连接一用电设备；其中，所述储液容器、所述充电接收端和所述用电设备中至少一者设置为可升降的，以能够使所述充电接收端没入液位以下并与所述充电发射端电磁耦接。通过本申请，提供无线充电装置一安全的工作环境，隔绝易燃易爆环境，并可有效实现散热效果。并可有效实现散热效果。并可有效实现散热效果。

【技术实现步骤摘要】
防爆无线充电系统及方法


[0001]本申请涉及无线充电领域，特别是涉及基于无线电能传输技术的防爆无线充电系统及方法。

技术介绍

[0002]煤炭是我国的一种重要能源，然而煤矿安全问题一直制约着我国煤炭工业的发展。众所周知，煤矿井下的易燃易爆气体、液体及粉尘在与空气(氧化剂)混合达到一定浓度的情况下，在一定的温度或者点火能量下就可能剧烈燃烧发生爆炸。井下爆炸环境中电气设备无线充电的难题主要是由于井下电气设备引燃爆炸混合物，其成因主要有以下两方面：一是电气设备产生的火花、电弧；二是电气设备表面(即是爆炸混合物相接触的表面)发热。所以，在爆炸危险区域内，所有的电气应使用防爆电器。尤其是对于煤矿井下的空气中，在瓦斯及煤尘含量达到一定浓度的条件下，如果产生的电火花、电弧或局部热效应达到点燃能量，就会燃烧或爆炸，这对煤矿井下是极其危险和不利的，因此对于煤矿井下的电气设备的防爆性能更为严格。
[0003]无线电能传输技术是通过空间电磁场耦合进行电能传输的无接触式充电技术，它使电气设备彻底摆脱了有线电缆的束缚，极大地便捷了设备的维护和管理。基于磁耦合谐振的无线电能传输技术具有传输距离较大、传输效率高、电磁辐射较低、穿透性、非接触性、无电线连接、无拉弧打火现象等特性，安全性大大提高。
[0004]虽然无线电能传输技术没有裸露的电极，但是在工作过程中仍然存在电磁场，易燃易爆气体在电磁场中依然存在爆炸的可能性，或者是进入金属异物、金属粉尘导致的次生风险，即金属在电磁场中产生涡流加热，从而引燃气体。目前针对将无线电能传输技术应用在煤矿等存在危险性易燃易爆气体或粉尘环境中，解决电气设备充电的难题，尚未提出行之有效的、彻底的安全解决方案。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种基于无线电能传输技术的防爆无线充电系统及方法，以满足煤矿下安全充电的需求，将显著提高煤矿安全生产的技术保障水平。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种防爆无线充电系统，包括无线连接的充电发射端及充电接收端，具体的，还包括：
[0007]储液容器，所述储液容器顶部设置有开口，所述充电发射端设置于所述储液容器内部，所述充电接收端移动吊装于所述储液容器顶部，所述充电接收端的输出端电性连接一用电设备；具体的，所述充电接收端通过一支撑杆固定电性连接所述用电设备，所述用电设备为移动机器人或其他煤矿井下用移动电动设备。
[0008]其中，所述储液容器、所述充电接收端和所述用电设备中至少一者设置为可升降的，以能够使所述充电接收端没入液位以下并与所述充电发射端电磁耦接。
[0009]在其中一些实施例中，该系统还包括：
[0010]传感器控制器，通信连接所述充电发射端；具体的，所述传感器控制器与所述充电发射端通过通讯线缆连接实现串口通信。
[0011]液位传感器，固定设置于所述储液容器内并电性连接所述传感器控制器，所述液位传感器监测储液容器中的液位并发送液位信号至所述传感器控制器；
[0012]温度传感器，固定设置于所述储液容器内并电性连接所述传感器控制器，所述温度传感器监测所述储液容器中的温度并发送温度信号至所述传感器控制器；
[0013]所述传感器控制器接收所述液位信号及所述温度信号并与一预设安全液位及一设定温度范围进行比较，输出一达标信号或不达标信号至所述充电发射端，所述充电发射端根据所述达标信号或不达标信号判断启动或停止无线充电，以保证所述储液容器内的液位和温度满足预设条件。若所述储液容器中液位未达到预设安全液位或液体温度过高则进行报警，从而提醒工作人员检查异常情况或补充液体。
[0014]在其中一些实施例中，该系统还包括：
[0015]隔爆箱，设置于所述储液容器下部、内部或集成于所述充电发射端，所述传感器控制器设置于所述隔爆箱内部。
[0016]在其中一些实施例中，该系统还包括：
[0017]升降装置，固定设置于所述储液容器底部，所述升降装置用于控制所述储液容器同步上升或下降。
[0018]在其中一些实施例中，该系统还包括：
[0019]升降装置，固定设置于所述用电设备上，所述升降装置用于控制所述用电设备及所述充电接收端上升或下降。
[0020]在其中一些实施例中，所述充电发射端进一步包括：
[0021]发射端功率变换器，电性连接一供电电源，所述发射端功率变换器用于接收所述供电电源的输入并转换为高频交流电输出；具体的，所述供电电源为供电电网或设置于所述隔爆箱内且电性连接所述充电发射端的开关电源。可选的，所述充电发射端通过防爆软管并经电源线缆连接所述供电电源；
[0022]发射端线圈，电性连接所述发射端功率变换器并电磁耦接所述充电接收端的接收端线圈；
[0023]发射端控制器，电性连接所述发射端功率变换器并通信连接所述传感器控制器；
[0024]发射端通信模块，电性连接所述发射端控制器并无线连接所述充电接收端的接收端通信模块。
[0025]在其中一些实施例中，所述充电接收端进一步包括：
[0026]接收端线圈，电磁耦接所述发射端线圈，所述接收端线圈用于通过磁场耦合拾取所述发射端线圈的高频交流电；
[0027]接收端功率变换器，电性连接所述接收端线圈并电性连接所述用电设备，所述接收端功率变换器用于接收所述高频交流电并转换为直流电供给所述用电设备；
[0028]接收端控制器，电性连接所述接收端功率变换器以控制所述接收端功率变换器接收所述高频交流电后转换为用电设备所需的直流电；
[0029]接收端通信模块，电性连接所述接收端控制器并无线连接所述发射端通信模块。
[0030]在其中一些实施例中，所述发射端通信模块和所述接收端通信模块基于但不限于
RF通信(Radio Frequency Communication)、载波通信、光通信或水声通信进行无线通信。
[0031]在其中一些实施例中，所述充电发射端和充电接收端均采用防爆结构。
[0032]在其中一些实施例中，所述液位传感器和温度传感器均采用防水防爆型传感器。
[0033]在其中一些实施例中，所述充电发射端与所述供电电源、所述液位传感器和温度传感器与所述传感器控制器之间的连接线缆外部均设置有防爆管，从而适用于爆炸性气体或粉尘环境。
[0034]第二方面，本申请实施例提供了一种防爆无线充电方法，采用如上所述的防爆无线充电系统，该方法包括：
[0035]达标信号获取步骤，通过所述传感器控制器接收所述温度信号和液位信号，并根据所述温度信号和/或所述液位信号输出一达标信号或不达标信号至所述发射端控制器；
[0036]充电信号获取步骤，所述发射端控制器接收所述充电接收端或一后台服务器发出的启动充电信号或停止充电信号；
[0037]无线充电步骤，所述发射端控制器根据所述达标信号、不达标信号、所述启动充电信号和/或所述停止充电信号控制所述充电发射端启动或停止无线充电。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防爆无线充电系统，包括无线连接的充电发射端及充电接收端，其特征在于，还包括：储液容器，所述储液容器顶部设置有开口，所述充电发射端设置于所述储液容器内部，所述充电接收端移动吊装于所述储液容器顶部，所述充电接收端的输出端电性连接一用电设备；其中，所述储液容器、所述充电接收端和所述用电设备中至少一者设置为可升降的，以能够使所述充电接收端没入液位以下并与所述充电发射端电磁耦接。2.根据权利要求1所述的防爆无线充电系统，其特征在于，还包括：传感器控制器，通信连接所述充电发射端；液位传感器，固定设置于所述储液容器内并电性连接所述传感器控制器，所述液位传感器监测储液容器中的液位并发送液位信号至所述传感器控制器；温度传感器，固定设置于所述储液容器内并电性连接所述传感器控制器，所述温度传感器监测所述储液容器中的温度并发送温度信号至所述传感器控制器；所述传感器控制器接收所述液位信号及所述温度信号并与一预设安全液位及一设定温度范围进行比较，输出一达标信号或不达标信号至所述充电发射端，所述充电发射端根据所述达标信号或不达标信号判断启动或停止无线充电。3.根据权利要求2所述的防爆无线充电系统，其特征在于，还包括：隔爆箱，设置于所述储液容器下部、内部或集成于所述充电发射端，所述传感器控制器设置于所述隔爆箱内部。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的防爆无线充电系统，其特征在于，还包括：升降装置，固定设置于所述储液容器底部，所述升降装置用于控制所述储液容器同步上升或下降。5.根据权利要求1
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3中任一项所述的防爆无线充电系统，其特征在于，还包括：升降装置，固定设置于所述用电设备上，所述升降装置用于控制所述用电设备及所述充电接收端上升或下降。6.根据权利要求1
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3中任一项所述的防爆无线充电系统，其特征在于，所述充电发射端进一步包括：发射端功率变换器，电性连接一供电电源；发射端线圈，电性连接所述发射端功率变换器并电磁耦接所述充电接收端的接收端线圈；发射端控制器，电性连接所述发射端功率变换器并通信连接所述传感器控制器；发射端通信模...

【专利技术属性】
技术研发人员：李聃，谢丰姣，刘凡，冯兰娣，
申请(专利权)人：青岛鲁渝能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：