一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及充電裝置，是一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前電動輪椅主要使用充電電池進(jìn)行供電，以進(jìn)行各種必要的動作。傳統(tǒng)的充電方式是通過導(dǎo)線連接對電池進(jìn)行充電，雖然該方式可以滿足用戶的需求，但對使用輪椅的特殊人群而言需要經(jīng)常地對導(dǎo)線進(jìn)行插拔用來充電，給用戶造成不便。而釆用無線充電不但可以避免頻繁的插拔電源，解決充電導(dǎo)線的雜亂放置，而且充電設(shè)備與電源分離，降低了危險(xiǎn)系數(shù)，極大的方便了特殊人群的生活。
[0003]無線電能傳輸主要包括電磁感應(yīng)耦合式、輻射式和磁耦合諧振式三種方式，各有優(yōu)缺點(diǎn)。磁耦合諧振式無線充電技術(shù)作為無線充電的一種嶄新方式，在發(fā)射端附近空間產(chǎn)生高頻的交變電磁場，而接收端接收電磁能，得到高頻交流電壓，可實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)距離的電能傳輸。該技術(shù)被美國《技術(shù)評論》雜志列為未來十大科研方向之一，屬前沿性技術(shù)。迄今，未見有關(guān)電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置的文獻(xiàn)報(bào)道和實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，對現(xiàn)有的單一功能電路進(jìn)行有機(jī)的組合和創(chuàng)新，提供一種使用方便，維護(hù)簡單，可靠性高的電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置。
[0005]實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置，其特征是，它包括:發(fā)射裝置與充電裝置信號連接，所述發(fā)射裝置包括直流電源、信號發(fā)生器電路、高頻功率放大器電路和發(fā)射線圈，直流電源分別與信號發(fā)生器電路、高頻功率放大器電路電連接，為信號發(fā)生器電路和高頻功率放大器電路提供電壓，信號發(fā)生器電路與高頻功率放大器電路電連接，高頻功率放大器電路與發(fā)射線圈電連接；所述充電裝置包括:接收線圈、單相橋式整流濾波電路和充電電池，接收線圈與單相橋式整流濾波電路電連接，單相橋式整流濾波電路與充電電池發(fā)射裝置電連接。
[0006]所述高頻信號發(fā)生器電路包括:電阻R1~R3、電容C1~C3、三極管Ql和晶振Xl電連接。
[0007]所述功率放大器電路包括:功率三級管Q2~Q3、電容C4~C10、電感L1~L2、可調(diào)電阻R4和磁環(huán)D電連接。
[0008]所述單相橋式整流濾波電路包括:瞬態(tài)抑制二極管TVS1、整流二極管D1~D4、濾波電容C13~C15和電阻R5電連接。
[0009]本發(fā)明的一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置的直流電源通過信號發(fā)生器電路得到高頻正弦交流信號，然后由高頻功率放大器電路對交流信號進(jìn)行功率放大，供給發(fā)射線圈使產(chǎn)生諧振，生成高頻交變電磁場，接收線圈通過與發(fā)射線圈耦合諧振接收無線電磁能，最后，單相橋式整流濾波電路對接收線圈的高頻交流電進(jìn)行整流濾波，從而得到直流電對充電電池充電。具有使用方便，維護(hù)簡單，可靠性高，適用于電動輪椅充電電池充電時(shí)使用等優(yōu)點(diǎn)。
[0010]圖1是本發(fā)明的一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是圖1中信號發(fā)生器電路原理圖；
圖3是圖1中高頻功率放大器電路原理圖；
圖4是圖1中發(fā)射線圈與接收線圈電路原理圖；
圖5是圖1中單相橋式整流濾波電路圖；
圖6是實(shí)施例1的一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置安裝位置示意圖；
圖7為圖6的左視不意圖；
圖8是實(shí)施例2的一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置安裝位置示意圖。
[0011]圖中:1充電電池，2充電裝置，3地面，4發(fā)射裝置，5墻壁，6信號發(fā)生器電路，7高頻功率放大器電路，8發(fā)射線圈，9接收線圈，10單相橋式整流濾波電路，11直流電源。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0013]參照圖1-圖6，本發(fā)明一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置，包括:發(fā)射裝置4與充電裝置2信號連接，所述發(fā)射裝置包括直流電源11、信號發(fā)生器電路6、高頻功率放大器電路7和發(fā)射線圈8，直流電源11分別與信號發(fā)生器電路6、高頻功率放大器電路7電連接，為信號發(fā)生器電路6和高頻功率放大器電路7提供電能，信號發(fā)生器電路6與高頻功率放大器電路7電連接，高頻功率放大器電路7與發(fā)射線圈8電連接；所述充電裝置2包括:接收線圈9、單相橋式整流濾波電路10和充電電池1，接收線圈9與單相橋式整流濾波電路10電連接，單相橋式整流濾波電路10與充電電池發(fā)射裝置電連接。發(fā)射裝置和充電裝置分別由碳纖維材質(zhì)進(jìn)行封裝。直流電源11輸出為12V直流電，供給信號發(fā)生器電路6和高頻功率放大器電路7直流電壓，以及對電動輪椅電池提供電能。直流電源需將市電220V交流電進(jìn)行變壓整流從而輸出穩(wěn)定的12V直流電壓。
[0014]參照圖2，信號發(fā)生器電路6為微型可調(diào)信號發(fā)生電路，將直流電產(chǎn)生高頻交流電，其波形為高頻正弦信號波，頻率為1MHz左右，輸出電壓值符合所需裝置的電壓需求，包括電阻R1~R3、電容C1~C3、三極管Q1、晶振Xl電連接。所述的電阻R1，電容C2，C3—端接直流電源11正極；電阻Rl和電容C2的另一端接晶振Xl ；電阻Rl和R2 —端接三極管Ql的基極；電阻R2、R3、電容Cl和C3的一端接直流電源11負(fù)極；電阻R3和電容Cl的另一端接三極管Ql的發(fā)射極；電容C2的另一端接三極管Ql的集電極；電容C3和三極管Ql分別接輸出端Voutl+和Voutl-。
[0015]參照圖3，高頻功率放大器電路7將功率進(jìn)行放大，以提供給充電電池I足夠的功率，包括功率三極管Q2~Q3、電容C4~C10、電感L1~L2、可調(diào)電阻R4和磁環(huán)D。所述的三極管Q2的基極和發(fā)射極分別與信號發(fā)生器的輸出端Voutl+和Voutl-連接。電感L1、L2、電容C6~C10的一端共同連接直流電源11的正極；三極管Q2、Q3發(fā)射極、電阻R4、電容C4、C6~C10的另一端共同連接直流電源的負(fù)極；電感L1、電容C4、C5的一端連接三極管Q2的集電極；電容C5、磁環(huán)D的一端連接三極管Q3的基極；磁環(huán)D與電阻R4連接；電感L2和發(fā)射線圈8連接三極管Q3的集電極。
[0016]參照圖4，發(fā)射線圈8用來發(fā)射電磁能，由繞制在絕緣材料上的銅線L3及可變電容Cll組成。銅線及可變電容Cll的一端Vinl+與三極管Q3的集電極連接，銅線及可變電容Cll的另一端Vinl-接地。接收線圈9用來接收電磁能，由繞制在絕緣材料上的銅線L4及可變電容C12組成。銅線L3及可變電容Cll的兩端分別接輸出端Vout2+和Vout2_。
[0017]參照圖5，單相橋式整流濾波電路10將接收線圈9的高頻交流電壓進(jìn)行整流、濾波，包括瞬態(tài)抑制二極管TVS1、整流二極管D1-D4、濾波電容Cl3~C15、電阻R5組成。所述瞬態(tài)抑制二極管TVSl的兩端分別和輸入端Vin2+和Vin2-;所述的整流二極管D1~D4，Dl的正極與D4的負(fù)極相連接到輸入端Vin2+，D2的負(fù)極與D3的正極相連，接到輸入端Vin2_，Dl的負(fù)極與D3的負(fù)極相連接到濾波電容C13的正極，D2的正極與D4的正極相連，接到濾波電容C13的負(fù)極；電阻R5的兩端分別接濾波電容C13、C14的正極；電容C15的一端與電容C14的正極相連接到輸出Vout3+，電容C15的另一端與電容C13、C14的負(fù)極相連接到輸出Vout3-;輸出端Vout3+和Vout3-即可接充電電池I進(jìn)行充電。
[0018]參照圖6和圖7，實(shí)施例1的一種安裝方式為發(fā)射裝置4放置于室內(nèi)地面3上，發(fā)射裝置4通過連接220V交流電進(jìn)行工作，并由LED燈顯示工作狀態(tài)；充電裝置2置于電動輪椅的底部，充電裝置2輸出可供充電電池I充電的直流電壓。
[0019]參照圖8，實(shí)施例2的另一種安裝方式為發(fā)射裝置4置于室內(nèi)的墻壁5上，由220V交流電電源插座進(jìn)行供電，并由LED燈顯示工作狀態(tài)，而充電裝置2位于電動輪椅側(cè)面，兩者平行，充電裝置2輸出可供充電電池I充電的直流電壓。
[0020]本發(fā)明的一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置的工作過程是，直流電源11通過信號發(fā)生器電路6得到高頻正弦交流信號，然后由高頻功率放大器電路7對交流信號進(jìn)行功率放大，供給發(fā)射線圈8使產(chǎn)生諧振，生成高頻交變電磁場，接收線圈9通過與發(fā)射線圈8耦合諧振接收無線電磁能。最后，單相橋式整流濾波電路10對接收線圈9的高頻交流電進(jìn)行整流濾波，從而得到直流電對充電電池I充電。具有使用方便，維護(hù)簡單，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，適用于電動輪椅充電電池充電時(shí)使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置，其特征是，它包括:發(fā)射裝置與充電裝置信號連接，所述發(fā)射裝置包括直流電源、信號發(fā)生器電路、高頻功率放大器電路和發(fā)射線圈，直流電源分別與信號發(fā)生器電路、高頻功率放大器電路電連接，為信號發(fā)生器電路和高頻功率放大器電路提供電壓，信號發(fā)生器電路與高頻功率放大器電路電連接，高頻功率放大器電路與發(fā)射線圈電連接；所述充電裝置包括:接收線圈、單相橋式整流濾波電路和充電電池，接收線圈與單相橋式整流濾波電路電連接，單相橋式整流濾波電路與充電電池電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置，其特征是，所述高頻信號發(fā)生器電路包括:電阻R1~R3、電容C1~C3、三極管Ql和晶振Xl電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置，其特征是，所述功率放大器電路包括:功率三級管Q2~Q3、電容C4~C10、電感L1~L2、可調(diào)電阻R4和磁環(huán)D電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置，其特征是，所述單相橋式整流濾波電路包括:瞬態(tài)抑制二極管TVS1、整流二極管D1~D4、濾波電容C13~C15和電阻R5電連接。
【專利摘要】本發(fā)明是一種電動輪椅充電電池的磁耦合諧振式無線電能充電裝置，其特點(diǎn)是，包括：發(fā)射裝置與充電裝置信號連接，發(fā)射裝置包括直流電源、信號發(fā)生器電路、高頻功率放大器電路和發(fā)射線圈，直流電源分別與信號發(fā)生器電路、高頻功率放大器電路電連接，信號發(fā)生器電路與高頻功率放大器電路電連接，高頻功率放大器電路與發(fā)射線圈電連接；充電裝置包括：接收線圈、單相橋式整流濾波電路和充電電池，接收線圈與單相橋式整流濾波電路電連接，單相橋式整流濾波電路與充電電池電連接。具有使用方便，維護(hù)簡單，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，適用于電動輪椅充電電池充電時(shí)使用。
【IPC分類】H02J7-02
【公開號】CN104810907
【申請?zhí)枴緾N201510264384
【發(fā)明人】李江, 張鵬, 李國慶, 馬騰
【申請人】東北電力大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月22日