CN215120300U - Agv小车的无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种AGV小车的无线充电系统，包括：固设于承载面的充电桩，与供电源连接；设于充电桩内且呈竖向设置的发射端共振线圈；设于充电桩内的DC‑AC高频逆变模块，连接在发射端共振线圈和供电源之间；设于AGV小车内的接收端共振线圈，呈竖向设置，接收端共振线圈可与发射端共振线圈耦合连接；设于AGV小车内的AC‑DC高频整流模块，连接在接收端共振线圈和AGV小车内的电池之间；设于AGV小车内的DC‑DC电压调整电路，连接在AC‑DC高频整流模块和电池之间。本实用新型实现了接收端的电压的调整，满足接收端电路的在大电流和大功率的前提下，系统锁定于正交模式，保证无线电能的高效率传输。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线充电技术领域，特指一种AGV小车的无线充电系统。
背景技术
随着科技的进步，人工智能的种类越来越多，由于机器人的便捷，各种不同类型的机器人被运用于不同的领域。AGV(Automated Guided Vehicle)工业机器人，通常也称为AGV小车，指配备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的路线行驶，具有各种运载功能的搬运车。AGV 通常以可充电的蓄电池为其动力来源，充电方式通常分为接触式充电以及无线充电。由于AGV运输货物的多样性，传统的接触式充电方案难以满足其充电的要求。传统触片技术要求AGV充电时具有较高的对位精度，并且对于潮湿、腐蚀、高压、燃气等能源危险环境和物理粉尘环境都难以兼容，此外随着AGV需求充电功率不断增大，充电电流不断上升，接触打火也将引入巨大的安全隐患。无线充电技术现今已趋于发展成熟，且在越来越多的场合下得到应用，正在不断改变人们的生活和生产方式。对于 AGV小车的充电场景，无线充电技术可以在保障AGV续航能力的基础上提供较大的自由度、全密封的充电过程以及安全可控的磁场环境，较好的解决了上述问题。
同时，现有无线充电技术亦存在不足，从已有无线充电技术来看，目前无线充电遇到的难题是传输距离近，效率低，稳定性弱，方向性差。比如麻省理工学院的Marin教授首次提出的共振式无线电能传输技术就只存在一个最佳的工作距离；斯坦福大学的FanShanhui教授提出的利用非线性电路自动追踪劈裂模式的电路稳定性较低，空载压力大等。
在此背景下，申请人提出了一在先专利申请(申请号为 202010290183.0，发明创造名称为接收端调控的正交模式追踪系统及方法)一种接收端调控的正交模式追踪系统及方法，通过调节接收端的能量损耗速率可使得系统维持在正交模式下，进而提高系统的传输效率及稳定性。但由于AGV小车的充电要求需要满足大电流和大功率，所以上述的接收端调控的正交模式追踪系统无法直接应用于AGV小车。为此亟需提供一种能够适用于大电流和大功率前提下的高效率充电系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种AGV小车的无线充电系统，解决在满足大电流和功率的前提下保持高效率充电的问题。
实现上述目的的技术方案是：
本实用新型提供了一种AGV小车的无线充电系统，包括：
固设于承载面的充电桩，与供电源连接；
设于所述充电桩内且呈竖向设置的发射端共振线圈；
设于所述充电桩内的DC-AC高频逆变模块，所述DC-AC高频逆变模块连接在所述发射端共振线圈和所述供电源之间；
设于所述AGV小车内的接收端共振线圈，所述接收端共振线圈也呈竖向设置，所述接收端共振线圈可与所述发射端共振线圈耦合连接；
设于所述AGV小车内的AC-DC高频整流模块，所述AC-DC高频整流模块连接在所述接收端共振线圈和所述AGV小车内的电池之间；以及
设于所述AGV小车内的DC-DC电压调整电路，所述DC-DC电压调整电路连接在所述AC-DC高频整流模块和所述电池之间。
本实用新型的AGV小车的无线充电系统在AGV小车上设置DC-DC 电压调整电路，实现了接收端的电压的调整，满足接收端电路的在大电流和大功率的前提下，系统锁定于正交模式，保证无线电能的高效率传输。充电桩内的发射端共振线圈呈竖向设置，AGV小车的接收端共振线圈也呈竖向设置，在无线充电时，AGV小车移动到充电桩附近时，接收端共振线圈和发射端共振线圈相面对设置，能够实现对AGV小车的无线充电，且接收端共振线圈和发射端共振线圈之间可允许一定的偏差，系统能够通过接收端的电压的调整来保证电能的高效率传输。
本实用新型AGV小车的无线充电系统的进一步改进在于，还包括连接在所述供电源和所述DC-AC高频逆变模块之间的第一热敏电阻。
本实用新型AGV小车的无线充电系统的进一步改进在于，还包括连接在所述AC-DC高频整流模块和所述电池之间的第二热敏电阻。
本实用新型AGV小车的无线充电系统的进一步改进在于，所述接收端共振线圈为方形。
本实用新型AGV小车的无线充电系统的进一步改进在于，所述发射端共振线圈和所述接收端共振线圈的本征频率相同。
本实用新型AGV小车的无线充电系统的进一步改进在于，还包括设于所述充电桩内并与所述发射端共振线圈耦合连接的发射端非共振线圈，所述发射端非共振线圈也呈竖向设置。
本实用新型AGV小车的无线充电系统的进一步改进在于，所述发射端共振线圈为方形。
本实用新型AGV小车的无线充电系统的进一步改进在于，所述接收端共振线圈由导线绕制形成的三层线圈结构构成，相邻的两层线圈结构的绕制方向相反。
本实用新型AGV小车的无线充电系统的进一步改进在于，还包括设于所述AGV小车内的微控制单元，所述微控制单元与所述DC-DC电压调整电路连接。
附图说明
图1为本实用新型AGV小车的无线充电系统的结构示意图。
图2为本实用新型AGV小车的无线充电系统中发射端的系统原理图。
图3为本实用新型AGV小车的无线充电系统中接收端的系统原理图。
图4为本实用新型AGV小车的无线充电系统的效率图。
图5为本实用新型AGV小车的无线充电系统的功率图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
参阅图1，本实用新型提供了一种AGV小车的无线充电系统，用于为AGV小车进行无线充电，本实用新型的无线充电系统在接收端设置了DC-DC电压调整电路，可实现接收端的电压的调整，通过接收端的电压调整让无线充电系统锁定于正交模式，进而提高电能的高效率传输，且电压的调整能够保证接收端的大电流充电要求，满足了AGV小车的大电流和大功率的充电要求。另外，充电桩内的发射端共振线圈和AGV小车内的接收端共振线圈均呈竖向设置，在充电时两者可相面对，且由于接收端的电压可以调整，使得发射端共振线圈和接收端共振线圈之间能够允许一定的偏差距离。下面结合附图对本实用新型AGV小车的无线充电系统进行说明。
参阅图1，显示了本实用新型AGV小车的无线充电系统的结构示意图。参阅图2，显示了本实用新型AGV小车的无线充电系统中发射端的系统原理图。参阅图3，显示了本实用新型AGV小车的无线充电系统中接收端的系统原理图。下面结合图1至图3，对本实用新型AGV小车的无线充电系统进行说明。
如图1至图3所示，本实用新型的AGV小车的无线充电系统包括充电桩21、发射端共振线圈22、DC-AC高频逆变模块251、接收端共振线圈23、AC-DC高频整流模块261以及DC-DC电压调整电路262，充电桩 21固设于承载面上，该承载面可以为地面还可以为楼板面，充电桩21与供电源30连接；发射端共振线圈22设于充电桩21内，该发射端共振线圈22呈竖向设置；DC-AC高频逆变模块251设于充电桩21内，该DC-AC 高频逆变模块251连接在发射端共振线圈22和供电源30之间，供电源 30提供市电输入，市电通过DC-AC高频逆变模块251转变成高频电磁波，进而输入给发射端共振线圈22。接收端共振线圈23设于AGV小车10内，该接收端共振线圈23也呈竖向设置，接收端共振线圈23可与发射端共振线圈22耦合连接，发射端共振线圈22将高频电磁波发送给接收端共振线圈23，实现了无线电能的传输。AC-DC高频整流模块261设于AGV小车10内，该AC-DC高频整流模块261连接在接收端共振线圈23和AGV 小车10内的电池11之间，AC-DC高频整流模块261将接收端共振线圈 23接收到的高频电磁波转变为直流，输入给电池11，实现了对电池11 进行充电。DC-DC电压调整电路262设于AGV小车内，该DC-DC电压调整电路262连接在AC-DC高频整流模块261和电池11之间，DC-DC 电压调整电路262能够调整接收端的电压的大小，从而在满足大电流和大功率的前提下，将系统锁定于正交模式，保证无线电能的高效率传输。
在本实用新型的一种具体实施方式中，如图2所示，本实用新型的无线充电系统还包括连接在供电源30和DC-AC高频逆变模块251之间的第一热敏电阻252，该第一热敏电阻252用于实现检测其所在电路的温度，起到了温度保护的作用，使得充电时的发热变得可控。
进一步地，第一热敏电阻252设于充电桩21内，具体地，该第一热敏电阻252与DC-AC高频逆变模块251安装在一线路板上，该线路板安装在充电桩21内。
再进一步地，还包括蓝牙通讯电路253，该蓝牙通讯电路253设于充电桩21内，该蓝牙通讯电路253与第一热敏电阻252连接，用于将第一热敏电阻252感应到的温度数据以蓝牙通讯的方式发送出去。蓝牙通讯电路253用于实现充电桩21处的通信数据的收发，能够将充电桩21处的通信数据发送给对应的AGV小车10，还能够接收对应的AGV小车10发送来的通信数据。
在本实用新型的一种具体实施方式中，如图3所示，本实用新型的无线充电系统还包括连接在AC-DC高频整流模块261和电池11之间的第二热敏电阻263，该第二热敏电阻263用于检测其所在的电路的温度，起到了温度保护的作用，使得充电时的发热变得可控。
进一步地，第二热敏电阻263设于AGV小车10内，具体地，该第二热敏电阻263和AC-DC高频整流模块261安装在一线路板上，该线路板安装在AGV小车10内。
在本实用新型的一种具体实施方式中，接收端共振线圈23和发射端共振线圈22的本征频率相同，接收端共振线圈23和发射端共振线圈22 为方形线圈。
接收端共振线圈23的尺寸在90mm×90mm至150mm×150mm之间，且接收端共振线圈23的外形呈正方形，该接收端共振线圈23的尺寸与系统的功率有一定的对应关系，接收端共振线圈23的尺寸越大，系统的功率也越大。本实用新型的无线充电系统的功率在100w至3000w之间。
接收端共振线圈23由导线绕制形成的三层线圈结构构成，相邻的两层线圈机构的绕制方向相反。较佳地，接收端共振线圈23的每层线圈结构绕制有8匝，各层线圈结构之间紧密贴合。导线选用0.1×250股的利兹线。
发射端共振线圈22的尺寸在100mm×100mm至150mm×150mm之间，该发射端共振线圈22的外形成正方形。发射端共振线圈22由导线绕制形成的两层线圈结构构成，相邻的两层线圈机构的绕制方向相反。较佳地，发射端共振线圈22的每层线圈结构绕制有9匝，各层线圈结构之间紧密贴合。导线选用0.1×250股的利兹线。
在本实用新型的一种具体实施方式中，如图1和图2所示，无线充电系统还包括设于充电桩21内并与发射端共振线圈22耦合连接的发射端非共振线圈24，发射端非共振线圈24也呈竖向设置。发射端非共振线圈24 与发射端共振线圈22相邻近设置。
发射端非共振线圈24呈方形，由导线绕制形成的两层线圈结构构成，相邻的两层线圈机构的绕制方向相反。较佳地，接收端非共振线圈24的每层线圈结构绕制有8匝，各层线圈结构之间紧密贴合。导线选用0.1× 250股的利兹线。
在一较佳实施方式中，接收端共振线圈23的尺寸为90mm×90mm，发射端共振线圈22的尺寸为100mm×100mm，发射端非共振线圈24的尺寸为100mm×100mm，无线充电系统的传输距离为0至50mm，水平偏移距离为±50mm，旋转角度为0°至30°之间。
在本实用新型的一种具体实施方式中，无线充电系统还包括设于 AGV小车10内的微控制单元，该微控制单元与DC-DC电源调整电路262 控制连接，通过微控制单元控制调节DC-DC电源调整电路262从而实现了电压的调整。
进一步地，如图3所示，在AGV小车10处也设有蓝牙通讯电路264，该蓝牙通讯电路264可实现通信数据的收发，该蓝牙通讯电路264与充电桩处的蓝牙通讯电路253通信连接，实现发射端和接收端的数据通信。微控制单元可通过蓝牙通讯电路264接收发射端的电路的状态数据，比如第一热敏电阻的温度数据，发射端电路的电压数据、电流数据等，微控制单元通过发射端电路和接收端的电路的变化来调整DC-DC电源调整电路 262的电压，将无线充电系统锁定于正交模式，保证系统维持最佳效率。微控制单元在调节DC-DC电源调整电路262时，将接收端处电压调节为低压状态，配合发射端的高压状态，形成了接收端处于低压高流的充电状态，保证了电池的充电效率。
较佳地，DC-DC电源调整电路262采用DC-DC转换电路拓扑，实现电压的调节功能。
如图2所示，充电桩21处还设有功率因数校正模块254，该功率因数校正模块254连接在供电源30和DC-AC高频逆变模块251之间，功率因数校正模块254用于将交流电转变成直流电。
如图4所示，显示了本实用新型的无线充电系统的效率图，间距d 表示能量的传输距离，也即发射端共振线圈和接收端共振线圈之间的距离，效率η表示能够传输效率，在系统传输距离发生变化时，通过调整接收端输出电压实现正交模式的追踪，可维持系统的传输效率在大范围保持相对稳定，当传输距离过大时才会缓慢下降。
如图5所示，显示了本实用新型的无线充电系统的功率图，间距d 表示能量的传输距离，也即发射端共振线圈和接收端共振线圈之间的距离，功率p表示系统功率，在系统传输距离发生变化时，通过调整电压实现正交模式的追踪，可维持系统的功率在大范围保持相对稳定，当传输距离过大时才会缓慢下降。
以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种AGV小车的无线充电系统，其特征在于，包括：
固设于承载面的充电桩，与供电源连接；
设于所述充电桩内且呈竖向设置的发射端共振线圈；
设于所述充电桩内的DC-AC高频逆变模块，所述DC-AC高频逆变模块连接在所述发射端共振线圈和所述供电源之间；
设于所述AGV小车内的接收端共振线圈，所述接收端共振线圈也呈竖向设置，所述接收端共振线圈可与所述发射端共振线圈耦合连接；
设于所述AGV小车内的AC-DC高频整流模块，所述AC-DC高频整流模块连接在所述接收端共振线圈和所述AGV小车内的电池之间；以及
设于所述AGV小车内的DC-DC电压调整电路，所述DC-DC电压调整电路连接在所述AC-DC高频整流模块和所述电池之间。
2.如权利要求1所述的AGV小车的无线充电系统，其特征在于，还包括连接在所述供电源和所述DC-AC高频逆变模块之间的第一热敏电阻。
3.如权利要求1所述的AGV小车的无线充电系统，其特征在于，还包括连接在所述AC-DC高频整流模块和所述电池之间的第二热敏电阻。
4.如权利要求1所述的AGV小车的无线充电系统，其特征在于，所述接收端共振线圈为方形。
5.如权利要求1所述的AGV小车的无线充电系统，其特征在于，所述发射端共振线圈和所述接收端共振线圈的本征频率相同。
6.如权利要求1所述的AGV小车的无线充电系统，其特征在于，还包括设于所述充电桩内并与所述发射端共振线圈耦合连接的发射端非共振线圈，所述发射端非共振线圈也呈竖向设置。
7.如权利要求1所述的AGV小车的无线充电系统，其特征在于，所述发射端共振线圈为方形。
8.如权利要求1所述的AGV小车的无线充电系统，其特征在于，所述接收端共振线圈由导线绕制形成的三层线圈结构构成，相邻的两层线圈结构的绕制方向相反。
9.如权利要求1所述的AGV小车的无线充电系统，其特征在于，还包括设于所述AGV小车内的微控制单元，所述微控制单元与所述DC-DC 电压调整电路连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121490993.7U CN215120300U (zh) | 2021-07-01 | 2021-07-01 | Agv小车的无线充电系统 |
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Publications (1)
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| CN215120300U true CN215120300U (zh) | 2021-12-10 |
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ID=79313232
Family Applications (1)
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| CN202121490993.7U Active CN215120300U (zh) | 2021-07-01 | 2021-07-01 | Agv小车的无线充电系统 |
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| CN (1) | CN215120300U (zh) |
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|---|---|---|---|---|
| CN115179780A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-10-14 | 上海卡珀林智能科技有限公司 | 一种基于单共振系统的电动两轮车无线充电系统 |
| CN115339334A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-11-15 | 上海卡珀林智能科技有限公司 | 电动自行车无线充电系统 |
| CN115782626A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-03-14 | 上海卡珀林智能科技有限公司 | 一种电动自行车充电系统 |
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- 2021-07-01 CN CN202121490993.7U patent/CN215120300U/zh active Active
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