CN106100001A - 一种非接触式电力传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非接触式电力传输系统，其创新点在于：包括无线电力发送单元，该无线电力发送单元用于从电力线非接触方式获得电能，以无线发送供给电力；无线电力接收单元，该无线电力接收单元用于接收电力；以及电力控制及检测中心单元，用于监控、电力使用情况，并实时存储、分析数据资料；无线通信模块，用于实时传输电力使用情况及数据至电力控制及检测中心；电力传输电缆，用于连接供电输入端，为用电设备供电。本发明的非接触式电力传输系统，可大大降低因接触产生的火花而引起危险，同时极大地减少了电力电缆接口及电缆线的使用，该技术无论在矿下危险地区还是在矿上安全地区均可使用。从真正意义上做到了节约资源，科学利用电力。

Description

一种非接触式电力传输系统

技术领域

本发明涉及电连接器、无线电力传输及电力监控系统技术领域，尤其涉及一种非接触式电力传输系统。

背景技术

随着用电设备的广泛应用，人们对用电设备供电传输的安全性也有一定的担心，现有技术中均采用有线传输技术，但是有线传输长时间之后线路老化，接头松动，碰触之间容易产生火花存在安全隐患，而且耗费大量的线材资源，同时人工安装也非常的繁琐。非接触电力传输技术是一项方兴未艾的新技术。其作用机理涉及将交变电磁场从线圈传输到线圈，并在接收线圈中感应出交流电，并供给诸如电池、照明、机车、便携式用电设备。该技术的主要难点在于：如何从电力线在没有电流流过状态下，从电力电缆中取得电能，同时提高效率，不使用物理接口，非一对一非接触电力传输，而是要一条电缆线在没有多个物理接口时，可以采用多个非接触式电力传输装置，并采用无线能量传输，保证传输效率的同时，解决现有技术中电力传输过程的一对一与非系统的局限性、降低危险系数，节约资源的问题,在爆炸环境中安装，使用，维修等操作的危险性高，采用非接触型电力传输，可以有效解决此类安全问题。

例如中国专利CN104269945A公开了一种非接触式电力传输系统，包括发射端和接收端，发射端和接收端各自包括磁芯和线圈，磁芯包括内圈、外圈和设于内、外圈一端的基座，内、外圈均通过其各自的相应端固定在基座上，线圈缠绕在内圈上，其特征在于，内圈的远离基座的一端凸出于外圈的相应端。该技术方案还涉及了信号天线，目的是解决符合尺寸及传输距离要求的非接触式电力传输系统，但是该技术方案中仍然存在着例如调节性不高、智能程度不够，以及组成结构较为复杂，以及没有组成有效网络，只能一对一传送点，在电力电缆上需较多物理接口。

再例如中国专利CN105531899A公开了一种非接触电力传输装置，包括：初级线圈，通过来自电源的供给电流产生磁场；输入检测单元，检测来自所述电源的输入的大小；控制单元，基于所述输入检测单元的检测信号，控制从所述电源对所述初级线圈的供给电流；以及次级线圈，通过来自所述初级线圈的磁场接受电力，所述控制单元在基于所述输入检测单元的检测信号检测到规定值以上的输入变化时，停止对所述初级线圈的电流供给。该技术方案着重体现在利用初级线圈和次级线圈之间，通过检测单元控制，从而控制电流供给。但是该装置中可控性不灵敏，且没有同时具备多种功能，例如能量检测、自励电源等，利用线圈作用是普遍的一种非接触式形式，但是该形式也具有一定的局限性，就是传输距离不能太远，以及没有组成有效网络，只能一对一传送点，在电力电缆上需较多物理接口。因此，关于非接触式电力传输系统以及装置，均还有待改进。

发明内容

为克服现有技术中存在的非接触式电力传输系统的局限性，且构成复杂的问题，只能一对一传送，需要较多的物理接口，不能在已布好的电力线上进行安装，本发明提供了一种非接触式电力传输系统。

本发明采用的技术方案为：一种非接触式电力传输系统，其创新点在于：包括

无线电力发送单元，该无线电力发送单元用于发送供给电力；

无线电力接收单元，该无线电力接收单元用于接收电力；以及

控制中心，用于监控、电力使用情况，并实时存储、分析数据资料；

远程控制中心，通过互联网或云端进行远程操作；

通信，用于实时传输电力使用情况及数据至控制中心；

电力传输电缆，用于连接供电输入端，为用电设备供电；并作为无线电力发送单元非接触式获得电能载体；

供电输入端，用于与外部电力输入接口；

上述各组成部分构成一个有效系统，通过非接触式从电力线上获得电能，以无线方式发送传输；并进行有效监视与控制，电力线的设置的用电设备与应急用电设备进行有效监视与控制；所有设备装置，终端，组成能源网络进行系统控制。

在一些实施方式中，所述无线电力发送单元包括：能量检测模块、启动储能模块、自励电源模块、电磁电场能量转换器以及能量无线传送器；所述能量检测模块信号传输至启动储能模块；所述启动储能模块接收信号并反馈至自励电源模块，且使自励电源模块工作；所述电磁电场能量转换器用于进行能量转换；所述能量无线传送器用于进行能量传送。

在一些实施方式中，所述无线电力发送单元还包括无线传送动态调整器；所述无线传送动态调整器用于调整无线传送频率，使得无线能量传送变得稳定，高效。

在一些实施方式中，所述能量检测模块用于检测供电输入端是否在进行电力供应，当没有进行电力供应给用电设备，则能量检测模块发送信号到启动储能模块，激活启动储能模块启动并开启自励电源模块，从电力线中非接触式取得电能；当检测到有电力供应，则不激活启动储能模块；电磁电场能量转换器利用电力线中电流产生的电磁场效应进行能量转换，非接触式取得电能。

在一些实施方式中，所述启动储能模块用于启动储备能量为自励电源模块提供能量，保证自励电源模块正常工作。

在一些实施方式中，所述自励电源模块在电力传输电缆中没有产生电流时，利用电力传输电缆线性电感与自励电源模块中的绕组进行电磁电场能量转换，以非接触式取得电能，并以无线方式传送能量给用电设备。

在一些实施方式中，所述自励电源模块在电力传输电缆中没有产生电流时，利用电力传输电缆线本身线性电感同自励电源模块内置电感进行电磁能量转换，使自励电源模块非接触式获得电能。

在一些实施方式中，所述电力控制及检测中心单元还设置有数据储存/处理模块，用于实时存储、分析电力使用数据资料。

在一些实施方式中，所述无线电力接收单元包括无线能量接收器、驱动模块以及电源控制模块；所述无线能量接收器用于接收电磁场能量；所述驱动模块用于用电设备的驱动；所述电源控制模块用于控制提供给用电设备的电量及电流大小，用于保护用电设备供电安全。

在一些实施方式中，所述无线电力接收单元还包括电能存储控制模块；所述电能存储控制模块用于对电量储存的控制。

在一些实施方式中，所述无线电力接收单元还包括蓄电模块；所述蓄电模块用于储存电量，作为备用电量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的非接触式电力传输系统，

(1)解决了从电力线在没有电流流过状态下，从电力电缆中取得电能，同时提高效率，不使用物理接口，能一对多非接触电力传输，而且一条电缆线在没有多个物理接口时，可以采用多个非接触式电力传输装置，并采用无线能量传输，保证传输效率的同时，解决现有技术中电力传输过程的一对一与非系统的局限性、降低危险系数，节约资源的问题,在爆炸环境中安装，使用，维修等操作的危险性高，采用非接触型电力传输，可以有效解决此类安全问题，大大降低因接触产生的火花而引起危险，同时也减少了电力电缆的使用，在现有的已布置好电力电缆线上直接安装，配置成电力监控系统，该技术无论在矿下危险地区还是在矿上安全地区均可使用，从真正意义上做到了节约资源，科学利用电力。

(2)本发明包括无线电力发送单元、无线电力接收单元、电力控制及检测中心单元、无线通信模块、电力传输电缆，结构简单，功能强大，智能化程度高，不会受到传输距离的限制或影响。

(3)本发明无线电力发送单元包括：能量检测模块、启动储能模块、自励电源模块、电磁电场能量转换器以及能量无线传送器；运用自励电源模块，突破了使用传统一对一无线传输，不构成系统，无需在传输距离上进行局限，运用范围更广。

(4)本发明无线电力接收单元包括无线能量接收器、驱动模块以及电源控制模块，起到能量接收和收集的作用，将现有的无接触电力和数据传输系统的功能的进行扩展，该系统是成本低，特别高效且灵活的，并且具有非常轻量的设计。

(5)本发明自励电源模块在电力传输电缆(2)中没有产生电流时，利用电力传输电缆线本身线性电感同自励电源模块绕组或内置电感进行电磁能量转换，使自励电源模块非接触式获得电能。

附图说明

图1：本发明非接触式电力传输系统解析示意图；

图2：本发明非接触式电力传输系统使用示意图；

图3：自励电源模块原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1至图3示意性地显示了根据本发明一种实施方式的非接触式电力传输系统。

本发明第一实施方式披露了一种非接触式电力传输系统，如图2所示：包括若干组传输单元，所述若干组传输单元之间通过电力传输电缆2非接触连接。如图1所示：每组传输单元均包括无线电力发送单元3，该无线电力发送单元3用于发送供给电力；无线电力接收单元4，该无线电力接收单元4用于接收电力；参考图2，理论上，一个无线电力发送单元3可以对应无线多个无线电力接收单元4，通过无线电力发送单元3发送的电力可以被多个无线电力接收单元4同时接收；进一步的，所有单元数据通过通信7进行数据有线或无线传输到控制中心8；该控制中心8用于监控、电力使用情况，并实时存储、分析数据资料，并用于实时传输电力使用情况及数据至电力控制及检测中心；最后可以由云端或互联网9将控制中心8的数据发送到远程控制中心10，实现远程控制。所述电力传输电缆2用于连接供电输入端1，为用电设备5供电，并作为无线电力发送单元3非接触式获得电能的载体。所述用电设备5可以设置在电力传输电缆2的任意一端，通过电力传输电缆2非接触式获得电力。上述各组成部分构成一个有效系统，通过非接触式从电力线上获得电能，以无线方式发送传输；并进行有效监视与控制，电力线的设置的用电设备与应急用电设备进行有效监视与控制；所有设备装置，终端，组成能源网络进行系统控制。

上述实施方式的非接触式电力传输系统，可以从电力线在没有电流流过状态下，从电力电缆中取得电能，同时提高效率，不使用物理接口，能一对多非接触电力传输，而且一条电缆线在没有多个物理接口时，可以采用多个非接触式电力传输装置，并采用无线能量传输，保证传输效率的同时，解决现有技术中电力传输过程的一对一与非系统的局限性、降低危险系数，节约资源的问题,在爆炸环境中安装，使用，维修等操作的危险性高，采用非接触型电力传输，可以有效解决此类安全问题，大大降低因接触产生的火花而引起危险，同时也减少了电力电缆的使用，在现有的已布置好电力电缆线上直接安装，配置成电力监控系统，该技术无论在矿下危险地区还是在矿上安全地区均可使用。可大大降低因接触产生的火花而引起危险，同时也减少了电力电缆的使用，该技术无论在矿下危险地区还是在矿上安全地区均可使用，从真正意义上做到了节约资源，科学利用电力。

作为进一步优选的，如图1所示：所述无线电力发送单元3包括：能量检测模块34主要作用于检测电力电缆内部有否有电流通过，可选的，采用磁感应传感器；启动储能模块31主要是利用电池进行储能并接收来自能量检测模块34的触发信号对自励电源模块32进行模式的切换；所述自励电源模块32利用电力电缆线的线型电感与自励电源模块32中绕组或内置电感进行电磁能量转换；所述电磁电场能量转换器36利用电力电缆中流过的电流形成的电磁场作用于内置电感进行能量转换；以及所述能量无线传送器37应用磁共振原理进行能量无线传送。

作为进一步优选的，所述能量检测模块34信号传输至启动储能模块31；如图1所示：能量检测模块34用于检测供电输入端1是否在进行电力供应，当没有进行电力供应给用电设备5，则能量检测模块34发送信号到启动储能模块31，激活启动储能模块31启动并开启自励电源模块32，从电力线中非接触式取得电能；当检测到有电力供应，则不激活启动储能模块31；电磁电场能量转换器36利用电力线中电流产生的电磁场进行能量转换，非接触式取得电能。

作为进一步优选的，如图1所示：所述无线电力发送单元3还包括无线传送动态调整器35；所述无线传送动态调整器35用于调整无线传送频率，使得无线能量传送变得稳定。

具体的，所述能量检测模块34用于检测供电输入端5是否有电力信号，当无电力信号，则能量检测模块34发送信号到启动储能模块31，激活启动储能模块31启动；当有电力信号，则不激活启动储能模块31。优选的，所述启动储能模块31用于启动储备能量为自励电源模块32提供能量，保证自励电源模块32正常工作。作为进一步优选的，所述自励电源模块32在电力传输电缆2中没有产生电流时，如图3所示：利用电力传输电缆2线本身线性电感21同自励电源模块32绕组或内置电感321进行电磁能量转换，使自励电源模块32非接触式获得电能。

为了进一步增加本实施方式非接触式电力传输系统的功能，如图2所示：所述控制中心8还设置数据储存/处理模块38，用于实时存储、分析电力使用数据资料；还设置有控制操作台80以及控制显示屏幕81，增加系统智能化程度，又方便操作，不累赘。同样的，如图2所示，远程控制中心10也设置有第二控制操作台100以及第二控制显示屏幕101，增加系统智能化程度的同时，又方便操作，不累赘。

可选的，所述无线电力接收单元4包括无线能量接收器41、驱动模块42以及电源控制模块43；所述无线能量接收器41用于接收从能量无线传送器37传送电磁场能量；所述驱动模块42用于用电设备的驱动；所述电源控制模块43用于控制提供给用电设备的电量及电流大小，用于保护用电设备供电安全。

为了进一步增加非接触式电力传输系统的功能，如图1所示，本实施方式所述无线电力接收单元4还包括电能存储控制模块45；所述电能存储控制模块45用于对电量储存的控制。

为了进一步增加非接触式电力传输系统的功能，如图1所示，本实施方式所述无线电力接收单元4还包括蓄电模块46；所述蓄电模块46用于储存电量，作为备用电量。

本实施方式的非接触式电力传输系统应用广泛，例如，如图2所示：将该非接触式电力传输系统应用在矿下时，可利用该系统的无线接触式电力传输模式为矿下所有灯具、设备进行供电，当电力输入端有电流输入时，系统可直接应用该电流供电，当电力电缆内无电流流动时，系统将启动自励电源模块，利用电力传输电缆2线本身线性电感21同自励电源模块32内置电感321进行电磁能量转换，使自励电源模块32非接触式获得电能，同时，如图2所示：同一个传输电缆上，可以安装若干套的非接触式电力传输系统，构成电力提供网络结构。由于是通过无线接触式供电，所有用电设备无需安装与电缆上，只需安装在无线范围内均可点亮。还可以在原有电力布线上安装，形成网络，进行有效监控，这样也方便了安装人员的安装。

作为进一步优选的，例如，将该非接触式电力传输系统还可以安装在家中，当该系统用于家中，家中用电设备就无需插电，只需将用电设备放置于电磁场无线范围内，均可使用，这样家中用电设备移动方便，无需固定一个位置，家中也减少电线，降低了接触式触电的危险性。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种非接触式电力传输系统，其特征在于：包括

无线电力发送单元(3)，该无线电力发送单元用于发送供给电力；

无线电力接收单元(4)，该无线电力接收单元用于接收电力；以及

控制中心(8)，用于监控、电力使用情况，并实时存储、分析数据资料；

远程控制中心(10)，通过互联网或云端(9)进行远程操作；

通信(7)，用于实时传输电力使用情况及数据至控制中心(8)；

电力传输电缆(2)，用于连接供电输入端(1)，为用电设备(5)供电；

供电输入端(1)，用于与外部电力输入接口；

上述组成部分构成一个有效系统，通过非接触式从电力线上获得电能，以无线方式发送传输；并进行有效监视与控制，电力线的设置的用电设备(5)与应急用电设备(6)进行有效监视与控制；所有设备装置，终端，组成能源网络进行系统控制。

2.根据权利要求1所述的非接触式电力传输系统，其特征在于：所述无线电力发送单元(3)包括：能量检测模块(34)、启动储能模块(31)、自励电源模块(32)、电磁电场能量转换器(36)以及能量无线传送器(37)；所述能量检测模块(34)信号传输至启动储能模块(31)；所述启动储能模块(31)接收信号并反馈至自励电源模块(32)，且使自励电源模块(32)工作，用于电量转换；所述电磁电场能量转换器(36)用于进行能量转换；所述能量无线传送器(37)用于进行无线能量传送。

3.根据权利要求2所述的非接触式电力传输系统，其特征在于：所述无线电力发送单元(3)还包括无线传送动态调整器(35)；所述无线传送动态调整器(35)用于调整无线传送效率，与无线能量传送变得稳定。

4.根据权利要求2所述的非接触式电力传输系统，其特征在于：所述能量检测模块(34)用于检测供电输入端(1)是否在进行电力供应，当没有进行电力供应给用电设备(5)，则能量检测模块(34)发送信号到启动储能模块(31)，激活启动储能模块(31)启动并开启自励电源模块(32)，从电力线中非接触式取得电能；当检测到有电力供应，则不激活启动储能模块(31)；电磁电场能量转换器(36)利用电力线中电流产生的电磁场效应进行能量转换，非接触式取得电能。

5.根据权利要求2所述的非接触式电力传输系统，其特征在于：所述启动储能模块(31)用于启动储备能量为自励电源模块(32)提供能量，保证自励电源模块(32)正常工作。

6.根据权利要求2所述的非接触式电力传输系统，其特征在于：所述自励电源模块(32)在电力传输电缆(2)中没有产生电流时，利用电力传输电缆(2)线性电感与自励电源模块(32)中的绕组进行电磁电场能量转换，以非接触式取得电能，并以无线方式传送能量给用电设备(5)。

7.根据权利要求6所述的非接触式电力传输系统，其特征在于：所述自励电源模块(32)在电力传输电缆(2)中没有产生电流时，利用电力传输电缆(2)线本身线性电感(21)同自励电源模块(32)内置电感(321)进行电磁能量转换，使自励电源模块(32)非接触式获得电能。

8.根据权利要求1所述的非接触式电力传输系统，其特征在于：所述控制中心(8)还设置有数据储存/处理模块，用于实时存储、分析电力使用数据资料。

9.根据权利要求1所述的非接触式电力传输系统，其特征在于：所述无线电力接收单元(4)包括无线能量接收器(41)、驱动模块(42)以及电源控制模块(43)；所述无线能量接收器(41)用于接收电磁场能量；所述驱动模块(42)用于用电设备的驱动；所述电源控制模块(43)用于控制提供给用电设备的电量及电流大小，用于保护用电设备供电安全。

10.根据权利要求8所述的非接触式电力传输系统，其特征在于：所述无线电力接收单元(4)还包括电能存储控制模块(45)；所述电能存储控制模块(45)用于对电量储存的控制；

进一步地，所述无线电力接收单元(4)还包括蓄电模块(46)；所述蓄电模块(46)用于储存电量，作为备用电能。