[发明专利]一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法

权利要求书

1.一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法，其特征在于：包括位于煤矿井下底板下部时电能无线传输设备和位于煤矿井下底板上部的电能无线接收设备，所述的电能无线传输设备和电能无线接收设备无线连接，所述的电能无线传输设备包括第一电能调节模块、无线输电模块、数据分析模块和优化配置模块，所述的电能无线接收设备包括无线接收模块、第二电能调节模块、匹配模块、蓄电池和数据反馈模块；

所述第一电能调节模块用于接收电网传输的低频交流电，并将电网中的低频50Hz的交流电能经过整流、逆变成为高频交流电能，并发送给无线输电模块；

所述的无线输电模块包括发射天线和发射天线控制模块，所述无线接收模块包括接收天线和接收天线控制模块，所述的发射天线控制模块用于接收第一电能调节模块发送的高频交流电，并通过发射天线内设置的单匝线圈产生交变磁场，以及发射天线和接收天线的共振耦合行成的磁通道，将磁能通过无线的磁通道传输至接收天线，接收天线将接收的磁能通过其内部设置的单匝线圈转换为交流电，再经过接收天线控制模块分时的发送给第二电能调节模块；

所述第二电能调节模块用于接收无线接收天线控制模块发送的交流电，并转化为稳定的直流电，传输到所述匹配模块进行匹配；

所述匹配模块用于将第二电能调节模块发送的直流电与蓄电池匹配，并传输到蓄电池中进行存储，使蓄电池达到最理想的能量吸收；

所述数据反馈模块用于采集第二电能调节模块对电能调节后输出的功率数据，并将所述的功率数据信息加载到无线接收模块，通过无线接收模块将信息以无线形式反向传送到无线输电模块；

所述数据分析模块用于将无线输电模块接收到的功率数据进行分析处理，并传输到所述的优化配置模块；

所述优化配置模块用于将数据分析模块分析处理后的信息进行转化，控制和调节无线输电模块和无线接收模块的相对位置，提高电能的传输效率。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法，其特征在于，所述第一电能调节模块包括第一整流滤波单元、高频逆变单元和功率放大单元，第一整流滤波单元用于将电网中低频交流电转化成直流电传输至高频逆变单元，高频逆变单元将直流电变为高频的交流电再输送到功率放大单元将功率放大，提供无线输电模块的能量供应。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法，其特征在于，所述无线输电模块包括发射天线、发射天线控制模块；所述发射天线中设置有单匝线圈，用于将高频交流电通过磁效应产生磁场，再经过发射天线与接收天线的磁共振通道传输能量；所述天线控制模块包括天线时分器、中央处理器、存储器；天线时分器用于时分的控制正向电能传输和反向信息传输；中央处理器用于在不需要信息传输时，智能的控制时分器关闭与否；存储器用于存储无线反馈回的数据的，防止丢失。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法，其特征在于，所述无线接收模块包括接收天线、接收天线控制模块，所述无线接收模块用于接收无线输电模块发射的能量和发射数据反馈模块反馈的数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法，其特征在于，所述第二电能调节模块包括第二整流滤波单元，主要是用于将交流电转化为适合存储的直流电。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法，其特征在于，所述匹配模块包括负载匹配装置和自动调节装置；负载匹配装置选择“T”型匹配网络，通过自动调节装置调节相应参数使得电能通过匹配更好的存储于矿用电机车的蓄电池中。

7.根据权利要求1所述的一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法，其特征在于，所述数据反馈模块包括数据采集模块、数据处理模块；所述数据采集模块用于采集第二电能调节模块输出的功率信息，所述数据处理器用于将采集到的功率信息转化成适合无线传输的形式，加载到无线接收模块上，进行无线数据的传输。

8.根据权利要求1所述的一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法，其特征在于，所述数据分析模块包括数据的解调模块、数据对比模块；所述数据解调模块用于将无线接收到的数据进行解调，得到适合读取的数据，所述数据对比模块用于将解调后的数据进行分析对比后得出需要优化、调节的信息。

9.根据权利要求1所述的一种基于无线输电的矿用电机车充电装置及方法，其特征在于，所述优化配置模块包括控制电机模块、电机和防爆保护模块，所述优化配置模块用于将需要优化、调节的信息传入控制电机模块中控制电机的旋转，由于电机是和无线输电模块固定着的，所以调节电机旋转就相当于调节无线输电模块相对煤矿井下底板的距离，防爆模块主要是在煤矿井下特殊环境中起保护作用；

矿用蓄电池电机车充电装置采用磁耦合共振方式充电，由电网向矿用蓄电池电机车进行无线供电，在矿用蓄电池电机车中数据采集模块采集到的数据经过编码、调制后，加载到无线接收装置，进行与电能无线传输相反方向的数据无线传输。时分器控制天线能够分时的进行收发能量与数据，由同一个天线系统但方向互相相反的进行能量和数据的无线传输，包括第一电能调节模块、无线输电模块、无线接收模块、第二电能调节模块、匹配模块、蓄电池和数据反馈模块、数据分析模块、优化配置模块；

矿用蓄电池电机车优化配置装置分为两部分优化，一部分是在与电机车发生耦合谐振时所需要调整的距离优化，另一部分是在距离确定后，负载的匹配优化。