一种利用电流直流分量产生吸力的船舶无线充电装置

技术领域

本发明涉及船舶无线充电技术领域，具体而言，尤其涉及一种利用电流直流分量产生吸力的船舶无线充电装置。

背景技术

传统上，船舶电能主要来源于船舶自带的船舶辅机或者由船舶主机带动轴带发电机进行供电。这种产生电能的方式会产生大量的温室气体，污染环境。随着人们对能源利用的掌握，现在多数选择利用陆地上的可再生能源产生的电能对船舶进行充电。同时随着电能运用的推广，纯电动船舶逐渐发展，船舶电能需求量逐渐升高，船舶岸电成为更为重要的电能来源。采用插座插销式充电装置不仅浪费人力还造成严重的安全隐患。无线充电逐渐成为一种新兴的电能交互方式，其安全性、自动化、环保性对于解决传统供电方式存在的问题方面具有突出优势。

现有的船舶无线充电装置，主要利用电与磁之间的交互进行电能的传输。由于空气磁导率低，电能发出端与电能接收端之间气隙越大效率越低，浪费的能量越多。随着船舶电能需求逐渐增大，船舶对无限电能传输的效率有了更高的要求，电能发出端与电能接收端之间的距离逐渐缩短，同时对发出端与电能接收端之间对接的精准度、相对位置提出了更高要求。现有的船舶无线充电装置，主要有人工对接和电脑自动识别对接两部分。人工对接会造成人力资源的浪费并且产生较大的安全隐患，而电脑自动识别对接由于船舶在海上为无规则运动，电脑对相对位置的调整有一定时间差，会滞后于船舶的位置变化。因船舶充电时接收端位于船舶上，船舶在海洋上不规律运动，因此发出端与电能接收端对齐之后无法保持持续对齐，造成充电效率低下和能源的浪费。针对无线充电装置的保持问题，现在已有的发明和正在使用的无线充电装置主要有吸盘固定、抓钩固定、螺杆固定等外置装置的方法，这种方法维修成本、装置制造成本、安全隐患均增加。

发明内容

根据上述提出现有的船舶充电装置因发出端与电能接收端对齐之后无法保持持续对齐从而导致充电效率低下的技术问题，而提供一种利用电流直流分量产生吸力的船舶无线充电装置。本发明主要利用磁芯产生的磁吸力使二者保持相对位置不变，不会因为船舶的位置移动而变化，实现了充电过程中电能发出端与电能接收端相对位置的稳定保持。

本发明采用的技术手段如下：

一种利用电流直流分量产生吸力的船舶无线充电装置，包括：设置于岸边的岸电端电路和设置于船上的无线充电接收端线圈；所述岸电端电路包括电源、H桥逆变电路、直流分量部和无线充电发出端线圈；所述电源的正极与H桥逆变电路的输入端相连，所述H桥逆变电路的输出端与直流分量部的输入端相连，所述直流分量部的输出端与无线充电发出端线圈的输入端相连，所述无线充电发出端线圈的输出端与H桥逆变电路相连。

进一步地，所述直流分量部包括隔直电容、二极管和电阻，所述二极管与电阻串联后与隔直电容并联。

进一步地，所述H桥逆变电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述电源的正极依次与第一开关、第三开关串联，所述电源的正极依次与第二开关、第四开关串联，所述第一开关、第三开关与第二开关、第四开关并联。

进一步地，所述第一开关、第三开关间的电路与直流分量部相连，所述第二开关、第四开关间的电路与无线充电发出端线圈相连。

进一步地，所述第一开关、第四开关(9)接通时，第二开关、第三开关断开，所述无线充电发出端线圈中产生从上到下的电流；所述第一开关、第四开关断开时，第二开关、第三开关接通，所述无线充电发出端线圈中产生从下到上的电流。

进一步地，所述直流分量部包括隔直电容、晶闸管和电阻，所述晶闸管与电阻串联后与隔直电容并联，所述晶闸管所在支路上并联有控制电路，所述控制电路用以控制晶闸管，所述晶闸管用以控制支路上的电流。

进一步地，所述晶闸管所在支路上设置有电流检测电路，所述电流检测电路用以检测晶闸管所在支路上的电流信号并发送至控制电路。

进一步地，所述晶闸管与电阻间串联有电感。

进一步地，所述无线充电接收端线圈与用电设备相连。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的装置，控制保留的直流分量磁化磁芯产生吸力。在与电能接收端的磁芯和线圈对接时，带有吸力的磁芯可以直接与接收端磁芯相吸合，进而保证发出端与接收端之间距离的拉进和相对位置的精准度。实现了船舶无线充电时电能发出端与电能接收端之间准确快速对齐。

本发明提供的装置，利用磁芯产生的磁吸力使二者保持相对位置不变，不会因为船舶的位置移动而变化，实现了充电过程中电能发出端与电能接收端相对位置的稳定保持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明岸电端电路图。

图2为图1加装控制电路后的电路图。

图3为图2加装电流检测电路和电感后的电路图。

图中：1、隔直电容；2、二极管；3、电阻；4、无线充电发出端线圈；5、电源；6、第一开关；7、第二开关；8、第三开关；9、第四开关；10、控制电路；11、电流检测电路；12、电感；13、晶闸管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种利用电流直流分量产生吸力的船舶无线充电装置，其特征在于，包括：设置于岸边的岸电端电路和设置于船上的无线充电接收端线圈；所述岸电端电路包括电源5、H桥逆变电路、直流分量部和无线充电发出端线圈4；所述电源5的正极与H桥逆变电路的输入端相连，所述H桥逆变电路的输出端与直流分量部的输入端相连，所述直流分量部的输出端与无线充电发出端线圈4的输入端相连，所述无线充电发出端线圈4的输出端与H桥逆变电路相连。所述直流分量部包括隔直电容1、二极管2和电阻3，所述二极管2与电阻3串联后与隔直电容1并联。所述H桥逆变电路包括第一开关6、第二开关7、第三开关8和第四开关9，所述电源5的正极依次与第一开关6、第三开关8串联，所述电源5的正极依次与第二开关7、第四开关9串联，所述第一开关6、第三开关8与第二开关7、第四开关9并联。所述第一开关6、第三开关8间的电路与直流分量部相连，所述第二开关7、第四开关9间的电路与无线充电发出端线圈4相连。

本发明所采用的技术方案如下：电能发出端是由绕组缠绕磁芯构成，又在导线周围围绕导磁率高的磁芯。绕组通过导线与隔直电容1相串联，隔直电容1与二极管2和电阻3串联的线路相并联。上述电路的交流电供应是由直流电源通过开关组成的H桥逆变产生，因此直流电源通过连接H桥逆变电路与上述装置相连接。

在利用H桥电路将直流电源产生的直流电转换为交流电时，通过调整H桥电路开关开合的时间，使产生的交流电含有一定的直流分量。当含有直流分量的电流流经无线充电装置的输入端时，首先会经过本发明提供的这种无线充电隔直电容。此时，交流电会直接经过隔直电容1通向无线充电发出端线圈4，直流电则只能通过由二极管2和电阻3构成的另一条支路通往无线充电发出端线圈4，利用电阻3的限流作用将电流的直流分量限制在一定范围内，保证无线充电磁芯还未达到饱和状态，但是已经可以在无线充电电能发出端线圈4中保留有一定的直流分量进而磁化磁芯，使磁芯产生吸力。

对于船舶无线充电时电能发出端与电能接收端之间准确快速对齐问题，通过本发明装置控制保留的直流分量磁化磁芯产生吸力。在与电能接收端的磁芯和线圈对接时，带有吸力的磁芯可以直接与接收端磁芯相吸合，进而保证发出端与接收端之间距离的拉进和相对位置的精准度。

不受限制的直流分量对于无线充电器来说会造成震动、发热、效率降低等危害，因此对于变压器和无线充电装置多在线圈前端添加隔直电容以控制直流分量。通过在船舶无线充电发出端应用本专利，当含有直流分量的电流通入无线充电发出端线圈4时，直流分量会由于电容1的通交阻直的作用流入由二极管2和电阻3串联的线路，利用电阻的限流作用可以使电流中的直流分量在可控范围内。在不产生上述危害的前提下，利用直流分量磁化磁芯使磁芯产生吸力，以解决无线充电的对齐、近距离和充电时相对位置固定问题。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种利用电流直流分量产生吸力的船舶无线充电装置，包括设置于岸边的岸电端电路和设置于船上的无线充电接收端线圈，无线充电接收端线圈与用电设备相连。

岸电端电路具体包括：电源5、第一开关6、第二开关7、第三开关8和第四开关9、隔直电容1、二极管2和电阻3、无线充电发出端线圈4。其中隔直电容1与船舶无线充电发出端线圈4相串联，二极管2和电阻3之间相互串联之后与隔直电容1并联。第一开关6、第二开关7、第三开关8和第四开关9组成H桥逆变电路，其利用电源5产生的直流电通过接通第一开关6、第四开关9关闭第二开关7、第三开关8在无线充电发出端线圈4中产生从上到下的电流，再通过调整开关接通第二开关7、第三开关8关闭第一开关6、第四开关9在无线充电发出端线圈4产生从下向上的电流，通过不断装换开关就可以在线圈上形成交流电。调整开关开闭时间，提升第二开关7、第三开关8的闭合时间，在无线充电发出端线圈4上产生一定的直流分量。

实施例2

如图2所示，在实施例1的基础上，本发明还提供了一种利用电流直流分量产生吸力的船舶无线充电装置，与实施例1的区别在于，将二极管2替换为了晶闸管13，并在晶闸管13所在支路上并联有控制电路10。

当含有直流分量的电流通入无线充电发出端线圈4时，直流分量会由于隔直电容1的通交阻直的作用流入由晶闸管2和电阻3串联的线路，利用电阻3的限流作用和由控制电路10控制的晶闸管13可以调节电流中的直流分量在可控范围内。

实施例3

如图3所示，在实施例2的基础上，本发明还提供了一种利用电流直流分量产生吸力的船舶无线充电装置，与实施例2的区别在于，在晶闸管13与电阻3间串联有电感12，电感12用以减少脉动。在晶闸管13所在支路上设置有电流检测电路11，电流检测电路11检测支路电流大小，使控制电路10根据电流的大小来控制晶闸管的通断，调节直流分量的大小。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。