CN203423515U - 基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置 - Google Patents

基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置 Download PDF

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Abstract

基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置包括：光伏阵列，太阳能控制器，光伏储能蓄电池，直流汇流器，初级变换器，无线充电发射端，车载无线充电接收端，次级变换器，车载充电、放电超级电容模块，车载充电控制器，车载蓄电池，高速公路行车道。光伏阵列的与直流汇流器相连，直流汇流器与光伏储能蓄电池及初级变换器相连，光伏直流电经初级变换器进行高频逆变变换后，该交流电输送至无线充电发射端，无线充电发射端发出的脉冲电磁能被车载无线充电接收端接收，并闪存到车载充放电超级电容模块，超级电容模块获得的电荷能经次级变换器及车载充电器向车载蓄电池充电，完成整个电动汽车的充电过程。

Description

基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置
技术领域
   本实用新型涉及一种汽车充电器，具体涉及基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置。
背景技术
    自从科学家揭示电磁感应现象以来, 电能的传输主要是由导线直接接触进行传输的。电工设备的充电一般是通过插头和插座来进行, 但是在进行大功率充电时, 这种充电方式存在高压触电的危险。由于存在摩擦和磨损, 给高电压等级电力***的安全性、可靠性带有一定的影响并缩短了电力设备的使用寿命,在给运动设备进行供电时, 如城市交通中的电车, 一般是采用滑动接触的方式进行供电, 这种方式在使用上存在诸如滑动磨损、接触火花、碳积和不安全裸露导体等等弊端。
     在化石能源日益枯竭的今天，电动汽车作为新一轮的经济增长的突破口和实现交通能源转型的根本途径，已经成为世界各主要国家和汽车制造厂商的共同的战略选择，也是各国汽车市场的战略选择。在各国政府的大力推动下，世界汽车产业进入了全面的交通能源转型的时期，电动汽车进入了加速发展的新阶段。我国已经采取了一系列实质的行动来启动电动汽车的开发和使用。规定我国到2012 年之前有10%的汽车必须使用可代替燃料。已经启动了旨在电动汽车技术研发的“863 计划”。科技部最近还宣布了一项计划，将在全国的10 个城市部署一万辆混合动力、电力和燃料电池机车。加快电动汽车市场化运营，不仅需要成熟的技术、更长的续航里程、敏锐的加速性，更需要充电站布设、电池的后期处理等一系列庞大的***来支持电动车的日常使用，尤其是遍布城市各个角落的快速充电站是电动车能否尽快投入市场的关键所在。电动汽车在家充电并不方便，即便可以用家用220 伏电压充电，由于存在导线连接，接口插拔，充电时间较长等，这种接触式充电方式给人们的生产和生活带来了严重的不便，安全上也存在一定隐患，特别是在电动汽车的动力电池的续航能力有限，要频繁的停下汽车给电池充电，影响了电动汽车的发展。
实现供电***和电气设备之间没有导体接触的无线供电成为电能传输的重要研究方向之一,特别是对大功率负载进行充、供电，无线输电的想法很早就有人提出过，但是却被很多科学家认为根本无法实现。因为发射器发出的电磁能向四周分散传送，人类无法对电磁能进行集中控制，就更谈不到加以利用。2006 年11月，美国麻省理工学院(MIT)物理系助理教授索尔贾希克（Marin Soljacic）提出一种可以通过无线电能传输技术利用电磁能的新理论。按照索尔贾希克的理论，只要让电磁能发射器同接收设备在相同频率上产生共振，它们之间就可以进行能量互换。其领导的6人小组在这一理论基础上进行了实验。利用两个铜丝线圈充当共振器，一个线圈与电源相连，作为发射器；另一个与台灯相连，充当接收器。结果，他们成功地把一盏距发射器2.13米开外的60瓦电灯点亮，但是，电磁共振线圈庞大，且两线圈要放置于相对固定位置，同时，传输功率只有60瓦，电能的传输效率只有40%左右，有一定的电磁辐射等，还只能处于试验阶段，无法进行大面积推广。
太阳能光伏技术在很多方面得到了广泛的应用，已成为可再生能源的重要组成部分，但太阳能光伏发电与新能源电动汽车没有很好地结合利用，现有技术是直接在汽车的顶部铺设太阳能光伏阵列，但是汽车顶部面积有限，无法满足电动汽车用电需求，不具备实质性应用，太阳能光伏汽车供电技术，无线输电技术和快速充电技术缺陷已经影响社会经济的发展，特别是影响电动汽车的普及与推广，影响节能减排目标的实现，以上问题亟待解决。
发明内容
     为了克服现有太阳能无法满足电动汽车供电需求，无线输电功率小，效率低及电动汽车充电难等问题，本实用新型提供一种基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置。本装置的技术原理是电磁感应原理。无线输电技术方法有电磁感应技术，微波传输技术及非辐射性谐振磁耦合技术，本实用新型根据实际情况采用非辐射性谐振磁耦合技术，电磁耦合能量传递技术已经在一系列进行能量传递的商业化产品和***中使用了长达一个多世纪。比较典型的商业化产品是电机, 变压器等。与电机相比, 变压器传输能量有一个突出优点, 就是不受速度的影响。但这种传统的感应能量传递***的显著特点是子***之间相对位置固定。当电工设备与供电电源之间有相对运动时, 这种***的应用必然受到限制, 同时大大增加了负载***的重量。本实用新型技术就是为了弥补以上不足而发明的一种新技术, 它完全克服了以上限制。该技术基于感应能量传递原理, 也称新型感应能量传输技术。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置包括：光伏阵列，太阳能控制器，光伏储能蓄电池，直流汇流器，初级变换器，无线充电发射端，车载无线充电接收端，次级变换器，车载充电、放电超级电容模块，车载充电控制器，车载蓄电池，高速公路行车道。光伏阵列固定于高速公路的隔离带间，光伏阵列的与直流汇流器相连，直流汇流器与光伏储能蓄电池及初级变换器相连，光伏阵列发出的电力经直流汇流器由太阳能控制器控制后储存于太阳能储能蓄电池中，太阳能储能储能蓄电池与初级变换器相连，被输送来的稳定的直流电经初级变换器进行高频逆变变换后，输出频率为50KHz-10MHz的高频交流电，该交流电输送至无线充电发射端，无线充电发射端发出的脉冲电磁能被车载无线充电接收端接收，并闪存到车载充放电超级电容模块里。车载无线充电***包括车载充放电超级电容模块，车载充放电超级电容模块输入端与车载无线充电接收端相连，接收车载无线充电接收端传输的电荷能，车载充放电超级电容模块的输出端与次级变换器相连，经次级变换器整流滤波后，该电力由车载充电器以脉冲形式给车载蓄电池充电，完成整个电动汽车的充电过程。
作为优选，无线充电发射端安装在高速公路的某一车道路面下，间隔安装，每隔100-1000米可安装无线充电发射端，无线充电发射端在电动汽车底部与车载无线充电接收端垂直距离在5-400mm。
作为优选，电动汽车底部有防电磁干扰层，防止电磁干扰对车内仪表、仪器的影响。
作为优先，车载无线充电接收端有信号无线充电发射端联系，当车载无线充电接收端离无线充电发射端10-20m时，发出信号，启动无线充电装置。
作为优先，所述的无线充电发射端发出的高频交流电能的频率与车载无线充电接收端的固有频率相同，该频率为50KHz-10MHz。
本实用新型的有益效果：
1、采用无线电能输送***，使电能传输脱离传统的导线传输模式，对付在供电更加安全便捷；
2、采用可用太阳能光伏发电供电模式，可以沿着道路安装，使电动汽车可以在行驶中充电，大大推动了电动汽车的发展。
附图说明
  以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
    图1、为本实用新型基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置示意图
图中：1、光伏阵列，2、太阳能控制器，3、光伏储能蓄电池，4、直流汇流器，5、初级变换器，6、无线充电发射端，7、车载无线充电接收端，8、次级变换器，9、车载充电、放电超级电容模块，10、车载充电控制器，11、车载蓄电池，12高速公路行车道。
具体实施方式
参照图1，基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置包括：光伏阵列1，太阳能控制器2，光伏储能蓄电池3，直流汇流器4，初级变换器5，无线充电发射端6，车载无线充电接收端7，次级变换器8，车载充电、放电超级电容模块9，车载充电控制器10，车载蓄电池11，高速公路行车道12。太阳能光伏阵列1由若干块太阳能光伏组件串并联构成，光伏阵列1固定于高速公路的中间隔离带处，光伏阵列1发出的直流电力由直流汇流箱4汇集，通过直流母线经太阳能控制器2控制后输送至光伏储能蓄电池3中，光伏储能蓄电池3与初级变换器5相连，经初级变换器5逆变后的高频交流电输送至无线充电发射端5，进行电磁能的发送。电动汽车行驶在安装有无线充电装置的道路上，当电动汽车距离无线充电发射端10-20m时车载无线充电接收端7发出充电信号，无线充电装置启动工作，车载无线充电接收端7接收无线充电发射端5传输的电能，给充电、放电超级电容模块9进行闪充，充电、放电超级电容模块9将获得的电荷能经次级变换器8整流滤波后以直流电的形式输送至车载充电器10，由车载充电器10向车载蓄电池11充电，完成整个充电过程。
以上所述只是本实用新型优选的一种实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但范本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示的内容所做的等效改进或变化，都应纳入本实用新型权利要求书所保护的范围。

Claims (5)

1.基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置，包括：光伏阵列，太阳能控制器，光伏储能蓄电池，直流汇流器，初级变换器，无线充电发射端，车载无线充电接收端，次级变换器，车载充电、放电超级电容模块，车载充电控制器，车载蓄电池，高速公路行车道；其特征在于光伏阵列的与直流汇流器相连，直流汇流器与光伏储能蓄电池及初级变换器相连，光伏直流电经初级变换器进行高频逆变变换后，该交流电输送至无线充电发射端，无线充电发射端发出的脉冲电磁能被车载无线充电接收端接收，并闪存到车载充放电超级电容模块，超级电容模块获得的电荷能经次级变换器及车载充电器向车载蓄电池充电，完成整个电动汽车的充电过程。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的无线充电发射端安装在高速公路的某一车道路面下，间隔安装，每隔100-1000米可安装无线充电发射端，无线充电发射端在电动汽车底部与车载无线充电接收端垂直距离在5-400mm。
3.根据权利要求1所述的基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的无线充电发射端发出的高频交流电能的频率与车载无线充电接收端的固有频率相同，该频率为50kHz-10MHz。
4.根据权利要求1或2所述的基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的车载无线充电接收端有信号无线充电发射端联系，当车载无线充电接收端离无线充电发射端10-20m时，发出信号，启动无线充电装置。
5.根据权利要求1、2或3所述的基于太阳能光伏供电的行驶电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的电动汽车底部有防电磁干扰层，防止电磁干扰对车内仪表、仪器的影响。
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