电动汽车行驶中连续充电的光伏智能道路及其充电方法技术

本发明专利技术公开了一种电动汽车行驶中连续充电的光伏智能道路，是自上而下的四层结构，第二层内设置有光伏电池阵列、定位器及检测器和功率发射模块；光伏电池阵列与功率发射模块的连接关系包括下述两种情形之一，即光伏电池阵列与功率发射模块呈间隔交替串接或是各自相连；第三层内设置有集电装置及监控系统、蓄电池、控制器和逆变器。当电动汽车行驶通过，其接收线圈的固有频率与电磁场频率相同时，接收电路产生振荡电流，完成磁场到电能的转换，为行驶的电动汽车内部蓄电池充电。本发明专利技术可充分利用太阳能、充电过程安全、充电效率高，解决电动汽车普遍存在的充电时间长、行驶距离短的瓶颈问题，显著提高电动汽车充电效率、延长电动汽车行驶距离。

【技术实现步骤摘要】
电动汽车行驶中连续充电的光伏智能道路及其充电方法
本专利技术涉及一种电动汽车行驶中充电方法，特别是涉及一种利用磁共振耦合方式为电动汽车持续行驶中充电的系统及相应光伏智能道路布设方法。
技术介绍
随着世界经济快速发展，石油、天然气等化石能源加速消耗，为以石油为主要能源的汽车产业带来了能源危机；与此同时，环境保护意识的提升，人们更加注重低碳出行，电动汽车得到飞速发展。如果供应电动汽车的电力仍由化石燃料发电厂发出，简单地以电动汽车替代内燃机汽车并不足以缓解化石能源危机，另一方面，目前普及的电动汽车充电方式仍为静止充电。在静止充电模式下为了缩短充电时间需要提高供电功率，但提高充电功率相应就对充电装置的性能及电网功率提出更高的要求。通常家庭内个人充电桩和公共区域充电桩功率一般低于40kW，充电时间较长；快速充电站的功率较大，但其充电设施与公共电网的连接会造成供公共电网的运行不稳定。此外，现有电动汽车的蓄电池容量有限，使得电动汽车行驶距离较短，上述因素都是制约电动汽车发展的关键问题和瓶颈。为有效解决上述问题，必须改变现有充电模式，将静态充电改为动态充电。要实现动态充电，需要从两个技术入手。首先是应用太阳能砖(内含电池)进行发电取代化石燃料发电方面。目前太阳能砖大多铺设于步行街、广场地面、建筑物墙壁，为附近设施供电、向输电网供电、墙面指示等。申请公布号为CN104485872A《一种集电式太阳能砖》的专利技术专利提出了一种集电式太阳能砖，通过将砖主体与太阳能电池板相对端的端面加工为内凹的弧形，增加太阳能电池板的受光角度，采用插接的方式将两太阳能砖串联在一起，避免外部复杂的线路布置，使用灵活性高；授权公布号为CN204059127U《具有光伏发电功能的地砖》的技术专利提出了一种包括多个电池片排列而成的电池片组件，构成方形电池片和三角形电池片，可根据使用的需要将其单独使用或组合使用，形成不同形状的地砖，从而有效利用地面进行光伏发电；授权公布号为CN201433521Y《太阳能砖瓦》的技术专利提出了一种利用太阳能发电的建筑用砖瓦，应用于楼体表面。上述三种太阳能砖发电后向输电网供电，再输出到用电设备，需要数千公里的电力线传送，传输过程中会造成大量电能损失，电能利用率较低。授权公布号为CN202688815U《一种具有指示功能的太阳能砖》的技术专利提出了一种使用太阳能为指示牌提供能源的太阳能砖，砖体表面设置有太阳能电池板，利用太阳能发电为砖体上的LED供电，达到指示作用。该专利为太阳能砖产生的电能应用于LED显示提出了具体方案，但应用范围仍较为局限。授权公布号为CN205558391U《太阳能充电型立体车库》的技术专利提出了一种利用太阳能电力为电动汽车停放充电的立体车库，通过布置在车库屋顶或者侧壁上的多个太阳能电池板连接到驱动系统和充电系统，为电动汽车充电。该专利提出了将太阳能产生的电力就地为电动汽车充电的方案，但充电方式为充电桩式，占地面积大、充电时间长，较难推广。近年来，国外也提出了诸多太阳能道路方案，其中专利号为USD712822《SolarRoadwayPanel》美国设计专利提出了一种六边形造型的嵌有光伏电池板的钢化玻璃面板，该面板能利用太阳能发电，铺设在公路上，实现收集太阳能发电、提供LED照明等功能。同时提出了利用该面板产生的电能，为路边的充电桩提供电能，为电动汽车充电，但其本质仍为静态充电。另一方面，现有技术中电动汽车的充电方法一般有充电桩、市电充电及速换电池等方式，其电池或汽车充电时间慢、充电装置大、充电过程繁琐，极大地约束电动汽车的推广。为了节省充电桩的空间位置，逐渐提出了电动汽车的无线充电方法。可应用的无线电能传输技术主要有电磁感应式、无线电波式和磁场共振式。申请公布号为CN103326447A《电动车无线充电系统》的专利技术专利提出了一种包括安装于电动汽车底盘的无线充电接收模块、放置于停车充电区地面的无线充电发射模块和位置探测模块的电动车无线充电系统；申请公布号为CN104682489A《电动车、无线充电系统及电动车无线充电方法》的专利技术专利提出了一种包括信息获取模块和车载通讯模块的电动车，其特征在于：在无线充电系统对电动车充电时，车载通讯模块和通讯服务模块之间可以基于通信连接传输信息，从而使得无线充电系统能够实时监控电动汽车的充电状态；申请公布号CN105226745A《电动车用无线充电电池组及其充电方法及电动车》的专利技术专利提出了一种电动车用无线充电电池组及其充电方法及电动车，该充电方法需和无线充电装置配合使用，靠近无线充电装置的藕合接收线圈会产生感生电压，感生电压通过整流稳压模块进行全波整流和降压、稳压处理，输出恒定电压给充电管理模块，通过充电管理模块对电池组进行充电；申请公布号为CN104935020A《用于电动汽车的无线充电系统及无线充电方法》的专利技术专利提出了一种基于磁场耦合原理的无线充电系统，该系统包括第一充电装置和第二充电装置，通过判定电池单体平均温度控制无线充电系统充电模式，即第一充电装置与第二充电装置之间可以相互进行能量回馈，从而可以在低温环境下充电，并把多余的电能返还给第一无线充电装置。上述专利针对电动汽车无线充电方案的创新集中于实现充电过程中的通讯和监测充电状态的方法，对充电功率提及较少，且上述方法仍均需停车充电，对解决电动汽车现存的充电时间长、充电不方便的实际问题没有给出具体方案。申请公布号为CN104319824A《电动车充电方法及系统》的专利技术专利提出了一种能够延长电动汽车的行驶时间、使得电动汽车的电能得以及时补充的电动汽车充电系统。通过位于公路上的电能发射器，对电动汽车内的电能接收器充电，其中电能发射器由磁场源组成，电能接收器由磁线圈组成，利用电动汽车切割磁感线运动产生电能。该专利提出的电动汽车充电方法虽理论上可以实现动态充电，但公路两边的磁场源极容易造成辐射污染，对周边生物及电子器件都存在危害，且充电效率不高。2016年，国外高通科技提出一种动态无线充电技术，在公路上设置充电设备，电动车行驶在路上就可以实现自动充电。该方法应用无线充电方式，同样对于周边生物及电子器件都存在危害，且对于运行电网造成冲击。从上述分析可以看到，目前还没有提出应用太阳能为电动汽车行驶充电的方案，特别是应用光伏电池铺路的方式。
技术实现思路
基于上述现有电动汽车充电技术存在问题，本专利技术目的在于提出一种电动汽车行驶中连续充电的光伏智能道路，道路结构包括光伏电池阵列、钢化玻璃保护层、集电装置及监控系统、蓄电池、控制器、逆变器、定位器及检测器和功率发射模块，实现电动汽车行驶充电。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种电动汽车行驶中连续充电的光伏智能道路，是自上而下的四层结构，最上层为钢化玻璃保护层，所述钢化玻璃层用于透光及保护设置在第二层和第三层内的器件；第二层内设置有光伏电池阵列、定位器及检测器和功率发射模块；所述光伏电池阵列与所述功率发射模块的连接关系包括下述两种情形之一，即所述光伏电池阵列与所述功率发射模块呈间隔交替串接或是各自相连；第三层内设置有集电装置及监控系统、蓄电池、控制器和逆变器，第四层为隔离保护层起到防护支撑的作用；所述集电装置及监控系统分别与所述光伏电池阵列和所述蓄电池相连，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车行驶中连续充电的光伏智能道路，是自上而下的四层结构，其特征在于，最上层为钢化玻璃保护层(1)，所述钢化玻璃层(1)用于透光及保护设置在第二层和第三层内的器件；第二层内设置有光伏电池阵列(2)、定位器及检测器(5)和功率发射模块(6)；所述光伏电池阵列(2)与所述功率发射模块(6)的连接关系包括下述两种情形之一，即所述光伏电池阵列(2)与所述功率发射模块(6)呈间隔交替串接或是各自相连；第三层内设置有集电装置及监控系统(3)、蓄电池(4)、控制器(7)和逆变器(8)；第四层为隔离保护层(9)起到防护支撑的作用；所述集电装置及监控系统(3)分别与所述光伏电池阵列(2)和所述蓄电池(4)相连，所述集电装置及监控系统(3)用以将所述光伏电池阵列(2)产生的电能汇集到所述蓄电池(4)并对所述光伏电池阵列(2)的状态进行监控；所述蓄电池(4)与所述逆变器(8)相连，所述逆变器(8)还与所述功率发射模块(6)相连，所述逆变器(8)用于将电能供给所述功率发射模块(6)；所述集电装置及监控系统(3)、定位器及检测器(5)、逆变器(8)和所述蓄电池(4)均连接至所述控制器(7)，所述控制器(7)通过所述定位器及检测器(5)反馈的信息控制所述蓄电池(4)实现电能的贮存、控制所述功率发射模块(6)实现电能的发射。...

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车行驶中连续充电的光伏智能道路，是自上而下的四层结构，其特征在于，最上层为钢化玻璃保护层(1)，所述钢化玻璃层(1)用于透光及保护设置在第二层和第三层内的器件；第二层内设置有光伏电池阵列(2)、定位器及检测器(5)和功率发射模块(6)；所述光伏电池阵列(2)与所述功率发射模块(6)的连接关系包括下述两种情形之一，即所述光伏电池阵列(2)与所述功率发射模块(6)呈间隔交替串接或是各自相连；第三层内设置有集电装置及监控系统(3)、蓄电池(4)、控制器(7)和逆变器(8)；第四层为隔离保护层(9)起到防护支撑的作用；所述集电装置及监控系统(3)分别与所述光伏电池阵列(2)和所述蓄电池(4)相连，所述集电装置及监控系统(3)用以将所述光伏电池阵列(2)产生的电能汇集到所述蓄电池(4)并对所述光伏电池阵列(2)的状态进行监控；所述蓄电池(4)与所述逆变器(8)相连，所述逆变器(8)还与所述功率发射模块(6)相连，所述逆变器(8)用于将电能供给所述功率发射模块(6)；所述集电装置及监控系统(3)、定位器及检测器(5)、逆变器(8)和所述蓄电池(4)均连接至所述控制器(7)，所述控制器(7)通过所述定位器及检测器(5)反馈的信息控制所述蓄电池(4)实现电能的贮存、控制所述功率发射模块(6)实现电能的发射。2.一种实现电动汽车行驶中连续充电的方法，其特征在于，利用如权利要求1所述电动汽车行驶中连续充电的光伏智能道路，并在电动汽车的底盘上设有与所述定位器及检测器(5)相匹配的定位器及发射器(10)及与所述功率发射模块(6)匹配...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾大功，赵静，张红霞，刘铁根，张以谟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12