一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置制造方法及图纸

技术编号:19485530 阅读:33 留言:0更新日期:2018-11-17 11:18
本发明专利技术公开了一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置,包括太阳能发电、并联谐振、电源储能三大模块。太阳能发电模块包括太阳能电池阵列、充放电控制电路、蓄电池、逆变模块、电压电流采集模块、处理器、通讯模块、MPPT电路及电机拖动模块,并联谐振模块包括半桥拓扑电路、发射和接收线圈、谐振电容、电容补偿模块及位置调节模块,电能储存模块包括充电控制电路、车载蓄电池、温度采集模块和过、欠压、过温、过充保护及车载显示提示模块。本发明专利技术有益效果是:电池板始终保持最大功率电能传输,提高光电转换效率;以提高收发线圈正对面积来提高电能的传输效率;延长电池使用寿命和设备可靠性;并与车载显示屏的连接使装置更人性化、智能化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置
本专利技术涉及一种电动汽车无线充电装置,尤其涉及一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置。
技术介绍
无线电能传输(WirelessPowerTransmission,WPT)又称无线电力传输,非接触电能传输,是通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等),隔空传输一段距离后,在通过接收器将中继能量转换为电能,实现无线电能传输。根据能量传输过程中中继能量形式的不同,无线电能传输可分为:磁(场)耦合式、电(场)耦合式、电磁辐射式(如太阳辐射)、机械波耦合式(超声)。其中,磁耦合式是目前(21世纪初)研究最为火热的一种无线电能传输方式,也就是将高频电源加载到发射线圈,使发射线圈在电源激励下产生高频磁场,接收线圈在此高频磁场作用下,耦合产生电流,实现无线电能传输。随着科技的高速发展,电子产品的更新换代非常快,人们对电子的智能化要求也不断在提高。近年来,一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器、电动牙刷、剃须刀等移动设备都需要电池和充电。电源线频繁地插拔,既不安全,也容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也不完全统一,这样既造成了浪费,也形成了对环境的污染,而在特殊场合下,譬如矿井和石油开采中,传统输电方式在安全上存在隐患。孤立的岛屿、工作在山头的基站,很困难采用架设电线的传统配电方式。在上述情形下,无线输电便愈发显得重要和迫切,因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。在无线输电方面,我国的研究才刚刚起步,较欧美落后。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:本专利技术在太阳能发电模块中采用最大能源利用率和最大传输功率的思想,在提高光电转换率的同时,尽可能输送最大功率的电能;在并联谐振模块中采用提高传输效率的思想,通过调节接收线圈的位置,尽可能的增加两个线圈的正对面积,提高磁感线穿过的条数,避免能量的损失,与此同时调节谐振点,使接收端的谐振点和发送端的谐振点尽可能的接近,进而提高能量的传输效率;由于电池设备在充电过程中,会因为过温、短路等原因发生爆炸而造成人身伤亡和财产损失,而本无线装置无须将产品与任何电源连接就可以充电,而且增加了过压、欠压、过充、过温等保护,不但可以保证设备在使用过程中的安全,还可以延长电池使用寿命,并且通过与车载显示屏的连接可以更直观的观察充电状态,方便智能。为实现以上技术目的,本专利技术将采取以下技术方案:一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置,由装置中太阳能发电模块,并联谐振模块和电源储能模块三部分组成:1、太阳能电池模块是由太阳能电池板、俯仰电机、水平电机、能量储存模块以及控制电路五部分组成,其中太阳能电池板采用的是一种新型的Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池,相对于传统的硅光电池,薄膜电池是一种优良太阳光吸收材料,具有梯度能带间隙(导带与价带之间的能级差)多元的半导体材料,可以扩大太阳能吸收光谱范围,进而提高光电转换效率,而且此类薄膜太阳能电池到目前为止,未发现有光辐射引致性能衰退效应(SWE),不仅如此其重量相对于传统的硅光电池减少80%,因此更易于调整角度,而且使用寿命更加的大。而由于调节角度缓慢因此电机采用的是交流伺服电机,即使在低速时也不会出现振动现象,并且在额定转速内为恒力矩输出,在额定转速上为恒功率输出。在天气晴好的时候,一方面通过通讯模块将气象台的数据传输送到DSP芯片中,通过DSP控制驱动电路驱动俯仰电机和水平电机使太阳能电池板实时保持最大的有效面积,其中交流伺服电机的供电通过逆变模块的转换得来。另一方面利用MPPT模块使太阳能电池板进一步输出最大功率的电能,为并联谐振模块提供高效的电能;2、并联谐振模块采用磁耦合谐振的电磁思想,传统的磁耦合是在固定频率,固定传输距离下保证其达到共振的效果为负载供电,但在实际使用中,由于停车的时候很容易造成收发线圈正对面积减少,并且由于硬件电路的原因,并不是每个接收线圈都能达到最佳谐振点,因此会使传输效率大大减少。本专利技术在传统的硬件基础上,一方面通过控制模块采集电压电流,不断的控制电机来寻找最佳的充电位置,以提高收发线圈的正对面积,另一方面通过控制模块控制继电器不断的增加或减少电路中并联电容的数量,以使接收端和发射端的谐振点更加接近,因此通过这两个方法可以提高电能的传输效率;3、电源储能模块主要是对车载蓄电池增加了过温保护、欠压保护、过压保护,过充保护,这样可以保证在电池使用时不会因为温度过高而产生爆炸,可以避免人员伤亡和财产损失,而且还可以保证电池始终在最佳状态下进行使用,以延长电池寿命,并且通过与车载显示屏的连接,可以实时对电源的状态进行观察,以及充电完成提示等,方便智能。根据以上技术方案,可以实现以下的有益效果:1.通过实时调整太阳能电池板的角度使有效面积保持最大;2.通过MPPT电路保持太阳能电池板以最大功率的输出电能;3.通过机械装置使收发线圈的正对面积保持最大;4.通过控制电路控制继电器增加电路中并联的电容,使接收部分与发射部分的谐振点相接近;5.通过对车载蓄电池增加过压、欠压、过温,过充保护电路使设备的使用更加安全可靠,并且与车载显示屏相连使设备更加智能方便;6.由于电动汽车续航能力差,充电不方便等原因,可以在高速公路,景区以及偏远地区安装此设备,以便提高电动汽车的续航范围,方便快捷。附图说明图1是本专利技术的原理图;图2是本专利技术的流程图;图3是本专利技术的太阳能电池板结构示意图;图4是本专利技术的磁耦合谐振式能量传输原理图;图5是本专利技术的发射线圈结构示意图;图6是本专利技术的位置调节模块结构示意图;图7是本专利技术的整体结构示意图。图中:1.太阳能电池板2.螺丝3.俯仰电机4.俯仰电机底座5.水平电机6.发射线圈7.发射线圈底座8.发射线圈壳体9.滑道10.螺纹管11.接收线圈固定板12.运动滑轮13.位移电机14.接收线圈15.太阳能电池板支撑柱16.无线电能传输发射端17.汽车18.停车位具体实施方式如图1至图7所示,本专利技术为一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置,一共分为三个部分:太阳能发电模块、并联谐振模块,以及电源储能模块。太阳能发电模块可以通过电机的调控使有效面积保持最大,并且通过MPPT控制电路使传输功率保持最优,其中:太阳能电池板1使光能转化为电能,螺丝2起固定俯仰电机3的作用,俯仰电机3为太阳能电池板1调整俯仰角度,俯仰电机底座4对俯仰电机3起支撑作用,水平电机5使太阳能电池板1变换水平角度。并联谐振模块可以通过机械装置寻求最佳位置来提高收发线圈的正对面积,以及通过增加或减少电容个数来使接收端的谐振点更接近于发射端的谐振点,其中:发射线圈6用于传输电能的装置;发射线圈底座7尽可能减少收发线圈的传输距离,而且由于地下有时会渗水,可以防止发射线圈6受到腐蚀,进而延长线圈的使用寿命;发射线圈壳体8尽可能使用非金属材料,以减少电能的损失;滑道9便于固定运动滑轮12和方便滑轮移动;螺纹管10通过位移电机13在螺纹上的运动来达到使接收线圈14运动的目的;接收线圈固定板11使线圈固定到电机上;运动滑轮12方便整个线圈的移动;位移电机13为线圈的移动提供动力;接收线圈14用于接收电能的装置。另外:太阳能电池板支撑柱15使太阳能电池板有一个很好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置,包括:太阳能发电模块、并联谐振模块、电源储能模块,所述太阳能发电模块包括太阳能电池阵列、充放电控制电路、蓄电池、逆变模块、电压电流采集模块、DSP处理器、通讯模块,其特征是:所述太阳能发电模块还包括MPPT电路和电机拖动模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置,包括:太阳能发电模块、并联谐振模块、电源储能模块,所述太阳能发电模块包括太阳能电池阵列、充放电控制电路、蓄电池、逆变模块、电压电流采集模块、DSP处理器、通讯模块,其特征是:所述太阳能发电模块还包括MPPT电路和电机拖动模块。2.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置,其特征是:所述太阳能电池阵列由太阳能电池板形成,所述太阳能电池板分别与MPPT电路和电机拖动模块相连接,所述电机拖动模块包括控制太阳能电池板俯仰角度大小的俯仰电机与控制太阳能电池板水平旋转角度的水平电机,并通过DSP处理器与驱动电路来控制俯仰电机与水平电机来调节太阳能电池板接收太阳能的旋转角度;所述MPPT模块与太阳能电池阵列连接、与DSP处理器互联。3.根据权利要求2所述的一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置,其特征是:所述太阳能电池板为Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池。4.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置,其特征是:所述并联谐振模块包括:半桥DC/DC拓扑电路、发射线圈、接收线圈、谐振模块、电容补偿模块和位置调节模块,所述谐振模块与电容补偿模块相连;位置调节模块与接收线圈相互连接。5.根据权利要求4所述的一种基于光伏发电的电动汽车无线充电装置,其特征是:所述位置调节模块包括螺纹管、滑轨、运动滑轮、位移电机,所述滑轨放置于汽车底盘上面,运动滑轮位于滑轨之中,所述螺纹管为相互垂直放置且带有螺纹的钢管,所述位移电机为上下两个固定在一起并且连接两根相互垂直的螺纹管,所述固定在一起的位移电机下面固定有接收线圈,当电动汽...

【专利技术属性】
技术研发人员:石旭东英福君袁少帅孙兆荣
申请(专利权)人:中国民航大学
类型:发明
国别省市:天津,12

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