本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電及電動汽車無線充電新能源應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能停車棚無線充放電方法。

背景技術(shù)：

目前，電動汽車逐漸普及，通常采用充電樁等有線方式為電動汽車進(jìn)行充電，然而，有線充電中存在的問題，如靈活方便性較差、導(dǎo)體接觸部分容易磨損、容易產(chǎn)生火花、供電線外露帶來的安全隱患等問題。

無線能量傳輸技術(shù)是一項全新的電能傳輸技術(shù)，技術(shù)上逐漸成熟并成為關(guān)注的焦點。作為無線能量傳輸領(lǐng)域三大技術(shù)之一，基于諧振式磁耦合方案能夠在相對長的距離(例如，幾米)內(nèi)發(fā)送幾千瓦的電能，能夠用于電動汽車無線充電，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)接觸式充電方式的各種缺陷。沒有電纜的連接，便于移動過程充電/靜止充電；不必等待，程序設(shè)定之后即可離開；不存在電纜老化、漏電等問題，且其充電過程不受物體(非磁性)影響；不必另外占用土地和空間，占地少，能充分有效利用土地資源。

另一方面，隨著電動汽車保有量不斷的增加，充電時對電網(wǎng)產(chǎn)生一定的影響，故，需要一種電網(wǎng)調(diào)配機(jī)制有效減輕有線集中充電對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，平衡負(fù)荷，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，有效節(jié)約能源。

故，針對目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實有必要進(jìn)行研究，以提供一種方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，確有必要提供一種太陽能停車棚無線充放電方法，采用了雙向儲能逆變技術(shù)，優(yōu)先充分利用太陽能資源，并采用無線磁耦合諧振式實現(xiàn)對電動汽車充電；同時，把電動汽車作為移動儲能工具，通過調(diào)峰平谷的作用，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種太陽能停車棚無線充放電方法，包括以下步驟：

對電動汽車充電時：

通過設(shè)置在停車棚頂端的太陽能板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并通過能量變換器轉(zhuǎn)化為高頻電能；

高頻電能驅(qū)動第一磁耦合線圈電磁諧振產(chǎn)生的電磁場發(fā)送電能；

第二磁耦合線圈通過電磁諧振接收電能并通過充放電控制器對蓄電池進(jìn)行充電；

電動汽車向電網(wǎng)放電時：

充放電控制器將蓄電池的能量轉(zhuǎn)化為高頻電能；

高頻電能驅(qū)動第二磁耦合線圈電磁諧振產(chǎn)生的電磁場發(fā)送電能；

第一磁耦合線圈通過電磁諧振接收電能并通過能量變換器轉(zhuǎn)化為交流電能并入電網(wǎng)；

還包括：

通過充放電監(jiān)控模塊監(jiān)控蓄電池充放電參數(shù)的步驟；

以及根據(jù)所獲取充放電參數(shù)持續(xù)調(diào)節(jié)第一磁耦合線圈的位置直至該充放電參數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值。

優(yōu)選地，當(dāng)太陽能不足時，能量變換器將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化為高頻電能，實現(xiàn)太陽能和電網(wǎng)協(xié)同充電。

優(yōu)選地，還包括通過能量變換器將太陽能板產(chǎn)生的電能直接并入電網(wǎng)的步驟。

優(yōu)選地，還包括在第一磁耦合線圈和第二磁耦合線圈有效諧振磁場空間外均設(shè)置屏蔽罩的步驟。

優(yōu)選地，第一磁耦合線圈及其屏蔽罩一體設(shè)置在移位裝置上從而確保同步移動。

優(yōu)選地，屏蔽罩由銅導(dǎo)體制成。

一種太陽能停車棚無線充放電方法，包括設(shè)置停車棚頂端的太陽能板、在每個車位上均設(shè)置一車位充放電裝置以及設(shè)置電動汽車中的車載充放電裝置，其中，所述車載充放電裝置進(jìn)一步包括第二磁耦合線圈、充放電控制器和蓄電池；所述車位充放電裝置進(jìn)一步包括能量變換器和第一磁耦合線圈，所述能量變換器通過交流母線與電網(wǎng)相連接以及通過直流母線與所述太陽能電板相連接，用于將輸入電能轉(zhuǎn)化為高頻電能輸出給所述第一磁耦合線圈或者將所述第一磁耦合線圈電磁諧振耦合產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為交流電能并入電網(wǎng)；所述第一磁耦合線圈和所述第二磁耦合線圈用于通過電磁諧振產(chǎn)生的電磁場而接收或發(fā)送電能；所述充放電控制器用于控制電動汽車執(zhí)行充電操作或者放電操作，當(dāng)電動汽車執(zhí)行充電操作時，所述充放電控制器將所述第二磁耦合線圈接收的電能轉(zhuǎn)化為直流電為所述蓄電池充電；當(dāng)電動汽車執(zhí)行放電操作時，所述充放電控制器將所述蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為高頻電能輸出給所述第二磁耦合線圈，經(jīng)所述第一磁耦合線圈電磁諧振耦合后將電能并入電網(wǎng)；

所述車載充放電裝置還包括第二控制模塊、充放電監(jiān)控模塊和第二無線通訊模塊，所述第二無線通訊模塊受控于所述第二控制模塊，用于以無線的方式與所述車位充放電裝置發(fā)送或接收控制指令；所述第二控制模塊與所述充放電控制器、充放電監(jiān)控模塊和第二無線通訊模塊相連接，用于控制所述車載充放電裝置的工作；所述充放電監(jiān)控模塊用于監(jiān)控所述蓄電池的充放電參數(shù)并通過所述第二無線通訊模塊發(fā)送給所述車位充放電裝置；

所述車位充放電裝置還包括第一控制模塊、第一無線通訊模塊和移位裝置，其中，所述第一無線通訊模塊受控于所述第一控制模塊，用于以無線的方式與所述車載充放電裝置發(fā)送或接收控制指令；所述第一控制模塊與所述能量變換器、第一無線通訊模塊和移位裝置相連接，用于控制所述車位充放電裝置的工作；所述移位裝置中設(shè)置有所述第一磁耦合線圈并能夠使所述第一磁耦合線圈移動；所述第一控制模塊根據(jù)接收的所述蓄電池的充放電參數(shù)控制所述移位裝置帶動所述第一磁耦合線圈移動直至所接收充放電參數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值。

優(yōu)選地，所述第一磁耦合線圈和所述第二磁耦合線圈包括e型線圈磁芯以及設(shè)置在e型線圈磁芯上的諧振線圈。

優(yōu)選地，所述能量變換器或所述充放電控制器所產(chǎn)生的高頻能量的頻率為20khz～200khz。

優(yōu)選地，所述第一磁耦合線圈設(shè)置在停車棚下沿或者車位地面下方。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明采用了雙向儲能逆變技術(shù)，優(yōu)先充分利用太陽能資源，并采用無線磁耦合諧振式實現(xiàn)對電動汽車充電，并把電動汽車作為移動儲能工具，能夠向電網(wǎng)輸送電能，起到調(diào)峰平谷的作用，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。同時，通過設(shè)置移位裝置實現(xiàn)諧振線圈調(diào)節(jié)同軸位置，有效提升充電效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明太陽能停車棚無線充放電方法的充電流程框圖。

圖2為本發(fā)明太陽能停車棚無線充放電方法的放電流程框圖。

圖3為實現(xiàn)本發(fā)明太陽能停車棚無線充放電方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖4為實現(xiàn)本發(fā)明太陽能停車棚無線充放電方法的系統(tǒng)原理框圖。

如下具體實施例將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用無線磁耦合諧振式充電，其是基于電磁諧振理論。該能量傳輸技術(shù)，在發(fā)送端與接收端配置相同諧振頻率的諧振線圈，當(dāng)兩者距離適當(dāng)時，給發(fā)送端輸送與諧振線圈諧振頻率相同頻率的驅(qū)動信號以及能量，兩者便會產(chǎn)生諧振，能量便可以源源不斷從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩?，發(fā)送端消耗能量，接收端吸收能量，這樣兩個設(shè)備之間便實現(xiàn)能量的無線傳輸。優(yōu)勢是高q值的諧振技術(shù)；不向遠(yuǎn)處傳播的“磁近場”，在發(fā)射源附近，有一個近區(qū)場，其中磁場能量在發(fā)射源周圍空間及發(fā)射源線圈內(nèi)部之間周期性地來回流動，周圍若無諧振接收裝置，不向外發(fā)射。其傳輸功率較大，能夠達(dá)到幾千瓦，可以同時對多個設(shè)備進(jìn)行充電。

本發(fā)明提出一種太陽能停車棚無線充放電方法，參見圖1，所示為向電動汽車無線充電流程框圖，包括以下步驟：

通過設(shè)置在停車棚頂端的太陽能板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并通過能量變換器轉(zhuǎn)化為高頻電能；

高頻電能驅(qū)動第一磁耦合線圈電磁諧振產(chǎn)生的電磁場發(fā)送電能；

第二磁耦合線圈通過電磁諧振接收電能并通過充放電控制器對蓄電池進(jìn)行充電。

參見圖2，所示為電動汽車向電網(wǎng)放電的流程框圖，包括以下步驟：

充放電控制器將蓄電池的能量轉(zhuǎn)化為高頻電能；

高頻電能驅(qū)動第二磁耦合線圈電磁諧振產(chǎn)生的電磁場發(fā)送電能；

第一磁耦合線圈通過電磁諧振接收電能并通過能量變換器轉(zhuǎn)化為交流電能并入電網(wǎng)。

進(jìn)一步的，當(dāng)太陽能不足時，能量變換器將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化為高頻電能，實現(xiàn)太陽能和電網(wǎng)協(xié)同充電。

進(jìn)一步的，還包括通過能量變換器將太陽能板產(chǎn)生的電能直接并入電網(wǎng)的步驟。

采用上述技術(shù)方案，電動汽車在停車棚下，在充電模式下，如果太陽能充足，太陽能通過能量變換器對電動汽車充電，若無電動汽車執(zhí)行充電操作，則能量變換器將太陽能直接并入電網(wǎng)；如果太陽能不足，則通過電網(wǎng)對電動汽車充電，兩者可以采用協(xié)同充電；而在放電模式下，電動汽車對電網(wǎng)進(jìn)行放電，電動汽車在停車位就能完成蓄能、釋能過程，同時電動汽車作為移動儲能工具，通過用戶意愿設(shè)定和電網(wǎng)智能調(diào)度，能更好地發(fā)揮削峰填谷的作用，有效減輕有線集中充電對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，平衡負(fù)荷，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，有效節(jié)約能源。

磁共振無線充電方式下，第一磁耦合線圈和第二磁耦合線圈處于同軸位置時，充電效率最高。但是，在實際停車過程中，無法保證每次都?？吭谧罴盐恢蒙希鶗霈F(xiàn)位置偏差，從而導(dǎo)致充放電效率不理想。

進(jìn)一步的，還包括：

通過充放電監(jiān)控模塊監(jiān)控蓄電池充放電參數(shù)的步驟；

以及根據(jù)所獲取充放電參數(shù)持續(xù)調(diào)節(jié)第一磁耦合線圈的位置直至該充放電參數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值。

也即通過充放電參數(shù)計算出無線充電效率，如果低于預(yù)設(shè)值，則調(diào)節(jié)第一磁耦合線圈的位置，直至調(diào)整到預(yù)設(shè)值，便推定達(dá)到同軸位置。

當(dāng)?shù)谝淮篷詈暇€圈和第二磁耦合線圈諧振時，即便處于同軸位置，諧振線圈周圍產(chǎn)生的電磁場會對周圍的電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾，比如，會導(dǎo)致無線電等等的電磁噪聲，從而導(dǎo)致電氣設(shè)備不穩(wěn)定。

為了在使用諧振方法的電力發(fā)送中，阻擋在除了發(fā)送或接收電能的方向之外的方向上的產(chǎn)生的電磁場，在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，還包括在第一磁耦合線圈和第二磁耦合線圈有效諧振磁場空間外均設(shè)置屏蔽罩的步驟。

也即，在第一磁耦合線圈和第二磁耦合線圈有效諧振磁場空間外均設(shè)置屏蔽罩，從而在發(fā)送或接收電能的方向之外不會產(chǎn)生電磁噪聲。優(yōu)選地，屏蔽罩由銅導(dǎo)體制成。同時，設(shè)置在第一磁耦合線圈的屏蔽罩與移位裝置一體設(shè)置從而確保同步移動，這樣在尋找最佳同軸位置時，能夠保證兩個屏蔽罩也是同軸位置，從而起到最佳屏蔽效果。

參見圖3，所示為實現(xiàn)本發(fā)明太陽能停車棚無線充放電方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，包括設(shè)置停車棚頂端的太陽能板、在每個車位上均設(shè)置一車位充放電裝置以及設(shè)置電動汽車中的車載充放電裝置，其中，車載充放電裝置進(jìn)一步包括第二磁耦合線圈、充放電控制器和蓄電池；車位充放電裝置進(jìn)一步包括能量變換器和第一磁耦合線圈，能量變換器通過交流母線與電網(wǎng)相連接以及通過直流母線與太陽能電板相連接，用于將輸入電能轉(zhuǎn)化為高頻電能輸出給第一磁耦合線圈或者將第一磁耦合線圈電磁諧振耦合產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為交流電能并入電網(wǎng)，進(jìn)一步的，能量變換器能夠?qū)⑻柲馨瀹a(chǎn)生的電能并入電網(wǎng)，從而滿足不同場合的應(yīng)用要求，最大限度達(dá)到能量的充分利用；第一磁耦合線圈和第二磁耦合線圈用于通過電磁諧振產(chǎn)生的電磁場而接收或發(fā)送電能，從而實現(xiàn)能量的雙向傳輸；充放電控制器用于控制電動汽車執(zhí)行充電操作或者放電操作，當(dāng)電動汽車執(zhí)行充電操作時，充放電控制器將第二磁耦合線圈接收的電能轉(zhuǎn)化為直流電為蓄電池充電；當(dāng)電動汽車執(zhí)行放電操作時，充放電控制器將蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為高頻電能輸出給第二磁耦合線圈，經(jīng)第一磁耦合線圈電磁諧振耦合后將電能并入電網(wǎng)。

采用上述技術(shù)方案，電動汽車在停車棚下，在充電模式下，如果太陽能充足，太陽能通過能量變換器對電動汽車充電，若無電動汽車執(zhí)行充電操作，則能量變換器將太陽能直接并入電網(wǎng)；如果太陽能不足，則通過電網(wǎng)對電動汽車充電，兩者可以采用協(xié)同充電；而在放電模式下，電動汽車對電網(wǎng)進(jìn)行放電，電動汽車在停車位就能完成蓄能、釋能過程，同時電動汽車作為移動儲能工具，通過用戶意愿設(shè)定和電網(wǎng)智能調(diào)度，能更好地發(fā)揮削峰填谷的作用，有效減輕有線集中充電對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，平衡負(fù)荷，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，有效節(jié)約能源。

參見圖4，所示為實現(xiàn)本發(fā)明太陽能停車棚無線充放電方法的系統(tǒng)原理框圖，車載充放電裝置還包括第二控制模塊、充放電監(jiān)控模塊和第二無線通訊模塊，第二無線通訊模塊受控于第二控制模塊，用于以無線的方式與車位充放電裝置發(fā)送或接收控制指令；第二控制模塊與充放電控制器、充放電監(jiān)控模塊和第二無線通訊模塊相連接，用于控制車載充放電裝置的工作，比如控制充放電控制器執(zhí)行充電操作或放電操作，并將相應(yīng)的控制指令發(fā)送給車位充放電裝置以執(zhí)行相應(yīng)的操作；充放電監(jiān)控模塊用于監(jiān)控蓄電池的充放電參數(shù)并通過第二無線通訊模塊發(fā)送給車位充放電裝置以便計算得到當(dāng)前充電效率。

磁共振無線充電方式下，第一磁耦合線圈和第二磁耦合線圈處于同軸位置時，充電效率最高。但是，在實際停車過程中，無法保證每次都?？吭谧罴盐恢蒙?，往往會出現(xiàn)位置偏差，從而導(dǎo)致充放電效率不理想。

為了解決上述技術(shù)問題，車位充放電裝置還包括第一控制模塊、第一無線通訊模塊和移位裝置，其中，第一無線通訊模塊受控于第一控制模塊，用于以無線的方式與車載充放電裝置發(fā)送或接收控制指令；第一控制模塊與能量變換器、第一無線通訊模塊和移位裝置相連接，用于控制車位充放電裝置的工作；移位裝置中一體設(shè)置有第一磁耦合線圈并能夠使第一磁耦合線圈移動，移位裝置采用現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)，比如通過步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的精確移位，從而能夠?qū)崿F(xiàn)第一磁耦合線圈；第一控制模塊根據(jù)接收的蓄電池的充放電參數(shù)控制移位裝置帶動第一磁耦合線圈移動直至所接收充放電參數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值。通常，通過不斷計算充電效率來判斷，當(dāng)充電效率達(dá)到一定值(滿足預(yù)設(shè)值要求)，即推定第一磁耦合線圈和第二磁耦合線圈處于同軸位置，停止移位操作。

在一種優(yōu)選實施方式，車位充放電裝置把太陽能發(fā)出的電能或電網(wǎng)的電能逆變成頻率在20khz～200khz的高頻能量，通過e型線圈磁芯和諧振線圈構(gòu)成的集中有效傳輸空間，使得第二磁耦合線圈的諧振線圈發(fā)生諧振，實現(xiàn)能量的無線傳輸，采用e型線圈磁芯能夠大幅提高無線充電效率，滿足實際使用需求。

在一種優(yōu)選實施方式，第一磁耦合線圈設(shè)置在停車棚下沿或者車位地面下方。

以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。