CN106487063A - 基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置，它的微网系统的直流电输出端连接斩波功率振荡器的直流电输入端，斩波功率振荡器的交流电输出端连接电磁场发射线圈模块的信号输入端，斩波功率振荡控制器的信号输入端连接斩波功率振荡器的信号输出端，斩波功率振荡控制器的控制信号输出端连接斩波功率振荡器的控制端，电磁场接收线圈模块的信号输出端连接整流滤波斩波器的信号输入端，整流滤波斩波器的信号输出端连接电能存储装置的信号输入端，电能存储装置的充电端用于给纯电动船舶充电。本发明为纯电动船提供一种新型的基于微网储能的无线充电方式，该方式节能、环保、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及纯电动船舶充电设备技术领域，具体涉及一种基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置和方法。
背景技术
随着我国经济实力的不断提高，能源结构及环境污染问题日益呈现。为努力维护经济和社会的可持续发展，解决好能源供应、生态环境保护的双重问题，我国政府相继出台了多项关于节能环保的政策，并积极推进我国能源结构的优化。目前，国家关于节能环保及优化能源结构的号召已深入人心。
纯电动船舶的充电方式一般采用有线充电桩的充电方式，这种方式需要连接很长的电缆，需要很长的电缆连接时间，从而导致单位时间充电的船只数量受限，缺乏经济性，直接影响纯电动船舶的推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置和方法，该装置和方法将微网储能与纯电动船舶的无线充电有效的结合起来。既发挥了微网储能具有的灵活性、多样性、可控性、交互性、独立性等特点，又发挥了无线充电具有无污染，省去连接电缆及连接时间等优点，使纯电动船舶的无线充电变得更加节能环保，大大降低无线充电的成本，提高整个充电环节的效率。
为解决上述技术问题，本发明公开的一种基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置，其特征在于：它包括微网系统、岸基电能转换及发射系统、船基电能接收系统，其中，岸基电能转换及发射系统包括斩波功率振荡器、电磁场发射线圈模块和斩波功率振荡控制器，所述船基电能接收系统包括整流滤波斩波器、电能存储装置以及与电磁场发射线圈模块匹配的电磁场接收线圈模块，其中，微网系统的直流电输出端连接斩波功率振荡器的直流电输入端，斩波功率振荡器的交流电输出端连接电磁场发射线圈模块的信号输入端，斩波功率振荡控制器的信号输入端连接斩波功率振荡器的信号输出端，斩波功率振荡控制器的控制信号输出端连接斩波功率振荡器的控制端，电磁场接收线圈模块的信号输出端连接整流滤波斩波器的信号输入端，整流滤波斩波器的信号输出端连接电能存储装置的信号输入端，电能存储装置的充电端用于给纯电动船舶充电。
所述微网系统包括太阳能发电装置、二次电池组和风能发电装置，其中，太阳能发电装置的电能输出端连接二次电池组的第一电能存储接口，风能发电装置的电能输出端连接二次电池组的第二电能存储接口，二次电池组的电能输出端连接斩波功率振荡器的信号输入端。
一种利用上述无线充电装置的充电方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：微网系统向斩波功率振荡器输送直流电；
步骤2：斩波功率振荡器将微网系统直流电转换为适应纯电动船舶负载功率要求的交变电流，斩波功率振荡控制器用来控制斩波功率振荡器的输出电压值，从而根据斩波功率振荡器输出功率实时控制斩波功率振荡器输入电压的大小，实现控制斩波功率振荡器输入功率和输出功率的平衡；
步骤3：电磁场发射线圈模块将斩波功率振荡器产生的交变电流转换成交变电磁场进行发射，电磁场接收线圈模块接收电磁场发射线圈发射出的交变磁场，并将接收的交变磁场转换成交流电传输给整流滤波斩波器；
步骤4：整流滤波斩波器将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的船舶充电用直流电，整流滤波斩波器将电压值恒定的船舶充电用直流电输送给电能存储装置，电能存储装置存储电能，并为纯电动船舶提供驱动功率。
本发明将微网储能与纯电动船舶的无线充电有效的结合起来。既发挥了微网储能具有的灵活性、多样性、可控性、交互性、独立性等特点，又发挥了无线充电具有无污染，省去连接电缆及连接时间等优点，使纯电动船舶的无线充电变得更加节能环保，大大降低无线充电的成本，提高整个充电环节的效率。符合我国可持续发展的政策方针。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
其中，1—微网系统、1.1—太阳能发电装置、1.2—二次电池组、1.3—风能发电装置、2—岸基电能转换及发射系统、2.1—斩波功率振荡器、2.2—电磁场发射线圈模块、2.3—斩波功率振荡控制器、3—船基电能接收系统、3.1—电磁场接收线圈模块、3.2—整流滤波斩波器、3.3—电能存储装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明的一种基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置，如图1所示，它包括微网系统1、岸基电能转换及发射系统2、船基电能接收系统3，其中，岸基电能转换及发射系统2包括斩波功率振荡器2.1、电磁场发射线圈模块2.2和斩波功率振荡控制器2.3，所述船基电能接收系统3包括整流滤波斩波器3.2、电能存储装置3.3以及与电磁场发射线圈模块2.2匹配的电磁场接收线圈模块3.1，其中，微网系统1的直流电输出端连接斩波功率振荡器2.1的直流电输入端，斩波功率振荡器2.1的交流电输出端连接电磁场发射线圈模块2.2的信号输入端，斩波功率振荡控制器2.3的信号输入端连接斩波功率振荡器2.1的信号输出端，斩波功率振荡控制器2.3的控制信号输出端连接斩波功率振荡器2.1的控制端，电磁场接收线圈模块3.1的信号输出端连接整流滤波斩波器3.2的信号输入端，整流滤波斩波器3.2的信号输出端连接电能存储装置3.3的信号输入端，电能存储装置3.3的充电端用于给纯电动船舶充电。
上述技术方案中，所述微网系统1包括太阳能发电装置1.1、二次电池组1.2和风能发电装置1.3，其中，太阳能发电装置1.1的电能输出端连接二次电池组1.2的第一电能存储接口，风能发电装置1.3的电能输出端连接二次电池组1.2的第二电能存储接口，二次电池组1.2的电能输出端连接斩波功率振荡器2.1的信号输入端。微网储能具有灵活性、多样性、可控性、交互性、独立性等特点。
上述技术方案中，所述斩波功率振荡器2.1在斩波功率振荡控制器2.3的控制下将微网系统1直流电转换为适应线圈无线能量传输要求的交变电流，并可控制交流电压。
上述技术方案中，所述斩波功率振荡控制器2.3用来控制斩波功率振荡器2.1的输出电压值，从而根据斩波功率振荡器2.1输出功率实时控制斩波功率振荡器2.1输入电压的大小，实现控制斩波功率振荡器2.1输入功率和输出功率的平衡。
上述技术方案中，所述电磁场发射线圈模块2.2用于将斩波功率振荡器2.1产生的交变电流转换成交变电磁场进行发射，所述电磁场接收线圈模块3.1用于接收电磁场发射线圈发射出的交变磁场，并将接收的交变磁场转换成交流电传输给整流滤波斩波器3.2。整流滤波斩波器3.2用于将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为直流电，通过滤波器过滤直流电中的谐波分量，再经斩波器生成电压值恒定的船舶充电用直流电。电磁场发射线圈模块2.2和电磁场接收线圈模块3.1，采用非接触谐振式工作模式，实现了存电动船舶的无线电能传输，节约了拉线的成本，省去电缆连接时间，缩短了船舶停靠充电时间，增加单位时间充电船只数量，提高了充电效率。
上述技术方案中，所述整流滤波斩波器3.2用于将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的船舶充电用直流电。
上述技术方案中，所述电能存储装置3.3用于存储电能，为纯电动船舶提供驱动功率。所述电能存储装置3.3为超级电容组和磷酸铁锂电池。
一种利用上述无线充电装置的充电方法，它包括如下步骤：
步骤1：微网系统1向斩波功率振荡器2.1输送直流电；
步骤2：斩波功率振荡器2.1将微网系统1直流电转换为适应纯电动船舶负载功率要求的交变电流，斩波功率振荡控制器2.3用来控制斩波功率振荡器2.1的输出电压值，从而根据斩波功率振荡器2.1输出功率实时控制斩波功率振荡器2.1输入电压的大小，实现控制斩波功率振荡器2.1输入功率和输出功率的平衡；
步骤3：电磁场发射线圈模块2.2将斩波功率振荡器2.1产生的交变电流转换成交变电磁场进行发射，电磁场接收线圈模块3.1接收电磁场发射线圈发射出的交变磁场，并将接收的交变磁场转换成交流电传输给整流滤波斩波器3.2；
步骤4：整流滤波斩波器3.2将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的船舶充电用直流电，整流滤波斩波器3.2将电压值恒定的船舶充电用直流电输送给电能存储装置3.3，电能存储装置3.3存储电能，并为纯电动船舶提供驱动功率。
上述技术方案中，所述太阳能发电装置1.1用于将太阳能转化为电能；风能发电装置1.3利用岸边以及港口的风力转化为电能，二次电池组1.2将太阳能发电装置1.1和风能发电装置1.3互补发电产生的电能进行存储，同时二次电池组1.2本身也进行充电(二次电池组本身也能进行充电，主要在用电低峰期时进行充电储能)，从而为岸基电能转换及发射系统2提供输入功率。二次电池组1.2主要是由废旧蓄电池组成，主要来源于电动汽车、电动自行车上更换下来的蓄电池，这不仅解决了这些废旧电池的放置问题，还能使其充分发挥作用，还具有较好的经济性。
采用该微网储能方式给纯电动船舶无线充电，充分发挥了微网储能具有的灵活性、多样性、可控性、交互性、独立性的特点，以及无线充电具有的无污染的特点，省去连接电缆的过程。微网储能系统可以极大提高二次电池的利用率，充分利用风能与太阳能。微网储能与无线充电的有效结合，使纯电动船舶的无线充电变得更加节能环保，大大降低无线充电的成本，提高整个充电环节的效率。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置，其特征在于：它包括微网系统(1)、岸基电能转换及发射系统(2)、船基电能接收系统(3)，其中，岸基电能转换及发射系统(2)包括斩波功率振荡器(2.1)、电磁场发射线圈模块(2.2)和斩波功率振荡控制器(2.3)，所述船基电能接收系统(3)包括整流滤波斩波器(3.2)、电能存储装置(3.3)以及与电磁场发射线圈模块(2.2)匹配的电磁场接收线圈模块(3.1)，其中，微网系统(1)的直流电输出端连接斩波功率振荡器(2.1)的直流电输入端，斩波功率振荡器(2.1)的交流电输出端连接电磁场发射线圈模块(2.2)的信号输入端，斩波功率振荡控制器(2.3)的信号输入端连接斩波功率振荡器(2.1)的信号输出端，斩波功率振荡控制器(2.3)的控制信号输出端连接斩波功率振荡器(2.1)的控制端，电磁场接收线圈模块(3.1)的信号输出端连接整流滤波斩波器(3.2)的信号输入端，整流滤波斩波器(3.2)的信号输出端连接电能存储装置(3.3)的信号输入端，电能存储装置(3.3)的充电端用于给纯电动船舶充电。
2.根据权利要求1所述的基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置，其特征在于：所述微网系统(1)包括太阳能发电装置(1.1)、二次电池组(1.2)和风能发电装置(1.3)，其中，太阳能发电装置(1.1)的电能输出端连接二次电池组(1.2)的第一电能存储接口，风能发电装置(1.3)的电能输出端连接二次电池组(1.2)的第二电能存储接口，二次电池组(1.2)的电能输出端连接斩波功率振荡器(2.1)的信号输入端。
3.根据权利要求1所述的基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置，其特征在于：所述斩波功率振荡器(2.1)在斩波功率振荡控制器(2.3)的控制下将微网系统(1)直流电转换为适应纯电动船舶负载功率要求的交变电流。
4.根据权利要求1所述的基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置，其特征在于：所述斩波功率振荡控制器(2.3)用来控制斩波功率振荡器(2.1)的输出电压值，从而根据斩波功率振荡器(2.1)输出功率实时控制斩波功率振荡器(2.1)输入电压的大小，实现控制斩波功率振荡器(2.1)输入功率和输出功率的平衡。
5.根据权利要求1所述的基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置，其特征在于：所述电磁场发射线圈模块(2.2)用于将斩波功率振荡器(2.1)产生的交变电流转换成交变电磁场进行发射，所述电磁场接收线圈模块(3.1)用于接收电磁场发射线圈发射出的交变磁场，并将接收的交变磁场转换成交流电传输给整流滤波斩波器(3.2)。
6.根据权利要求1所述的基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置，其特征在于：所述整流滤波斩波器(3.2)用于将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的船舶充电用直流电。
7.根据权利要求1所述的基于微网储能的纯电动船舶的无线充电装置，其特征在于：所述电能存储装置(3.3)用于存储电能，为纯电动船舶提供驱动功率。
8.一种利用权利要求1所述无线充电装置的充电方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：微网系统(1)向斩波功率振荡器(2.1)输送直流电；
步骤2：斩波功率振荡器(2.1)将微网系统(1)直流电转换为适应纯电动船舶负载功率要求的交变电流，斩波功率振荡控制器(2.3)用来控制斩波功率振荡器(2.1)的输出电压值，从而根据斩波功率振荡器(2.1)输出功率实时控制斩波功率振荡器(2.1)输入电压的大小，实现控制斩波功率振荡器(2.1)输入功率和输出功率的平衡
步骤3：电磁场发射线圈模块(2.2)将斩波功率振荡器(2.1)产生的交变电流转换成交变电磁场进行发射，电磁场接收线圈模块(3.1)接收电磁场发射线圈发射出的交变磁场，并将接收的交变磁场转换成交流电传输给整流滤波斩波器(3.2)；
步骤4：整流滤波斩波器(3.2)将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的船舶充电用直流电，整流滤波斩波器(3.2)将电压值恒定的船舶充电用直流电输送给电能存储装置(3.3)，电能存储装置(3.3)存储电能，并为纯电动船舶提供驱动功率。
9.根据权利要求8所述的无线充电装置的充电方法，其特征在于：所述太阳能发电装置(1.1)用于将太阳能转化为电能；风能发电装置(1.3)利用岸边以及港口的风力转化为电能，二次电池组(1.2)将太阳能发电装置(1.1)和风能发电装置(1.3)互补发电产生的电能进行存储，同时二次电池组(1.2)本身也进行充电，从而为岸基电能转换及发射系统(2)提供输入功率。
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