CN108540050A - 基于光电耦合的电动车无线充电装置及电动车 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于光电耦合的电动车无线充电装置及电动车，该装置包括：发光源，发光源用于根据输入的激励电流生成光信号，并发射光信号；光电转换装置，光电转换装置用于接收光信号，并对光信号进行光电转换后，输出电能；蓄电装置，蓄电装置与光电转换装置相连，用于存储电能。本发明具有转化效率高、充电速度快、稳定性好、适用范围广及便于使用的优点。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，特别涉及一种基于光电耦合的电动车无线充电装置及电动车。
背景技术
目前市场上的商业晶体硅太阳能电池的转化率在10％-15％，在实验室中最高GaAs太阳能电池的效率可以达到30％左右，但是由于原材料的剧毒而无法很好的发展。另外，在充电时，大多采用无线充电方式。但是，目前的电池在充电时存在以下缺点：无线充电技术不稳定、光电转换效率低，充电速度慢等。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种基于光电耦合的电动车无线充电装置，该装置具有转化效率高、充电速度快、稳定性好、适用范围广及便于使用的优点。
本发明的另一个目的在于提出一种电动车。
为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种基于光电耦合的电动车无线充电装置，包括：发光源，所述发光源用于根据输入的激励电流生成光信号，并发射所述光信号；光电转换装置，所述光电转换装置用于接收所述光信号，并对所述光信号进行光电转换后，输出电能；蓄电装置，所述蓄电装置与所述光电转换装置相连，用于存储所述电能。
另外，根据本发明上述实施例的基于光电耦合的电动车无线充电装置还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述发光源与所述光电转换装置设置在密闭的壳体内，并通过透明绝缘体隔离。
在一些示例中，所述光源与所述光电转换装置之间的距离为预设距离。
在一些示例中，所述预设距离的取值范围为0～3米。
在一些示例中，所述光信号的强度根据所述激励电流的大小确定。
在一些示例中，还包括：变压整流模块，所述变压整流模块用于调节所述激流电流的大小。
在一些示例中，还包括：稳压防回流模块，所述稳压防回流模块分别与所述光电转换装置和所述蓄电装置相连。
在一些示例中，所述光电转换装置由石墨烯混合材料和半导体材料构成。
在一些示例中，所述发光源为多个LED灯构成的可定向光线产生器。
根据本发明实施例的基于光电耦合的电动车无线充电装置，利用基于石墨烯混合材料光电转化装置，转化效率能高达50％，因此，该装置具有光电转化效率高、充电速度快、稳定性好的优点；另外，摆脱了传统的充电方式带来的不便，可以随时对电动轿车等设备进行充电，即便于使用；可以应用于各类电子设备的充电，如电动轿车等，也可以推广到对航天器及无人机提供能量，以及对大功率的充电设备提供备用充电方式，即适用范围广。
为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种电动车，包括本发明上述第一方面实施例所述的基于光电耦合的电动车无线充电装置。
根据本发明实施例的电动车，具有光电转化效率高、充电速度快、稳定性好的优点。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的基于光电耦合的电动车无线充电装置的结构框图；
图2是根据本发明另一个实施例的基于光电耦合的电动车无线充电装置的整体结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的基于光电耦合的电动车无线充电装置及电动车。
图1是根据本发明一个实施例的基于光电耦合的电动车无线充电装置的结构框图。如图1所示，该基于光电耦合的电动车无线充电装置100包括：发光源110、光电转换装置120和蓄电装置130。
其中，发光源110用于根据输入的激励电流生成光信号，并发射光信号。
在本发明的一个实施例中，光信号的强度根据激励电流的大小确定。
在本发明的一个实施例中，发光源110为多个LED灯构成的可定向光线产生器，例如图2所示。由于采用可定向光线产生器，从而减少了能量在传输过程中的损耗，并且实现了充电过程可控。
光电转换装置120用于接收光信号，并对光信号进行光电转换后，输出电能。
在本发明的一个实施例中，发光源110与光电转换装置120设置在密闭的壳体内，并通过透明绝缘体隔离。具体地说，在发光源110的输入端加电信号使发光源110发光，当光照射到封装在一起的光电转换装置120(如受光器)上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电—光—电的转换。
在本发明的一个实施例中，光电转换装置120由石墨烯混合材料和半导体材料构成，利用光电材料吸收光能后发生光电转换，从而产生电能。石墨烯一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构，它不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生。进而，利用基于石墨烯混合材料光电转化装置，使光能转化为电能的转化效率能高达50％。
进一步地，发光源110与光电转换装置120之间的距离为预设距离。更为具体地，例如，预设距离的取值范围为0～3米。具体地说，当发光源110到基于石墨烯混合材料光电转化装置120的距离为0～3米范围内时，转化效率为50％左右，而在相对较远的距离转化效率也能达到40％左右。因此，合理设置两者间的距离，可以提高转化效率。
蓄电装置130与光电转换装置120相连，用于存储电能。在具体示例中，蓄电装置例如为锂电池。
综上所述，本发明实施例的充电装置100主要由发光源110、光电转换装置120(如受光器)和蓄电装置130组成，通过光束来引导能量的运动。受光器(基于石墨烯混合材料光电转化装置)以半导体材料为主，利用光电材料吸收光能发生光电转换。当光束照射到半导体材料上时，一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子—空穴对。这样，光能就以产生电子—空穴对的形式转变为电能。再通过蓄电装置130对产生的电流进行收集和利用。
进一步地，在本发明的一个实施例中，结合图2所示，该充电装置100还包括变压整流模块140。变压整流模块140用于调节上述的激流电流的大小。
进一步地，在本发明的一个实施例中，结合图2所示，该充电装置100还包括稳压防回流模块150。稳压防回流模块150分别与光电转换装置和蓄电装置相连，用于保护电路，防止由于电路发送过压回流等而损坏相关器件。
综上，根据本发明实施例的基于光电耦合的电动车无线充电装置，利用基于石墨烯混合材料光电转化装置，转化效率能高达50％，因此，该装置具有光电转化效率高、充电速度快、稳定性好的优点；另外，摆脱了传统的充电方式带来的不便，可以随时对电动轿车等设备进行充电，即便于使用；可以应用于各类电子设备的充电，如电动轿车等，也可以推广到对航天器及无人机提供能量，以及对大功率的充电设备提供备用充电方式，即适用范围广。
本发明的进一步实施例还提出了一种电动车。该电动车包括本发明上述任意一个实施例所描述的基于光电耦合的电动车无线充电装置。
需要说明的是，本发明实施例的电动车的具体实现方式与本发明实施例的基于光电耦合的电动车无线充电装置的具体实现方式类似，具体请参见装置部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。
综上，根据本发明实施例的电动车，具有光电转化效率高、充电速度快、稳定性好的优点。
另外，根据本发明实施例的电动车的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
Claims (10)
1.一种基于光电耦合的电动车无线充电装置，其特征在于，包括：
发光源，所述发光源用于根据输入的激励电流生成光信号，并发射所述光信号；
光电转换装置，所述光电转换装置用于接收所述光信号，并对所述光信号进行光电转换后，输出电能；
蓄电装置，所述蓄电装置与所述光电转换装置相连，用于存储所述电能。
2.根据权利要求1所述的基于光电耦合的电动车无线充电装置，其特征在于，所述发光源与所述光电转换装置设置在密闭的壳体内，并通过透明绝缘体隔离。
3.根据权利要求2所述的基于光电耦合的电动车无线充电装置，其特征在于，所述发光源与所述光电转换装置之间的距离为预设距离。
4.根据权利要求3所述的基于光电耦合的电动车无线充电装置，其特征在于，所述预设距离的取值范围为0～3米。
5.根据权利要求1所述的基于光电耦合的电动车无线充电装置，其特征在于，所述光信号的强度根据所述激励电流的大小确定。
6.根据权利要求5所述的基于光电耦合的电动车无线充电装置，其特征在于，还包括：
变压整流模块，所述变压整流模块用于调节所述激流电流的大小。
7.根据权利要求1所述的基于光电耦合的电动车无线充电装置，其特征在于，还包括：
稳压防回流模块，所述稳压防回流模块分别与所述光电转换装置和所述蓄电装置相连。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于光电耦合的电动车无线充电装置，其特征在于，所述光电转换装置由石墨烯混合材料和半导体材料构成。
9.根据权利要求1所述的基于光电耦合的电动车无线充电装置，其特征在于，所述发光源为多个LED灯构成的可定向光线产生器。
10.一种电动车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的基于光电耦合的电动车无线充电装置。
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