專利名稱：無輸電線方式大功率電能傳輸方法
技術領域：
本發明涉及電力系統功率傳輸及網絡構架方法，屬于輸配電技術領域。
背景技術：
隨著電動汽車產業的推廣，電動汽車充電技術及電動汽車與電網的互動技術得到了越來越多的重視。目前這兩類技術的基礎都是電動汽車有線充電技術，即借助于充電電纜連接充電樁與電動汽車車載電池來完成充電過程。電動汽車無線充電技術相比有線充電技術更加便利、安全。目前世界上針對電動汽車無線充電技術的研究實現主要利用車載線圈與功率發射線圈之間的電磁感應原理進行，即電磁感應式無線充電。這種方式當初級線圈接通一定頻率的交流電時，通過電磁感應在次級線圈中將產生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉移到接收端。優點在于傳輸功率較大。缺點在于控制器體積較大；較大氣隙的存在使得系統構成的耦合關系屬于松耦合，由此導致漏磁與激磁相當，甚至比激磁高；傳輸距離較短，多用于mm、cm級功率傳輸。無線輸電技術的另一種重要實現方式——磁耦合諧振式無線輸電技術，系統采用兩個相同頻率的諧振物體產生很強的相互耦合，能量在兩物體間交互，利用線圈及放置兩端的平板電容器，共同組成諧振電路，實現能量的無線傳輸。優點在于利用磁場通過近場傳輸，輻射小，方向性要求不高；中等距離傳輸，傳輸效率較高；能量傳輸不受空間障礙物(非磁性)影響；傳輸效果與頻率及天線尺寸關系密切。缺點是對電源要求高，高頻率、大功率實現較困難。與電磁感應式無線充電技術相比，理論上磁耦合諧振式無線充電技術可以很好地克服電磁感應式充電技術的種種弊端，實現電動汽車無線充電技術的實用化。磁稱合諧振式無線輸電技術的出現為電力系統功率傳輸方法提供了另一種不借助于架空線路/電力電纜的選擇。傳統的智能電網架構中，架空線路/電力電纜在其輸配電環節起著不可替代的作用；借助基于無線充電技術的電動汽車作為載體進行大功率電能的輸送，使得一種無輸電線方式大功率電能傳輸方法成為可能。
發明內容
本發明的目的，在于提供一種無輸電線方式大功率電能傳輸方法，其可解決可再生能源豐富的偏遠地區存在的電能無法外送、無法本地消耗的問題。為了達成上述目的，本發明所采用的技術方案是
一種無輸電線方式大功率電能傳輸方法，在公路附近設置分布式電源，并在公路路面下方連續埋設發射裝置，所述發射裝置與附近的分布式電源借助地下電纜連接，并從分布式電源處接收電能；電動汽車上設置接收裝置，其與發射裝置建立功率無線傳遞，并利用接收的電能為車載電池充電。上述發射裝置接收到分布式電源發出的電能后，通過整流、逆變、升壓和降壓中的至少一個環節，將電能變換為電磁波形式傳遞給接收裝置。上述接收裝置接收到發射裝置的電能后，通過整流、逆變、升壓和降壓中的至少一個環節，將電能轉換為與車載電池匹配的形式為車載電池充電。上述發射裝置與接收裝置之間采用電磁感應式或磁耦合諧振式傳遞方式進行功率傳遞。上述發射裝置首先感測路面是否有車輛經過，當有車輛經過時，向接收裝置輸出發射電能；當沒有車輛經過時，發射裝置停止工作，分布式電源將電能存入儲能單元中。上述發射裝置在向接收裝置發射電能時，將發射電能數據以無線通信方式送入公路收費站處或附近設置的計量裝置；車載電池在充電時，將接收的電能數據以無線通信方式送入公路收費站處或附近設置的計量裝置。采用上述方案后，本發明有助于解決偏遠地區可再生能源電站的電能輸送及消耗問題，促進可再生能源發電的消納。
圖I是本發明的工作原理示意圖。
具體實施例方式以下將結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。如圖I所本發明提供一種無輸電線方式大功率電能傳輸方法，電動汽車上設有車載電池，傳統的電動汽車供電方式是由遠方輸電網絡獲取電力來提供動力，當電動汽車數量較多時，可知傳統電網的負荷將會很重，因此，本發明在此基礎上進行改進，在公路附近設置若干分布式電源，并在公路路面下方連續埋設發射裝置，所述發射裝置與附近的分布式電源借助地下電纜連接，并從分布式電源處接收電能；電動汽車上設有接收裝置，其與發射裝置建立功率無線傳遞，具體可采用電磁波傳遞方式，并利用接收的電能為車載電池充電，從而完成無輸電線方式的大功率電能傳輸。在本實施例中，發射裝置通過地下電纜接收公路附近分布式電源發出的電能，將其通過整流、逆變、升壓、降壓中的若干個環節變換為適當的電磁波形式，通過無線發射的方法，傳送給公路上經過的電動汽車的接收裝置，發射裝置與接收裝置之間可以采用電磁感應式、磁耦合諧振式等電磁波傳遞方式進行功率傳遞。接收裝置接受車載智能終端的控制，且二者之間存在雙向信息交互；接收裝置接收到電能后，通過整流、逆變、升壓、降壓中的若干環節，轉換為適當的形式為車載電池充電，直至充滿，從而完成自身能量的補充，借助汽車車載電池的存儲能力，將電能輸送出去的同時補充了電動汽車所耗電量，實現無線電能傳輸，所述的車載電池受到車載智能終端的控制，并與其進行雙向信息交互。當公路上經過的電動汽車數量足夠多時，可借助發射裝置、接收裝置、車載電池將分布式電源發出的電能源源不斷地傳輸出來，實現無線輸電大功率電能傳輸和本地消耗， 從分布式電源發電、發射裝置發射電磁波、接收裝置接收電磁波、車載電池充電整個流程來看，實現了不借助輸電線路的情況下，從電源到用戶之間的大功率電能傳輸過程；同時，相應減少了電動汽車從遠方輸電網絡獲取相應數量的電力，減輕了傳統電網的負荷負擔。在本實施例中，為了提高電能的利用效率，在每個發射裝置上還可設置壓力傳感元件，而在分布式電源與每個發射裝置的連接線路上，還分別設置一個儲能單元，所述儲能單元通過地下電纜連接分布式電源；所述的壓力傳感元件可感知路面是否有車輛經過，從而決定是否輸出發射電能，或暫時停止工作，當有車輛經過時，向外輸出發射電能，而當沒有車輛經過時，發射裝置可暫時停止工作，此時分布式電源輸出的電能將儲存在儲能單元中。另外，可在各發射裝置及車載電池上均設置無線通信單元，所述無線通信單元均可與公路收費站處或附近設置的計量裝置建立無線通信連接，分別傳輸售電及受電數據， 從而便于實時交易。以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護范圍之內。
權利要求
1.一種無輸電線方式大功率電能傳輸方法，其特征在于在公路附近設置分布式電源，并在公路路面下方連續埋設發射裝置，所述發射裝置與附近的分布式電源借助地下電纜連接，并從分布式電源處接收電能；電動汽車上設置接收裝置，其與發射裝置建立功率無線傳遞，并利用接收的電能為車載電池充電。
2.如權利要求I所述的無輸電線方式大功率電能傳輸方法，其特征在于所述發射裝置接收到分布式電源發出的電能后，通過整流、逆變、升壓和降壓中的至少一個環節，將電能變換為電磁波形式傳遞給接收裝置。
3.如權利要求I或2所述的無輸電線方式大功率電能傳輸方法，其特征在于所述接收裝置接收到發射裝置的電能后，通過整流、逆變、升壓和降壓中的至少一個環節，將電能轉換為與車載電池匹配的形式為車載電池充電。
4.如權利要求I所述的無輸電線方式大功率電能傳輸方法，其特征在于所述發射裝置與接收裝置之間采用電磁感應式或磁耦合諧振式傳遞方式進行功率傳遞。
5.如權利要求I所述的無輸電線方式大功率電能傳輸方法，其特征在于所述發射裝置首先感測路面是否有車輛經過，當有車輛經過時，向接收裝置輸出發射電能；當沒有車輛經過時，發射裝置停止工作，分布式電源將電能存入儲能單元中。
6.如權利要求I所述的無輸電線方式大功率電能傳輸方法，其特征在于所述發射裝置在向接收裝置發射電能時，將發射電能數據以無線通信方式送入公路收費站的計量裝置；車載電池在充電時，將接收的電能數據以無線通信方式送入公路收費站的計量裝置。
全文摘要
本發明公開一種無輸電線方式大功率電能傳輸方法，在公路附近設置分布式電源，并在公路路面下方連續埋設發射裝置，所述發射裝置與附近的分布式電源借助地下電纜連接，并從分布式電源處接收電能；電動汽車上設置接收裝置，其與發射裝置建立功率無線傳遞，并利用接收的電能為車載電池充電。此種輸電方法可解決可再生能源豐富的偏遠地區存在的電能無法外送、無法本地消耗的問題。
文檔編號H02J7/02GK102611208SQ20121007233
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月19日 優先權日2012年3月19日
發明者李軍, 黃學良 申請人:東南大學