基于柔性光伏组件的车载储能装置

1.本发明涉及光伏发电领域，具体为基于柔性光伏组件的车载储能装置。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.车载光伏发电组件是将各类结构的光伏发电组件安装在车辆上，利用光伏发电组件将太阳能转换为电能用于车辆本体的动力，这类光伏发电组件受限于车辆自身的结构限制无法保证其拥有足够高的能量转换效率。
4.例如，在车辆顶部安装能够折叠的光伏太阳能电池板，电池板展开时将太阳能转换为电能，储存至车辆的储能电池中；这类光伏组件只能对照射在车辆顶部的太阳能转换为电能，使得能量转换效率不高。
5.现有技术通过在车辆顶部和侧部同时设置光伏组件，虽然在一定程度上能够缓解能量转换效率的问题，但这类光伏组件的结构由于安装在车辆的侧部，会使得车辆侧门的结构过于复杂，虽然能够实现相对高效率的能量转换效率，但成本较高。


技术实现要素：

6.为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供基于柔性光伏组件的车载储能装置，将柔性光伏组件设置在车衣的顶部和侧部，使得光伏组件产生相对较高的能量转换效率，电能经充放电控制器后传输至储能模块中，储能模块既可以为车辆供电，还可以通过离并网转换装置将多余电能传入公用电网中，使得带有车衣的车辆形成了移动的发电装置，实现清洁能源的高效利用，降低碳排放。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明的第一个方面提供基于柔性光伏组件的车载储能装置，包括设置在车衣顶部和两侧的柔性光伏组件，柔性光伏组件通过充放电控制器与储能模块连接，充放电控制器与离并网转换装置连接，储能模块设有输出接口。
9.柔性光伏组件为柔性太阳能电池板，展开状态下呈条状且沿车衣纵向方向布置在车衣顶部和两侧。
10.离并网转换装置包括分别与数字信号处理器连接的交直流转换器、升压斩波器和升降压斩波器。
11.升压斩波器和升降压斩波器分别与交直流转换器连接。
12.升压斩波器具有升压电路，用于柔性光伏组件产生直流电的升压，交直流转换器将升压后的直流电转换为交流电。
13.充放电控制器具有无线通信模块和电能监测模块，电能监测模块获取储能模块的电量信息。
14.电能监测模块检测到储能模块的电量充满时，充放电控制器向离并网转换装置发
出指令，离并网转换装置启动，将柔性光伏组件转换的电能传入公用电网。
15.充放电控制器位于车衣一端。
16.与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
17.1、使用常见的车衣作为装置的载体，结构简单、成本低廉。
18.2、用于发电的柔性光伏组件位于车衣顶部和两侧确保足够的能量转换效率。
19.3、当车载蓄电池电量充满后，利用离并网转换装置使每台安装了“光伏车衣”的车辆形成发电端，实现太阳能并网馈电，高效利用清洁能源，降低碳排放。
附图说明
20.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.图1是本发明一个或多个实施例提供的结构示意图；
22.图2是本发明一个或多个实施例提供的柔性光伏组件示意图；
23.图3是本发明一个或多个实施例提供的离并网转换装置结构示意图；
24.图4是本发明一个或多个实施例提供的车载储能装置系统架构示意图；
25.图中：1、柔性光伏组件，2、车衣，3、充放电控制器，4、储能模块，5、输出接口。
具体实施方式
26.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
27.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
28.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
29.正如背景技术中所描述的，安装在车辆的光伏组件用于将太阳能转换为电能，储存到车载电池中，处于高能量转换效率的角度考量，现有技术的光伏组件会覆盖车身较大的面积，这会使车辆结构变得复杂从而成本较高。
30.车衣是能够保护车辆免受雨水和灰尘的侵蚀，并且阻挡烈日暴晒降低车内温度的常用部件。因此以下实施例给出了基于柔性光伏组件的车载储能装置的硬件结构，将柔性光伏组件设置在车衣的顶部和侧部，使得光伏组件产生相对较高的能量转换效率，电能经充放电控制器后传输至储能模块中，储能模块既可以为车辆供电，还可以通过离并网转换装置将多余电能传入公用电网中，使得带有车衣的车辆形成了移动的发电装置，实现清洁能源的高效利用，降低碳排放。
31.实施例一：
32.如图1
‑
4所示，基于柔性光伏组件的车载储能装置，包括设置在车衣2顶部和两侧的柔性光伏组件1，柔性光伏组件1通过充放电控制器3与储能模块4连接，充放电控制器3与离并网转换装置连接，储能模块4设有输出接口5。
33.柔性光伏组件1为柔性太阳能电池板，展开状态下呈条状且沿车辆方向布置在车衣顶部和两侧；本实施例中，如图2所示，车衣2的顶部具有两组并列布置的柔性太阳能电池板(侧部未画出)，车衣罩在车辆上后，顶部形成一个带有坡度的曲面，两侧形成平面，满足柔性太阳能电池板的使用场景。
34.离并网转换装置包括分别与数字信号处理器(dsp)连接的交直流转换器(dc/ac转换器)、升压斩波器(boost电路)和升降压斩波器。
35.本实施例中，如图3所示，dsp为数字信号处理器，用于dc/ac(交流变直流)电路开关电路开关频率控制，boost/buck电路为升压或降压斩波器。电能传输至电网过程中，“太阳能车衣”通过光伏光电组件转换为48v直流电，通过boost电路进行直流斩波(将固定的直流电压变换成可变的直流电压)，达到电压直流400v，实现直流电压的升压功能和蓄电池的最大功率点跟踪(mppt)。pwm驱动信号由dsp产生，通过采集太阳能电池板的输出电压和电流，计算瞬时输出功率，不断与前一时刻的输出功率相比较，来跟踪太阳能电池板的最大输出功率。最后通过dc/ac(直流转换为交流)电路变换为交流380v，并通过relay继电器开关切换电路输送交流380v至电网。
36.在此过程中通过基于5g的无线通讯方式实时传输电能转换过程中的电能数据，实现手机/网络端电能转换进度的监控，实时提醒车主充电状态。
37.车载储能电池可通过柔性光伏组件进行充电，车载储能电池充放电设备的硬件电路采用buck
‑
boost拓扑结构，驱动信号由stm32单片机产生。充电时根据当前储能电池状态，启用均充模式或者浮充模式，实现对储能电池的智能化充电。当系统需要储能电池放电时，由stm32单片机产生pwm驱动脉冲，实现储能电池对负载的放电，用于电动汽车电能的应用。
38.太阳能车衣基于小型光伏储能装置的结构设计，将柔性光伏组件产生的电能优先供给电动汽车使用，多余的电量回馈给电网，该系统设计可保证稳定可靠，体现车储一体化设计，一方面可有效解决车辆长期停放对车载电池的高效维护，又可以最大化的利用车载光伏组件的发电效率，提高能源的利用效率。
39.充放电控制器3具有无线通信模块和电能监测模块，电能监测模块获取储能模块4的电量信息，经无线通信模块发出。
40.连接了柔性太阳能电池板的车衣形成充电车位，当阳光充足时，将“太阳能车衣”安装到新能源车辆上，光伏发电车衣将太阳能转换为电能经输出接口5将电能传输到新能源车辆上，实现太阳能充电。
41.当车辆电能充满，充放电控制器3控制离并网转换装置启动，将“太阳能车衣”转换的电能传入公用电网实现并网发电。
42.本实施例中，充放电控制器位于车衣尾部，可以与车辆后备箱的储能控制端连接，实现车衣光伏发电的能量储存。
43.本实施例中，无线通信模块为基于5g模块/wifi模块的通讯装置，可以实时与车主手机进行信息交互，车主可实时获取充电状态。
44.使用常见的车衣作为装置的载体，结构简单、成本低廉；用于发电的柔性光伏组件位于车衣顶部和两侧确保足够的能量转换效率；当车载蓄电池电量充满后，利用离并网转换装置使每台安装了“光伏车衣”的车辆形成发电端，实现太阳能并网馈电，高效利用清洁
能源，降低碳排放。
45.上述装置一方面通过buck
‑
boost电路实现储能模块的充放电，可解决现有电动车辆停放后电能流失造成的损失，提高车辆电池维护水平，另一方面可充分利用现有车载储能装置反馈现有车辆所在小区或者园区微电网，降低碳排放，通过大量现有车载储能装置的组网反馈电网，可减少现有发电体系不可再生能源的消耗，提高多元能源综合利用效率。
46.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。