CN106985678B - 一种风能和太阳能混合发电的公交车及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风能和太阳能混合发电的公交车及其使用方法，属于电动公交车领域。本发明的风能和太阳能混合发电的公交车，包括公交车本体，太阳能发电组件和风力发电组件均安装在公交车本体的车顶；太阳能发电组件与蓄电池组连接，风力发电组件分别与蓄电池组、备用电池组连接，控制器分别与蓄电池组、备用电池组连接。本发明的目的在于克服现有公交车上太阳能发电效率不高的不足，提供了一种风能和太阳能混合发电的公交车及其使用方法，提高了太阳能发电的效率。
Description
技术领域
本发明涉及电动公交车领域，更具体地说，涉及一种风能和太阳能混合发电的公交车及其使用方法。
背景技术
汽车的发展是现代文明的重要标志，已经融入了现代最先进的科学技术。汽车作为一种交通工具，在国防建设和人文生产、生活等方面均起着十分重要的作用。内燃机汽车消耗的能源主要来自石油，而地球上的石油有限且是不可再生资源。近年来随着地球资源不断减少，环境污染不断加剧，电动汽车越来越受到许多国家的欢迎，国家也投入了大量资金来研究和改进电动汽车，许多城市把城市燃油公交进行了整改，换成了电动公交车。但是现在已经生产使用的电动公交车，行驶路程受蓄电池电能的影响非常大，经常要进行充电补能，且电动公交车充电还受到充电站数量的限制，这样就影响了城市大量发展电动公交车。
为了解决现有电动公交车行驶里程短这个问题，有不少研究者提出了解决方案，但是已经提出的解决方案仍然存在着一些技术缺陷，例如专利CN102248898A公开了一种太阳能、风能电动汽车，其在汽车的顶部和侧面都安装着太阳能电池板，汽车顶部与太阳能电池板之间的管道里有风力发电机组分别给汽车的蓄电池充电，但是，该专利对于太阳能的利用率不高，且管道内风的阻力很大，造成汽车在行驶的过程中受到的阻力很大，耗能过多。
又如专利CN102717716A公开了一种太阳能风能新型车，在车的外壳内安装蓄电池，蓄电池与发动机连接，在外壳顶部设有光伏电池板，外壳的前部和两侧安装风能发电模块；该专利虽然能够利用太阳能，但是对于太阳能利用效率却不是较高。
综上所述，虽然现有技术中采用太阳能发电的公交车技术方案较多，但是如何提高公交车上太阳能的发电效率，是现有技术中亟需解决的技术问题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有公交车上太阳能发电效率不高的不足，提供了一种风能和太阳能混合发电的公交车及其使用方法，提高了太阳能发电的效率。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的风能和太阳能混合发电的公交车，包括公交车本体，还包括太阳能发电组件和风力发电组件，所述太阳能发电组件和风力发电组件均安装在公交车本体的车顶。
作为本发明更进一步的改进，还包括控制器、蓄电池组和备用电池组，所述太阳能发电组件与蓄电池组连接，所述风力发电组件分别与蓄电池组、备用电池组连接，所述控制器分别与蓄电池组、备用电池组连接。
作为本发明更进一步的改进，所述公交车本体的车顶设有通风口，所述太阳能发电组件包括一长方体框架，该长方体框架的底面安装在公交车本体车顶的通风口上，该长方体框架其余五个面上分别安装有太阳能电池板，长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板以长方体框架对应的顶边为旋转轴转动。
作为本发明更进一步的改进，还包括新风通道，所述公交车本体的车顶至少设有一对通风口，所述新风通道位于公交车本体的内部，新风通道的两端分别与一对通风口对应连通。
作为本发明更进一步的改进，所述新风通道包括内通道和外通道，所述内通道嵌套在所述外通道内部，所述外通道内表面和内通道外表面之间填充有过滤介质，内通道和外通道的侧壁上分别均布通孔，外通道侧壁上的通孔内填充有吸附剂；所述内通道的两端分别与一对通风口对应连通。
作为本发明更进一步的改进，所述新风通道的端部通过挡雨接口与对应的通风口连通，所述挡雨接口为一过渡通道，该过渡通道内设有若干对挡雨板，每对挡雨板中其中的一个自所述过渡通道顶部向底部延伸且不与底部接触，另一个自所述过渡通道底部向顶部延伸且不与顶部接触；所述过渡通道底部设有若干雨水排出口，所有雨水排出口通过雨水排出管与公交车本体内设置的储水桶连通。
作为本发明更进一步的改进，所述公交车本体的车顶上设有光照强度传感器，该光照强度传感器与所述控制器连接，控制长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板以长方体框架对应的顶边为旋转轴转动的驱动机构与控制器连接。
作为本发明更进一步的改进，四个风力发电组件分别安装在公交车本体车顶的四个角上，所述风力发电组件包括采用碳纤维复合材料制作的风轮，该风轮通过齿轮变速箱与风力发电机转动连接，所述风轮的背风侧安装有尾舵。
作为本发明更进一步的改进，所述公交车本体的车身周围设置有若干洒水喷头，所述若干洒水喷头通过增压泵与所述储水桶连通，公交车本体上设置的雨刷器与所述储水桶连通；所述外通道侧壁上的通孔其形状为椭圆体，所述过滤介质为天然或合成纤维、金属丝编织而成的滤布或滤网，所述吸附剂为活性炭。
本发明的风能和太阳能混合发电的公交车的使用方法，包括以下步骤：
步骤A：开启公交车，使得公交车处于行驶状态；
步骤B：通过光照强度传感器检测光照的强度信号并用数字输出的方式把信号传递到控制器中，控制器根据强度信号来确定长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板张开的角度；
步骤C：当雨天需要对公交车本体内部进行通风换气时，人工控制控制器，使得长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板保持一定张开角度，通过雨水排出管将挡雨接口内截留的雨水收集进入储水桶。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明中，公交车行驶过程中，外部的快速气流从内通道的一端被灌入内通道内部，并从内通道的另一端排走，从而在内通道内形成一股不断的气体流动，内通道内不断流动的气体同时通过内通道侧壁上均布的通孔到达过滤介质，在过滤介质内被初步过滤后再从外通道侧壁上的通孔排出，并被通孔中的吸附剂二次过滤，使得新鲜、纯净的空气不断被送入公交车本体的内部。
(2)本发明中，太阳能发电组件即可作为太阳能发电设备，又可作为公交车本体上通风口的开闭门，当光照强度传感器感受到光照的强度较大时，控制器控制长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板充分张开，以充分吸收太阳能的能量，特别是在夏天，当光照强度较大时，公交车本体上的通风口被自动充分打开，有利于公交车本体内部的通风散热；当光照强度传感器感受到光照的强度较小时，例如雨雪天或者夜晚行驶时，控制器控制长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板收缩起来，以减少行车阻力。
(3)本发明中，为了实现在雨雪天仍旧能够对公交车本体内部进行有效的通风换气，可以人工控制控制器，使得长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板保持一定张开角度，从而使得外界的空气能够通过公交车本体车顶上的通风口进入公交车本体内部，其中若干对挡雨板的设计使得外界的雨水在进入过渡通道内时，即被阻挡在过渡通道内靠近进出口处的底部，并及时通过过渡通道底部设有的若干雨水排出口排出，同时外界的空气则顺利通过过渡通道到达公交车本体内部。
(4)本发明中，公交车本体的车顶上设有光照强度传感器，光照强度传感器感受到光的强度后用数字输出的方式把信号传递到控制器中，控制器根据光照强度来确定长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板张开的角度，该设计能适用于不同地区、不同季节、不同强度的光照，能最大限度的利用车顶的采光面积，可以使落在太阳能电池板上的雨滴和灰尘最快的落下，保持太阳能电池板的清洁，提高太阳能电池板的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例1的风能和太阳能混合发电的公交车的结构示意图；
图2实施例1中太阳能发电组件的展开结构示意图；
图3实施例1中太阳能发电和风力发电的能量流动图；
图4实施例1中新风通道的结构示意图；
图5实施例1中挡雨接口的结构示意图；
图6为实施例1的风能和太阳能混合发电的公交车的使用方法的流程图。
图中标号说明：1、公交车本体；2、太阳能发电组件；3、风力发电组件；4、控制器；5、蓄电池组；6、备用电池组；7、充电口；8、新风通道；801、内通道；802、外通道；803、过滤介质；9、挡雨接口；901、挡雨板；902、雨水排出管；10、雨水。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1～5，本实施例的风能和太阳能混合发电的公交车，包括公交车本体1、太阳能发电组件2、风力发电组件3、控制器4、蓄电池组5、备用电池组6新风通道8，太阳能发电组件2和风力发电组件3均安装在公交车本体1的车顶。太阳能发电组件2与蓄电池组5连接，风力发电组件3分别与蓄电池组5、备用电池组6连接，控制器4分别与蓄电池组5、备用电池组6连接。
本实施例中，公交车本体1的车身材料采用高强度的烤漆硬化钢板，其有高强度和延塑性好的特点，可以减轻车身自重，节省电能；当公交车电力不足时可以启用备用电池组6，在公交车本体1上还设有充电口7，以对蓄电池组5进行充电和应对备用电池组6电力不足的情况；太阳能电池板的材料选用单晶硅，单晶硅电池的光电转换效率为15％左右，最高可达23％，在所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。
公交车本体1的车顶设有通风口，太阳能发电组件2包括一长方体框架，该长方体框架的底面安装在公交车本体1车顶的通风口上，该长方体框架其余五个面上分别安装有太阳能电池板，长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板以长方体框架对应的顶边为旋转轴转动。公交车本体1的车顶至少设有一对通风口，新风通道8位于公交车本体1的内部，新风通道8的两端分别与一对通风口对应连通。新风通道8包括内通道801和外通道802，内通道801嵌套在外通道802内部，外通道802内表面和内通道801外表面之间填充有过滤介质803，本实施例中，过滤介质803为编织材料，为天然或合成纤维、金属丝编织而成的滤布或滤网，此类材料价格便宜，清洗和更换方便，可截留的固体颗粒最小粒径为5～65μm，具体本实施例中过滤介质803为聚丙烯等纤维制成的单缕滤网，其质地均匀、耐腐蚀、耐疲劳。内通道801和外通道802的侧壁上分别均布通孔，外通道802侧壁上的通孔内填充有吸附剂，具体本实施例中，外通道802侧壁上的通孔其形状为椭圆体，吸附剂为活性炭；内通道801的两端分别与一对通风口对应连通。
本实施例中，公交车本体1的车顶至少设有一对通风口，新风通道8位于公交车本体1的内部，新风通道8的两端分别与一对通风口对应连通，在公交车行驶过程中，当公交车本体1上通风口打开时，新鲜的空气可通过新风通道8进入公交车本体1的内部，具体本实施例中，新风通道8包括内通道801和外通道802，内通道801嵌套在外通道802内部，外通道802内表面和内通道801外表面之间填充有过滤介质803，内通道801和外通道802的侧壁上分别均布通孔，外通道802侧壁上的通孔内填充有吸附剂，外通道802侧壁上的通孔其形状为椭圆体，内通道801的两端分别与一对通风口对应连通，在公交车行驶过程中，外部的快速气流从内通道801的一端被灌入内通道801内部，并从内通道801的另一端排走，从而在内通道801内形成一股不断的气体流动，内通道801内不断流动的气体同时通过内通道801侧壁上均布的通孔到达过滤介质803，在过滤介质803内被初步过滤后再从外通道802侧壁上的通孔排出，并被通孔中的吸附剂二次过滤，使得新鲜、纯净的空气不断被送入公交车本体1的内部。其中，过滤介质803采用编织材料，在使用一段时间后可方便的进行清洗更换，外通道802侧壁上的通孔其形状设计为椭圆体，使得吸附剂不易从其中脱落，当需要更换吸附剂时，只需将吸附剂从外通道802侧壁上的通孔戳出，然后重新填充新的吸附剂即可。
新风通道8的端部通过挡雨接口9与对应的通风口连通，挡雨接口9为一过渡通道，该过渡通道内设有若干对挡雨板901，每对挡雨板901中其中的一个自过渡通道顶部向底部延伸且不与底部接触，另一个自过渡通道底部向顶部延伸且不与顶部接触；过渡通道底部设有若干雨水排出口，所有雨水排出口通过雨水排出管902与公交车本体1内设置的储水桶连通。公交车本体1的车顶上设有光照强度传感器，该光照强度传感器与控制器4连接，控制长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板以长方体框架对应的顶边为旋转轴转动的驱动机构与控制器4连接。
本实施例中，公交车本体1的车顶设有通风口，太阳能发电组件2包括一长方体框架，该长方体框架的底面安装在公交车本体1车顶的通风口上，该长方体框架其余五个面上分别安装有太阳能电池板，长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板以长方体框架对应的顶边为旋转轴转动，其中太阳能发电组件2即可作为太阳能发电设备，又可作为公交车本体1上通风口的开闭门，当光照强度传感器感受到光照的强度较大时，控制器4控制长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板充分张开，以充分吸收太阳能的能量，特别是在夏天，当光照强度较大时，公交车本体1上的通风口被自动充分打开，有利于公交车本体1内部的通风散热；当光照强度传感器感受到光照的强度较小时，例如雨雪天或者夜晚行驶时，控制器4控制长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板收缩起来，以减少行车阻力。本实施例中，控制器4根据光照强度来自动控制太阳能电池板的自动打开或收缩，一方面能够最大限度的利用太阳能，另一方面也减小了公交车在行驶过程中的阻力，提高了太阳能发电组件2的发电效率。
本实施例中，为了实现在雨雪天仍旧能够对公交车本体1内部进行有效的通风换气，可以人工控制控制器4，使得长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板保持一定张开角度，从而使得外界的空气能够通过公交车本体1车顶上的通风口进入公交车本体1内部，具体本实施例，新风通道8的端部(即内通道801的端部)通过挡雨接口9与对应的通风口连通，挡雨接口9为一过渡通道，该过渡通道内设有若干对挡雨板901，每对挡雨板901中其中的一个自过渡通道顶部向底部延伸且不与底部接触，另一个自过渡通道底部向顶部延伸且不与顶部接触；过渡通道底部设有若干雨水排出口，所有雨水排出口通过雨水排出管902与公交车本体1内设置的储水桶连通，其中若干对挡雨板901的设计使得外界的雨水10在进入过渡通道内时，即被阻挡在过渡通道内靠近进出口处的底部，并及时通过过渡通道底部设有的若干雨水排出口排出，同时外界的空气则顺利通过过渡通道到达公交车本体1内部。
本实施例中，公交车本体1的车顶上设有光照强度传感器，光照强度传感器感受到光的强度后用数字输出的方式把信号传递到控制器4中，控制器4根据光照强度来确定长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板张开的角度，该设计能适用于不同地区、不同季节、不同强度的光照，能最大限度的利用车顶的采光面积，可以使落在太阳能电池板上的雨滴和灰尘最快的落下，保持太阳能电池板的清洁，提高太阳能电池板的使用寿命。太阳能电池板把接收到的太阳能转化为电能传递到蓄电池组5中进行存储，用于电动公交车的行驶。
四个风力发电组件3分别安装在公交车本体1车顶的四个角上，风力发电组件3包括采用碳纤维复合材料制作的风轮，该风轮通过齿轮变速箱与风力发电机转动连接，风轮的背风侧安装有尾舵。公交车本体1的车身周围设置有若干洒水喷头，若干洒水喷头通过增压泵与储水桶连通，公交车本体1上设置的雨刷器与储水桶连通。
由于风轮在迎风转动的时候风的大小和方向经常变化，造成风轮转速不稳定，本实施例中，在把风能传送到风力发电机之前设有一个齿轮变速箱，该齿轮变速箱相当于智能调速装置，利用该齿轮变速箱可以把接收到的或高或低的风轮转速自动调节到稳定的风力发电机额定转速上，能够把风能以最小的损耗传递到风力发电机，提高了风能发电的效率，然后风力发电机将其转换为电能传输到蓄电池组5和备用电池组6中；其中风轮采用风扇式的布置类型，风轮设置为最佳工作效率的三片，其形状为扭曲型，可以使叶片各处获得最佳迎角的同时，不同的迎角对应有不同的翼型弦长以获得各处相同的升阻比，即相同的气动特性以高效的利用风能，风轮的材料选用碳纤维复合材料，这种材料可以使风轮叶片的刚度有很大的提高，自重却没有增加；为了保持风轮始终对准风向以获得最大功率，本实施例中在风轮的背风侧安装有尾舵。
本实施例中，储水桶内收集的雨水10可以在晴天时供公交车本体1车身周围设置的若干洒水喷头使用，对周围环境进行洒水除尘，发挥洒水车的作用，同时也能将储水桶内的雨水10过滤后为雨刷器供水。
参考图6，本实施例的风能和太阳能混合发电的公交车的使用方法，包括以下步骤：
步骤A：开启公交车，使得公交车处于行驶状态；
步骤B：通过光照强度传感器检测光照的强度信号并用数字输出的方式把信号传递到控制器4中，控制器4根据强度信号来确定长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板张开的角度；
步骤C：当雨天需要对公交车本体1内部进行通风换气时，人工控制控制器4，使得长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板保持一定张开角度，通过雨水排出管902将挡雨接口9内截留的雨水收集进入储水桶。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种风能和太阳能混合发电的公交车，包括公交车本体(1)，其特征在于：还包括太阳能发电组件(2)和风力发电组件(3)，所述太阳能发电组件(2)和风力发电组件(3)均安装在公交车本体(1)的车顶；
所述公交车本体(1)的车顶设有通风口，所述太阳能发电组件(2)包括一长方体框架，该长方体框架的底面安装在公交车本体(1)车顶的通风口上，该长方体框架其余五个面上分别安装有太阳能电池板，长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板以长方体框架对应的顶边为旋转轴转动；
还包括新风通道(8)，所述公交车本体(1)的车顶至少设有一对通风口，所述新风通道(8)位于公交车本体(1)的内部，新风通道(8)的两端分别与一对通风口对应连通；
所述公交车本体(1)的车顶上设有光照强度传感器，该光照强度传感器与控制器(4)连接，控制长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板以长方体框架对应的顶边为旋转轴转动的驱动机构与控制器(4)连接；
所述新风通道(8)包括内通道(801)和外通道(802)，所述内通道(801)嵌套在所述外通道(802)内部，所述外通道(802)内表面和内通道(801)外表面之间填充有过滤介质(803)，内通道(801)和外通道(802)的侧壁上分别均布通孔，外通道(802)侧壁上的通孔内填充有吸附剂；所述内通道(801)的两端分别与一对通风口对应连通；
所述新风通道(8)的端部通过挡雨接口(9)与对应的通风口连通，所述挡雨接口(9)为一过渡通道，该过渡通道内设有若干对挡雨板(901)，每对挡雨板(901)中其中的一个自所述过渡通道顶部向底部延伸且不与底部接触，另一个自所述过渡通道底部向顶部延伸且不与顶部接触；所述过渡通道底部设有若干雨水排出口，所有雨水排出口通过雨水排出管(902)与公交车本体(1)内设置的储水桶连通。
2.根据权利要求1所述的风能和太阳能混合发电的公交车，其特征在于：还包括蓄电池组(5)和备用电池组(6)，所述太阳能发电组件(2)与蓄电池组(5)连接，所述风力发电组件(3)分别与蓄电池组(5)、备用电池组(6)连接，所述控制器(4)分别与蓄电池组(5)、备用电池组(6)连接。
3.根据权利要求2所述的风能和太阳能混合发电的公交车，其特征在于，四个风力发电组件(3)分别安装在公交车本体(1)车顶的四个角上，所述风力发电组件(3)包括采用碳纤维复合材料制作的风轮，该风轮通过齿轮变速箱与风力发电机转动连接，所述风轮的背风侧安装有尾舵。
4.根据权利要求3任意一项所述的风能和太阳能混合发电的公交车，其特征在于，所述公交车本体(1)的车身周围设置有若干洒水喷头，所述若干洒水喷头通过增压泵与所述储水桶连通，公交车本体(1)上设置的雨刷器与所述储水桶连通；所述外通道(802)侧壁上的通孔其形状为椭圆体，所述过滤介质(803)为天然或合成纤维、金属丝编织而成的滤布或滤网，所述吸附剂为活性炭。
5.一种风能和太阳能混合发电的公交车的使用方法，用于权利要求1至4任一种风能和太阳能混合发电的公交车，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：开启公交车，使得公交车处于行驶状态；
步骤B：通过光照强度传感器检测光照的强度信号并用数字输出的方式把信号传递到控制器（4）中，控制器(4)根据强度信号来确定长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板张开的角度；
步骤C：当雨天需要对公交车本体(1)内部进行通风换气时，人工控制控制器(4)，使得长方体框架四个侧面上安装的太阳能电池板保持一定张开角度，通过雨水排出管(902)将挡雨接口(9)内截留的雨水收集进入储水桶。
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