CN108988746A - 一种组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带，包括市政电网、DC‑DC变换器、逆变器、若干无线充电带及若干钢结构顶棚；所有钢结构顶棚分为两组，其中，第一组钢结构顶棚中的各钢结构顶棚架设于行车道上，各钢结构顶棚的顶部设置有柔性光伏薄膜，各无线充电带均包括橡胶带及无线充电单元，其中，橡胶带固定于行车道上，且橡胶带位于第一组钢结构顶棚中各钢结构顶棚的下方，无线充电单元位于橡胶带上，柔性光伏薄膜的输出端依次经DC‑DC变换器及逆变器与市政电网相连接，无线充电单元的电源接口与市政电网相连接，该充电带的成本造价低、发电效率高、充电稳定性较好。
Description
技术领域
本发明属于无线充电领域，涉及一种组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带。
背景技术
随着油电混动甚至纯电动汽车逐渐占领市场，其提供清洁高效、安静稳定交通方式的同时，充电时间长、续航里程短等短板逐渐暴露；另一方面，占地面积广、工程规模大的公路长期是光伏发电领域的研究热点，但使用寿命短、光照效率低等问题仍然没有得到解决。
光伏发电是一种较为成熟的太阳能转化技术，具有环保节能、高效稳定的优点，在民用建筑、环保设施等领域已经具有广泛应用。目前的光伏发电主要是由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能。串联的太阳能电池封装保护后可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。无线电能传输技术是一种借助于空气间无形软介质(如电场、磁场、微波等)实现将电能由电源端传递至用电设备的一种传输模式。当下磁谐振耦合式无线电能传输技术在传输距离、传输效率等方面优势明显，基本原理是通过两个具有相同频率的物体之间“震荡-感应”实现高效的能量交换。
当下光伏充电道路通常采用一体封装的形式，将光伏发电和无线充电装置整体封装后放置于道路面层或者车道顶棚中。前者需要将装置包含在道路面层内部，表面采用透明材料覆盖防护；后者需要将装置布置在覆盖车道的顶棚表面。
目前的光伏充电道路主要存在成本造价高、太阳能利用率低、道路易损毁等问题。具体来说由于现有技术都将光伏发电和无线充电装置一体封装，统一安置在行车道顶棚上或道路面层中，没有合理考虑两个装置对环境和使用场景的具体需求，在充发电效率、施工难度、耐久性等方面具有很大缺陷。
有专利提出将光伏发电和无线充电装置架设在行车道顶棚上，其主要问题在于目前国家规范中对于道路净空要求达到4.5米，城市主干道和高速公路等高等级公路更是达到5米。按照规范要求设计的顶棚距离电动汽车顶部通常达到3-3.5米，而目前无线充电技术最大充电距离往往只有5-15cm，该方案根本无法为行驶中的电动汽车充电。若通过设计降低顶棚上无线充电装置与汽车顶部距离，则存在违反规范要求和影响其他车辆通行的隐患。
有专利提出在道路上面层中直接增加光伏充电装置，再通过物理保护层和特殊结构设计来避免光伏发电及无线充电装置在行车荷载作用下损坏。其工程规模大、建设流程复杂且材料耐久性差，道路需要在设计阶段就进行适配调整，且施工建设及后期成本养护均远超传统道路工程。以建成的济南市光伏发电路面为例，仅材料成本一项就是传统道路建设工程的10倍；同时在车流量较大的道路尤其是城市干道中，车辆通行时对路面的间歇性遮罩会导致光伏发电装置无法稳定、高效的接受太阳光照，极大的影响光伏发电效率，从而影响充电的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带，该充电带的成本造价低、发电效率高、充电稳定性较好。
为达到上述目的，本发明所述的组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带包括市政电网、DC-DC变换器、逆变器、若干无线充电带及若干钢结构顶棚；
所有钢结构顶棚分为两组，其中，第一组钢结构顶棚中的各钢结构顶棚架设于行车道上，各钢结构顶棚的顶部设置有柔性光伏薄膜，各无线充电带均包括橡胶带及无线充电单元，其中，橡胶带固定于行车道上，且橡胶带位于第一组钢结构顶棚中各钢结构顶棚的下方，无线充电单元位于橡胶带上，柔性光伏薄膜的输出端依次经DC-DC变换器及逆变器与市政电网相连接，无线充电单元的电源接口与市政电网相连接。
第二组钢结构顶棚中的各钢结构顶棚架设于人行道、自行车道及公交车站处。
橡胶带的横截面为梯形结构。
橡胶带的顶部设置有凹槽，无线充电单元位于所述凹槽内。
橡胶带上开设有安装孔，固定件穿过所述安装孔插入于行车道内将橡胶带固定于行车道上。
所述梯形结构的长、高、下底长度及上底长度分别为150cm、5cm、50cm及20cm。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带在具体操作时，所有钢结构顶棚分为两组，其中，第一组钢结构顶棚中的各钢架结构顶棚架设于行车道上，第二组钢结构顶棚中的各钢结构顶棚架设于其他位置处，以提高光伏发电的发电量，另外，橡胶带固定于行车道上，且橡胶带位于钢结构顶棚的下方，无线充电单元内嵌于橡胶带的顶部，避免外界环境对无线充电单元的影响。同时，本发明中柔性光伏薄膜产生的电能经DC-DC变换器及逆变器后输入至市政电网中，再由市政电网为无线充电单元提供电能，从而弥补光伏发电受天气影响大、发电量波动严重等缺陷，充电稳定性较好。另外，本发明中的橡胶带位于行车道上，安装简易、更换方便、成本低廉，同时通过橡胶带以减少无线充电单元与汽车底盘之间的充电距离，从而有效的提高充电效率，同时橡胶带也能够为车辆行车提供引导，确保无线充电单元与汽车对准。
附图说明
图1本发明的结构示意图；
图2为本发明中橡胶带41的结构示意图；
图3为本发明中橡胶带41的俯视图。
其中，1为钢结构顶棚、2为柔性光伏薄膜、3为DC-DC变换器、4为无线充电带、41为橡胶带、42为无线充电单元、43为安装孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1至图3，本发明所述的组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带包括市政电网、DC-DC变换器3、逆变器、若干无线充电带4及若干钢结构顶棚1；所有钢结构顶棚1分为两组，其中，第一组钢结构顶棚中的各钢结构顶棚1架设于行车道上，各钢结构顶棚1的顶部设置有柔性光伏薄膜2，各无线充电带4均包括橡胶带41及无线充电单元42，其中，橡胶带41固定于行车道上，且橡胶带41位于第一组钢结构顶棚中各钢结构顶棚1的下方，无线充电单元42位于橡胶带41上，柔性光伏薄膜2的输出端依次经DC-DC变换器3及逆变器与市政电网相连接，无线充电单元42的电源接口与市政电网相连接。
第二组钢结构顶棚中的各钢结构顶棚1架设于人行道、自行车道及公交车站处；橡胶带41的横截面为梯形结构，其中，所述梯形结构的长、高、下底长度及上底长度分别为150cm、5cm、50cm及20cm。；橡胶带41的顶部设置有凹槽，无线充电单元42位于所述凹槽内；橡胶带41上开设有安装孔43，固定件穿过所述安装孔43插入于行车道内将橡胶带41固定于行车道上。
无线充电带4位于钢结构顶棚1的下方，防止雨水浸泡及太阳直射而导致无线充电带4损坏；钢结构顶棚1的高度为5米，同时架设于靠近行车道中央分隔带的位置，避免道路旁边建筑物对太阳光的遮挡。
柔性光伏薄膜2依次拼装在钢结构顶棚1的表面，利用钢结构顶棚1稳定光照条件进行光伏发电。柔性光伏薄膜2产生的电通过电线送至DC-DC变换器3及逆变器中，由DC-DC变换器3将不稳定的直流电压转化为稳定的直流电压及直流电流，再通过逆变器转换为交流电，以供市政电网，再由市政电网在给无线充电带4、路灯及交通信号灯供电，从而有效弥补光伏发电量不稳定的缺陷，避免在道路沿线专门建设储存光伏发电电能的蓄电装置，降低道路整体成本，提高安全性。
橡胶带41的耐压性能、扯断伸长率、邵氏硬度及耐溶性能满足现行道路减速带质量标准，无线充电单元42安装在凹槽内，利用凸起式的橡胶带41缩短与电动汽车底盘的距离，以提高充电效率及稳定性。安装孔43的直径为10cm，主要用于将无线充电带4固定在已经建成的道路上。
Claims (6)
1.一种组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带，其特征在于，包括市政电网、DC-DC变换器(3)、逆变器、若干无线充电带(4)及若干钢结构顶棚(1)；
所有钢结构顶棚(1)分为两组，其中，第一组钢结构顶棚中的各钢结构顶棚(1)架设于行车道上，各钢结构顶棚(1)的顶部设置有柔性光伏薄膜(2)，各无线充电带(4)均包括橡胶带(41)及无线充电单元(42)，其中，橡胶带(41)固定于行车道上，且橡胶带(41)位于第一组钢结构顶棚中各钢结构顶棚(1)的下方，无线充电单元(42)位于橡胶带(41)上，柔性光伏薄膜(2)的输出端依次经DC-DC变换器(3)及逆变器与市政电网相连接，无线充电单元(42)的电源接口与市政电网相连接。
2.根据权利要求1所述的组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带，其特征在于，第二组钢结构顶棚中的各钢结构顶棚(1)架设于人行道、自行车道及公交车站处。
3.根据权利要求1所述的组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带，其特征在于，橡胶带(41)的横截面为梯形结构。
4.根据权利要求1所述的组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带，其特征在于，橡胶带(41)的顶部设置有凹槽，无线充电单元(42)位于所述凹槽内。
5.根据权利要求1所述的组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带，其特征在于，橡胶带(41)上开设有安装孔(43)，固定件穿过所述安装孔(43)插入于行车道内将橡胶带(41)固定于行车道上。
6.根据权利要求3所述的组合式的光伏发电顶棚及凸起式无线充电带，其特征在于，所述梯形结构的长、高、下底长度及上底长度分别为150cm、5cm、50cm及20cm。
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