CN110190801A - 一种基于太阳能的新型公交车站系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于太阳能的新型公交车站系统，尤其涉及用于电动公交车的公交车站系统，属于新能源技术应用领域。所述基于太阳能的新型公交车站系统包括太阳能发电系统、储电管理系统、交直流配电系统、充电系统、远程监控系统、监控管理系统。利用各部分的协同合作打造一站式全新服务型智能无人新型公交站，大大降低人工成本，还可以达到自给自足的用电需求，较少公共资源的浪费，不仅可以服务于电动公交车，对附近的路人和居民也有诸多的益处。

Description

一种基于太阳能的新型公交车站系统

技术领域

本发明涉及一种基于太阳能的新型公交车站系统，尤其涉及用于电动公交车的公交车站系统，属于新能源技术应用领域。

背景技术

现有的公交车站装备简陋，大多只起挡雨之用。但公交车站是一个城市的名片，也占用了宝贵的空间，所以推行有科技含量的公交车站势在必行。同时新能源公交车在快速普及，这有助于环境保护和产业转型，而短板在于充电过程耗时长且充电桩分布少。将公交车站与充电桩相结合可以有效解决这两大难题。

另外装置合成了公交车车站顶棚和新能源公交车充电桩，在不方便建设充电桩的车站里耗电端为手机USB充电接口、电子显示屏、照明、供暖、制冷等设备。在平时从顶棚收集的太阳能可给充电桩充电，在必要时可给站内电子系统供电，从而可以最大程度利用城市空间和能源，产生经济效益和环保效益。

发明内容

为了解决上述存在的现有技术缺陷，本发明提出了一种基于太阳能的新型公交车站系统，采用的技术方案如下：

本发明是一种基于太阳能的新型公交车站系统，包括太阳能发电系统、储电管理系统、交直流配电系统、充电系统、远程监控系统、监控管理系统。

作为本发明的一种优选技术方案，所述太阳能发电系统可以是分布式发电系统，所述分布式发电系统可以是可移动的折叠式太阳能发电系统。

作为本发明的一种优选技术方案，所述太阳能发电系统包括太阳能电池板，所述太阳能电池板包括钢化玻璃、EVA、电池片、背板、铝合金保护层压件、接线盒、硅胶。

作为本发明的一种优选技术方案，所述储电管理系统包括核心模块整流装置与控制系统。

作为本发明的一种优选技术方案，所述充电系统包括公交车站与充电桩一体化装置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述远程监控系统分为站内监控子系统、服务器、客户端三部分。

作为本发明的一种优选技术方案，所述监控管理系统分为本地监控管理子系统和远程监控中心。

本发明所达到的有益效果是：利用太阳能发电系统、储电管理系统、交直流配电系统、充电系统、监控管理系统各部分的协同合作打造一站式全新服务型智能无人新型公交站，大大降低人工成本，还可以达到自给自足的用电需求，较少公共资源的浪费，不仅可以服务于电动公交车，对附近的路人和居民也有诸多的益处。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明 的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的太阳能充电站总体结构示意图；

图2是本发明的监视管理系统示意图；

图3是本发明的新型公交车站概念图；

图4是本发明的可移动的折叠式太阳能发电系统(左视图)；

图5是本发明的可移动的折叠式太阳能发电系统(俯视图)；

图中：1、箱体；2太阳能电池板；3、U型槽边框；4、滑轮组；5、箱体内 滑轨；6、箱体内滑轨支架；7、箱体车轮支座；8、箱体车轮；9、隔离保护垫； 10、箱体外滑轨；11、箱体外滑轨支架；12、和三相链接件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是一种基于太阳能的新型公交车站系统，包括太阳能发电系统、储电管理系统、交直流配电系统、充电系统、监控管理系统。当天气晴朗时多余电能储存起来供夜晚或阴天时调用，从而实现为公交车到港休息时充电。整个系统基于交流母线的工作形式，光伏发电组件作为主要的能量来源，将光能转化为电能，输送给交流母线。即可直接提供给负载使用，或者通过AC/DC为蓄电池储能，同时负载使用率低时还可并网为电网馈电。当光伏组件因电能不足而无法正常工作时，系统能源还可直接由储能电池或电网提供。还可依据电网波谷为蓄电池充电，在电网波峰时通过储能电池组供电。此系统完全使用智能化管理模式，可以实现无人值守公交车站。

太阳能电池板的选择：采用多晶硅太阳能电池，兼具高转化效率、寿命长、工艺简化等优势。具体使用部件为：

1）钢化玻璃。其作用为保护发电主体（电池片），而其选用是有要求的，①.透光率必须高（一般91%以上）；②.超白钢化处理。

2） EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）。用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（电池片），透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。

3）电池片。主要作用就是发电，市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣。晶体硅太阳能电池片设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜。薄膜太阳能电池相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点。

4）背板。作用：密封、绝缘、防水。一般都用TPT（聚氟乙烯复合膜）、TPE（热塑性弹性体，又称人造橡胶或合成橡胶）等材质必须耐老化，组件厂家都质保25年。如果采用钢化玻璃、铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。

5）铝合金保护层压件，起一定的密封和支撑的作用。

6）接线盒。保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同。

7）硅胶。密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处。有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶。国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。

太阳能发电系统由光伏电池组件和电路转换装置组成。太阳能发电系统的工作原理：在光电效应作用下，光伏电池板将太阳能转化为电能，输出一定功率的直流电。并建议采用分布式发电系统，又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。

分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。根据负载类型的不同，控制电路通过采集太阳能发电系统的运行数据来驱动电力电子变换电路工作，经过电力电子变换电路将该直流电做相应的转换。此外，若为其配备具有 MPPT（最大功率点跟踪算法）的控制器和追日跟踪系统，可以进一步提升太阳能发电系统的发电效率。

为了避免由诸多因素引起的太阳能发电系统的不稳定性，需利用蓄电池组将多余的能量储存起来，作为太阳能充电站后备能量和夜间备用电能。由于蓄电池组存在充放电性能不一致、电池电量估算困难等问题，因此需要电池管理系统（BMS，Battery ManagementSystem）对其进行数字化管理。电池管理系统的主要是为了监控电池的状态，防止电池出现过充电和过放电，提高电池的利用率，延长电池的使用寿命。

大功率直流充电机运行时需要稳定的输出，必不可少地需要直流配电系统进行配电管理，此外还需要配备电路应急保护装置，避免电路漏电、火灾等事故的发生；同样需要为充电站内的管理设备、照明等交流辅助设备进行供电，因此需要对输入电源经 DC/AC 转换至合适的电压之后，方可为辅助设备进行供电。

充电系统中通常采用有源校正型高频开关整流充电机作为非车载充电机，其电路简单，技术成熟，工作性能稳定，性价比较高。它在充电站供电系统中具有重要的作用，能够抗干扰，污染小，在充电站供电电路中只需要安装小容量的有源电力滤波器，可以有效减少其他设备的投资。充电机是充电站的核心设备之一，在充电系统中占有很大比重，充电机稳定高效的工作，才能保证车辆顺利完成充电。

核心模块整流装置与控制系统使用市面上中高端设备，太阳能电池板的底端设置连接杆,连接杆固定连接电动机的输出轴,发电机接上配电箱，下方设置电路板作为控制电路，并接上蓄电池和逆变器，配电箱与逆变器全部与交直流充电桩相连。此外考虑到发明中可能出现的供电不足，可同时将电子站牌指示屏、手机充电接口、除湿或增湿设备接入电网。监视系统对电网进行反馈调节，达到充电监控、计量计费、视频监控的作用，该系统智能化集成于外部云端服务器上。综上，太阳能充电站可划分为5个子系统：太阳能发电系统、储电管理系统、交直流配电系统、充电系统、监控管理系统。

所述公交车站与充电桩一体化装置，是利用公交车站所在位置安装充电桩一体化装置，可在不占用额外土地资源的前提下，建设电动汽车充电一体化设备，因而比传统的充电站、充电桩的建设具备显著优势。所述公交车站与充电桩一体化装置是利用车站顶棚充足空间收集太阳能，供给充电桩、显示屏、手机充电口、冷气、照明等终端使用，开创性的增加了城市公交车站的功能。本发明针对公交车站亟需升级改造和充电桩紧缺的现状，创造性的提出了公交车站与充电桩一体化装置，采用顶棚发电、终端用电的模式循环使用太阳能。当前主要问题在于太阳能电池板光电转化效率不足，若连续阴雨天气充电桩不能满功率供电；此外逆变器、整流模块占用空间较大，只能置于地下，增加了一体化装置的建设成本。

太阳能充电站远程监控系统整体分为站内监控子系统、服务器、客户端三部分。由于无法进行大规模道路改造，普通路段的公交车站不方便安装充电桩，本发明在车站里设置同样的太阳能发电系统，转而安装站牌指示屏、手机充电接口、监控系统、制冷系统、照明、供暖、公交车实时定位等附属装置。本发明利用自动控制技术进行精准的降温取暖、提醒报站、亮灯熄灯等功能，兼具人性化和智能化，具有较高的推广使用价值。其中站内监控子系统主要负责数据采集和设备控制；服务器主要负责存储数据和处理客户端的请求；客户端的功能是查看运行状态，并且同时支持 Web 客户端与 Android客户端访问。这三部分之间通过 Internet 网络进行通信。为深入实现太阳能充电站的无人值守，考虑后期在系统中加入充电费用支付、充电站环境监测、事故应急处理等功能。充电费用支付可以提供多种支付方式，如IC 卡、第三方移动支付等。系统投入使用后的数据量将日益增多，难以存储在一台机器上，现今随着大数据存储技术的发展，在系统投入使用的后续研究中可以利用各种大数据平台，收集用户的充电行为数据，并对其加以分析，以寻找更加高效的充电站管理策略。

为保证本地充电站的正常运行，需要监控管理系统参与管理。该原理在前文中已有阐述。监控管理系统分为本地监控管理子系统和远程监控中心。本地监控管理子系统实时监控设备运行状态，在发生故障的时候能够自动紧急停机，减少人身财产损失。远程监控中心实现远程监控充电设备状态，定时汇集运行数据，分析用户使用充电桩的数据，为充电站资源的合理分配给出相应的优化建议等功能；同时，实时汇报充电站设备工作状况，以便发生故障时及时通知维修人员赶赴现场进行抢修。

实施例1

如图4图5所示，作为本发明的一种优选技术方案，本公交车站考虑采用较为成熟的可移动的折叠式太阳能发电系统，主要由太阳能电池板(1)、U型槽边框(2)、滑轮组(3)、箱体内滑轨(4)、箱体内滑轨支架(5)、箱体车轮支座(6)、箱体车轮(7)、隔离保护垫(8)、箱体外滑轨(9)、箱体底板（10）、箱体外滑轨支架(11)和链接件（12）组成，其特征在于：太阳能电池板(1)、U型槽边框(2)、滑轮组(3)、箱体内滑轨(4)、箱体内滑轨支架(5)、隔离保护垫(8)、箱体外滑轨(9)、箱体外滑轨支架(11)和链接件(12)设置在箱体内，箱体车轮支座(6)和箱体车轮(7)设置在箱体底板(10)外底面，呈一体式的箱体结构，结构紧凑，供电量大，能够快速完成安装使用和快速撤离现场，适用于发明目标是使用在城市中心的实际情况。

Claims (7)

1.本发明是一种基于太阳能的新型公交车站系统，包括太阳能发电系统、储电管理系统、交直流配电系统、充电系统、远程监控系统、监控管理系统。

2.根据权利要求1所述的太阳能发电系统可以是分布式发电系统，所述分布式发电系统可以是可移动的折叠式太阳能发电系统。

3.根据权利要求1所述的太阳能发电系统包括太阳能电池板，所述太阳能电池板包括钢化玻璃、EVA、电池片、背板、铝合金保护层压件、接线盒、硅胶。

4.根据权利要求1所述的储电管理系统包括核心模块整流装置与控制系统。

5.根据权利要求1所述的充电系统包括公交车站与充电桩一体化装置。

6.根据权利要求1所述的远程监控系统分为站内监控子系统、服务器、客户端三部分。

7.根据权利要求1所述的监控管理系统分为本地监控管理子系统和远程监控中心。