CN110391776A - 发电系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电系统及车辆，属于能源利用领域。该系统用于对透光路面上方的车辆进行发电，该车辆底部设置有第一太阳能电池板。该系统包括：集光件；进光端与集光件的出光口导通的导光件；与导光件的出光端导通的菲涅耳透镜，且菲涅耳透镜位于透光路面下方的容置腔内；设置在透光路面下方的反射镜，且反射镜用于将来自菲涅耳透镜的聚集光反射至第一太阳能电池板上。本发明通过集光件捕获光线后由导光件引至菲涅耳透镜，菲涅耳透镜将光线汇聚，提高光强。反射镜将来自菲涅耳透镜的聚集光反射至第一太阳能电池板，进行发电。由于菲涅耳透镜将自然的光线转换成高光强的聚集光，提高了对太阳能的利用率。

Description

发电系统及车辆

技术领域

本发明涉及能源利用领域，特别涉及一种发电系统及车辆。

背景技术

太阳能汽车利用太阳能电池板将光能转化成电能，基于其零排放，绿色环保等优点，被越来越多的国家所提倡。

相关技术中，通过将太阳能电池板设置在车身顶部或侧部，并使太阳能电池板与车身内部的蓄电池电性连接。太阳能电池板吸收太阳光，将光能转化为电能，并使电能存储于蓄电池中，来为汽车发动机提供能源。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于车身面积有限，使其上的太阳能电池板的面积也相对受限，对太阳能利用率低，一旦日照不足，更不利于发电。

发明内容

本发明提供了一种发电系统及车辆，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

一方面，提供了一种发电系统，用于对透光路面上方的车辆进行发电，所述车辆底部设置有第一太阳能电池板；

所述发电系统包括：集光件；

进光端与所述集光件的出光口导通的导光件；

与所述导光件的出光端导通的菲涅耳透镜，且所述菲涅耳透镜位于所述透光路面下方的容置腔内；

设置在所述容置腔内部的反射镜，且所述反射镜用于将来自所述菲涅耳透镜的聚集光反射至所述第一太阳能电池板上。

在一种可能实现的方式中，所述集光件为集光器。

在一种可能实现的方式中，所述集光件包括：光线跟踪器，且所述光线跟踪器的底端与所述导光件的进光端导通；

设置在所述光线跟踪器上的光汇聚件；

设置在所述光汇聚件上的透光罩；

与所述光线跟踪器电性连接的光感传感器。

在一种可能实现的方式中，所述导光件为导光管或者导光光纤。

在一种可能实现的方式中，所述系统还包括：设置在所述容置腔内的第二太阳能电池板；

设置在所述容置腔内部的第二储能件，且所述第二储能件与所述第二太阳能电池板电性连接；

所述反射镜可转动设置，用于当所述透光路面上无车辆经过时，使来自所述菲涅耳透镜的聚集光直射至所述第二太阳能电池板上。

在一种可能实现的方式中，所述系统还包括：反射镜支架；

可转动地设置在所述反射镜支架顶部的转动件，所述转动件与所述反射镜连接；

与所述转动件电性连接的转动控制器；

当所述透光路面上有车辆时，所述转动控制器用于使所述转动件带动所述反射镜转动至第一工作位，将来自所述菲涅耳透镜的聚集光反射至所述第一太阳能电池板上；

当所述透光路面无车辆时，所述转动控制器用于使所述转动件带动所述反射镜转动至第二工作位，使来自所述菲涅耳透镜的聚集光直射至所述第二太阳能电池板上。

在一种可能实现的方式中，所述导光件包括：顺次形成的第一导向段、变向段、第二导向段；

所述第一导向段的进光端与所述集光件的出光口导通；

所述第二导向段的出光端与所述菲涅耳透镜导通。

在一种可能实现的方式中，所述系统还包括：设置在所述容置腔内部的电池板支架；

所述第二太阳能电池板设置在所述电池板支架的上方；

所述第二储能件设置在所述电池板支架的下方。

在一种可能实现的方式中，所述菲涅耳透镜、所述反射镜、所述第二太阳能电池板由前至后间隔设置；

且，所述菲涅耳透镜与所述第二太阳能电池板相对。

另一方面，本发明还提供了一种车辆，所述车辆采用上述任一项所述的发电系统进行发电；

所述车辆的底部设置有第一太阳能电池板。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供的发电系统，通过使集光件直接捕获光线(包括自然光线、灯光及其他可用于发电的光线)，通过导光件引入至菲涅耳透镜处，菲涅耳透镜能够将光线进行汇聚，形成聚集光，以提高光强。由于车辆在透光路面，其底部的第一太阳能电池板能够接收来自反射镜的反射光。当聚集光由菲涅耳透镜射出时，反射镜能够将来自菲涅耳透镜的聚集光反射至第一太阳能电池板上，进行发电。由于菲涅耳透镜将自然的光线转换成高光强的聚集光，提高了对光能的利用率，即使在日照不足时，也能够获得高的光强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例提供的发电系统的结构示意图。

附图标记分别表示：

1-集光件，

101-光线跟踪器，

102-光汇聚件，

103-透光罩，

104-光感传感器，

2-导光件，

3-菲涅耳透镜，

4-反射镜，

5-第二太阳能电池板，

6-第二储能件，

7-反射镜支架

8-电池板支架，

N-透光路面，

M-车辆。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一方面，本发明提供了一种发电系统，该发电系统用于对透光路面N上方的车辆M进行发电，该车辆M底部设置有第一太阳能电池板。如附图1所示，该系统包括：集光件1；进光端与集光件1的出光口导通的导光件2；与导光件2的出光端导通的菲涅耳透镜3，且菲涅耳透镜3位于透光路面N下方的容置腔内；设置在透光路面N下方的反射镜4，且反射镜4用于将来自菲涅耳透镜3的聚集光反射至第一太阳能电池板上。

本发明提供的发电系统，通过使集光件1直接捕获光线，通过导光件2引入至菲涅耳透镜3处，菲涅耳透镜3能够将光线进行汇聚，形成聚集光，以提高光强。由于车辆M在透光路面N上，其底部的第一太阳能电池板能够经透光路面N接收来自反射镜4的反射光。当聚集光由菲涅耳透镜3射出时，反射镜4能够将来自菲涅耳透镜3的聚集光反射至第一太阳能电池板上，进行发电。由于菲涅耳透镜3将自然光转换成高光强的聚集光，提高了对光能的利用率，即使在日照不足时，也能够获得高的光强。

本发明实施例中，利用集光件1来捕获光线，同时提高光采集效率。该光线包括但不限于：太阳光、灯光及其他可用于发电的光线。

本发明实施例中，利用集光件1来捕获光线，同时提高光采集效率。考虑到光线捕获时的便利性，集光件1可设置于路面上方预设高度处，此时，导光件2在提供导光性的前提下，还为集光件1提供支撑。

对于集光件1的设置高度，其至少满足在不影响路面设施正常作业的前提下，尽可能地位于光线不受阻碍的区域。

对于集光件1来说，作为一种示例，其可以为集光器，例如其可以为中旷新能源公司销售的汇吉太阳光集光器。

作为另一种示例，如附图1所示，集光件1包括：光线跟踪器101，且光线跟踪器101的底端与导光件2的进光端连通；设置在光线跟踪器101上的光汇聚件102；设置在光汇聚件102上的透光罩103；与光线跟踪器101电性连接的光感传感器104。

其中，光线跟踪器101的底端设置有出光口，即，作为集光件1的出光口。

应用时，光感传感器104感应光线位置所在，将感应到的光线位置信号反馈给光线跟踪器101，光线跟踪器101根据该位置信号调整其位置，使其上的光汇聚件102对准太阳光，光汇聚件102对准光线进行汇聚，以提高光采集效率和光强，进而提高该发电系统的发电效率。

可以理解的是，光线跟踪器101是用来使其上的光汇聚件102始终与光线正对的动力装置。

作为一种示例，光线跟踪器101可包括：与光感传感器104电性连接的处理单元，用于接收并处理来自光感传感器104的光线位置信号，以获取光线入射位置；

与处理单元电性连接的执行机构，且该执行机构还与光汇聚件102连接，用于根据光线入射位置，进行位移，使光汇聚件102正对光线。

进一步地，该执行单元可包括：与导光件2的进光端连接并导通的连接部，可转动地设置于连接部上的转动部，用于驱动转动部转动的动力部。其中，光汇聚件102设置在转动部上，在转动部带动下可进行仰俯转动或水平转动。

作为另一种示例，该光线跟踪器201还可为本领域常见的太阳光跟踪器。

本发明实施例中，光汇聚件102用于捕获并汇聚光线，以提高光采集效率。为了获取确保光线入射面积，光汇聚件102可设置在光线跟踪器101的顶部。

示例地，光汇聚件102可包括凸透镜，并且，凸透镜的数目可设置为一个或多个，只要根据光线折射原理，达到汇聚光线的目的即可。

上述集光件1中，透光罩103用来为光汇聚件102进行防护。对于透光罩103的结构来说，只要其能够将光汇聚件102容纳于其内即可。示例地，透光罩103可为球形结构，应用时，不落积雪，不聚雨水，能够实现自清洁功能。

对于透光罩103的材质来说，首先，需要确保其具有高透光性，以提高光线采集效率，示例地，其材质可以为亚克力、聚碳酸酯等。考虑到亚克力还能够对光线中的紫外线进行一级过滤，利于可见光采集，本发明实施例中，透光罩203可以采用亚克力材质。举例来说，上述透光罩103可以为亚克力球罩。

上述提及，光汇聚件102可设置在光线跟踪器101顶部，而透光罩103可设置在光汇聚件102顶部。其中，透光罩103可以通过螺纹连接、铆钉连接、卡扣连接等方式和光汇聚件102连接。

对于光感传感器104来说，其为本领域所常见的，示例地，其可包括：对光线进行追踪的光感元件；对光线进行定位的全球定位系统，两者配合，实现对光线进行精确的定位和追踪，使集光件1能够采集到最强烈的直射光线，例如太阳光，提高光采集效率和光照强度。

光感传感器104可通过卡扣连接、螺栓连接等方式固定在光线跟踪器101的外壁上。

对于导光件2来说，其用于将来自集光件1的汇聚光反射至菲涅耳透镜3，示例地，导光件2可以为导光管或导光光纤。

示例地，当采用导光光纤时，导光件2可以包括：外筒、设置于外筒内部的多根光纤。

在一种可能的实现方式中，光汇聚件102包括多个凸透镜，每个凸透镜与一根光纤对应导通，以提高光采集效率。

考虑到车辆M可移动性，当其在透光路面N上驶离时，为了避免造成光能浪费，如附图1所示，该系统还包括：设置在容置腔内的第二太阳能电池板5；

设置在容置腔内部的第二储能件6，且第二储能件6与第二太阳能电池板5电性连接；

反射镜4可转动设置，用于当透光路面N上无车辆M经过时，使来自菲涅耳透镜3的聚集光直射至第二太阳能电池板5上。

应用时，当车辆M驶离透光路面N，即，透光路面N上无车辆M经过时，反射镜4转动，使来自菲涅耳透镜3的聚集光直接射在第二太阳能电池板5上，第二太阳能电池板5通过光电效应将聚集光转化成电能，电能储存在第二储能件6内，作为备用。可见，通过上述，避免了光能浪费，进一步提高了太阳能的利用率。

其中，上述位于透光路面N下方的容置腔，在满足使菲涅耳透镜3、反射镜4、第二太阳能电池板5合理设置的基础上，还可以根据路面的具体情况进行调整。可以理解的是，透光路面N所采用的材质为具有高强度(能够承受车辆M的压力)，且允许光直接穿透的材质，例如钢化玻璃等。

通过在路基上开设容置腔，并在容置腔的顶部安装透光基材，即可形成该透光路面N。

上述涉及的第一太阳能电池板、第二太阳能电池板5均可以为晶体硅电池板(如多晶硅太阳能电池板和单晶硅太阳能电池板)、薄膜太阳能电池板、有机太阳能电池板等。

上述涉及的第二储能件6可以为铅酸蓄电池、胶体蓄电池、碱性镍镉蓄电池等。

以下就发电系统中各部件的结构和工作原理分别给予阐述：

对于反射镜4来说，通过将其设置成可转动的，使其在面对透光路面N上有无车辆M时，可即时作出相应地转动，举例来说，当透光路面N上有车辆M时，该反射镜4可转动至第一工作位，此时，处于第一工作位的反射镜4可反射聚集光，使其反射至车辆M底部的第一太阳能电池板上。反之，当透光路面N上无车辆M时，该反射镜4可转动至第二工作位，此时，处于第二工作位的反射镜4无须反射聚集光，使其聚集光直射至容置腔内部的第二太阳能电池板5上。

示例地，第一工作位可以为反射镜4倾斜预设角度，例如10°、20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°、80°的位置(优选45°)，第二工作位可以为反射镜4平铺的位置(即，倾斜0°)。

为了使反射镜4能够在第一工作位和第二工作位之间进行转动，如附图1所示，本发明实施例提供的系统还包括：反射镜支架7；

可转动地设置在反射镜支架7顶部的转动件，转动件与反射镜4连接；

与转动件电性连接的转动控制器；

当透光路面N上有车辆M时，转动控制器用于使转动件带动反射镜4转动至第一工作位，将来自菲涅耳透镜3的聚集光反射至第一太阳能电池板上；

当透光路面N无车辆M时，转动控制器用于使转动件带动反射镜4转动至第二工作位，使来自菲涅耳透镜3的聚集光直射至第二太阳能电池板5上。

可见，通过转动控制器来控制转动件的转动过程，进而使与转动件连接的反射镜4随之进行转动，以在第一工作位和第二工作位之间进行切换。

可以理解的是，转动控制器可包括：用于监测车辆M是否位于透光路面N上的位置传感部件；

与位置传感部件电性连接，以根据位置传感部件所发出的位置信息向转动件发出转动指令的执行部件。

举例来说，当车辆M位于透光路面N上时，位置传感器部件监测得到该位置信息，并将其发送至执行部件，执行部件根据该位置信息向转动件发出转动至第一工作位的转动指令。其中，该转动控制器也可设置在容置腔内。

通过设置反射镜支架7，以使反射镜4的位置与菲涅耳透镜3相适应。其中，该反射镜支架7可设置成高度可调的。

对于导光件2来说，其作用在于将集光件1捕获的自然光传输到菲涅耳透镜3处，其结构与集光件1和菲涅耳透镜3的相对位置直接相关。本发明实施例中，导光件2包括：顺次连接的第一导向段、变向段、第二导向段；导光件2的第一导向段与集光件1出口导通，第二导向段的出光端与菲涅耳透镜3导通。

通过设置变向段，以适应集光件1与菲涅耳透镜3的位置，使汇集光变向，由第一导向段变向进入第二导向段后直射至菲涅耳透镜3。可以理解的是，该变向段可以为直角结构、弧形结构等。

示例地，第一导向段可竖直设置，其包括位于路面以上的部分和位于路面以下的部分，变向段位于透光路面N以下，第二导向段沿水平方向设置在透光路面N以下。

对于菲涅耳透镜3来说，其又称为菲涅尔透镜，其起到聚焦的作用，以提高自然光的光强。为了便于其安装，该菲涅耳透镜3通过透镜安装支架与导光件2的出光端可拆卸连接。举例来说，菲涅耳透镜3可通过卡接方式固定在透镜安装支架上，而透镜安装支架可通过螺纹连接的方式与导光件2的出光端连接。

示例的，透镜安装支架可以采用本领域常见的LMR05(/M)型、LMR1(/M)型或LMR2(/M)型号。

另外，如附图1所示，本发明实施例提供的发电系统还包括：设置在容置腔内部的电池板支架8；第二太阳能电池板5设置在电池板支架8的上方；第二储能件6设置在电池板支架8的下方。

通过设置电池板支架8，以方便容置腔内第二太阳能电池板5和第二储能件6的稳定放置。

示例地，该电池板支架8可设置成条板状结构，其上方可通过可拆卸的紧固件(例如紧固螺钉等)连接第二太阳能电池板5，其下方可通过安装槽来容纳第二储能件6。

另外，电池板支架8的高度可以为可调的，将第二太阳能电池板5设置在电池板支架8的上方，调节其高度使其和菲涅耳透镜3、反射镜4在同一水平面内，以与菲涅耳透镜3直接相对。第二储能件6和第二太阳能电池板5可通过导线连接，通过第二储能件6将从菲涅耳透镜3直射到第二太阳能电池板5的电能储存起来，在需要时，可以从电池板支架8上卸下第二储能件6为车辆M提供能源。

考虑到系统内各部件的安装有序，如附图1所示，上述菲涅耳透镜3、反射镜4、第二太阳能电池板5由前至后间隔设置，且菲涅耳透镜3与第二太阳能电池板5相对。可以理解的是，此时，菲涅耳透镜3可与第二太阳能电池板5的采光面相对。

为了方便取卸容置腔内的第二太阳能电池板5和第二储能件6，并对容置腔内的各个部件进行检查和维修，在上述透光路面N上设置有人孔，且人孔上可拆卸地设置有透光盖体。为了不影响透光路面N的透光效果，设置透光盖体。

示例地，透光盖体的一端可与人孔铰接，以通过转动的方式打开或关闭，并且，盖体的另一端和人孔周缘可设置相适配的锁紧件，以在盖体关闭时对其进行锁紧。

示例地，上述透光盖体和人孔之间的连接还可以是螺栓连接，也可以是法兰连接。

可以理解的是，应用时，可对应一条车道设置一套上述涉及的发电系统，示例地，当用于双向车道时，可在每条车道的边缘处设置一套发电系统。

另一方面，本发明还提供了一种车辆，该车辆M采用上述发电系统进行发电，在车辆M底部设置有第一太阳能电池板。

优选地，所述车辆M上还可设置有与第一太阳能电池板电性连接的第一储能件。

本发明实施例提供的车辆M，通过在其底部设置第一太阳能电池板，可与上述发电系统配合使用，进行发电，显著提高了太阳能的利用率。

在车辆M通过上述透光路面N时，通过集光件1将自然光聚集起来，通过导光件2将聚集光传输到菲涅耳透镜3，通过反射镜4将菲涅耳透镜3聚集的光强反射到车辆M底部的第一太阳能电池板，第一太阳能电池板将太阳能收集转化成电能存储到第一储能件为车辆M提供动力。

其中，第一太阳能电池板和第一储能件可通过导线连接，达到将太阳能电池板聚集的光能转化后存储到第一储能件的目的。第一储能件可以为蓄电池。

第一太阳能电池板通过可拆卸的支架固定在车辆M底部，以方便更换或维修。

示例的，上述第一太阳能电池板可以通过粘接、焊接或铆接方式和车身底部连接。

本发明实施例中，上述涉及的车辆M可以为太阳能汽车。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，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。

Claims (10)

1.一种发电系统，其特征在于，用于对透光路面(N)上方的车辆(M)进行发电，所述车辆(M)底部设置有第一太阳能电池板；

所述发电系统包括：集光件(1)；

进光端与所述集光件(1)的出光口导通的导光件(2)；

与所述导光件(2)的出光端导通的菲涅耳透镜(3)，且所述菲涅耳透镜(3)位于所述透光路面(N)下方的容置腔内；

设置在所述容置腔内部的反射镜(4)，且所述反射镜(4)用于将来自所述菲涅耳透镜(3)的聚集光反射至所述第一太阳能电池板上。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述集光件(1)为集光器。

3.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述集光件(1)包括：光线跟踪器(101)，且所述光线跟踪器(101)的底端与所述导光件(2)的进光端导通；

设置在所述光线跟踪器(101)上的光汇聚件(102)；

设置在所述光汇聚件(102)上的透光罩(103)；

与所述光线跟踪器(101)电性连接的光感传感器(104)。

4.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述导光件(2)为导光管或者导光光纤。

5.根据权利要求1-4任一项所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括：设置在所述容置腔内的第二太阳能电池板(5)；

设置在所述容置腔内部的第二储能件(6)，且所述第二储能件(6)与所述第二太阳能电池板(5)电性连接；

所述反射镜(4)可转动设置，用于当所述透光路面(N)上无车辆(M)经过时，使来自所述菲涅耳透镜(3)的聚集光直射至所述第二太阳能电池板(5)上。

6.根据权利要求5所述的发电系统，所述发电系统还包括：反射镜支架(7)；

可转动地设置在所述反射镜支架(7)顶部的转动件，所述转动件与所述反射镜(4)连接；

与所述转动件电性连接的转动控制器；

当所述透光路面(N)上有车辆(M)时，所述转动控制器用于使所述转动件带动所述反射镜(4)转动至第一工作位，使来自所述菲涅耳透镜(3)的聚集光反射至所述第一太阳能电池板上；

当所述透光路面(N)上无车辆(M)时，所述转动控制器用于使所述转动件带动所述反射镜(4)转动至第二工作位，使来自所述菲涅耳透镜(3)的聚集光直射至所述第二太阳能电池板(5)上。

7.根据权利要求1所述的发电系统，所述导光件(2)包括：顺次连接的第一导向段、变向段、第二导向段；

所述第一导向段的进光端与所述集光件(1)的出光口导通；

所述第二导向段的出光端与所述菲涅耳透镜(3)导通。

8.根据权利要求5所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括：设置在所述容置腔内部的电池板支架(8)；

所述第二太阳能电池板(5)设置在所述电池板支架(8)的上方；

所述第二储能件(6)设置在所述电池板支架(8)的下方。

9.根据权利要求5所述的发电系统，其特征在于，所述菲涅耳透镜(3)、所述反射镜(4)、所述第二太阳能电池板(5)由前至后间隔设置；

且，所述菲涅耳透镜(3)与所述第二太阳能电池板(5)相对。

10.一种车辆，其特征在于，车辆(M)采用权利要求1-9任一项所述的发电系统进行发电；

所述车辆(M)的底部设置有第一太阳能电池板。