用于管道交通的太陽能供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及太陽能供電技術(shù)，具體地說，涉及一種用于管道交通的太陽能供電系統(tǒng)。
[0002]所謂管道交通，是指車輛在設(shè)置于管道中的軌道上運(yùn)行，各管道相互交織構(gòu)成了管道網(wǎng)絡(luò)，稱之為管聯(lián)網(wǎng)或路網(wǎng)。
【背景技術(shù)】
[0003]目前，電能已經(jīng)成為交通工具的主要動力之一，小至電動車，大至地鐵、動車和高鐵都使用電能作為動力源。電動車配備有蓄電池，電能儲存在蓄電池中，需要定期充電，才能持續(xù)地為電動車提供動力。對于地鐵、動車和高鐵而言，需要利用電力運(yùn)輸線直接與電網(wǎng)或發(fā)電設(shè)施相連，以獲得源源不斷的動力。
[0004]現(xiàn)有的這些電力主要來源于火力發(fā)電和水利發(fā)電，火力發(fā)電是指通過燃燒煤、石油、天然氣等進(jìn)行發(fā)電，水利發(fā)電是指通過在江河上建水電站利用水位差來發(fā)電。這兩種發(fā)電方式一方面受限于資源枯竭的限制，一方面受限于環(huán)境條件的要求，還會對環(huán)境造成污染。于是，人們對能源提出越來越高的要求。太陽能作為一種干凈、可再生的新能源，越來越受到人們的青睞。
[0005]然而，當(dāng)前的太陽能供電大多采取異地采能、長距離傳輸、本地變電的方式。當(dāng)用于交通工具上時，大都采取蓄電池快速充電、移動儲電的方式。由于太陽能光伏板采能的效率低，需要占用大量土地面積來架設(shè)光伏板；長距離傳輸?shù)墓β蕮p耗大，且需要架設(shè)輸電線路；蓄電池重量大，蓄電力有限；這樣，經(jīng)過多次變壓、傳輸和存儲后，最終用于交通工具上的有效電能不到光伏板單位面積接收太陽能總量的5%。加之快速充電成本高昂，致使完全依靠太陽能運(yùn)行的電動車輛至今并不能大范圍地應(yīng)用于人們的社會生活。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于現(xiàn)有太陽能供電方式的利用率不高，本發(fā)明提出一種就地采能、就地儲能、就地用能、在線充電、在線備份的交通系統(tǒng)用太陽能供電方案，使其更節(jié)約、更高效、更容易實(shí)現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明的用于管道交通的太陽能供電系統(tǒng)包括:
[0008]光伏電池板，敷設(shè)在管道壁的外表面，用于收集太陽能并將太陽能轉(zhuǎn)化成電能；
[0009]軌道蓄電池，位于管道內(nèi)，用于存儲從所述光伏電池板獲得的電能；和
[0010]取電軌，位于管道內(nèi)，與所述軌道蓄電池相連，從所述軌道蓄電池獲得電能。
[0011]其中，所述光伏電池板敷設(shè)在所述管道的上方或側(cè)面180°的范圍內(nèi)；或者，所述光伏電池板被調(diào)節(jié)以跟蹤太陽光；或者，所述光伏電池板采用百葉窗式結(jié)構(gòu)。
[0012]其中，所述取電軌的數(shù)量是兩根，與車輛行進(jìn)的承重軌平行設(shè)置。兩根所述取電軌分別提供+X伏直流電壓和-X伏直流電壓，所述X伏直流電壓小于人體安全電壓。取電軌所提供的X伏直流安全電壓，傳輸?shù)杰囕v上以后，經(jīng)過串并聯(lián)形成2X以上的較高電壓，以滿足車輛高速運(yùn)行降低能耗的需要。
[0013]進(jìn)一步地，所述太陽能供電系統(tǒng)還包括設(shè)置在車輛上的多個電刷和車載蓄電池，所述多個電刷分別與所述取電軌和車輛行進(jìn)的承重軌接觸，用于獲取電能，所述車載蓄電池用于存儲所述電刷獲得的電能，并驅(qū)動所述車輛的電機(jī)。
[0014]進(jìn)一步地，所述太陽能供電系統(tǒng)還包括蓄電池巡檢儀，其與所述軌道蓄電池相連，用以監(jiān)測所述軌道蓄電池的使用狀態(tài)和故障。
[0015]進(jìn)一步地，所述太陽能供電系統(tǒng)分段設(shè)置在所述管道上。
[0016]其中，每一段所述太陽能供電系統(tǒng)包括:
[0017]對稱設(shè)置于兩側(cè)的所述光伏電池板，每一側(cè)的光伏電池板提供X伏直流電壓，所述X伏直流電壓小于人體安全電壓；
[0018]兩組所述軌道蓄電池，分別與兩側(cè)的光伏電池板相連，每組軌道蓄電池包括充電器和充電電池，充電器一端的正負(fù)極分別與光伏電池板的正負(fù)極相連，充電器另一端的正負(fù)極與充電電池的正負(fù)極相連；
[0019]一組軌道蓄電池的正極與取電軌之一相連，負(fù)極與承重軌之一相連，另一組軌道蓄電池的正極與另一承重軌相連，負(fù)極與另一取電軌相連。
[0020]其中，對稱設(shè)置的十二塊光伏電池板，每一側(cè)的六塊光伏電池板分為三組，每兩塊光伏電池板為一組，每組光伏電池板串聯(lián)起來，提供12V直流電壓；
[0021 ] 兩組所述軌道蓄電池，分別與兩側(cè)的光伏電池板相連，每組軌道蓄電池包括三個充電器和兩個串聯(lián)的充電電池，每個充電器的一端的正負(fù)極分別與每組光伏電池板的正負(fù)極相連，三個充電器的另一端的正極并聯(lián)起來與串聯(lián)的充電電池的正極相連，負(fù)極與串聯(lián)的充電電池的負(fù)極相連；
[0022]一組軌道蓄電池的正極與取電軌之一相連，負(fù)極與承重軌之一相連，另一組軌道蓄電池的正極與另一承重軌相連，負(fù)極與另一取電軌相連。
[0023]其中，所述X伏直流電壓是24V直流電壓。
【附圖說明】
[0024]圖1是管道交通系統(tǒng)中管道的示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的太陽能供電系統(tǒng)的示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的管道截面的部分示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的太陽能供電系統(tǒng)的管道部分的接線圖。
[0028]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的太陽能供電系統(tǒng)的布局側(cè)面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合管道交通系統(tǒng)，詳細(xì)描述本發(fā)明的太陽能供電方案。
[0030]參見圖1所示的管道示意圖，管道的截面呈圓形或類圓形，管道內(nèi)的下部鋪設(shè)軌道，車輛在軌道上運(yùn)行，所述軌道也稱為承重軌。本實(shí)施例的整個管道交通系統(tǒng)不需要從其它動力源獲得動力，本身就可以產(chǎn)生動力，供自身使用。
[0031]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的太陽能供電系統(tǒng)的示意圖。
[0032]本發(fā)明的太陽能供電系統(tǒng)主要包括兩部分:一部分位于管道上，一部分位于車輛上。位于管道上的部分主要用于采集和存儲電能，位于車輛上部分主要與用能相關(guān)。
[0033]如圖2所示，本發(fā)明的太陽能供電系統(tǒng)位于管道上的部分包括:光伏電池板101、軌道蓄電池102和取電軌103。
[0034]光伏電池板101敷設(shè)在管道壁106的外表面，用于收集太陽能并將太陽能轉(zhuǎn)換成電能。光伏電池板101的敷設(shè)位置可以如圖3所示，在圖3所示的截面示意圖中，圓形的管道由內(nèi)側(cè)的鋼圈梁106-2和外側(cè)的管壁106-1組成，光伏電池板101敷設(shè)在管壁106-1的外側(cè)、正上方120°角的范圍內(nèi)。根據(jù)管道架設(shè)的地區(qū)和方位，光伏電池板101可以不必要敷設(shè)在管壁外側(cè)正上方120°的范圍內(nèi)，而是可以敷設(shè)在任何可以使光伏電池板101充分接觸到太陽光以便最大限度地收集太陽能的范圍內(nèi)。例如，光伏電池板101也可以敷設(shè)在管道的側(cè)面，所敷設(shè)的范圍也可以是180°的范圍內(nèi)。
[0035]進(jìn)一步地，光伏電池板101還可以設(shè)置成活動地，可以被調(diào)節(jié)的，以方便追蹤太陽光。
[0036]其中，光伏電池板101可以設(shè)置成百葉窗式的結(jié)構(gòu)，采用多個小折面、小折段的光伏電池板。例如，當(dāng)管道直徑在1.8米以上時，可以使用多個折面不小于40毫米、折段不大于3厘米的光伏電池板實(shí)現(xiàn)類似弧形的效果，敷設(shè)在管道壁的外表面。通常，弧面的效果優(yōu)于平面，因為弧面抗風(fēng)性強(qiáng)，景觀效果也好。
[0037]軌道蓄電池102位于管道內(nèi)不影響車輛(本實(shí)施例中稱為球形車Q)運(yùn)行的位置處，與光伏電池板101相連，可以將光伏電池板101轉(zhuǎn)換的電能儲存起來。在圖2所示的示例中，軌道蓄電池102位于兩根承重軌與管道的下底部所形成的蓄電池艙107中。
[0038]取電軌103也設(shè)置在管道內(nèi)，與軌道蓄電池102連接，從軌道蓄電池102獲得電能。取電軌103可以是兩根并行的軌道，位于蓄電池艙107的兩側(cè)，與球形車Q運(yùn)行的承重軌平行。當(dāng)承重軌是兩根并行的軌道時，兩根取電軌可以分別平行地位于兩根承重軌的外側(cè)，靠近承重軌。當(dāng)承重軌是一根軌道時，兩根取電軌可以分別位于承重軌兩側(cè)。
[0039]本發(fā)明的太陽能供電系統(tǒng)位于車輛上的部分包括:電刷104和車載蓄電池105。
[0040]電刷104安裝在車體下部，包括分別與取電軌103、承重軌接觸的電刷，電刷104通過與取電軌103、承重軌接觸來取電，提供給車載蓄電池105。電刷104可以安裝在靠近車輪的位置。
[0041]車載蓄電池105位于球形車Q的下部，例如，車內(nèi)座椅下的空間，用于存儲電刷104所獲得的電能。車載蓄電池105還與球形車的電機(jī)108相連，用以驅(qū)動電機(jī)使球形車Q在軌道上行進(jìn)。
[0042]參見圖4，詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例的太陽能供電系統(tǒng)中位于管道部分的接線圖。
[0043]如上所述，光伏電池板101可以敷設(shè)在管道壁的外側(cè)、正上方120°角的范圍內(nèi)，從正對著管道的角度看，光伏電池板101可以分為左右各60°角的兩部分(參見圖3)，兩部分分別連接到各自一側(cè)的軌道蓄電池102上，軌道蓄電池102分別連接到各自一側(cè)的取電軌103。
[0044]對于一條東西走向的管道，兩部分可以分別稱之為南面板和北面板，對于一條南北走向的管道，兩部分可以分別稱之為東面板和西面板。
[0045]在圖4所示的接線圖中，分別示出了一段東西走向的管道的接線圖(參見圖中的第二個電池安裝架)和一段南北走向的管道的接線圖(參見圖中的第一個電池安裝架)，其中，_*(*是整數(shù))表不相應(yīng)部件的編號；S表7K光伏電池板101 ；C表7K軌道蓄電池102中的充電器；B表示軌道蓄電池102中的充電電池洱表示軌道，包括取電軌103和承重軌，R-奇數(shù)表不取電軌103, R-偶數(shù)表不承重軌,例如，R7、R8分別表不一根取電軌和一根承重軌，它們分別連著軌道蓄電池102的正負(fù)極。
[0046]