用于管道交通的太阳能供电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及太阳能供电技术，具体地说，涉及一种用于管道交通的太阳能供电系统。
[0002]所谓管道交通，是指车辆在设置于管道中的轨道上运行，各管道相互交织构成了管道网络，称之为管联网或路网。
【背景技术】
[0003]目前，电能已经成为交通工具的主要动力之一，小至电动车，大至地铁、动车和高铁都使用电能作为动力源。电动车配备有蓄电池，电能储存在蓄电池中，需要定期充电，才能持续地为电动车提供动力。对于地铁、动车和高铁而言，需要利用电力运输线直接与电网或发电设施相连，以获得源源不断的动力。
[0004]现有的这些电力主要来源于火力发电和水利发电，火力发电是指通过燃烧煤、石油、天然气等进行发电，水利发电是指通过在江河上建水电站利用水位差来发电。这两种发电方式一方面受限于资源枯竭的限制，一方面受限于环境条件的要求，还会对环境造成污染。于是，人们对能源提出越来越高的要求。太阳能作为一种干净、可再生的新能源，越来越受到人们的青睐。
[0005]然而，当前的太阳能供电大多采取异地采能、长距离传输、本地变电的方式。当用于交通工具上时，大都采取蓄电池快速充电、移动储电的方式。由于太阳能光伏板采能的效率低，需要占用大量土地面积来架设光伏板；长距离传输的功率损耗大，且需要架设输电线路；蓄电池重量大，蓄电力有限；这样，经过多次变压、传输和存储后，最终用于交通工具上的有效电能不到光伏板单位面积接收太阳能总量的5%。加之快速充电成本高昂，致使完全依靠太阳能运行的电动车辆至今并不能大范围地应用于人们的社会生活。
【发明内容】
[0006]鉴于现有太阳能供电方式的利用率不高，本发明提出一种就地采能、就地储能、就地用能、在线充电、在线备份的交通系统用太阳能供电方案，使其更节约、更高效、更容易实现。
[0007]本发明的用于管道交通的太阳能供电系统包括:
[0008]光伏电池板，敷设在管道壁的外表面，用于收集太阳能并将太阳能转化成电能；
[0009]轨道蓄电池，位于管道内，用于存储从所述光伏电池板获得的电能；和
[0010]取电轨，位于管道内，与所述轨道蓄电池相连，从所述轨道蓄电池获得电能。
[0011]其中，所述光伏电池板敷设在所述管道的上方或侧面180°的范围内；或者，所述光伏电池板被调节以跟踪太阳光；或者，所述光伏电池板采用百叶窗式结构。
[0012]其中，所述取电轨的数量是两根，与车辆行进的承重轨平行设置。两根所述取电轨分别提供+X伏直流电压和-X伏直流电压，所述X伏直流电压小于人体安全电压。取电轨所提供的X伏直流安全电压，传输到车辆上以后，经过串并联形成2X以上的较高电压，以满足车辆高速运行降低能耗的需要。
[0013]进一步地，所述太阳能供电系统还包括设置在车辆上的多个电刷和车载蓄电池，所述多个电刷分别与所述取电轨和车辆行进的承重轨接触，用于获取电能，所述车载蓄电池用于存储所述电刷获得的电能，并驱动所述车辆的电机。
[0014]进一步地，所述太阳能供电系统还包括蓄电池巡检仪，其与所述轨道蓄电池相连，用以监测所述轨道蓄电池的使用状态和故障。
[0015]进一步地，所述太阳能供电系统分段设置在所述管道上。
[0016]其中，每一段所述太阳能供电系统包括:
[0017]对称设置于两侧的所述光伏电池板，每一侧的光伏电池板提供X伏直流电压，所述X伏直流电压小于人体安全电压；
[0018]两组所述轨道蓄电池，分别与两侧的光伏电池板相连，每组轨道蓄电池包括充电器和充电电池，充电器一端的正负极分别与光伏电池板的正负极相连，充电器另一端的正负极与充电电池的正负极相连；
[0019]一组轨道蓄电池的正极与取电轨之一相连，负极与承重轨之一相连，另一组轨道蓄电池的正极与另一承重轨相连，负极与另一取电轨相连。
[0020]其中，对称设置的十二块光伏电池板，每一侧的六块光伏电池板分为三组，每两块光伏电池板为一组，每组光伏电池板串联起来，提供12V直流电压；
[0021 ] 两组所述轨道蓄电池，分别与两侧的光伏电池板相连，每组轨道蓄电池包括三个充电器和两个串联的充电电池，每个充电器的一端的正负极分别与每组光伏电池板的正负极相连，三个充电器的另一端的正极并联起来与串联的充电电池的正极相连，负极与串联的充电电池的负极相连；
[0022]一组轨道蓄电池的正极与取电轨之一相连，负极与承重轨之一相连，另一组轨道蓄电池的正极与另一承重轨相连，负极与另一取电轨相连。
[0023]其中，所述X伏直流电压是24V直流电压。
【附图说明】
[0024]图1是管道交通系统中管道的示意图。
[0025]图2是本发明实施例的太阳能供电系统的示意图。
[0026]图3是本发明实施例的管道截面的部分示意图。
[0027]图4是本发明实施例的太阳能供电系统的管道部分的接线图。
[0028]图5是本发明实施例的太阳能供电系统的布局侧面示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合管道交通系统，详细描述本发明的太阳能供电方案。
[0030]参见图1所示的管道示意图，管道的截面呈圆形或类圆形，管道内的下部铺设轨道，车辆在轨道上运行，所述轨道也称为承重轨。本实施例的整个管道交通系统不需要从其它动力源获得动力，本身就可以产生动力，供自身使用。
[0031]图2是本发明实施例的太阳能供电系统的示意图。
[0032]本发明的太阳能供电系统主要包括两部分:一部分位于管道上，一部分位于车辆上。位于管道上的部分主要用于采集和存储电能，位于车辆上部分主要与用能相关。
[0033]如图2所示，本发明的太阳能供电系统位于管道上的部分包括:光伏电池板101、轨道蓄电池102和取电轨103。
[0034]光伏电池板101敷设在管道壁106的外表面，用于收集太阳能并将太阳能转换成电能。光伏电池板101的敷设位置可以如图3所示，在图3所示的截面示意图中，圆形的管道由内侧的钢圈梁106-2和外侧的管壁106-1组成，光伏电池板101敷设在管壁106-1的外侧、正上方120°角的范围内。根据管道架设的地区和方位，光伏电池板101可以不必要敷设在管壁外侧正上方120°的范围内，而是可以敷设在任何可以使光伏电池板101充分接触到太阳光以便最大限度地收集太阳能的范围内。例如，光伏电池板101也可以敷设在管道的侧面，所敷设的范围也可以是180°的范围内。
[0035]进一步地，光伏电池板101还可以设置成活动地，可以被调节的，以方便追踪太阳光。
[0036]其中，光伏电池板101可以设置成百叶窗式的结构，采用多个小折面、小折段的光伏电池板。例如，当管道直径在1.8米以上时，可以使用多个折面不小于40毫米、折段不大于3厘米的光伏电池板实现类似弧形的效果，敷设在管道壁的外表面。通常，弧面的效果优于平面，因为弧面抗风性强，景观效果也好。
[0037]轨道蓄电池102位于管道内不影响车辆(本实施例中称为球形车Q)运行的位置处，与光伏电池板101相连，可以将光伏电池板101转换的电能储存起来。在图2所示的示例中，轨道蓄电池102位于两根承重轨与管道的下底部所形成的蓄电池舱107中。
[0038]取电轨103也设置在管道内，与轨道蓄电池102连接，从轨道蓄电池102获得电能。取电轨103可以是两根并行的轨道，位于蓄电池舱107的两侧，与球形车Q运行的承重轨平行。当承重轨是两根并行的轨道时，两根取电轨可以分别平行地位于两根承重轨的外侧，靠近承重轨。当承重轨是一根轨道时，两根取电轨可以分别位于承重轨两侧。
[0039]本发明的太阳能供电系统位于车辆上的部分包括:电刷104和车载蓄电池105。
[0040]电刷104安装在车体下部，包括分别与取电轨103、承重轨接触的电刷，电刷104通过与取电轨103、承重轨接触来取电，提供给车载蓄电池105。电刷104可以安装在靠近车轮的位置。
[0041]车载蓄电池105位于球形车Q的下部，例如，车内座椅下的空间，用于存储电刷104所获得的电能。车载蓄电池105还与球形车的电机108相连，用以驱动电机使球形车Q在轨道上行进。
[0042]参见图4，详细描述本发明实施例的太阳能供电系统中位于管道部分的接线图。
[0043]如上所述，光伏电池板101可以敷设在管道壁的外侧、正上方120°角的范围内，从正对着管道的角度看，光伏电池板101可以分为左右各60°角的两部分(参见图3)，两部分分别连接到各自一侧的轨道蓄电池102上，轨道蓄电池102分别连接到各自一侧的取电轨103。
[0044]对于一条东西走向的管道，两部分可以分别称之为南面板和北面板，对于一条南北走向的管道，两部分可以分别称之为东面板和西面板。
[0045]在图4所示的接线图中，分别示出了一段东西走向的管道的接线图(参见图中的第二个电池安装架)和一段南北走向的管道的接线图(参见图中的第一个电池安装架)，其中，_*(*是整数)表不相应部件的编号；S表7K光伏电池板101 ；C表7K轨道蓄电池102中的充电器；B表示轨道蓄电池102中的充电电池洱表示轨道，包括取电轨103和承重轨，R-奇数表不取电轨103, R-偶数表不承重轨,例如，R7、R8分别表不一根取电轨和一根承重轨，它们分别连着轨道蓄电池102的正负极。
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