无服务区公路光伏充电体系及其施工方法发明专利

专利名称：无服务区公路光伏充电体系及其施工方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111455851.1

专利申请（专利权）人：宁波大学
权利人地址：浙江省宁波市江北区风华路818号

专利发明（设计）人：汪涛,齐昌广,钟方涛,周子健

专利摘要：本发明涉及无服务区公路光伏充电体系及其施工方法，该方案包括以下步骤：S000、根据公路的走向选择光伏板的安装方式，使得光伏板均能够朝向日照时间长的方向设置；S100、根据公路为路堤或路堑的情况选择电动汽车充电场的施工方式；S110A、当公路两侧为路堤时，拓宽部分公路的路面再依次修建电动汽车充电场和地下大型蓄电池设施；S110B、当公路两侧为路堑时，依次修建电动汽车充电场和地下大型蓄电池设施，并在公路两侧修建电动汽车充电场的进场道路和离场道路。本申请考虑公路的走向，使用光伏板收集太阳能并转化成电能，使充电桩的布置摆脱传统电网的制约，充分利用公路上路堑与路堤的结构特点。

主权利要求：
1.无服务区公路光伏充电体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S000、根据公路的走向选择光伏板的安装方式，使得所述光伏板均能够朝向日照时间长的方向设置；
其中，当所述公路为南北走向时，所述光伏板安装于所述公路两侧的斜坡上；当所述公路为东西走向时，所述光伏板设于所述公路的朝南一侧的斜坡，并通过固定结构架设于所述公路的另一侧斜坡的坡顶处，使得所述光伏板均能够朝南设置；
S100、根据所述公路为路堤或路堑的情况选择电动汽车充电场的施工方式；
S110A、当所述公路两侧为路堤时，拓宽部分所述公路的路面再依次修建所述电动汽车充电场和地下大型蓄电池设施；
其中，在对所述公路拓宽后，将所述路堤两侧的斜坡上分别固定安装多面支护挡墙，使其与所述公路形成梯形，并对该梯形内部进行混凝土浇筑形成充电场地，在每个所述充电场地上建设充电设施及顶棚，并对该充电场地部分地面开凿一个地下空间，用以布置大型蓄电池设备；
S110B、当所述公路两侧为路堑时，依次修建所述电动汽车充电场和所述地下大型蓄电池设施，并在所述公路两侧修建所述电动汽车充电场的进场道路和离场道路。
2.根据权利要求1所述的无服务区公路光伏充电体系的施工方法，其特征在于，所述充电设施包括用于对电动汽车充电的充电桩、与该充电桩电连接的逆变器、与该逆变器电连接的充电桩蓄电池及与该充电桩蓄电池电连接的光伏控制器，所述光伏控制器分别与所述光伏板以及所述大型蓄电池设备电连接。
3.根据权利要求1所述的无服务区公路光伏充电体系的施工方法，其特征在于，步骤S110B中，在所述路堑两边的高地上建设充电场地并布置充电设施及顶棚，并对该充电场地部分地面开凿一个地下空间，用以布置大型蓄电池设备。
4.根据权利要求3所述的无服务区公路光伏充电体系的施工方法，其特征在于，步骤S110B中，在所述公路两侧的应急车道旁的斜坡上，根据车流行驶开辟进场道路和离场道路，以使得位于同一侧的所述进场道路和所述离场道路之间呈“八”字形。
5.根据权利要求1或3所述的无服务区公路光伏充电体系的施工方法，其特征在于，所述地下空间中还设有空调，通过该空调调节所述地下空间的温湿度；在所述地下空间挖凿多个洞口，以使得所述光伏板能够通过光伏电缆穿过所述洞口与所述大型蓄电池设备电连接；所述地下空间与所述充电场地之间设有楼梯。
6.无服务区公路光伏充电体系，其特征在于，通过权利要求1‑5任意一项所述的无服务区公路光伏充电体系的施工方法施工得到。 说明书 : 无服务区公路光伏充电体系及其施工方法技术领域[0001] 本发明涉及充电站技术领域，具体涉及无服务区公路光伏充电体系及其施工方法。背景技术[0002] 随着新能源汽车行业的发展，在新能源汽车行业蓬勃发展的同时，各种相关问题应运而生，其中电动汽车的电量储备是否支持在公路上持续行驶就是一个复杂的问题。[0003] 目前的电动汽车在公路，尤其是高速公路上行驶时，存在充电较为麻烦的问题，不同于燃油车般即充即走，整个过程不超过5分钟，而一辆电动汽车充满电大概需要一个多小时甚至更久。现在公路上上虽然都配备有充电桩，但数量有限，在出行时就要提前做好计划，查清楚在经过的公路服务区是否具备充电桩，判断好什么时候就需要进行充电。同时，电动汽车充电桩充电功率大，受传统电网所局限，不能够随意布局，成本又高、也不美观，不能满足电动汽车在公路上进行充电的要求，限制了当代电动汽车的快速发展。[0004] 因此，亟待一种能够克服现有技术存在的缺陷，提供了一种无服务区公路光伏充电体系及其施工方法发明内容[0005] 本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种无服务区公路光伏充电体系及其施工方法。[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：无服务区公路光伏充电体系的施工方法包括以下步骤：[0007] S000、根据公路的走向选择光伏板的安装方式，使得所述光伏板均能够朝向日照时间长的方向设置；[0008] S100、根据所述公路为路堤或路堑的情况选择电动汽车充电场的施工方式；[0009] S110A、当所述公路两侧为路堤时，拓宽部分所述公路的路面再依次修建所述电动汽车充电场和地下大型蓄电池设施；[0010] S110B、当所述公路两侧为路堑时，依次修建所述电动汽车充电场和所述地下大型蓄电池设施，并在所述公路两侧修建所述电动汽车充电场的进场道路和离场道路。[0011] 工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本申请利用太阳能发电，清洁环保，可以一定程度上降低火力发电的依赖，因此无需受到传统电网的制约问题，具有较好的环保效益，尤其适合用于光照充足的地域，并且还能够兼容现有的电网，兼容性好；[0012] 2、本申请充分考虑公路的走向和类型，针对性地修建电动汽车充电场以及光伏板，可以实现更加充足的光照和车辆行驶和充电的便利程度，从而提升用户体验，而且在光照不好的情况下，可以用地下大型蓄电池设施持续提供电能给充电桩；[0013] 3、后期维护成本低廉，随着使用时间增加，经济效益愈发明显。[0014] 进一步地，步骤S000中，当所述公路为南北走向时，所述光伏板安装于所述公路两侧的斜坡上；当所述公路为东西走向时，所述光伏板设于所述公路的朝南一侧的斜坡，并通过固定结构架设于所述公路的另一侧斜坡的坡顶处，使得所述光伏板均能够朝南设置。此设置，能够充分考虑到公路的常规走向，从而更好地安装光伏板，使得光伏板始终能够朝南设置，也就是对于光照时间长的地方，使得光照利用率大大提升。[0015] 进一步地，步骤S110A中，在对所述公路拓宽后，将所述路堤两侧的斜坡上分别固定安装多面支护挡墙，使其与所述公路形成梯形，并对该梯形内部进行混凝土浇筑形成充电场地，在每个所述充电场地上建设充电设施及顶棚，并对该充电场地部分地面开凿一个地下空间，用以布置大型蓄电池设备。此步骤，可以因地制宜，方便地建设充电场地，以及更好的保护大型蓄电池设备。[0016] 进一步地，所述充电设施包括用于对电动汽车充电的充电桩、与该充电桩电连接的逆变器、与该逆变器电连接的充电桩蓄电池及与该充电桩蓄电池电连接的光伏控制器，所述光伏控制器分别与所述光伏板以及所述大型蓄电池设备电连接。此设置，光伏控制器的作用为可以控制充电电压，保护充电桩蓄电池不被过充，同时可在晚上光伏板不发电时防止充电桩蓄电池的电倒流；充电桩蓄电池的作用为储存部分电能提供给充电桩；大型蓄电池设备的作用为将光伏板提供的电能一分为二，一部分直接运输到光伏控制器中，进而直接供充电桩使用，一部分运输到大型蓄电池设备中储存起来，使得在阴天或晚上光伏板无法工作时，大型蓄电池可以提供电能给充电桩；逆变器的作用为将充电桩蓄电池输出的直流电流转化为交流电流，使电动汽车充电使用。[0017] 进一步地，步骤S110B中，在所述路堑两边的高地上建设充电场地并布置充电设施及顶棚，并对该充电场地部分地面开凿一个地下空间，用以布置大型蓄电池设备。[0018] 进一步地，步骤S110B中，在所述公路两侧的应急车道旁的斜坡上，根据车流行驶开辟进场道路和离场道路，以使得位于同一侧的所述进场道路和所述离场道路之间呈“八”字形。此设置，可更方便车辆的驶入和驶出，提高通行效率。[0019] 进一步地，所述地下空间中还设有空调，通过该空调调节所述地下空间的温湿度。此设置，可以在需要的时候开启空调，调节地下空间的温湿度，从而使得大型蓄电池设备能够稳定运行，提高维护周期，降低维护成本。[0020] 进一步地，在所述地下空间挖凿多个洞口，以使得所述光伏板能够通过光伏电缆穿过所述洞口与所述大型蓄电池设备电连接。[0021] 进一步地，所述地下空间与所述充电场地之间设有楼梯。[0022] 无服务区公路光伏充电体系，通过上述的无服务区公路光伏充电体系的施工方法施工得到。采用上述施工方法得到的充电体系，具有施工方法同样的优点。附图说明[0023] 图1是本发明的施工流程图；[0024] 图2为公路南北走向、道路为路堤情况时的光伏充电体系剖面图；[0025] 图3为公路南北走向、道路为路堤情况时的光伏充电体系透视图；[0026] 图4为公路南北走向、道路为路堑情况时的光伏充电体系剖面图；[0027] 图5为公路南北走向、道路为路堑情况时的光伏充电体系透视图；[0028] 图6为公路东西走向、道路为路堤情况时的光伏充电体系剖面图；[0029] 图7为公路东西走向、道路为路堤情况时的光伏充电体系透视图；[0030] 图8为公路东西走向、道路为路堑情况时的光伏充电体系剖面图；[0031] 图9为公路东西走向、道路为路堑情况时的光伏充电体系透视图；[0032] 图10为无服务区公路上路堤路堑光伏充电体系的施工工艺流程图；[0033] 图11为电动汽车充电场地下大型蓄电池设备所在空间内部示意图；[0034] 图12为路堤情况公路光伏充电体系俯视图。[0035] 图中，1、光伏板；2、光伏控制器；3、充电桩蓄电池；4、大型蓄电池设备；5、逆变器；6、充电桩；7、进场道；8、离场道；9、电动汽车充电场；10、斜坡；11、应急车道；12、支护挡墙；13、泡沫混凝土；14、光伏电缆；15、空调。具体实施方式[0036] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0037] 本领域技术人员应理解的是，在本发明的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。[0038] 为了解决现有技术存在的受传统电网所局限，不能够随意布局，成本又高、也不美观，不能满足电动汽车在公路上进行充电的要求，限制了当代电动汽车的快速发展的问题，本申请主要针对电动汽车在公路上充电所需电量大、电动汽车充电桩在无服务区公路上的设置受到传统电网的制约的问题，提出一种无服务区公路上路堤路堑光伏充电体系，考虑公路的走向，使用光伏板收集太阳能并转化成电能，电流经过光伏电缆输送到光伏控制器和大型蓄电池设备后，经过逆变器将直流电流转化成交流电流，提供电流给电动汽车进行充电；使充电桩的布置摆脱传统电网的制约；充分利用公路上路堑与路堤的结构特点。[0039] 以下为本申请的各实施例：[0040] 实施例1，[0041] 如图1所示，本无服务区公路光伏充电体系的施工方法包括以下步骤：[0042] S000、根据公路的走向选择光伏板1的安装方式，使得光伏板1均能够朝向日照时间长的方向设置；[0043] 在此步骤中，当公路为南北走向时，光伏板1安装于公路两侧的斜坡10上；当公路为东西走向时，光伏板1设于公路的朝南一侧的斜坡10，并通过固定结构架设于公路的另一侧斜坡10的坡顶处，使得光伏板1均能够朝南设置。能够充分考虑到公路的常规走向，从而更好地安装光伏板1，使得光伏板1始终能够朝南设置，也就是对于光照时间长的地方，使得光照利用率大大提升。[0044] S100、根据公路为路堤或路堑的情况选择电动汽车充电场9的施工方式；[0045] S110A、当公路两侧为路堤时，拓宽部分公路的路面再依次修建电动汽车充电场9和地下大型蓄电池设施；[0046] 在此步骤中，在对公路拓宽后，将路堤两侧的斜坡10上分别固定安装多面支护挡墙12，使其与公路形成梯形，并对该梯形内部进行混凝土浇筑形成充电场地，在每个充电场地上建设充电设施及顶棚，并对该充电场地部分地面开凿一个地下空间，用以布置大型蓄电池设备4。可以因地制宜，方便地建设充电场地，以及更好的保护大型蓄电池设备4。在地下空间挖凿多个洞口，以使得光伏板1能够通过光伏电缆14穿过洞口与大型蓄电池设备4电连接。地下空间与充电场地之间设有楼梯。[0047] 其中，充电设施包括用于对电动汽车充电的充电桩6、与该充电桩6电连接的逆变器5、与该逆变器5电连接的充电桩蓄电池3及与该充电桩蓄电池3电连接的光伏控制器2，光伏控制器2分别与光伏板1以及大型蓄电池设备4电连接。此设置，光伏控制器2的作用为可以控制充电电压，保护充电桩蓄电池3不被过充，同时可在晚上光伏板1不发电时防止充电桩蓄电池3的电倒流；充电桩蓄电池3的作用为储存部分电能提供给充电桩6；大型蓄电池设备4的作用为将光伏板1提供的电能一分为二，一部分直接运输到光伏控制器2中，进而直接供充电桩6使用，一部分运输到大型蓄电池设备4中储存起来，使得在阴天或晚上光伏板1无法工作时，大型蓄电池可以提供电能给充电桩6；逆变器5的作用为将充电桩蓄电池3输出的直流电流转化为交流电流，使电动汽车充电使用。[0048] S110B、当公路两侧为路堑时，依次修建电动汽车充电场9和地下大型蓄电池设施，并在公路两侧修建电动汽车充电场9的进场道7路和离场道8路。[0049] 在此步骤中，在路堑两边的高地上建设充电场地并布置充电设施及顶棚，并对该充电场地部分地面开凿一个地下空间，用以布置大型蓄电池设备4，具体布置充电设施及顶棚的施工方法与S110A中基本一致，只不过是不用额外用混凝土浇筑填充来建设充电场地，使得充电场地能够和路面差不多平齐。[0050] 在本实施例中，步骤S110B中，还需要在公路两侧的应急车道11旁的斜坡10上，根据车流行驶开辟进场道7路和离场道8路，以使得位于同一侧的进场道7路和离场道8路之间呈“八”字形。此设置，可更方便车辆的驶入和驶出，提高通行效率。[0051] 具体地，地下空间中还设有空调15，通过该空调15调节地下空间的温湿度。此设置，可以在需要的时候开启空调15，调节地下空间的温湿度，从而使得大型蓄电池设备4能够稳定运行，提高维护周期，降低维护成本。[0052] 为了展示更加详细的实施步骤，本申请还提供了实施例2、实施例3、实施例4以及实施例5：[0053] 实施例2中，如图2和3所示，公路为南北走向，公路具有路堤。具体的施工步骤如下：[0054] 步骤1、光伏板1的施工：在路堤两侧斜坡10上将光伏板1利用固定结构直接固定，各光伏板1使用光伏电缆14将电流合并输送到光伏控制器2和大型蓄电池设备4。[0055] 步骤2、局部的路面拓宽形成电动汽车充电场9：在路堤两侧的斜坡10上固定设置三面支护挡墙12，在俯视时与道路形成梯形，在三面支护挡墙12与道路之间使用泡沫混凝土13浇筑，形成与道路高度齐平的梯形电动汽车充电场9。电动汽车充电场9四周用四根支撑柱进行支撑，靠外侧砌筑挡墙，上部使用普通加油站顶棚，电动汽车充电场9内一部分地面开凿一个地下空间，地下空间通过楼梯前往，空间内布置大型蓄电池设备4，大型蓄电池设备4与地面上的光伏控制器2使用导线连接，同时大型蓄电池设备4也通过在两侧的墙体上分别挖凿洞口，使得外部的光伏电缆14可以与之连接。一部分光伏电缆14输送过来的电能直接通过光伏控制器2，并直接输送到充电桩蓄电池3中储存，另一部分电能则输送到大型蓄电池设备4中进行储存。充电桩蓄电池3使用导线连接到逆变器5，逆变器5使用导线连接到充电桩6。可参见图12中路堤情况公路光伏充电体系俯视图。[0056] 在实施例3中，如图4和5所示，公路为南北走向，公路具有路堑。具体的施工步骤如下：[0057] 步骤1、路堑开槽修进场道7和离场道8：在公路两条应急车道11旁的斜坡10上，根据车流行驶的方向分别开辟一条斜向的进场道7和一条斜向的离场道8。进场道7与离场道8形成“八”字形。[0058] 步骤2、光伏板1施工：在路堑两侧斜坡10上将光伏板1利用固定结构直接固定，各光伏板1使用光伏电缆14将电流合并输送到光伏控制器2和大型蓄电池设备4。[0059] 步骤3、电动汽车充电场9施工：在路堑两边的高地上建设电动汽车充电场9，电动汽车充电场9四周用四根支撑柱进行支撑，靠外侧砌筑挡墙，上部使用普通加油站顶棚，电动汽车充电场9内一部分地面开凿一个地下空间，地下空间通过楼梯前往，空间内布置大型蓄电池设备4，大型蓄电池设备4与地面上的光伏控制器2使用导线连接，同时大型蓄电池设备4也通过在两侧的墙体上分别挖凿洞口，使得外部的光伏电缆14可以与之连接。一部分光伏电缆14输送过来的电能直接通过光伏控制器2，并直接输送到充电桩蓄电池3中储存，另一部分电能则输送到大型蓄电池设备4中进行储存。充电桩蓄电池3使用导线连接到逆变器5，逆变器5使用导线连接到充电桩6。[0060] 在实施例4中，如图6和7所示，公路为东西走向，公路具有路堤。具体施工步骤如下：[0061] 步骤1、光伏板1的施工：在路堤南侧斜坡10上将光伏板1利用固定结构直接固定，在路堤北侧斜坡10上制作一个中心带有圆孔的桩，使用支撑架构将光伏板1支撑固定。各光伏板1使用光伏电缆14将电流合并输送到光伏控制器2和大型蓄电池设备4。[0062] 步骤2、局部的路面拓宽形成电动汽车充电场9：施工流程和实施例2中公路南北走向路堤情况时的局部路面拓宽施工流程相同。[0063] 在实施例5中，如图8和9所示，公路为东西走向，公路具有路堑。具体施工步骤如下：[0064] 步骤1、路堑开槽修进场道7和离场道8：施工流程和实施例3中公路南北走向路堑情况时的进场道7和离场道8修建施工流程相同。[0065] 步骤2、光伏板1施工：在路堑北侧斜坡10上将光伏板1利用固定结构直接固定，在路堑南侧斜坡10上制作一个中心带有圆孔的桩，使用支撑架构将光伏板1支撑固定。各光伏板1使用光伏电缆14将电流合并输送到光伏控制器2和大型蓄电池设备4。[0066] 步骤3、电动汽车充电场9施工：施工流程和实施例3中公路南北走向路堑情况时的电动汽车充电场9施工流程相同。[0067] 上述实施例的固定结构为常见用于安装光伏板1的安装结构，因此不再对其结构进行赘述。[0068] 上述实施例2‑5的步骤可以总结为图10中的工艺流程。[0069] 实施例6，无服务区公路光伏充电体系，通过上述的无服务区公路光伏充电体系的施工方法施工得到。采用上述施工方法得到的充电体系，具有施工方法同样的优点。[0070] 本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。[0071] 可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。[0072] 尽管本文较多地使用了光伏板1、光伏控制器2、充电桩蓄电池3、大型蓄电池设备4、逆变器5、充电桩6、进场道7、离场道8、电动汽车充电场9、斜坡10、应急车道11、支护挡墙12、泡沫混凝土13、光伏电缆14、空调15等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。[0073] 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

专利地区：浙江

专利申请日期：2021-12-01

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN113991823B