一种利用移动车辆的道路高效发电系统及高效发电方法技术方案

本发明专利技术属于能源电力技术领域，涉及一种利用移动车辆的道路高效发电系统及高效发电方法，所述道路发电系统包括：道路，其敷设有至少一组线圈，每组所述线圈连接有蓄电池和整流桥；至少一车辆，所述车辆底盘竖直方式安装有个数为线圈组数2倍且之间间隔同线圈组间隔的多个磁条，当所述车辆行驶过所述道路上的多组线圈时，所述多个磁条连续切割所述多组线圈的磁力线高效地产生交流电流，所述线圈上的交流电通过对应的整流桥整流后蓄电池充电，采用测速仪直测通过车速或者基于人工智能模型利用固定时间间隔的高速图像帧而计算通过车速而得到剩余蓄电池寿命，并可采用所述蓄电池的两端各安装电压检测装置监测电压，以表征寿命是否已经达到预期。本发明专利技术的利用移动车辆的道路发电系统及发电方法，能够利用地面线圈切割车辆移动的磁力线进行发电，并使整个发电系统不受天气影响，白天、黑夜、有风、无风都可以发电。无风都可以发电。无风都可以发电。

【技术实现步骤摘要】
一种利用移动车辆的道路高效发电系统及高效发电方法


[0001]本专利技术属于能源电力
，涉及一种利用移动车辆的道路高效发电系统及高效发电方法。

技术介绍

[0002]目前，随着我国碳达峰、碳中和目标的提出，清洁能源越来越重要，而在公路两边的照明系统、监控系统及其它用电设备选用电力供电需要铺设大量电缆，施工难度大、造价高。采用现在普遍的太阳能和风力发电可以解决以上问题，但是受天气和气候条件影响较大，比如太阳能需要在日照充足条件下才能够发电，风力发电需要在有风的天气才能够发电。也就是说，传统的发电系统需依靠一定的自然条件才能够进行发电，因此，现亟需一种能够利用更加经济且不受天气影响的发电系统。
[0003]为了解决该技术问题，现有技术中提出了各种各样的解决方案，诸如中国专利CN101586543A中提出了一种以多向连接方式集成的公路受压发电装置，在公路的一侧至少有多个公路受压发电装置进行横向连接，形成一个集成网络的公路受压发电装置的单元，用来作为集成网络的公路受压发电装置的基础装置之一，并且在和它集成网络的公路受压发电的单元装置联系连接后为集成网络的公路受压发电装置做准备。然而，在该方案中并没有对该公路受压发电装置的具体结构做出具体说明。
[0004]为此，在中国专利文献CN101586544A、CN101586772A、CN101588074A中对公路受压发电装置的具体结构做出了具体描述，然而，在这些具体结构中并没有给出任何整流桥公路受压发电的任何描述。
[0005]在中国专利文献CN103701167A中公开了一种基于特殊路面的车辆行进中无线充电装置，其利用车辆上装有的发电模块和高速公路路面上铺设的特殊路面模块，在路面上产生磁场，发电模块含有导线起发电作用，设于车辆上的能量回收与存储模块将电能回收病存储起来，然而，关该技术方案中线圈壳体外表面被隔磁层包裹，线圈布置成矩形状置于线圈壳体中，当车辆行驶在特殊路面上，横向磁场能够产生电能，从而使电机带动第一齿轮旋转，进而带动第二齿轮和线圈壳体通过轴承以线圈壳体上横臂旋转，使线圈高速切割磁感线产生感应电动势从而实现发电，然而，在该方案中，并没有设置整流桥结构，其所产生的电能具有一个齿轮机械耗能的过程，造成了电能的损耗和浪费，其充电过程会很慢。
[0006]此外，第一，现有技术将单个磁块安装于车底部，由于磁力线是弧线的，若南北极方向平行于车速方向，当经过地下线圈时切割的部分仅仅存在于接近磁极的两头，且磁力线方向与运动方向不成直角，而磁力线中间部分，接近平行于运动方向的，因此贡献甚微。第二，并且仅仅安装一块磁条，对于车体底盘经过的其他线圈部位并没有及时进行切割磁力线操作，发电效率整体上是低的。第三蓄电池具有一定充放电的寿命，到达一个循环次数之后其充放电效果会开始下降，现有技术注意到车速对于发电量的贡献因素，但是并没有考虑蓄电池寿命的检测，无法完成蓄电池的更换的预测。第四，现有技术中尚不存在一种利用整流桥能够全天候快速发电道路发电系统。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中存在的技术问题，本专利技术目的是提供一种能够利用地面线圈切割车辆移动的磁力线进行发电，并使整个发电系统不受天气影响，白天、黑夜、有风、无风都可以发电，并且能够提升发电效率，降低电能损耗的道路发电系统。
[0008]为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供一种利用移动车辆的道路发电系统，所述道路发电系统包括：
[0009]道路，其敷设有至少一组线圈，每组所述线圈连接有蓄电池和整流桥；
[0010]至少一车辆，所述车辆安装有磁铁，当所述车辆行驶过所述道路上的所述线圈时，所述磁铁切割所述线圈的磁力线产生交流电流，所述线圈上的交流电通过对应的整流桥整流后蓄电池充电。
[0011]在一个优选技术方案中，本专利技术还提供一种利用移动车辆的道路发电系统，所述道路发电系统包括：
[0012]道路，其敷设有至少一组线圈，每组所述线圈连接有蓄电池和整流桥，并且线圈与线圈之间具有间隔2Δi+d，i＞d；
[0013]至少一车辆，所述车辆底盘竖直方式安装有多个条形磁条，且磁条之间的间隔i+2Δi，当所述车辆行驶过所述道路上的所述线圈时，所述磁条切割所述线圈的磁力线产生交流电流，所述线圈上的交流电通过对应的整流桥整流后蓄电池充电，其中Δi为磁条不断靠近线圈过程中，线圈具有磁条贡献的磁通量时的磁条与线圈之间的距离最大值，i为线圈内径或线圈所围的内部长方体空间的水平矩形截面在运动方向上的宽，d为磁条水平截面在运动方向上的宽度，
[0014]其中，所述蓄电池的两端各安装电压检测装置，用于检测蓄电池两端电压是否低于阈值，若是则发出报警信息给远程服务器，以提示更换蓄电池。
[0015]本专利技术的第二个目的是提供一种利用移动车辆的道路发电方法，以能够利用地面线圈切割车辆移动的磁力线进行发电，并使整个发电系统不受天气影响，白天、黑夜、有风、无风都可以发电。
[0016]为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供一种利用移动车辆的道路发电方法，所述方法包括：利用竖直方式安装有多个磁条的车辆行驶在敷设有多组线圈的道路上，所述磁条切割所述线圈的磁力线产生交流电流；所述线圈上的交流电通过对应的整流桥整流后蓄电池充电，所述蓄电池的两端各安装电压检测装置，用于检测蓄电池两端电压是否低于阈值，若是则发出报警信息给远程服务器，以提示更换蓄电池，其中，线圈与线圈之间具有间隔2Δi+d，磁条之间的间隔i+2Δi，其中i＞d。
[0017]本专利技术的原理是：
[0018]利用车辆行驶与道路的相对运动，线圈切割磁条磁力线进行发电，车流量越大，发电量越大，节能效果越明显。车辆上的磁条形状为长型的条状磁条，可以使用螺丝安装到车辆底盘；道路路面下的感应线圈需要在修路时提前敷设好。根据发电机计算公式，有效电压E＝4.44fNΦ(1)量(f为频率，也就是与通过车速相关，N为线圈匝数，Φ为磁通量波峰值，即图1h中的b和f图代表的峰值)，可见，车流量与线圈匝数是发电量的关键，当装有磁条的车辆行驶过铺设线圈的道路时，线圈切割磁力线，形成电流对蓄电池进行充电。车速越快、车流量越大、安装的磁条磁场越强、铺设线圈匝数越多，发电电压越高、电流越大。
[0019]如图1所示，以S极竖直面朝地面为例，当条形磁铁运动到图1a所示与线圈一侧之间距离为Δi位置时，我们将条形磁铁在运动方向超过Δi以外的太弱的磁场强度视作零。由此经历到图1b时向下进入线圈的磁通量不断增大，到图1c时为近似零，因为靠近S极中央磁场强度强，实际上是在图1c之前的某个位置时为零，而图e同理分析实际为e之后某个位置为零。接着经历到图1d，磁力线时反向进入线圈，从而磁通量反向最大，为尽可能达到此状态，需要满足i＞d，然后依经历图1e
‑
g，其磁通量变化过程正好是c
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a的反向过程。最后反映在图1h中的磁通量随时间变化为一个磁通量的变化周期是遵循函数sin(ωt)的周期T，且历经了1.5T。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用移动车辆的道路发电系统，所述道路发电系统包括：道路，其敷设有至少一组线圈，每组所述线圈连接有蓄电池和整流桥，并且线圈与线圈之间具有间隔2Δi+d，i＞d；至少一车辆，所述车辆底盘竖直方式安装有多个条形磁条，且磁条之间的间隔i+2Δi，当所述车辆行驶过所述道路上的所述线圈时，所述磁条切割所述线圈的磁力线产生交流电流，所述线圈上的交流电通过对应的整流桥整流后蓄电池充电，其中Δi为磁条不断靠近线圈过程中，线圈具有磁条贡献的磁通量时的磁条与线圈之间的距离最大值，i为线圈内径或线圈所围的内部长方体空间的水平矩形截面在运动方向上的宽，d为磁条水平截面在运动方向上的宽度，其中，所述蓄电池的两端各安装电压检测装置，用于检测蓄电池两端电压是否低于阈值，若是则发出报警信息给远程服务器，以提示更换蓄电池。2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述线圈敷设在道路上方具有龙门监控系统的道路的路面下；其中，所述龙门监控系统包括车速仪和/或高速摄像机，以及与所述车速仪和/或高速摄像机电连接且与所述远程服务器通讯的无线数据传输装置,所述测速仪记录经过车辆的速度v，并将速度数据上传至远程服务器，进行的统计分布计算，所述高速摄像机拍摄下进入拍摄视野内的车头上预设点在预设间隔时间段τ内的两帧不同图像，从而发送给远程服务器以计算车速v，并同样进行的统计分布计算。3.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于，对于一个磁条完成两次切割过程的影响考虑入一组线圈的总等效电流I，则其中2来源于两次切割，R为线圈总电阻，K为大于1的系数，N为线圈匝数，Φ为磁通量波峰值，B
m
为等效磁场强度，l为切割过程中，磁条水平矩形截面在线圈的一砸导线上的投影中垂直于车速v方向的导线长度；设蓄电池的电容量为量纲为Ah的Q，则设蓄电池当前等效于整数循环次数后的使用时间为t，则其中c为当前蓄电池充放电的等效循环次数，n为安装的磁条数，为进行到当前时间t车速为v通过的车的辆数，并对当前时刻之前所有具有统计的车速的车辆数求和，于是设蓄电池两端电压低于阈值，发出警报所需等效循环侧次数为c'，此时设等效的总的电容量为Q',即视作在报警之前电容量恒定不变时的等效的电容量，且以相同预设额定电流量充放电时的循环次数为c'，于是等效寿命其中所述额定电流量根据使用的预定时期内交变电流量的平均值计算，所述预定时期为1天，1周，1月，半年，或1
‑
3年中任一项，当t＝t'时即发出警报，剩余寿命为t'
‑
t。4.根据权利要求2或3所述的发电系统，其特征在于，其中，车头上预设点的识别和计算车速v的方法包括如下步骤：
S1获取多张进入拍摄视野的历史车头图像帧，并人工框计车头范围，并且给出范围内车头最前端的第一预设点，将仅包含所述车头图像帧中第一预设点的图像P1集成第一图库，并且获取所述车头图像帧的间隔预售时间段后的下一帧图像帧，并且同样人工框计车头范围，并给出范围内车头最前端的第二预设点，将仅包含第二预设点的下一帧图像帧中预设点的图像P2集成第二图库；S2构建对抗生成网络，将多张进入拍摄视野的历史车头图像帧输入GAN中的生成器G并输入随机噪音，将所述第一和第二图库中的图像与G生成的赝图输入带GAN的判断器D中进行判断，赝图中的端点与所述第一图库中的图像的差异，最小者即输出真，否则为假，从而构建损失函数，并训练GAN网络，直至损失函数最小化趋稳；S3将待测速的车头图像帧和对应下一帧图像帧输入训练好的GAN中，并将分别计算输出的第一和第二预设点之间实际距离L，则v＝L/τ，其中τ为0.01
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0.1s，其中L能通过图像帧中的预先标定的比例尺换算得到实际尺寸，所述车头上预设点的识别和计算车速的方法在所述远程服务器中执行。5.根据权利要求4所述的发电系统，其特征在于，所述磁条为永磁条。6.根据权利要求1，2，或5所述的发电系统，其特征在于，所述道路发电系统还包括逆变器和用电设备；所述逆变器连接各蓄电池，将所述蓄电池输出的电能逆变成通用的交流电源向用电设备供电。7.一种利用移动车辆的道路发电方法，应用于权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：时传奇，张晓宣，王鹏，张学宇，
申请(专利权)人：北京中电泰晟电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：