[发明专利]一种公路系统及其电动车充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种公路系统及其电动车充电方法，特别是涉及一种具有太阳能发电及其充电站的公路系统。

背景技术

2010年，全球汽车数量将增到10亿辆。“汽车灾难”已经形成，汽车在不断消耗着地球的资源，消耗的汽油约占全球汽油消费量的1/3。空气污染中的有毒气体，70％出自汽车尾气，主要化学成分是二氧化硫、一氧化硫、氮氧化物、铅等。一些城市地区出现的光化学烟雾，重要原因就是汽车排放的碳氢化合物和氮氧化合物，通过阳光紫外线作用，形成有毒烟雾；自汽车尾气威胁着人类的健康。

电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，具有零排放、无噪音等明显优势今后的普及速度会异常迅猛，未来的市场前景也是异常巨大的。比亚迪和特斯拉等电动汽车的推出，加速了在世界范围内普及电动汽车的步伐。一个典型的电池组大约有96个电池，用来驱动通用的电动汽车30kw的电动机。电动汽车要替代传统的燃油汽车，除了电池需要技术突破外，主要就是充电站的建设以及充电的电力来源，如果其电力来源依然依靠传统的燃煤电厂，那么电动汽车会带来燃煤过程产生的二次污染，失去了普及电动车的本来意义。还有就是充电站内充电桩数量不足造成充电不便，也是制约电动车发展的主要瓶颈。还有充电桩盈利模式并不清晰，如果收费太低，投资回报周期过长，将影响社会资本对充电桩等基础设施建设的投资热情；而另一方面，如果收费过高，无疑将冲抵新能源汽车的用车成本优势。一个充电桩可同时为两辆汽车充电，从没电到充满的充电时间为6至8小时，漫长的等待也是一个对电动汽车用户的信心的考验。

所以如果要普及全球几亿辆电动汽车，满足其电力需求，需要建立众多的太阳能电站，或者再生能源电站。太阳能电站占用大量的土地资源，一些城市土地紧缺；如果太阳能发电站建造在沙漠等偏远地区，增加了电力传输距离，太阳能发电的输出电压本来就很低380v，电压线损大幅度降低。增加过多的变电设施又会增加成本，得不偿失。

发明内容

太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。现有的太阳能电池板有晶体硅电池板和薄膜太阳能电池等，其中单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15％左右，最高的达到24％，每平方米可以产生200w的电力；非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。2013年，美国加州大学洛杉矶分校材料学家Yang Yang报告称，他的团队已经制备出效率为19.3％的钙钛矿/perovskite太阳能电池，预计2020实际光电转换效率完全可以达到15％。

地球上每天接受到的太阳能,完全可以满足全球的10亿辆电动汽车的每天的电力需求，关键是找到创新的方法，如何在有限的空间，建设足够多的太阳能发电站，同时又和充电站的距离比较近，又不会远离人类居住区。目前，许多国家地区，为了解决太阳能电站占地面积大的问题，将其建设在偏远的沙漠地区，由于远离人类居住区，这样无疑增加了电力传输距离，导致其投资大，还有就是，由于交通不便，发电站的维护也不方便。

截止2012年底，全世界公路总长约2200万公里，其中美国最多，约为700万公里；中国公路总里程达423.75万公里,全国等级公路里程360.96万公里。公路运输具有机动灵活、直达门户的特点，是整个交通运输的重要组成部分。这些公路就是太阳能发电站的最好建设基地。按照每块电池板长3米，宽1米计算，就是3平米，日照每天8小时，每平米产生150w电力，太阳能利用率60％。按照30％的公路的上方或者两侧，架设电池板，平均每公里产生的电力是：300米*3*0.15*0.6*8＝648kw；每百公路产生的电力就是648kw*100＝64800kw

按照每百公里建立一个充电站，每个充电站得到的太阳能电力是60000kw,可以每天为2000辆30kw的电动汽车充电。中国的360万公里如果全部安装了太阳能电池板，产生的电力是360万*648kw＝228亿千瓦，可以为近10亿辆电动汽车充电。美国公路产生的太阳能电力将超过400亿千瓦。