一种用于新能源汽车无线充电的路面结构及其使用方法 |
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| 申请号 | CN202311539289.X | 申请日 | 2023-11-17 | 公开(公告)号 | CN117364557A | 公开(公告)日 | 2024-01-09 |
| 申请人 | 东南大学; | 发明人 | 钱振东; 施妍冰; 薛永超; 陈仕伟; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于新 能源 汽车 无线充电的路面结构及其使用方法。路面结构包括光电式发 电路 面和压电式充电路面：光电式发电路面作为行车道路面的组成部分，包括磨耗层、保护层、发电层、 基层 ，大部分电 力 供压电式充电路面使用，小部分电力供夜 光标 线、 路灯 照明、冬季自融 雪 等使用；压电式充电路面作为行车道右侧的应急车道或扩展车道路面，包括 面层 、导电层、储电层、防 水 粘结层、基层；路面结构内部借助预埋 电缆 传输电力。使用时，车主驾驶新能源汽车行至充电路面并启动车内控制 开关 ，由光能转化的 电能 即可输入汽车，实现行驶过程中的无线充电。本发明可解决集中式充换电桩供电带来的拥挤排队、便利性低等问题，推动了道路 基础 设施的电 气化 发展。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于新能源汽车无线充电的路面结构，其特征在于，包括光电式发电路面和压电式充电路面； |
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| 说明书全文 | 一种用于新能源汽车无线充电的路面结构及其使用方法技术领域背景技术[0002] 交通能源的消耗和排放是影响气候变化的因素之一，推动交通电气化发展是一个重要的发展方向。目前，国内新能源汽车保有量不断提升，但充电基础设施建设的发展相对滞后，形式多为独立占地的集中式充换电站，占地面积大、充电效率低，无法较好地满足公众的充电需求。另外，夜间引导及照明、冬季自融雪等为提升道路服务水平所提出的附加功能的能源消耗量相对较高。因此，综合考虑环境需要和交通能源的高效利用，探索一种采用清洁能源发电形式，以实现新能源汽车无线充电并能为附属设施供电的路面结构可有效解决上述问题。 [0003] 中国专利CN114182596A公开了一种可转化储存能量的混凝土路面结构系统，该路面结构系统包括：用于提供电能的自发电装置；路面结构层：包括从上到下依次设置的上面层、功能层、中面层和下面层，其中，所述功能层由能量储存层、以及位于能量储存层上方的能量转化层组成，所述的能量储存层与自发电装置电性连接，并用于储存自发电装置提供的电能，所述能量转化层与能量储存层连接，并用于将能量储存层提供的电能转化为热能传导至上面层。该申请将太阳能或风能转化为电能并储存于混凝土电池中，在路面结冰时可将电能转化为热能并传递至上面层，实现道路除冰雪，此外，还可通过无线传输模块为道路上的车辆无线充电，提高了路面结构利用率。不过该专利申请的方案中对于路面结构的改动较大，同时需要设置太阳能接收装置以及风能转化装置，结构设置与原有的路面结构兼容性较差。 发明内容[0004] 针对现有充电基础设施的非环保性和单一集中性，本发明提供一种用于新能源汽车无线充电的路面结构及其使用方法。本发明提供的用于新能源汽车无线充电的路面结构具有清洁发电、高效充电、节省用地等优势。 [0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： [0006] 本发明提供一种用于新能源汽车无线充电的路面结构，包括：光电式发电路面和压电式充电路面； [0007] 所述光电式发电路面作为行车道路面的组成部分，所述压电式充电路面作为行车道路面右侧的应急车道或扩展车道路面； [0008] 所述光电式发电路面包括磨耗层、保护层、发电层及第一基层；所述磨耗层为路面的顶部层，所述第一基层位于磨耗层的下方，所述保护层位于第一基层内，所述发电层内置于保护层的凹槽内或所述发电层置于磨耗层和保护层之间，所述磨耗层与保护层是透光的； [0009] 所述压电式充电路面包括面层、导电层、储电层、防水粘结层及第二基层； [0010] 所述面层为路面的顶部层，所述第二基层位于面层的下方，所述第二基层内设置有凹槽，所述导电层与储电层位于凹槽内，且所述储电层和第二基层之间通过防水粘结层粘结，在竖直方向上，所述导电层位于面层与储电层之间； [0012] 所述压电式充电路面所储存的电能，经转换后可供路灯照明使用。 [0013] 在本发明的一个实施方式中，所述光电式发电路面的单向车道的数量为1‑8，单车道宽度为3.50m‑3.75m，所述光电式发电路面的设计速度为40km/h‑120km/h。 [0014] 在本发明的一个实施方式中，所述压电式充电路面的单向车道数量为1‑2，单车道宽度为2.8m‑3.2m，所述压电式充电路面的设计速度为30km/h‑80km/h。 [0015] 在本发明的一个实施方式中，所述磨耗层由骨料和薄膜组成，骨料分布在薄膜的膜内和薄膜表面，所述骨料由石英颗粒组成，所述薄膜为碳纳米管薄膜或聚酯薄膜，所述磨耗层厚度为20mm‑60mm。一方面，石英砂是高纯透明的石英颗粒，能够保证路面结构的透光性；另一方面，磨耗层内部和表面存在颗粒，可以增加路面的摩擦系数，提高安全系数，满足车辆行驶需求。 [0017] 在本发明的一个实施方式中，所述发电层包括太阳能电池、第一蓄电池、第一逆变器、嵌入式LED灯、微处理器及第一控制开关；所述太阳能电池沿行车方向间隔布设；所述第一蓄电池竖向间隔设于太阳能电池下方，与太阳能电池下边缘间隔设置；所述第一逆变器竖向间隔设于太阳能电池下方，沿行车方向与第一蓄电池间隔设置；所述嵌入式LED灯以组为单位铺设，组内LED灯沿行车方向间隔设置，相邻组间隔设置；所述微处理器竖向间隔设于太阳能电池下方，沿行车方向与太阳能电池间隔设置，水平方向与第一逆变器间隔设置；所述第一控制开关竖向间隔设于太阳能电池下方，沿行车方向与第一逆变器间隔设置； [0018] 所述太阳能电池、第一蓄电池、第一逆变器、微处理器、第一控制开关按顺序通过电缆依次连接。 [0019] 在本发明的一个实施方式中，所述太阳能电池为晶硅电池或薄膜电池，晶硅电池的尺寸为：长1.50m，宽2.00m，厚0.10m，薄膜电池的尺寸为长2.00m，宽2.00m，厚0.05m，沿行车方向间隔6.0m‑12.0m布设。 [0020] 在本发明的一个实施方式中，所述第一蓄电池竖向间隔0.1m‑0.2m设于太阳能电池下方，与太阳能电池下边缘间隔0.3m‑0.5m；所述第一蓄电池技术参数为12V·400AH，尺寸为0.50m×0.24m×0.22m。 [0021] 在本发明的一个实施方式中，所述第一逆变器竖向间隔0.1m‑0.2m设于太阳能电池下方，沿行车方向与第一蓄电池间隔0.3m‑0.5m；所述第一逆变器尺寸为0.25m×0.18m×0.08m。 [0022] 在本发明的一个实施方式中，所述嵌入式LED灯额定功率15W，以组为单位依照公路标线规范进行铺设，每组LED灯的数量为10‑15，组内沿行车方向间距0.4m‑0.6m，相邻LED灯组间距9.0m。 [0023] 在本发明的一个实施方式中，所述微处理器为圆形，半径0.05m‑0.10m，厚度0.02m‑0.04m，竖向间隔0.1m‑0.2m设于太阳能电池下方，沿行车方向与太阳能电池间隔 0.3m‑0.5m，水平方向与第一逆变器间隔0.4m‑0.8m。 [0024] 在本发明的一个实施方式中，所述第一控制开关尺寸为0.16m×0.08m×0.10m，竖向间隔0.1m‑0.2m设于太阳能电池下方，沿行车方向与第一逆变器间隔0.6m‑1.0m。 [0027] 在本发明的一个实施方式中，所述导电层是以碳纤维或片状石墨中的一种及多种作为导电添加剂的沥青混凝土层，厚度为60mm‑80mm，在所述沥青混凝土层中内嵌有导电网，所述导电网以0.6m×0.6m格网形式设置，格网总宽度为2.4m‑3.0m。 [0028] 在本发明的一个实施方式中，所述储电层包括第二蓄电池、第二逆变器、过流过压保护器及第二控制开关； [0029] 所述第二蓄电池沿行车方向间隔布设，所述第二逆变器竖向间隔设于第二蓄电池下方，沿行车方向与第二蓄电池底端间隔设置，所述过流过压保护器竖向间隔设于第二蓄电池下方，沿行车方向与第二逆变器间隔设置，所述第二控制开关为压敏开关，竖向间隔设于第二蓄电池下方，沿行车方向与第二逆变器间隔设置，水平方向与过流过压保护器间隔设置； [0031] 在本发明的一个实施方式中，所述第二蓄电池技术参数为12V·200AH，尺寸为0.80m×0.56m×0.28m，沿行车方向间隔10.0m‑15.0m布设。 [0032] 在本发明的一个实施方式中，第二逆变器尺寸为0.25m×0.18m×0.08m，竖向间隔0.1m‑0.2m设于第二蓄电池下方，沿行车方向与第二蓄电池底端间隔0.2m‑0.4m。 [0033] 在本发明的一个实施方式中，过流过压保护器尺寸为0.38m×0.26m×0.08m，过压可调范围为230V‑300V，过流可调范围为1A‑63A，竖向间隔0.1m‑0.2m设于第二蓄电池下方，沿行车方向与第二逆变器间隔0.2m‑0.4m。 [0034] 在本发明的一个实施方式中，第二控制开关尺寸为0.18m×0.06m×0.06m，竖向间隔0.1m‑0.2m设于第二蓄电池下方，沿行车方向与第二逆变器间隔0.2m‑0.4m，水平方向与过流过压保护器间隔0.3m‑0.5m。 [0036] 在本发明的一个实施方式中，所述第二基层的材料为水泥混凝土或钢筋混凝土，铺设厚度为200‑380mm。 [0037] 在本发明的一个实施方式中，所述磨耗层、第一基层、第二基层的厚度为净厚度，当其为凹槽型结构时，净厚度为凹型结构底部厚度；当其为“回”型结构时，净厚度为顶部厚度和底部厚度之和。 [0038] 本发明的方案中，光电式发电路面是行车道路面的组成部分，压电式充电路面是行车道路面右侧的应急车道或扩展车道路面，使用本发明的地区根据交通需求、经济水平、气候条件等选择两种路面的车道数量、组合形式和附加功能； [0039] 当行车道路面选用光电式发电路面和普通沥青路面的组合时，普通沥青路面作为靠近路中线的快车道，光电式发电路面作为其右侧的慢车道。 [0040] 本发明还进一步提供一种用于新能源汽车无线充电的路面结构的使用方法，包括如下步骤： [0041] 步骤一，光电式发电路面利用太阳能电池发电，由太阳能转化而成的电能被传输并直接存储于第一蓄电池和第二蓄电池中； [0042] 步骤二，当进入夜间时，微处理器感知到光照强度不足，使第一控制开关闭合，储存于第一蓄电池中的直流电经第一逆变器转换成为交流电，供由嵌入式LED灯构成的交通标线、标志或路灯使用； [0043] 步骤三，当冬季路面温度处于0℃以下时，微处理器感知到温度过低，使第一控制开关闭合，电流经电缆传至磨耗层进行发热，融冰化雪； [0044] 步骤四，当配备有导电轮胎的新能源汽车行驶至压电式充电路面时，第二控制开关感知到表面受压至设定载荷，第二控制开关自动闭合；车主需要充电时，则需闭合新能源汽车内部的行车充电开关，储存在第二蓄电池中的直流电经第二逆变器转换为交流电，电流经电缆传至导电网，借助面层和导电轮胎的导电性，实现行车过程中充电； [0045] 步骤五，若因特殊情况致使回路内电流或电压过大时，过流过压保护器启动，回路断开，充电暂停。 [0046] 在本发明的一个实施方式中，微处理器根据应用场景，闭合或断开第一控制开关和第二控制开关，控制电力的输入和输出； [0047] 当新能源汽车行驶至压电式充电路面，且第二控制开关和车内的行车充电开关同时闭合时，路面才能为汽车供电。 [0048] 在本发明的一个实施方式中，利用本发明进行充电的新能源汽车采用导电轮胎，汽车内部设置用于行车充电的控制开关。 [0049] 本发明的工作原理为：采用光电式发电路面利用太阳能发电，小部分电能被直接存储于第一蓄电池中，经第一逆变器将直流电转换为交流电后，供冬季融冰、夜光标线、路灯照明使用；大部分电能经由电缆储存至第二蓄电池中，供新能源汽车充电使用：当配备有导电轮胎的新能源汽车行驶至压电式充电路面时，第二控制开关受压至设定载荷后则闭合，车主闭合车内的行车充电开关，第二蓄电池内的储电经第二逆变器将直流电转换为交流电，由嵌入式电缆传递至面层，借助面层内埋设的导电网和汽车配备的导电轮胎，进而传递至汽车内部，实现行车过程中的无线充电；若因特殊情况致使回路内电流或电压过大时，过流过压保护器启动，回路断开，充电暂停。 [0050] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果： [0051] 1、路用性能更优：本发明采用的路面结构组合较传统道路更加智慧化、人性化，具有更优异的安全性、抗滑性、行车舒适性；本发明采用的磨耗层为韧性结构，膜表面和内部增加了颗粒，增强路面的耐磨性、抗滑性、抗压性，保证车辆安全行驶和行车舒适度； [0052] 2、集清洁发电和无线充电于一体，节能环保：本发明采用的路面结构组合设计利用保护层改善了发电模块的透光性，大幅提高了太阳能的利用率和发电效率，弱化了非清洁能源发电对环境造成的影响；且起到增韧效果，保护太阳能电池，延长路面的使用寿命；本发明采用的压电式充电路面材料为经纳米石墨改性的环氧沥青混凝土，具有良好的压敏性和抗疲劳性，当汽车行驶至充电路面时，轮迹所处路面的电阻显著减小，提高了电池转化率，降低了充电过程的电能损失； [0053] 3、充电方法高效快捷，以人为本：本发明立足于解决集中式充电桩供电带来的拥挤排队、便利性低等问题，设计了可实现在行车过程中无线充电的路面结构组合，智慧高效地满足新型交通功能需求； [0054] 4、大幅节省用地，经济效益高：本发明针对独立占地的集中式充换电站占地面积大、充电效率低等缺点，将现有的道路用地转化为兼具交通运输和新能源汽车供电两大功能的新型道路资产，节省了充电基础设施建设用地，大幅提升经济效益； [0055] 5、附加功能多样，运营更智能：本发明采用的光伏式发电路面所产电能，由微处理器感知光照强度、路面温度，夜间可控制由嵌入式LED灯组成的标志、标线、标牌及路侧灯发光；冬季可监测路面温度，及时融冰化雪。附图说明 [0056] 图1为本发明实施例1中用于新能源汽车无线充电的路面结构示意图； [0057] 图2为本发明实施例1中用于新能源汽车无线充电的路面结构的光电式发电路面的结构示意图； [0058] 图3为本发明实施例3中用于新能源汽车无线充电的路面结构的光电式发电路面的结构示意图； [0059] 图4为本发明实施例3中用于新能源汽车无线充电的路面结构的压电式充电路面的结构示意图； [0060] 图5为本发明实施例1中用于新能源汽车无线充电的路面结构的供电机构工作原理示意图。 [0061] 图中标号如下： [0062] 1‑磨耗层、2‑保护层、3‑发电层、4‑第一基层、5‑面层、6‑导电层、7‑储电层、8‑防水粘结层、9‑第二基层、10‑电缆、11‑路灯，31‑太阳能电池、32‑第一蓄电池、33‑第一逆变器、34‑嵌入式LED灯、35‑微处理器、36‑第一控制开关，61‑导电网，71‑第二蓄电池、72‑第二逆变器、73‑过流过压保护器、74‑第二控制开关。 具体实施方式[0063] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 [0064] 实施例1 [0065] 本实施例适用于新能源汽车保有量较大且交通量大的地区：总车道数为双向十六车道，其中，光伏式发电路面作为行车道路面，采用双向十二车道，车道宽度为3.75米，设计速度120km/h；压电式充电路面作为行车道右侧的拓展车道路面，采用双向四车道，车道宽度为3.2米，设计速度80km/h。 [0066] 参考图1、图2所示，为本发明一种光电式发电路面的结构示意图，包括：磨耗层1、保护层2、发电层3、第一基层4。 [0067] 具体应用时，在现场浇筑第一基层4的凹槽型钢筋水泥混凝土结构。为保证路面结构具有足够的承重能力，第一基层4的总铺设厚度为380mm。待养生期结束，在其上筑模浇筑凹槽型透明烯烃增韧聚苯乙烯树脂层，厚度为15mm，凹槽型树脂层的钢化玻璃掺量为总质量的15％。在槽内安装完成发电层3的相关组件后，在其上浇筑15mm板型透明烯烃增韧聚苯乙烯树脂层，板型树脂层的钢化玻璃掺量为总质量的20％。待其完全干燥后，加铺磨耗层1，其厚度为40mm。 [0068] 特别地，在现场筑模浇筑时，为电缆10预留孔道。 [0069] 本实施例的磨耗层1由石英砂组成的骨料和聚酯薄膜组成，骨料分布在膜内和膜表面，厚度为40mm。一方面，石英砂是高纯透明的石英颗粒，能够保证路面结构的透光性；另一方面，磨耗层内部和表面存在颗粒，可以增加路面的摩擦系数，提高安全系数，满足车辆行驶需求。 [0070] 本实施例的保护层2主要材料为透明烯烃增韧聚苯乙烯树脂，其具有三大功能，一是利用其透光性，改善发电模块的透光率，提高发电层3的发电量；二是利用其其弹性，在车辆荷载作用于路面结构使发电层3受到来自上部和凹槽侧壁的挤压时，防止核心发电模块受挤压而损坏；三是利用其防水性，隔绝可能从路面或路基渗入发电模块的水汽，防止电子元件因受水侵蚀而导致的短路或永久损坏。因此，保护层2需要覆盖凹槽的全部面积，包括底面和内壁侧面，待完全干燥后，安装发电层3，完成封顶。封顶时顶面与凹槽侧壁之间、保护层2与第一基层4和发电层3之间，均通过高透光粘结剂进行粘结固定，确保粘结紧密。 [0071] 本实施例的发电层3包括太阳能电池31、第一蓄电池32、第一逆变器33、嵌入式LED灯34、微处理器35、第一控制开关36。其中，太阳能电池31采用2.00m×2.00m×0.05m的薄膜电池，沿行车方向每隔8m布设一个；第一蓄电池32采用的技术参数为12V·400AH，尺寸为0.50m×0.24m×0.22m，竖向间隔0.2m设于太阳能电池31下方，沿行车方向与第一蓄电池32间隔0.4m；第一逆变器33的尺寸为0.25m×0.18m×0.08m，竖向间隔0.2m设于太阳能电池31下方，沿行车方向与第一蓄电池32间隔0.4m；采用的嵌入式LED灯34额定功率15W，每组15个，组内LED灯沿行车方向间距0.4m，相邻灯组间距9m；微处理器35为圆形，半径为0.05m，厚度0.02m，竖向间隔0.2m设于太阳能电池31下方，水平方向与第一逆变器33间隔0.8m；第一控制开关36的尺寸为0.16m×0.08m×0.10m，竖向间隔0.2m设于太阳能电池31下方，沿行车方向与第一逆变器33间隔1.0m。实际安装时，利用电缆10按如下顺序依次连接：太阳能电池 31、第一蓄电池32、第一逆变器33、微处理器35、第一控制开关36。 [0072] 如图4所示，为本实施例中一种压电式充电路面的结构示意图，包括：面层5、导电层6、储电层7、防水粘结层8、第二基层9。 [0073] 具体应用时，在现场浇筑第二基层9的台阶槽型钢筋水泥混凝土结构。为保证路面结构具有足够的承重能力，第二基层9的总铺设厚度为300mm。待养生期结束，将防水粘结层8均匀地铺设于台阶槽的全部内表面，厚度为20mm。待橡胶沥青完全风干后，固定储电层7的相关部件，预留孔道并铺设电缆，在其上筑模浇筑10mm的烯烃增韧聚苯乙烯树脂板。树脂板完全固化后，加铺总厚度为70mm的导电层6，最后现场铺筑面层5，厚度为50mm。 [0074] 本实施例的面层5选用以质量占比5.5％的气相生长管状高石墨化碳纳米纤维为改性剂的环氧沥青混凝土，铺设厚度为50mm。改性剂原料选用白云质灰岩，能够保证其具有较优的自愈合能力和较高的导电效率。 [0075] 本实施例的导电层6选用以质量占比4％的碳纤维和10％的片状石墨为改性剂的沥青混凝土层，铺设总厚度为70mm。具体施工时，先预留好孔道位置并铺设电缆，现场铺筑40mm的改性沥青混凝土并埋置总宽度为3.0m、以0.6m×0.6m格网形式设置的导电网61，再加铺30mm的改性沥青混凝土。 [0076] 本实施例的储电层7包括第二蓄电池71、第二逆变器72、过流过压保护器73、第二控制开关74。其中，第二蓄电池71采用的技术参数为12V·200AH，尺寸为0.80m×0.56m×0.28m，沿行车方向每隔10.0m布设一个；第二逆变器72的尺寸为0.25m×0.18m×0.08m，竖向间隔0.2m设于第二蓄电池71下方，沿行车方向与第二蓄电池71底端间隔0.4m；采用的过流过压保护器73尺寸为0.38m×0.26m×0.08m，过压可调范围为230V‑300V，过流可调范围为1A‑63A，竖向间隔0.2m设于第二蓄电池71下方，沿行车方向与第二逆变器72间隔0.4m；第二控制开关74的尺寸为0.18m×0.06m×0.06m，竖向间隔0.2m设于第二蓄电池71下方，沿行车方向与第二逆变器72间隔0.4m，水平方向与过流过压保护器73间隔0.5m。 [0077] 本实施例的供电机构工作原理如图5所示，太阳能电池31获取太阳能，将太阳能转化为电能后，传输并储存至第一蓄电池32和第二蓄电池71中。当进入夜间时，微处理器35感知到光照强度不足，使第一控制开关36闭合，储存于第一蓄电池32中的直流电经第一逆变器33转换成为交流电，供由嵌入式LED灯34构成的交通标线、标志、标牌或路灯11使用。当冬季路面温度处于0℃以下时，微处理器35感知到温度过低，使第一控制开关36闭合，电流经电缆传至磨耗层1进行发热，融冰化雪。当配备有导电轮胎的新能源汽车行驶至压电式充电路面时，第二控制开关74感知到表面受压至设定载荷，第二控制开关74自动闭合；车主需要充电时，则需闭合新能源汽车内部的行车充电开关，储存在第二蓄电池71中的直流电经第二逆变器72转换为交流电，电流经电缆传至导电网61，借助面层5和导电轮胎的导电性，实现行车过程中充电。若因特殊情况致使回路内电流或电压过大时，过流过压保护器73启动，回路断开，充电暂停。 [0078] 实施例2 [0079] 本实施例适用于新能源汽车保有量中等但交通量较大的地区：总车道数为双向十四车道，其中，靠近路中线的快车道路面采用普通沥青混凝土作为铺设材料，采用双向六车道，车道宽度为3.75米，设计速度100km/h；光伏式发电路面作为慢车道路面，采用双向四车道，车道宽度为3.75米，设计速度80km/h；压电式充电路面作为行车道右侧的拓展车道路面，采用双向四车道，车道宽度为3.2米，设计速度60km/h。 [0080] 本实施例2仅有光伏式发电路面主要结构层的改性剂含量、铺设厚度、实施方法和第二基层9的铺设厚度与实施例1存在细微差异，发电层3、导电层6、储电层7内的各部件技术参数、空间位置等均相同，不再作赘述。 [0081] 对于本实施例的光伏式发电路面，在具体应用时，在现场浇筑第一基层4的凹槽型钢筋水泥混凝土结构。为保证路面结构具有足够的承重能力，第一基层4的总铺设厚度为350mm。待养生期结束，在其上筑模浇筑凹槽型透明烯烃增韧聚苯乙烯树脂层，厚度为10mm，凹槽型树脂层的钢化玻璃掺量为总质量的10％。在槽内安装完成发电层3的相关组件后，在其上浇筑10mm板型透明烯烃增韧聚苯乙烯树脂层，板型树脂层的钢化玻璃掺量为总质量的 15％。待其完全干燥后，加铺磨耗层1，其厚度为40mm。 [0082] 对于本实施例的压电式充电路面，在具体应用时，在现场浇筑第二基层9的台阶槽型钢筋水泥混凝土结构。为保证路面结构具有足够的承重能力，第二基层9的总铺设厚度为280mm。 [0083] 实施例3 [0084] 本实施例适用于新能源汽车保有量较小但交通量中等的地区：总车道数为双向八车道，其中，靠近路中线的快车道路面采用普通沥青混凝土作为铺设材料，采用双向四车道，车道宽度为3.75米，设计速度80km/h；光伏式发电路面作为慢车道路面，采用双向两车道，车道宽度为3.75米，设计速度60km/h；压电式充电路面作为行车道右侧的拓展车道路面，采用双向两车道，车道宽度为3.0米，设计速度40km/h。 [0085] 本实施例的光电式发电路面结构如图3所示，包括：磨耗层1、保护层2、发电层3、第一基层4。与实施实例1不同的是，部分结构的组成材料和厚度发生变化。 [0086] 具体应用时，在工厂预制第一基层4的凹槽型水泥混凝土结构。为保证路面结构具有足够的承重能力，第一基层4的总铺设厚度为300mm。待养生期结束，在其上筑模浇筑凹槽型透明烯烃增韧聚苯乙烯树脂层，厚度为10mm，凹槽型树脂层的钢化玻璃掺量为总质量的10％。在槽内安装完成发电层3的相关组件后，加铺磨耗层1，其厚度为30mm。 [0087] 特别地，在现场筑模浇筑时，为电缆10预留孔道。 [0089] 本实施例的保护层2的净厚度为10mm，实施方法与实施例1相同。 [0090] 本实施例的发电层3包括太阳能电池31、第一蓄电池32、第一逆变器33、嵌入式LED灯34、微处理器35、第一控制开关36。其中，太阳能电池31采用1.50m×2.00m×0.10m的晶硅电池，沿行车方向每隔12m布设一个；第一蓄电池32采用的技术参数为12V·400AH，尺寸为0.50m×0.24m×0.22m，竖向间隔0.1m设于太阳能电池31下方，沿行车方向与第一蓄电池32间隔0.4m；第一逆变器33的尺寸为0.25m×0.18m×0.08m，竖向间隔0.1m设于太阳能电池31下方，沿行车方向与第一蓄电池32间隔0.4m；采用的嵌入式LED灯34额定功率15W，每组10个，组内LED灯沿行车方向间距0.6m，相邻灯组间距9.0m；微处理器35为圆形，半径为0.08m，厚度0.04m，竖向间隔0.1m设于太阳能电池31下方，水平方向与第一逆变器33间隔0.4m；第一控制开关36的尺寸为0.16m×0.08m×0.10m，竖向间隔0.1m设于太阳能电池31下方，沿行车方向与第一逆变器33间隔0.6m。实际安装时，利用电缆10按如下顺序依次连接：太阳能电池31、第一蓄电池32、第一逆变器33、微处理器35、第一控制开关36。 [0091] 本实施例的压电式充电路面如图4所示，包括：面层5、导电层6、储电层7、防水粘结层8、第二基层9。与实施实例1不同的是，部分结构的组成材料和厚度发生变化。 [0092] 具体应用时，在现场浇筑第二基层9的台阶槽型水泥混凝土结构。为保证路面结构具有足够的承重能力，第二基层9的总铺设厚度为240mm。待养生期结束，将防水粘结层8均匀地铺设于台阶槽的全部内表面，厚度为10mm。待橡胶沥青完全风干后，固定储电层7的相关部件，预留孔道并铺设电缆，在其上筑模浇筑10mm的烯烃增韧聚苯乙烯树脂板。树脂板完全固化后，加铺总厚度为60mm的导电层6，最后现场铺筑面层5，厚度为40mm。 [0093] 本实施例的面层5选用以质量占比4.0％的气相生长管状高石墨化碳纳米纤维为改性剂的环氧沥青混凝土，铺设厚度为40mm。 [0094] 本实施例的导电层6选用以质量占比3.5％的碳纤维和8％的片状石墨为改性剂的沥青混凝土层，铺设总厚度为60mm。具体施工时，先预留好孔道位置并铺设电缆，现场铺筑30mm的改性沥青混凝土并埋置总宽度为2.4m、以0.6m×0.6m格网形式设置的导电网61，再加铺30mm的改性沥青混凝土。 [0095] 本实施例的储电层7包括第二蓄电池71、第二逆变器72、过流过压保护器73、第二控制开关74。其中，第二蓄电池71采用的技术参数为12V·200AH，尺寸为0.80m×0.56m×0.28m，沿行车方向每隔15.0m布设一个；第二逆变器72的尺寸为0.25m×0.18m×0.08m，竖向间隔0.1m设于第二蓄电池71下方，沿行车方向与第二蓄电池71底端间隔0.3m；采用的过流过压保护器73尺寸为0.38m×0.26m×0.08m，过压可调范围为230V‑300V，过流可调范围为1A‑63A，竖向间隔0.1m设于第二蓄电池71下方，沿行车方向与第二逆变器72间隔0.3m；第二控制开关74的尺寸为0.18m×0.06m×0.06m，竖向间隔0.1m设于第二蓄电池71下方，沿行车方向与第二逆变器72间隔0.3m，水平方向与过流过压保护器73间隔0.4m。 [0096] 本实施例的供电机构工作原理如图5所示，太阳能电池31获取太阳能，将太阳能转化为电能后，传输并储存至第一蓄电池32和第二蓄电池71中。当进入夜间时，微处理器35感知到光照强度不足，使第一控制开关36闭合，储存于第一蓄电池32中的直流电经第一逆变器33转换成为交流电，供由嵌入式LED灯34构成的交通标线、标志、标牌或路灯11使用。当冬季路面温度处于0℃以下时，微处理器35感知到温度过低，使第一控制开关36闭合，电流经电缆传至磨耗层1进行发热，融冰化雪。当配备有导电轮胎的新能源汽车行驶至压电式充电路面时，第二控制开关74感知到表面受压至设定载荷，第二控制开关74自动闭合；车主需要充电时，则需闭合新能源汽车内部的行车充电开关，储存在第二蓄电池71中的直流电经第二逆变器72转换为交流电，电流经电缆传至导电网61，借助面层5和导电轮胎的导电性，实现行车过程中充电。若因特殊情况致使回路内电流或电压过大时，过流过压保护器73启动，回路断开，充电暂停。 [0097] 实施例4 [0098] 本实施例适用于新能源汽车保有量较小且交通量小的地区：总车道数为双向六车道，其中，靠近路中线的快车道路面采用普通沥青混凝土作为铺设材料，采用双向两车道，车道宽度为3.75米，设计速度60km/h；光伏式发电路面作为慢车道路面，采用双向两车道，车道宽度为3.50米，设计速度40km/h；压电式充电路面作为行车道右侧的拓展车道路面，采用双向两车道，车道宽度为2.8米，设计速度30km/h。 [0099] 实施例4仅有光伏式发电路面主要结构层的改性剂含量、铺设厚度、实施方法和第二基层9的铺设厚度与实施例3存在细微差异，发电层3、导电层6、储电层7内的各部件技术参数、空间位置等均相同，不再作赘述。 [0100] 对于本实施例的光伏式发电路面，在具体应用时，在现场浇筑第一基层4的凹槽型水泥混凝土结构。为保证路面结构具有足够的承重能力，第一基层4的总铺设厚度为280mm。待养生期结束，在其上筑模浇筑凹槽型透明烯烃增韧聚苯乙烯树脂层，厚度为10mm，凹槽型树脂层的钢化玻璃掺量为总质量的8％。在槽内安装完成发电层3的相关组件后，加铺磨耗层1，其厚度为20mm。对于本实施例的压电式充电路面，在具体应用时，在现场浇筑第二基层 9的台阶槽型水泥混凝土结构。为保证路面结构具有足够的承重能力，第二基层9的总铺设厚度为220mm。 [0101] 实施例1、2、3、4的压电式充电路面结构性能检测结果如表1所示： [0102] 表1压电式充电路面结构性能检测 [0103] [0104] [0105] 注：对比例为一种常用的、属同一地区的、横断面布置相同的、长度相同的普通沥青混凝土路面。 [0106] 实施例1、2、3、4的路面结构综合评价结果如表2所示： [0107] 表2用于新能源汽车无线充电的路面结构综合评价 [0108] [0109] [0110] 注：对比例为表1所述对比例与一种常用的集中式充换电站及其供电系统的组合。 [0111] 从表1和表2中可以看出，本发明的路面结构性能检测满足规定的技术要求，同时与独立占地的集中式充换电站及其供电系统相比，建设和养护成本相对较低，充发电效率更高，且节省下大量的电费并大幅降低碳排放量。路面的使用性能更加优异，具有极高的经济效益。 [0112] 本发明适用于所有电池供电的新能源汽车，包括纯电动汽车、油电混用汽车，可以应用于高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路等主要交通干道。本发明在实现道路基本功能的同时，充分利用现有土地资源、清洁能源，解决集中式充电桩供电带来的拥挤排队、便利性低等问题，满足了日益增长的新能源汽车充电需求，推动了电气化道路基础设施建设的发展，弱化了非清洁能源发电对环境造成的影响，其产生的社会经济效益是巨大的。 [0113] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。 |
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