一種用於太陽能汽車的可調節車頂太陽能裝置的製作方法

2023-09-18 22:51:10 4

本實用新型涉及新能源汽車領域，具體涉及一種用於太陽能汽車的可調節車頂太陽能裝置。

背景技術：

汽車工業是我國戰略性支柱產業，據統計，2014中國汽車產銷量超過2800萬輛，創全球歷史新高，連續八年蟬聯全球第一。而在全球環境危機、能源危機和能源安全的多重因素推動下，電動汽車為主的新能源汽車成為汽車工業未來發展的主要方向。隨著政府全面出臺支持發展電動汽車的政策，企業對產品的升級改進和社會認可度的提升，2016年電動汽車有著較快的發展，預計全年銷量為50萬輛。預計未來相當長一段時間，電動汽車將保持高速發展趨勢。然而電動汽車也存在隱患和發展痛點。其中，充電是制約電動汽車發展和普及的一項瓶頸技術，主要體現在以下幾個方面：充電時間長、效率低、存在安全隱患。目前，電動汽車的常見充電設施有充電樁和充電站。充電樁提供的充電過程緩慢，適合於家用。充電站可提供慢速和快速充電兩種方式，但是由於充電速度比加油速度慢很多，不僅設備要求高，還需要建設大量停車位佔用土地資源，因此導致充電站的建設成本巨大，也使得當前充電站的建設速度遠遠趕不上電動車發展步伐。更為嚴重的是，巨額投資建成充電站的停車位常常被普通汽車佔據，不僅使電動車無法充電，也浪費了社會資源。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種用於太陽能汽車的可調節車頂太陽能裝置，解決了以上所述的技術問題。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種用於太陽能汽車的可調節車頂太陽能裝置，包括太陽能電池板、連接機構和用於調節太陽能電池板與汽車頂棚之間角度的調節機構，所述連接機構包括至少一個頂杆，所述至少一個頂杆一端與太陽能電池板鉸接，所述至少一個頂杆另一端固定在汽車頂棚的凹槽中。

本實用新型的有益效果是：本實用新型在汽車頂棚上設置凹槽，並將連接機構設置在凹槽中，設計合理，結構簡單；在不同光照條件下，通過調節機構調節太陽能電池板與汽車頂棚之間的角度，從而使太陽能電池板儘可能迅速且有效地吸收光能並將光能轉化為電能儲能在車載動力電池中，不僅可以增加行駛裡程，而且可以減少充電次數，緩解電動汽車充電難的問題。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述太陽能電池板為矩形太陽能電池板，所述連接機構包括四個頂杆；所述矩形太陽能電池板包括第一端和與第一端垂直設置的第二端和第三端，所述第一端固定在汽車頂棚上；所述第二端的任意兩個四等分點處分別設有一個頂杆，所述第三端與第二端的對應位置處也設有頂杆。

採用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案中，太陽能電池板通過頂杆設置在汽車頂棚上，結構簡單，連接效果好。

進一步，所述頂杆一端與所述太陽能電池板通過球形鉸鏈連接。

採用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案中，為了滿足在任意停車方位，太陽能電池板能大角度地隨太陽運動，故頂杆和太陽能電池板連接處用球鉸進行連接。

進一步，所述調節機構包括控制器、微型空氣泵和與所述頂杆個數相同的高度調節組件，每個高度調節組件均包括用於驅動頂杆上下運動的氣壓缸和用於控制頂杆運動距離的高度控制閥，所述氣壓缸的氣孔通過管路連接微型空氣泵，所述高度控制閥設置在氣壓缸與所述微型空氣泵之間的管路上且所述高度控制閥與控制器輸出端電連接。

採用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案中，採用控制器向高度控制閥輸出控制信號，高度控制閥根據控制信號控制壓縮空氣從微型空氣泵流向或流出氣壓缸，通過氣壓缸驅動頂杆上下運動，從而改變太陽能電池板與汽車頂棚之間角度。

進一步，所述氣壓缸固定在汽車頂棚的凹槽中。

採用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案中，所述汽車頂棚凹槽的深度和氣壓缸的高度一致，從而將氣壓缸設置在凹槽中，同時進氣管口設置在凹槽的內壁四側，微型空氣泵布置在汽車底盤上，因此分布更加簡單合理。

進一步，所述可調節車頂太陽能裝置還包括設置在太陽能電池板上的太陽光跟蹤傳感器，所述太陽光跟蹤傳感器連接所述控制器的輸入端。

採用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案中，可以通過太陽光跟蹤傳感器所感應到的太陽位置調整太陽能電池板的角度，使太陽能電池板吸收光能的效果更好，光電轉換速度更快。

進一步，所述太陽光跟蹤傳感器包括至少一個光伏探測器。

進一步，所述可調節車頂太陽能裝置還包括套設在所述光伏探測器上的避光罩，所述避光罩上與所述光伏探測器對應位置處設有通孔。

採用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案中，通過設置避光罩，可以進一步提高通過光伏探測器追蹤太陽位置的準確性。

進一步，所述通孔處設有用於調節照射到所述光伏探測器上陽光投影的大小和形狀的透鏡。

採用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案中，當陽光透過透鏡且在太陽能電池板上的投影與光伏探測器的探頭形狀及大小相同時，光伏探測器能更精確追蹤太陽光的位置，從而更加準確的調整太陽能電池板的角度。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1提供的一種用於太陽能汽車的可調節車頂太陽能裝置的側視圖；

圖2為本實用新型實施例1中調節機構的連接示意圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、太陽能電池板，2、汽車頂棚，3、凹槽，4、頂杆，5、微型空氣泵，6、氣壓缸，7、高度控制閥，8、排氣閥，9、球形鉸鏈。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。

圖1為實施例1提供的一種用於太陽能汽車的可調節車頂太陽能裝置的側視圖，如圖1所示，包括太陽能電池板1、連接機構和用於調節太陽能電池板與汽車頂棚2之間角度的調節機構，所述連接機構包括至少一個頂杆4，所述至少一個頂杆4一端與太陽能電池板鉸接，所述至少一個頂杆4另一端固定在汽車頂棚2的凹槽3中。具體而言，實施例1中，所述太陽能電池板1為矩形太陽能電池板，所述連接機構包括四個頂杆4，所述矩形太陽能電池板包括第一端和與第一端垂直設置的第二端和第三端，所述第一端固定在汽車頂棚上，所述第二端的第一個四等分點處和第三個四等分點處分別設有一個頂杆4，所述第三端與第二端的對應位置處也設有頂杆，通過以上結構使太陽能電池板設置在汽車頂棚上，結構簡單，連接效果好。當然在其他實施例中，可以根據實際情況對頂杆的位置和個數進行限定，這些限定均在本實用新型的保護範圍以內。

圖2為實施例1中調節機構的連接示意圖，所述調節機構包括控制器(圖中未示出)、微型空氣泵5和與所述頂杆4個數相同的高度調節組件，每個高度調節組件均包括用於驅動頂杆上下運動的氣壓缸6和用於控制頂杆4運動距離的高度控制閥7，所述氣壓缸6設置在頂杆4底部，且所述氣壓缸6的氣孔通過管路連接微型空氣泵5，所述高度控制閥7設置在氣壓缸6與所述微型空氣泵5之間的管路上且所述高度控制閥7與控制器輸出端電連接，如圖2所示，所述高度控制閥7和微型空氣泵5之間的管路上還設有排氣閥8。本實施例採用控制器向高度控制閥輸出控制信號，高度控制閥根據控制信號控制壓縮空氣從微型空氣泵流向或流出氣壓缸，通過氣壓缸驅動頂杆上下運動，從而改變太陽能電池板與汽車頂棚之間角度。如圖2所示，所述頂杆4一端與所述太陽能電池板通過球形鉸鏈9連接，從而方便太陽能電池板運動。

本實施例在汽車頂棚上設置凹槽，並將連接機構設置在凹槽中，設計合理，結構簡單；同時在不同光照條件下，通過調節機構調節太陽能電池板與汽車頂棚之間的角度，從而使太陽能電池板儘可能迅速且有效地吸收光能並將光能轉化為電能儲能在車載動力電池中，不僅可以增加行駛裡程，而且可以減少充電次數，緩解電動汽車充電難的問題。

優選實施例中，所述氣壓缸固定在汽車頂棚的凹槽中。所述汽車頂棚凹槽的深度和氣壓缸的高度一致，從而將氣壓缸設置在凹槽中，同時進氣管口設置在凹槽的內壁四側，微型空氣泵布置在汽車底盤上，因此分布更加簡單合理。

在另一優選實施例中，所述可調節車頂太陽能裝置還包括設置在太陽能電池板上的太陽光跟蹤傳感器，所述太陽光跟蹤傳感器連接所述控制器的輸入端，可以通過太陽光跟蹤傳感器所感應到的太陽位置調整太陽能電池板的角度，使太陽能電池板吸收光能的效果更好，光電轉換速度更快。具體的，太陽光跟蹤傳感器包括光信號接收器和分別連接反饋處理電路的4組信號輸出端。光信號接收器由四象限感光面光伏探測器、兩組相交的擋光板組成，擋光板表面覆有光反射層，光反射層可以是粘貼反光鋁膜、鑲貼薄玻璃鏡片、拋光基材或塗覆反光塗料。兩組相交的擋光板置於光伏探測器的四象限感光面上，四象限感光面各引出一組信號輸出端。當太陽光線與太陽光跟蹤傳感器Z軸線呈一夾角時，光伏探測器某一象限受到一部分陽光直接照射，而相對方向的另一象限由於受到擋光板的遮擋只能接受到散射光，結果輸出信號產生差異，經反饋處理電路比較放大處理後可控制調節機構，使太陽光線與太陽光跟蹤傳感器Z軸平行、光伏探測器各象限受到的光信號相等，從而達到跟蹤太陽的目的，其結構簡單，成本低，跟蹤精度較高。

在另一優選實施例中，所述可調節車頂太陽能裝置還包括套設在所述光伏探測器上的避光罩，所述避光罩上與所述光伏探測器對應位置處設有通孔，通過設置避光罩，可以進一步提高通過光伏探測器追蹤太陽位置的準確性。更加優選的實施例中，所述通孔處設有用於調節照射到所述光伏探測器上陽光投影的大小和形狀的透鏡，當陽光透過透鏡且在太陽能電池板上的投影與光伏探測器的探頭形狀及大小相同時，光伏探測器能更精確追蹤太陽光的位置，從而更加準確的調整太陽能電池板的角度。

採用裝置後，假設一天中能垂直照射的時間為10點到14點，其餘時刻近似簡化為不採用改進裝置。在有效採光時間內所獲得的能量W1等於太陽能板面積A與f(γ)計算後的結果(f(γ)是以光強γ為變量的函數)。

若不採用改進裝置，則太陽能板的等效採光面積為Asinα，若計算一天內該等效採光面積所能產生的電能，即需對該面積積分(取10點至14點之間)。

某時某地太陽高度角α與地理緯度、太陽赤緯和太陽時角相關。因此其公式為：

上式就是求任意時刻太陽高度的三角公式.其中,α是太陽高度角是當地的地理緯度,δ是當日的太陽赤緯,w是當時的太陽時角，太陽赤緯是地球赤道平面與太陽和地球中心的連線之間的夾角。太陽赤緯等於此刻太陽直射點的緯度。

太陽時角w＝15×(ST-12) (2)

其中ST為真太陽時，ST＝北京時間+時差,以24小時計。

現以北京地區春分3月19日為例。此時太陽直射赤道δ＝0，δ＝0°，ST＝北京時間t，即Sinα＝cos40×cos0×cos15×(t-12)，故

在有效採光時間內所獲得的能量W2等於與f(γ)進行計算後的結果。因此發電功率提高比例

對比改進前後太陽能板所能轉化為電能的大小：

當日北京標準日照時間為10.5h，有效日照時間為5h，以2平米、300w太陽板計算(效率取70％)：

日發電量計算公式為

太陽能板發電功率×有效日照小時數×系統效率＝300×5×70％＝1.05Kwh。

裝備改進裝置後太陽能板日發電量大致為：

W1＝1.32Kwh

若該套裝置在10～14點運行(即工作4小時)

W0＝0.035×4kWh＝0.140Kwh

ΔE＝W1-W2-W0＝1.32-1.05-0.14＝0.13kWh

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。