CN111452622A - 车载太阳能系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明属于车载太阳能技术领域，具体涉及一种车载太阳能系统及车辆。本发明的车载太阳能系统包括伸缩装置和多个太阳能电池板，伸缩装置设置在车辆的车顶上；每个太阳能电池板分别与伸缩装置连接，并均与车辆的电力系统相连接；伸缩装置根据电力系统的供电指令，控制多个太阳能电池板依次升高到预设位置；根据电力系统的断电指令，控制多个太阳能电池板依次下降到初始位置。本方案中，在电力系统不工作时，伸缩装置处于收缩状态，使各层太阳能电池板折叠放置于在车顶，有效降低电池占用空间，当电力系统工作时，太阳能电池工作时，伸缩装置处于伸长状态，将太阳能电池板升高到预设位置，使各层太阳电池之间有足够的空间吸收太阳能。

Description

车载太阳能系统及车辆

技术领域

本发明属于车载太阳能技术领域，具体涉及一种车载太阳能系统及车辆。

背景技术

当前由于煤炭、石油、天然气等化石燃料燃烧带来的污染日益严重，目前风能、太阳能、核能等新能源正在逐步取代传统非可再生能源。近几年，国家大力提倡发展新能源汽车，传统汽车行业面临转型危机，太阳能汽车作为新能源汽车的一种，近年来发展迅速，太阳能发电在汽车上的应用，将能够有效降低全球环境污染，创造洁净的生活环境。

太阳能汽车利用太阳能的一般方法是用太阳能电池板采集阳光，并产生人们通用的电流，这种能量被蓄电池储存并为以后旅行提供动力，或者直接提供给发动机也可以边开边蓄电，能量通过发动机控制器带动车轮运动，推动太阳能汽车前进，但是由于目前的太阳能电池的能量转化效率较低，而车顶的面积较小，采取简单的固定于车顶的太阳能电池可以提供的能量有限，同时目前的太阳能电池板的安装装置较为简单，大部分只是将太阳能电池板平铺固定在汽车车顶，导致吸收太阳能量的不足，以及不能最大程度的吸收太阳能量，这是目前技术存在的不足之处。

发明内容

本发明的目的是至少解决现有的太阳能电池板平铺在车顶上导致吸收太阳能量不足的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种车载太阳能系统，包括：

伸缩装置，所述伸缩装置设置在车辆的车顶上；

多个太阳能电池板，每个所述太阳能电池板分别与所述伸缩装置连接，并均与车辆的电力系统相连接；

其中，所述伸缩装置根据所述电力系统的供电指令，控制多个所述太阳能电池板依次升高到预设位置；根据所述电力系统的断电指令，控制多个所述太阳能电池板依次下降到初始位置。

根据本发明的车载太阳能系统中，伸缩装置将各层太阳能电池之间的连接，在电力系统不工作时也就是处于断电指令状态，伸缩装置处于收缩状态，使各层太阳能电池板折叠放置于在车顶，有效降低电池占用空间，当电力系统工作时也就是处于供电指令状态，太阳能电池工作时，伸缩装置处于伸长状态，将太阳能电池板升高到预设位置，使各层太阳电池之间有足够的空间让太阳可以照射的尽可能全面，增加太阳能的吸收，提高太阳能的储存量，另外，还可以有效节省空间并扩大了太阳能电池板的总面积。

另外，根据本发明的车载太阳能系统，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述伸缩装置包括驱动机构、传动机构、链轮机构、第一套管、第二套管和第三套管；

所述驱动机构与所述传动机构相连接，所述传动机构固定在所述第一套管上，并与所述第一套管内的第二套管相连接；

所述第二套管通过所述链轮机构设置在所述第一套管内，所述第三套管通过所述链轮机构设置在所述第二套管内，且所述第一套管、第二套管和第三套管上分别连接有所述太阳能电池板。

在本发明的一些实施例中，所述传动机构包括第一蜗轮、第一蜗杆、推动件和第一链条；

所述第一蜗杆与所述驱动机构的主动轴相连接，并与所述第一蜗轮相连接，所述第一蜗轮通过蜗轮轴与所述第一套管内的第一链轮相连接，且所述第一套管内设置有第二链轮，所述第一链条分别与所述第一链轮和第二链轮传动连接；

所述推动件固定在所述第一链条上，并与所述第二套管相连接。

在本发明的一些实施例中，链轮机构包括传动齿轮和齿条；

所述传动齿轮与所述第二套管转动连接，所述齿条沿着所述第一套管的轴向设置，且所述传动齿轮与所述齿条相啮合。

在本发明的一些实施例中，所述第一套管的内壁上设置有凹槽，所述第二套管的外壁上设置有与所述凹槽相配合凸块。

在本发明的一些实施例中，所述的车载太阳能系统还包括角度调节装置，所述角度调节装置分别与所述伸缩装置和太阳能电池板连接，并位于所述太阳能电池板与所述伸缩装置的连接处。

在本发明的一些实施例中，所述角度调节装置包括驱动电机、第二蜗杆和第二蜗轮，所述驱动电机的输出轴与所述第二蜗杆相连接，所述第二蜗杆与所述第二蜗轮相连接，所述第二蜗轮通过传动轴与所述太阳能电池板相连接。

在本发明的一些实施例中，所述驱动电机的输出端设置有第三链轮，所述第二蜗杆上设置有第四链轮，所述第三链轮和第四链轮通过第二链条相传动连接。

在本发明的一些实施例中，所述的车载太阳能系统还包括自动跟踪装置，所述自动跟踪装置设置在所述车顶上，并与所述角度调节装置相连接。

在本发明的一些实施例中，所述自动跟踪装置包括获取单元和控制单元，所述获取单元用于获取当地、当前时刻的太阳的高度角和方位角；所述控制单元根据所述获取单元的获取结果控制所述角度调节装置调节所述太阳能电池板与地面之间的角度。

附图说明

通过阅读下文优选实施例的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明实施例的车载太阳能系统的一视角结构示意图；

图2示意性地示出了根据本发明实施例的车载太阳能系统的另一视角结构示意图；

图3示意性地示出了根据本发明实施例的车载太阳能系统的伸缩装置结构示意图；

图4示意性地示出了根据本发明实施例的车载太阳能系统的伸缩装置的驱动机构和传动机构的装配结构示意图；

图5示意性地示出了根据本发明实施例的车载太阳能系统的角度调节装置的结构示意图；

图6示意性地示出了根据本发明实施例的车载太阳能系统的自动跟踪装置的流程图。

1：车体；2：太阳能电池板；3：伸缩装置；31：驱动机构；32：传动机构；321：第一蜗轮；322：第一蜗杆；323：第一链条；324：推动件；33：链轮机构；331：传动齿轮；332：齿条；34：第一套管；35：第二套管；36：第三套管；4：角度调节装置；41：驱动电机；42：第二蜗杆；43：第二蜗轮；44：传动轴；45：第二链条；5：自动跟踪装置；51：获取单元；52：控制单元。

具体实施例

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施例的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施例的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1和图2所示，本实施例中的车载太阳能系统，其中包括

伸缩装置3，伸缩装置3设置在车体1的车顶上；

多个太阳能电池板2，每个太阳能电池板2分别与伸缩装置3连接，并均与车体1的电力系统相连接；

其中，伸缩装置3根据电力系统的供电指令，控制多个太阳能电池板2依次升高到预设位置；根据电力系统的断电指令，控制多个太阳能电池板2依次下降到初始位置。

根据本发明的车载太阳能系统中，伸缩装置3将各层太阳能电池板2之间的连接，在电力系统不工作时也就是处于断电指令状态，伸缩装置3处于收缩状态，使各层太阳能电池板2折叠放置于在车顶，有效降低电池占用空间，当电力系统工作时也就是处于供电指令状态，太阳能电池工作时，伸缩装置3处于伸长状态，将太阳能电池板2升高到预设位置，使各层太阳电池板2之间有足够的空间让太阳可以照射的尽可能全面，增加太阳能的吸收，提高太阳能的储存量，另外，还可以有效节省空间并扩大了太阳能电池板2的总面积。

在本发明的一些实施例中，如图3和图4所示，伸缩装置3包括驱动机构31、传动机构32、链轮机构33、第一套管34、第二套管35和第三套管36；驱动机构31与传动机构32相连接，传动机构32固定在第一套管34上，并与第一套管34内的第二套管35相连接；第二套管35通过链轮机构33设置在第一套管34内，第三套管36通过链轮机构33设置在第二套管35内，且第一套管34、第二套管35和第三套管36上分别连接有太阳能电池板2。驱动机构31可以使用驱动电机41，如伺服电机，使用时驱动电机41驱动传动机构32转动，进而带动第二套管35伸出或收缩，同时，第二套管35在链轮的作用下移动，使其更加稳定可靠。

在本发明的一些实施例中，可选地，如图4所示，传动机构32包括第一蜗轮321、第一蜗杆322、推动件324和第一链条323；

第一蜗杆322与驱动机构31的主动轴相连接，并与第一蜗轮321相连接，第一蜗轮321通过蜗轮轴与第一套管34内的第一链轮相连接，且第一套管34内设置有第二链轮，第一链条323分别与第一链轮和第二链轮传动连接；

推动件324固定在第一链条323上，并与第二套管35相连接。

可选地，链轮机构33包括传动齿轮331和齿条332；

传动齿轮331与第二套管35转动连接，齿条332沿着第一套管34的轴向设置，且传动齿轮331与齿条332相啮合。

操作过程为，当电力系统发出供电指令时，车辆的控制器控制伸缩装置3启动，也就是使驱动电机41转动，控制驱动电机41正转，驱动电机41的主动轴带动第一蜗杆322转动，第一蜗杆322带动第一蜗轮321转动，同时第一蜗轮321在转动时带动蜗轮轴转动，进而使第一链轮转动，第二链轮在第一链条323的作用下也随之转动，第一链条323转动后带动推动件324移动，推动件324将第二套管35推出，使其到达预设位置时，同时，第二套管35驱动与第三套管36之间的链轮与链条的结构，使第三套管36随着传动齿轮331与齿条332的配合伸长，驱动电机41停止转动，停止伸长，并在第一蜗轮、第一蜗杆322的作用下伸缩的套管始终停留在所需长度，同理，启动控制按钮，使驱动电机41反转，各个套管缩短至所需位置。另外，为了第二套管35在转动过程中更加平稳，通过在第二套管35上连接传动齿轮331，在第一套管34内安装齿条332，使其在移动时沿着齿条332移动，使其运行更加平稳。

另外，第二套管35移动时驱动第三套管36上链轮与链条传动，也就是第二套管35伸出或回缩时驱动第三套管36上的链轮转动，实现上述中第一链轮、第二链轮和第一链条323的传动方式，进而带动第三套管36伸出或回缩，在此就不一一赘述。

在本发明的一些实施例中，第一套管34的内壁上设置有凹槽，第二套管35的外壁上设置有与凹槽相配合凸块。为了使第一套管34和第二套管35在伸出到预设位置时具有再次的锁定，在第一套管34的内壁上设凹槽或凸块，第二套管35的外壁上相应的设置与凹槽配合的凸块或与凸块配合的凹槽，同时，在第二套管35的内壁上设置凹槽或凸块，第三套管36的外壁上相应的设置与凹槽配合的凸块或与凸块配合的凹槽。

当然根据需要还可以设置第四套管和第五套管等，在此就不一一列举。

在本发明的一些实施例中，如图1和图5所示，的车载太阳能系统还包括角度调节装置4，角度调节装置4分别与伸缩装置3和太阳能电池板2连接，并位于太阳能电池板2与伸缩装置3的连接处。通过角度调节装置4使太阳能电池板2可以根据太阳的位置控制调整自己的工作角度，最大程度的增加了吸收的太阳能量，可有效提高汽车的功率，延长汽车的行驶时间。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，角度调节装置4包括驱动电机41、第二蜗杆42和第二蜗轮43，驱动电机的输出轴与第二蜗杆42相连接，第二蜗杆42与第二蜗轮43相连接，第二蜗轮通过传动轴44与太阳能电池板2相连接。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，驱动电机41的输出端设置有第三链轮，第二蜗杆42上设置有第四链轮，第三链轮和第四链轮通过第二链条45传动连接。驱动电机41可以选步进电机，步进电机转动时带动第三链轮转动，再通过第二链条45带动第四链轮转动，进而带动第二蜗杆42转动，第二蜗轮43随之转动，通过传动轴44(传动轴44可以是蜗轮轴)带动太阳能电池板2转动，进而调整太阳能电池板2与地面之间的角度，接收更多的太阳能量。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，的车载太阳能系统还包括自动跟踪装置5，自动跟踪装置5设置在车顶上，并与角度调节装置4相连接。

自动跟踪装置5包括获取单元51和控制单元52，获取单元51用于获取当地、当前时刻的太阳的高度角和方位角；控制单元52根据获取单元51的获取结果控制角度调节装置4调节太阳能电池板2与地面之间的角度。

获取单元51可以采用太阳光寻迹传感器，通过太阳光寻迹传感器可以实时测量当地、当前时刻的太阳高度角、方位角等太阳角度数据，将接收到的数据传输到控制单元52(处理器)，还可以结合车载定位系统的位置数据，处理器计算出太阳能电池板2与地面的最佳角度，并将指令传输到太阳能角度调节装置4，控制太阳能电池板2的转动。

车载太阳能系统的工作原理为，在车体1停止后，电力系统发出断电指令，将伸缩装置3启动，驱动机构31驱动传动机构32转动，使太阳能电池板2达到预设位置也就是合适高度，此时，由于传动机构32的蜗杆与蜗轮的设置和套管上凹槽与凸起的设置，使太阳能电池板2保持在合适位置，然后太阳光寻迹传感器开始工作，收集一段时间内的太阳照射信息，包括高度角，方位角等太阳角度，通过太阳光寻迹传感器收集到的太阳信息，每隔一段时间，控制角度调节装置4启动，使太阳能电池板2进行位置的调整，通过对太阳能电池板2角度的调整，使当前状态接收到最大的太阳辐照角度调节装置4进行自动锁紧，并等待下一次的指令，一段时间后，车体1再次开始运行之前，角度调节装置4启动使太阳能电池板2转动到水平位置并自动锁紧，结束的同时，控制伸缩装置3自动开始收缩，最终将太阳能电池板2收到车顶的表面。

综上，本发明的车载太阳能系统中，伸缩装置将各层太阳能电池之间的连接，在电力系统不工作时也就是处于断电指令状态，伸缩装置处于收缩状态，使各层太阳能电池板折叠放置于在车顶，有效降低电池占用空间，当电力系统工作时也就是处于供电指令状态，太阳能电池工作时，伸缩装置处于伸长状态，将太阳能电池板升高到预设位置，使各层太阳电池之间有足够的空间让太阳可以照射的尽可能全面，增加太阳能的吸收，提高太阳能的储存量，还可以有效节省空间并扩大了太阳能电池板的总面积，另外，通过角度调节装置和自动跟踪装置，使太阳能电池可以根据太阳的位置调整自己的工作角度，最大程度的增加了吸收的太阳能量，可有效提高汽车的功率，延长汽车的行驶时间。

以上，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种车载太阳能系统，其特征在于，包括：

伸缩装置，所述伸缩装置设置在车辆的车顶上；

多个太阳能电池板，每个所述太阳能电池板分别与所述伸缩装置连接，并均与车辆的电力系统相连接；

其中，所述伸缩装置根据所述电力系统的供电指令，控制多个所述太阳能电池板依次升高到预设位置；或根据所述电力系统的断电指令，控制多个所述太阳能电池板依次下降到初始位置。

2.根据权利要求1所述的车载太阳能系统，其特征在于，所述伸缩装置包括驱动机构、传动机构、链轮机构、第一套管、第二套管和第三套管；

所述驱动机构与所述传动机构相连接，所述传动机构固定在所述第一套管上，并与所述第一套管内的第二套管相连接；

所述第二套管通过所述链轮机构设置在所述第一套管内，所述第三套管通过所述链轮机构设置在所述第二套管内，且所述第一套管、第二套管和第三套管上分别连接有所述太阳能电池板。

3.根据权利要求2所述的车载太阳能系统，其特征在于，所述传动机构包括第一蜗轮、第一蜗杆、推动件和第一链条；

所述第一蜗杆与所述驱动机构的主动轴相连接，并与所述第一蜗轮相连接，所述第一蜗轮通过蜗轮轴与所述第一套管内的第一链轮相连接，且所述第一套管内设置有第二链轮，所述第一链条分别与所述第一链轮和第二链轮传动连接；

所述推动件固定在所述第一链条上，并与所述第二套管相连接。

4.根据权利要求2所述的车载太阳能系统，其特征在于，所述链轮机构包括传动齿轮和齿条；

所述传动齿轮与所述第二套管转动连接，所述齿条沿着所述第一套管的轴向设置，且所述传动齿轮与所述齿条相啮合。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的车载太阳能系统，其特征在于，所述第一套管的内壁上设置有凹槽，所述第二套管的外壁上设置有与所述凹槽相配合凸块。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的车载太阳能系统，其特征在于，还包括角度调节装置，所述角度调节装置分别与所述伸缩装置和太阳能电池板连接，并位于所述太阳能电池板与所述伸缩装置的连接处。

7.根据权利要求6所述的车载太阳能系统，其特征在于，所述角度调节装置包括驱动电机、第二蜗杆和第二蜗轮，所述驱动电机的输出轴与所述第二蜗杆相连接，所述第二蜗杆与所述第二蜗轮相连接，所述第二蜗轮通过传动轴与所述太阳能电池板相连接。

8.根据权利要求7所述的车载太阳能系统，其特征在于，所述驱动电机的输出端设置有第三链轮，所述第二蜗杆上设置有第四链轮，所述第三链轮和第四链轮通过第二链条相传动连接。

9.根据权利要求6所述的车载太阳能系统，其特征在于，还包括自动跟踪装置，所述自动跟踪装置设置在所述车顶上，并与所述角度调节装置相连接。

10.一种车辆，其特征在于，具有上述权利要求1至9中任一项所述的车载太阳能系统。

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