CN114228624B - 一种新能源车顶行李箱及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源车顶行李箱及工作方法，包括活动连接的上壳和下壳，上壳外表面设有至少两组太阳能板，下壳两侧分别通过伸缩杆与上壳连接，每一组太阳能板均与二次电池模组连接；通过两伸缩杆长度的变化，带动上壳的仰角改变，通过两伸缩杆的长度差异带动上壳的旋转角改变。在行李箱上壳表面安装多块太阳能板，上壳与下壳之间通过万向轴承实现转动连接，利用多块太阳能板之间单位面积光电转换功率的差值，配合下壳两侧与上壳连接的两组液压伸缩杆之间的长度变化，带动上壳与下壳之间呈现仰角和旋转角，促使携带太阳能板的上壳朝向太阳光，在一定范围内跟随太阳光运动，进而最大程度的获取太阳能。

Description

一种新能源车顶行李箱及工作方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体为一种新能源车顶行李箱及工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，车辆的内部空间已经难以满足使用需求，一些车辆会在车顶设置行李箱用于存放物品，而这类位于车顶的行李箱由于长期受到太阳暴晒，能够存放的物品类型有限；与此同时，随着车辆功能的增多，车载电子设备的耗电量随之增大，也增加了燃油车的油量消耗，或是电动车的充电频率，一部分车辆虽然能够通过加装太阳能板将太阳能转换为电能缓解车载电子设备的用电需求，但此类太阳能板的角度是固定的，无法根据太阳光的角度适应性的调整太阳能板的角度，使得光电转换效率低下。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种新能源车顶行李箱及工作方法，在行李箱上壳表面安装多块太阳能板，上壳与下壳之间通过万向轴承实现转动连接，利用多块太阳能板之间单位面积光电转换功率的差值，配合下壳两侧与上壳连接的两组液压伸缩杆之间的长度变化，带动上壳与下壳之间呈现仰角和旋转角，促使携带太阳能板的上壳朝向太阳光，在一定范围内跟随太阳光运动，进而最大程度的获取太阳能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种新能源车顶行李箱，包括活动连接的上壳和下壳，上壳外表面设有至少两组太阳能板，下壳两侧分别通过伸缩杆与上壳连接，每一组太阳能板均与二次电池模组连接；通过两伸缩杆长度的变化，带动上壳的仰角改变，通过两伸缩杆的长度差异带动上壳的旋转角改变。

上壳与下壳之间通过万向轴承活动连接。

伸缩杆包括第一伸缩杆和第二伸缩杆，下壳两侧分别通过第一伸缩杆和第二伸缩杆与上壳连接。

第一伸缩杆和第二伸缩杆长度改变，带动上壳沿万向轴承的水平轴线旋转，产生仰角，仰角为0°时上壳与下壳闭合。

第一伸缩杆和第二伸缩杆的长度差异带动上壳沿万向轴承的垂直轴线，朝向更短行程的伸缩杆一侧旋转，产生旋转角，旋转角为0°时第一伸缩杆和第二伸缩杆的长度相等。

上壳与下壳之间形成的空间作为储物空间，储物空间内设有储物盒和二次电池模组。

二次电池模组包括与外壳连接的面板，外壳内部设有与控制板连接的电池组，控制板分别与每一组太阳能板和每一组伸缩杆连接，获取每一组太阳板单位面积的发电功率。

控制板与逆变模块连接，面板上设有按键、显示模块、插座、USB接口和DC接口。

下壳底面设有轮组，轮组连接轮毂电机，轮毂电机通过电机导线连接至二次电池模组内的控制器，控制器通过线束连接至控制板。

本发明的第二个方面提供上述行李箱的工作方法，包括以下步骤：

获取每一组太阳能板单位面积的发电功率；

当第一太阳能板单位面积的发电功率大于第二太阳能板时，使第一伸缩杆的行程小于第二伸缩杆，带动上壳旋转使所有太阳能板均位于第一太阳能板朝向太阳光所在的角度；

当第一太阳能板单位面积的发电功率小于第二太阳能板时，使第一伸缩杆的行程大于第二伸缩杆，带动上壳旋转使所有太阳能板均位于第二太阳能板朝向太阳光所在的角度；

旋转角调节完毕，两伸缩杆长度同时改变带动上壳的仰角改变，当第一太阳能板和第二太阳能板单位面积的发电功率到达最大值时，两伸缩杆停止动作。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、行李箱在上壳外表面设置多块太阳能板，太阳能板产生的电能进入二次电池模组内部的电池组内，利用电池组提供的动力和每组太阳能板单位面积的发电功率之间的差值，改变上壳两侧伸缩杆的长度，使得上壳的仰角和旋转角能够跟随太阳光调整，最大化的获得太阳能。

2、伸缩杆的动作以二次电池模组内部的电池组为动力来源，不需要消耗额外的车载电力。

3、二次电池模组能够依据使用需求输出不同电压和电流等级的电源，以USB接口和DC接口的方式输出，并能够利用显示模块展示二次电池模组的工作状态。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明一个或多个实施例提供的行李箱整体结构示意图；

图2是本发明一个或多个实施例提供的行李箱结构分解示意图；

图3(a)-(c)是本发明一个或多个实施例提供的行李箱上壳仰角增大至90°的结构状态示意图；

图4(a)-(b)是本发明一个或多个实施例提供的行李箱上壳左右扭转结构示意图；

图5(a)是本发明一个或多个实施例提供的行李箱电源结构分解示意图；

图5(b)是本发明一个或多个实施例提供的行李箱电源内部线路结构示意图；

图6是本发明一个或多个实施例提供的行李箱局部结构示意图；

图2中：1、第一太阳能板，2、上壳，3、发电线，4、下壳，5、第一紧固件，6、轮毂电机，7、二次电池模组，8、第一液压伸缩杆，9、卡扣，10、伸缩杆导线，11、第一液压伸缩杆固定端，12、电机导线，13、连接件，14、第二紧固件，15、支撑架，16、锁，17、第二液压伸缩杆固定端，18、第二液压伸缩杆，19、拉手，20、轴承座，21、万向轴承，22、第二太阳能板，23、第三太阳能板；

图5中：101、电池组，102、逆变模块，103、控制板，104、按键，105、USB接口，106、固定件，107、DC接口，108、外壳，109、线束，110、控制器，111、进线端，112、插座，113、显示模块，114、面板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术中所描述的，一些车辆会在车顶设置行李箱用于存放物品，而这类位于车顶的行李箱由于长期受到太阳暴晒，能够存放的物品类型有限；与此同时，随着车辆功能的增多，车载电子设备的耗电量随之增大，也增加了燃油车的油量消耗，或是电动车的充电频率，一部分车辆虽然能够通过加装太阳能板将太阳能转换为电能缓解车载电子设备的用电需求，但此类太阳能板的角度是固定的，无法根据太阳光的角度适应性的调整太阳能板的角度，使得光电转换效率低下。

因此以下实施例给出了一种新能源车顶行李箱及工作方法，在行李箱上壳表面安装多块太阳能板，上壳与下壳之间通过万向轴承实现转动连接，利用多块太阳能板之间单位面积光电转换功率的差值，配合下壳两侧与上壳连接的两组液压伸缩杆之间的长度变化，带动上壳与下壳之间呈现仰角和旋转角，促使携带太阳能板的上壳朝向太阳光，在一定范围内跟随太阳光运动，进而最大程度的获取太阳能。

实施例一：

如图1-6所示，一种新能源车顶行李箱，包括活动连接的上壳2和下壳4，上壳2表面设有至少两组太阳能板，下壳4两侧分别通过伸缩杆与上壳2连接，通过两伸缩杆长度的变化，带动上壳2与下壳4之间的仰角改变，通过两伸缩杆的长度差异带动上壳2与下壳4之间的旋转角改变，使上壳2表面的太阳能板朝向太阳光。

太阳能板位于上壳2表面，本实施例中，选用三组太阳能板(第一太阳能板1、第二太阳能板22和第三太阳能板23)，其中第二太阳能板22位于上壳2表面中部，第一太阳能板1和第三太阳能板23分别位于第二太阳能板22左右两侧。

上壳2与下壳4之间构成的空间作为储物空间，储物空间内设有储物盒和二次电池模组7，太阳能板通过发电线3与二次电池模组7连接。

下壳4与连接件13通过第一紧固件5固定，下壳4通过连接件13与位于车顶的支撑架15通过第二紧固件14固定，若行李箱需拆卸，则拆卸连接件13与支撑架15的第二紧固件14，并使用拉手19拖动行李箱移动至所需位置，拉手19位于下壳4侧表面。

本实施例中，伸缩杆为液压伸缩杆，也可以为电动伸缩杆或丝杆步进电机。二次电池模组7内的控制板103以伸缩杆伸出的长度作为控制对象，实际应用中，当伸缩杆为丝杠步进电机时，控制板103以步进电机转过的角度来控制丝杠伸出的长度；相应的，当伸缩杆为电动伸缩杆或液压伸缩杆时，控制板103以电机的转速或液压泵的转速来控制电动杆或液压杆伸出的长度。伸缩杆的具体类型不做限制，取决于实际的需求。

以液压伸缩杆为例说明，下壳4两侧分别通过第一液压伸缩杆8和第二液压伸缩杆18与上壳2连接，第一液压伸缩杆固定端11和第二液压伸缩杆17分别位于下壳4侧部，两液压伸缩杆的活动端分别位于上壳2的侧部。

上壳2与下壳4之间通过万向轴承21活动连接。

第一液压伸缩杆8和第二液压伸缩杆18长度改变，带动上壳2相对于水平面的角度改变，即带动上壳2沿万向轴承21的水平轴线旋转，产生仰角；仰角0°为上壳2关闭，90°为上壳2与下壳4垂直，仰角变化过程如图3(a)-(c)所示。

第一液压伸缩杆8和第二液压伸缩杆18的长度出现差异，带动上壳2相对于垂直面的角度改变，即带动上壳2沿万向轴承21的垂直轴线，朝向更短行程的液压伸缩杆一侧旋转，产生旋转角；旋转角变化过程如图4(a)-(b)所示，旋转角为0°时，第一液压伸缩杆8和第二液压伸缩杆18的长度相等。

本实施例中，图4(a)中所示位于行李箱右侧的液压伸缩杆伸出的长度长于左侧的液压伸缩杆，能够推动上壳2沿着万向轴承21的垂直轴线，向朝向左侧的液压伸缩杆旋转一定角度；相应的，图4(b)中所示位于行李箱右侧的液压伸缩杆伸出的长度短于左侧的液压伸缩杆，能够推动上壳2沿着万向轴承21的垂直轴线，向朝向右侧的液压伸缩杆旋转一定角度；上述调整上壳2旋转角的方式能够使太阳能板跟随太阳光转动，从而最大限度的获取太阳能。

如图5所示，二次电池模组7包括与外壳108连接的面板114，外壳108内部设有与控制板103连接的电池组101，控制板103分别与每一组太阳能板和每一组液压伸缩杆连接，获取每一组太阳板单位面积的发电功率，利用太阳板单位面积的发电功率的差值，控制第一液压伸缩杆8和第二液压伸缩杆18的伸缩行程，改变上壳2的仰角和旋转角，促使上壳2表面的太阳能板朝向太阳光。

例如，以三块太阳能板为例(第二太阳能板22位于上壳2表面中部，第一太阳能板1和第三太阳能板23分别位于第二太阳能板22左右两侧)，计算第一太阳能板1与第三太阳能板23的单位面积充电功率的差值，若差值为正，则左侧方向的第一太阳能板1接收太阳能的功率更大，说明第一太阳能板1朝向太阳光的角度有利于发电，则使第一液压伸缩杆8的行程小于第二伸缩杆18，调整上壳2向朝向太阳光的左侧旋转，使所有太阳能板均位于第一太阳能板1朝向太阳光所在的角度，确保所有太阳能板均处于相对较高的发电功率，最大程度的获取太阳能；

若差值为负，说明位于右侧方向的第三太阳能板23接收太阳能更大，则使第一液压伸缩杆8的行程大于第二伸缩杆18，调整上壳2向右侧旋转，使所有太阳能板均位于第三太阳能板23朝向太阳光所在的角度，确保所有太阳能板均处于相对较高的发电功率，最大程度的获取太阳能。

旋转角调整完成后，太阳能板朝向太阳光的角度相等，此时每一组太阳能板的发电功率相同，控制板103调整两液压伸缩杆的行程长度(可以同时改变两伸缩杆的长度)，以便控制上壳2与下壳4压合面间的角度，即上壳2的仰角，通过改变仰角的大小测试功率的变化，找到太阳能板发电功率的峰值，当某一角度下太阳能板的发电功率到达峰值，则认为该仰角值下太阳能板处于最大发电功率下，则使上壳2表面安装的太阳能板朝向太阳光，最大程度获取太阳能。

获取到的太阳能经太阳能板转换为电能后保存在电池组101内，通过与控制板102连接的逆变模块102输出需要的AC能量，面板114上设有按键104、显示模块113、插座112、USB接口105和DC接口107，按键104用于控制二次电池模组7各功能的开启、关闭，显示模块113用于显示二次电池模组7的系统状态，插座和接口用于输出不同电压和电流等级的电能。

外壳108侧部设有固定件106，通过固定件106与下壳4内表面连接。

太阳能板通过发电线3末端的进线端111与电池组101连接，轮毂电机6的电机导线12通过线束109与电池组101连接。

下壳4底面设有轮组，轮组连接轮毂电机6，轮毂电机6通过电机导线12连接至二次电池模组7内的控制器110，控制器110通过线束109连接至控制板103，控制器110上的蓝牙模块连接至手机控制APP，根据不同的手动拖动模式调整轮毂电机6的速度，进而提供拖动助力。

上述结构的行李箱安装在车辆顶部，上壳2与下壳4之间形成的空间利用储物箱储存物品，发挥车顶行李箱原本的储物功能；在上壳2外表面设置多块太阳能板，太阳能板产生的电能进入二次电池模组7内部的电池组101内，利用电池组101提供的动力和每组太阳能板单位面积的发电功率之间的差值，改变上壳2两侧伸缩杆的长度，使得上壳2的仰角和旋转角能够跟随太阳光调整，最大化获得太阳能。

举例如下：

车顶行李箱包括行李箱上壳、下壳、太阳能板组、内部的电源结构、推拉上壳的液压伸缩杆，轮毂电机，拉手，行李箱的固定架，连接上、下壳的万向轴承。

太阳能板组由太阳能板1、太阳能板22和太阳能板23组成。太阳能板组嵌入行李箱上壳2接收太阳能，三个太阳能板通过各自的太阳能发电线3给内部二次电池模组7充电从而存储太阳能。行李箱内部左右两侧的液压伸缩杆8和18通过各自的电线接入二次电池模组7的控制板103上。

在启动太阳能充电模式后，二次电池模组7的控制板103的控制程序，分别计算太阳能板1、太阳能板22、太阳能板23单位面积太阳能的充电功率，并计算第一太阳能板1与第三太阳能板23的单位面积充电功率的差值，若差值为正，说明位于左侧方向接收太阳能的第一太阳能板1产生的光电转换功率更大，则第一太阳能板1与太阳光的角度更优，更加利于光电转换，则调整上壳2向左侧方向旋转，使上壳朝向太阳光，使得上壳2上安装的三块太阳能板的光电转换功率趋于一致；

若差值为负，说明右侧方向接收太阳能更大，则调整上壳2向右侧旋转，由此太阳能板组获得最大太阳能。同时地，控制板103不断调整液压伸缩杆8和18的行程，以改变上壳2两侧液压伸缩杆长度的方式控制上壳2与下壳4压合面间的角度，称为上壳2的仰角，实时计算太阳能板22的单位面积充电功率，控制上壳2的仰角，进而最大程度获取太阳能，与此同时，上壳2两侧液压伸缩杆形成独立控制，当两液压杆长度不同时，促使上壳2向液压杆长度更短的一侧旋转朝向太阳光。

在行李箱上壳2和下壳4锁紧状态时，两组液压伸缩杆8和18处于最小行程状态，打开锁16后，液压伸缩杆的行程可由小增大，上壳2的仰角逐渐变大可最大至90°，即上壳2与下壳之间呈相互垂直状态，仰角变化过程如图3(a)-(c)所示。

上壳2和下壳4通过轴承座20和万向轴承21连接，两侧的液压伸缩杆8和18独立调整各自的行程并出现不一致时，上壳2在万向轴承21的作用下向液压伸缩杆行程较短的一侧旋转一定的角度。

如图4(a)所示，当左侧液压伸缩杆8调整为最小行程，右侧液压伸缩杆18调整适配左侧液压伸缩杆8最小行程的最大行程，上壳2左侧受到拉力，右侧受到推力，上壳2向左侧旋转最大角度；

如图4(b)所示，当右侧伸缩杆18调整为最小行程，左侧伸缩杆8调整为适配右侧液压伸缩杆8最小行程的最大行程，上壳2右侧受到拉力，左侧受到推力，上壳2向右侧旋转最大角度。

旋转角调整完成后，根据太阳能板接受到的功率的大小调整仰角，通过改变仰角的大小测试功率的变化，找到功率的峰值，具体的，控制板103对液压伸缩杆8行程的调整，即可对上壳2的仰角和旋转角度进行调整，可做到时刻跟踪太阳光照方向，从而使太阳能板组最大程度获取太阳能。

所使用的液压伸缩杆也可替换为电动伸缩杆或丝杆步进电机。

行李箱下壳4与连接件13通过U型螺丝(第一紧固件5)固定成为一个整体，下壳4外部通过连接件13与车顶行李箱支撑架15通过U型螺丝(第二紧固件14)固定，若行李箱需拆卸，只需拆卸连接件13与支撑架15的固定U型螺丝14，并使用拉手19拖动行李箱移动至所需位置。

行李箱下壳4配有轮毂电机6，两个轮毂电机6通过各自的电机导线12连接至二次电池模组7内的控制器110，控制器110通过电线束109连接至二次模组控制板103，控制器110上的蓝牙模块连接至手机控制APP，根据不同的手动拖动模式调整轮毂电机6的速度，进而提供拖动助力。

行李箱上壳2和下壳4合起后使用锁16锁紧。

行李箱内部的电源结构为二次电池模组7，二次电池模组7通过卡扣9固定于行李箱下壳4内，可提供直流和交流的输出，拆卸卡扣9后可将内部二次电池模组7移动至其他所需位置单独使用。

二次电池模组7内部集成电池管理系统，用于对内部电芯的电压、电流、温度进行检测，保证二次电池的安全工作；集成MPPT控制电路(最大功率控制技术)，根据太阳能的充电性能参数，调整上壳2的仰角和左右旋转角度来获取最大程度的太阳能，从而快速给电池组101充电；集成DC/DC电路，将二次电池存储的能量转化为需要的直流能量；集成DC/AC电路的逆变模块102，用于将二次电池存储的能量转化为需要的AC能量；集成按键104和LCD显示模块113，按键104用于控制二次电池模组7各功能的开启、关闭，LCD显示模块113用于显示二次电池模组7的系统状态。

实施例二：

本实施例提供实施例一所述行李箱的工作方法，包括以下步骤：

获取每一组太阳能板单位面积的发电功率；

当第一太阳能板单位面积的发电功率大于第二太阳能板时，第一太阳能板朝向太阳光的角度有利于发电，使第一伸缩杆的行程小于第二伸缩杆，调整上壳的旋转角，使所有太阳能板均位于第一太阳能板朝向太阳光所在的角度；

当第一太阳能板单位面积的发电功率小于第二太阳能板时，第二太阳能板朝向太阳光的角度有利于发电，使第一伸缩杆的行程大于第二伸缩杆，调整上壳的旋转角，使所有太阳能板均位于第二太阳能板朝向太阳光所在的角度；

旋转角调整完成后，根据两太阳能板接受到的功率大小，伸缩杆长度改变带动上壳的仰角改变，测试功率的变化，找到太阳能板发电功率的峰值，使上壳表面的太阳能板朝向太阳光，最大程度获取太阳能；具体的，两伸缩杆可以同时改变使得上壳的仰角均匀变化。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新能源车顶行李箱，其特征在于：包括活动连接的上壳和下壳，上壳外表面设有至少两组太阳能板，下壳两侧分别通过伸缩杆与上壳连接，每一组太阳能板均与二次电池模组连接；通过两伸缩杆长度的变化，带动上壳的仰角改变，通过两伸缩杆的长度差异带动上壳的旋转角改变；

所述伸缩杆包括第一伸缩杆和第二伸缩杆；

所述第一伸缩杆和第二伸缩杆长度改变，带动上壳沿万向轴承的水平轴线旋转，产生仰角，仰角为0°时上壳与下壳闭合；90°为上壳与下壳垂直，

所述第一伸缩杆和第二伸缩杆的长度差异带动上壳沿万向轴承的垂直轴线，朝向更短行程的伸缩杆一侧旋转，产生旋转角，旋转角为0°时第一伸缩杆和第二伸缩杆的长度相等；

二次电池模组包括与外壳连接的面板，外壳内部设有与控制板连接的电池组，控制板分别与每一组太阳能板和每一组伸缩杆连接，获取每一组太阳板单位面积的发电功率，利用太阳板单位面积的发电功率的差值，控制第一伸缩杆和第二伸缩杆的伸缩行程，改变上壳的仰角和旋转角，促使上壳表面的太阳能板朝向太阳光；

行李箱的工作方法，包括以下步骤：

获取每一组太阳能板单位面积的发电功率；

当第一太阳能板单位面积的发电功率大于第二太阳能板时，第一伸缩杆的行程小于第二伸缩杆，带动上壳旋转使所有太阳能板均位于第一太阳能板朝向太阳光所在的角度；

当第一太阳能板单位面积的发电功率小于第二太阳能板时，第一伸缩杆的行程大于第二伸缩杆，带动上壳旋转使所有太阳能板均位于第二太阳能板朝向太阳光所在的角度；

旋转角调节完毕，两伸缩杆长度同时改变带动上壳的仰角改变，当第一太阳能板和第二太阳能板单位面积的发电功率到达最大值时，两伸缩杆停止动作。

2.如权利要求1所述的一种新能源车顶行李箱，其特征在于：所述上壳与下壳之间通过万向轴承活动连接。

3.如权利要求1所述的一种新能源车顶行李箱，其特征在于：下壳两侧分别通过第一伸缩杆和第二伸缩杆与上壳连接。

4.如权利要求1所述的一种新能源车顶行李箱，其特征在于：所述上壳与下壳之间形成的空间作为储物空间，储物空间内设有储物盒和二次电池模组。

5.如权利要求1所述的一种新能源车顶行李箱，其特征在于：所述控制板与逆变模块连接，面板上设有按键、显示模块、插座、USB接口和DC接口。

6.如权利要求1所述的一种新能源车顶行李箱，其特征在于：所述下壳底面设有轮组，轮组连接轮毂电机，轮毂电机通过电机导线连接至二次电池模组内的控制器，控制器通过线束连接至控制板。