CN115765580A - 一种行李架汽车光伏系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行李架汽车光伏系统，包括用于接收太阳能的光伏组件系统，具有展开和折叠、展开和卷曲光伏组件的机械构件系统，三维旋转升降轴，电子元器件组成系统，所述光伏组件系统包括晶体硅光伏组件(Si)，碲化镉光伏组件(CdTe)、铜铟镓硒光伏组件(CIGS)、钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells)，所述电子元器件组成系统包括传感器组件，微型计算机，电源，定位模块，MPPT模块，pcs模块，逆变器模块。该系统可以增大光照的投影面积，解决现有新能源汽车电池容量不够，续航里程短，传统光伏车顶因功率较小无法商用的问题，使安装容量大幅提升，提升了车顶光伏组件的实用性，尤其适合混动汽车、纯电动汽车、房车等，其应用价值十分可观。

Description

一种行李架汽车光伏系统及使用方法

技术领域

本发明涉及一种行李架汽车光伏系统及使用方法，属于新能源光伏汽车技术领域。

背景技术

利用光伏效应获取电力的方法已经由来已久，其原理主要是利用光线对半导体的照射所产生电势差形成电流，以供电。目前，以硅晶体为主导材料的太阳能发电站主导地位，太阳能发电技术已广泛用于包括航天空间站、卫星、以及现实生产、生活等方方面面中，电动汽车的产生就是其中应用之一，但是在现目前的电动汽车应用中，还主要存在以下问题：1.由于电动汽车自身所能提供的阳光受照面积较小，所以现有电池电力转换受限，不能满足汽车远距离行驶的电力需求；2.受地球自转的影响，光照角度变化较大，所以现有光伏组件在进行转换时，电力时大时小，波动较大，造成电流不稳定，使得电流不易搜集和存储；3.由于电动汽车储电池受电的技术要求(即电压、电流峰值范围的限制)不能适应太阳能发电质量的特点，部分电量不能容纳、造成电力浪费。目前急需一种解决方案，研究太阳能光伏电池板与电动汽车相结合的可行性和实际效果，使汽车可以直接利用太阳能，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种行李架汽车光伏系统，以解决现有汽车能量来源碳排放严重的问题，使汽车可以直接利用太阳能。

本发明的另一个目的在于提供一种汽车行李架光伏系统的使用方法，以解决光伏电池的安装数量少，发电量微小，无法满足汽车的用电需求等问题。

本发明所提出的一种行李架汽车光伏系统，该系统包括用于接收太阳能的光伏组件系统，具有展开和折叠、展开和卷曲光伏组件功能的机械构件系统，三维旋转升降轴，电子元器件组成系统，所述光伏组件系统包括晶体硅光伏组件(Si)，碲化镉光伏组件(CdTe)_，铜铟镓硒光伏组件(CIGS)，钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells)，所述电子元器件组成系统包括传感器组件，微型计算机，电源，定位模块，MPPT模块，pcs模块，逆变器模块。

所述用于接收太阳能的光伏组件系统与机械构件系统集成一体，所述机械构件系统由具有展开、折叠光伏组件功能的机械构件和具有展开、卷曲光伏组件功能的卷轴构件组成，所述机械构件展开、折叠光伏组件的方式包括滑轨式、支架式，所述卷轴构件展开、卷曲光伏组件的方式包括卷曲式，线缆式以及链条式。

所述滑轨式展开、折叠光伏组件的机械构件由集成在该机械构件上的光伏组件层压件上表面的上齿轮和设置在光伏组件层压件下表面的下齿轮组成，所述光伏组件的边框由配合上齿轮与下齿轮咬合转动的齿形结构组成，所述滑轨式展开、折叠光伏组件的机械构件与光伏组件集成一体的下方连接三维旋转升降轴，所述三维旋转升降轴的下方连接车体。

所述三维旋转升降轴包括自动旋转升降系统和手动旋转升降系统，所述自动旋转升降系统包括X轴旋转电机，Y轴旋转电机，Z轴升降电机或液压系统，所述电机包括永磁同步电动机、磁阻同步电动机、磁滞同步电动机、感应电动机和交流换向器电动机。

所述卷曲式展开、卷曲光伏组件的卷轴构件包括外壳，卷轴本体和设置在卷轴本体上的弹性体，所述卷轴构件用于将柔性光伏组件碲化镉光伏组件(CdTe)、铜铟镓硒光伏组件(CIGS)、钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells)展开或者卷曲。

所述柔性光伏组件的展开和卷曲均由设置在柔性光伏组件一端的拖曳电机进行控制，通过控制拖曳电机的行程和速度来控制柔性光伏组件的展开面积和速度。

所述传感器组件包括光线感应传感器、风速传感器，所述光线感应传感器用于向微型计算机提供数据，通过微型计算机数据处理后使该光伏系统可以自动调整光伏组件的最佳倾角，所述风速传感器用于向微型计算机提供风速数据，使该光伏系统可以判断强风状态，便于自动将所有光伏组件进行折叠。

所述定位模块包括北斗模块、GPS模块、伽利略模块、格洛纳斯模块，该定位模块用于向微型计算机传递位置信息，以便于该光伏系统可以根据位置信息粗调光伏组件的倾角，该模块也可以与车身通过蓝牙或者线缆链接，与汽车共用。

所述MPPT模块用于实时捕捉光伏组件的最大功率点，并通过变压给负载或汽车电源供电，且变压范围可调，所述逆变器模块，用于将该汽车行李架光伏系统产生的直流电转变为常用电器所需的交流电，且输出的交流电压可调节。

如上述所述的一种汽车行李架光伏系统的使用方法包括以下步骤：1).将该汽车行李架光伏系统安装到车顶行李架上，所述安装方式为卡扣式或者螺栓紧固式。2).打开展开电源按钮，如满足控制条件，则该机械构件会自动展开。

本发明所提出的一种行李架汽车光伏系统及使用方法，通过在汽车行李架上安装柔性光伏组件和晶体硅光伏组件等刚性光伏组件与相应的机械构件集合，可以使安装的光伏组件具有可活动的展开、折叠与展开、卷曲的功能，大大增加了光照的投射面积，利用太阳能充电，安装在该系统的电子元器件用于实现该光伏系统对汽车最佳充电。本发明解决了传统夹胶光伏车顶因功率较小而无法商用的问题，传统的夹胶光伏车顶只能安装200w左右，通过本方法可更为有效的利用车辆的投影面积，较传统仅利用车顶安装面积的方法，可将安装容量大幅提升，大幅提升了车顶光伏组件的实用性，使光伏组件作为一次电源大面积应用于汽车工业成为可能，尤其适合混动汽车、纯电动汽车、房车等，另外通过行李架集成光伏构件的形式可以给车主提供更多的选择。

附图说明

附图1为本发明所提出的一种行李架汽车光伏系统及使用方法中机械构件滑轨式折叠结构图。

附图2为图1中安装在车顶行李架上结构示意图。

附图3为本发明所提出的一种行李架汽车光伏系统及使用方法车顶展开旋转示意图。

附图4为本发明所提出的一种行李架汽车光伏系统及使用方法中集成柔性光伏组件的卷轴构件剖面结构图。

附图5为本发明所提出的一种行李架汽车光伏系统及使用方法集成柔性光伏组件展开示意图。

附图6为图5中光伏组件卷曲示意图。

附图7为卷轴构件与三维升降轴与车体连接时车体行李架上安装孔示意图。

附图8为本发明所提出的一种行李架汽车光伏系统及使用方法的逻辑框图。

具体实施方式

参见图1至8，这八个图给出本发明所提出的一种行李架汽车光伏系统及使用方法的两种实现方式。其中机械构件的实施方式如图1、图2所示，该系统包括用于接收太阳能的光伏组件1和可使该光伏组件1具有展开和折叠功能的机械构件2，三维旋转升降轴3，所述用于接收太阳能的光伏组件1包括晶体硅光伏组件(Si)，碲化镉光伏组件(CdTe)，铜铟镓硒光伏组件(CIGS)，钙钛矿太阳能电池等，所述机械构件2由滑轨组件21或支架组件或链条组件构成，并与光伏组件1集成一体使光伏组件1具有展开和折叠功能，所述三维旋转升降轴3为三轴至六轴机器人结构，本实施例中采用的是三轴机器人结构用于自动旋转升降。

其中用于接收太阳能的光伏组件1与机械构件2集成一体后，设置在所述三维旋转升降轴3的上方，与三维旋转升降轴3通过螺栓4连接，所述构成机械构件2的滑轨组件21由设置在光伏组件1层压件11上表面的上齿轮211和设置在光伏层压件下表面的下齿轮212组成，所述光伏组件1的边框12由配合上齿轮211与下齿轮212咬合转动的齿形结构组成，以完成轨道式展开功能，图1中两侧的箭头表示光伏构件展开时的展开方向。

所述三维旋转升降轴3的自动旋转升降系统包括X轴旋转电机，Y轴旋转电机，Z轴升降电机或液压系统，所述电机包括永磁同步电动机、磁阻同步电动机、磁滞同步电动机、感应电动机和交流换向器电动机。

卷轴构件的实施方式参见图3至图5，这三个图给出本发明所提出的一种行李架汽车光伏系统的卷轴构件整体结构图。所述卷曲式展开、卷曲光伏组件的卷轴构件5包括外壳53卷轴本体51和设置在卷轴本体上的弹性体52，所述卷轴构件5与柔性光伏组件通过螺栓或铆钉8连接，用于将柔性光伏组件6碲化镉光伏组件(CdTe)、铜铟镓硒光伏组件(CIGS)、钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells)展开或者卷曲，

所述柔性光伏组件6的展开和卷曲均由设置在柔性光伏组件6一端的拖曳电机9进行控制，通过控制拖曳电机9的行程和速度来控制柔性光伏组件6的展开面积和速度。

两种实施方式中，传感器组件还可以集成在汽车车身上，且传感器组件包括光线感应传感器、风速传感器，所述风速传感器用于向微型计算机提供风速数据，使该光伏构件可以判断强风状态，便于自动将柔性光伏组件进行卷曲。

所述MPPT模块用于实时捕捉光伏组件的最大功率点，并通过变压给负载或者汽车提供电源，且变压范围可调，所述逆变器模块，用于将汽车光伏系统产生的直流电转变为通常电器所需要的交流电，且输出的交流电压也可调节。所述卷轴构件集成在相应的车体上，如图7所示，与车体的连接方式可以是卡扣式或螺栓式，通过汽车行李架上预留的安装孔位7进行连接。

该系统的使用方法，包括以下步骤：1).将该汽车行李架光伏系统安装到车顶行李架上，所述安装方式为卡扣式或者螺栓紧固式，通过车顶行李架上的预留孔将该行李架汽车光伏系统以螺栓或卡扣的连接方式将其固定在汽车行李架上；2).打开展开电源按钮，如满足控制条件，即，先判断车辆状态，当车辆静止时，则启动电源按钮，如果车辆不是处于静止状态，则不进行如下操作。启动电源按钮后，当使用机械构件进行展开和折叠光伏组件时，包括以下步骤：a.由光线感应传感器向微型计算机提供数据，通过计算机处理后使该光伏构件自动调整光伏组件的最佳倾角；b.由风速传感器向微型计算机提供风速数据，使该光伏构件可以判断强风状态，便于将所有光伏组件进行自动折叠；c.由定位模块向微型计算机传递位置信息，使该光伏构件根据位置信息调整光伏组件的倾角；而后，由d步骤.MPPT模块实时捕捉光伏组件的最大功率点，并通过变压给负载或者汽车电源供电，且变压范围可调；、而该系统的pcs模块则可以根据电池特性，调整充电电压，完成光伏系统对汽车的充电。e.所述的逆变器模块可将该汽车光伏构件产生的直流电转变为通常电器所需的交流电输出，且输出的交流电压可调节。

当使用卷轴构件的柔性光伏组件对汽车充电时，包括以下步骤：a.判断车辆状态；b.启动系统展开柔性光伏组件；c.固定光伏组件；d卷曲收回；

a.判断车辆状态：判断车辆是否静止，如果是则启动传感器，拖曳电机按钮，微型计算机，如果否，则不启动；

b.启动系统展开柔性光伏组件：启动传感器，微型计算机，拖曳电机按钮，将传感器接收的数据输入微型计算机，微型计算机进行数据处理后，发送至卷轴构件，使集成在卷轴构件上的光伏组件通过钢丝等软连接件由拖曳电机延设置在车身上的拖曳电机轨道行走以展开柔性光伏组件，并通过控制拖曳电机的行程和速度来控制柔性光伏组件的展开面积和速度，根据传感器信号调整光伏组件的最佳位置，然后通过设置在该系统上的模块单元mppt模块捕获光伏组件的最大功率点并以恒定电压输出，设置的pcs模块用来根据电池特性，调整充电电压；

c.固定光伏组件：所述拖曳电机采用的是制动电机，当拖曳电机行驶至车身前部，由制动电机上的自动锁紧销将制动电机固定，此时展开的柔性光伏组件为汽车充电。

本发明所提出的一种行李架汽车光伏系统及使用方法，通过在柔性光伏组件上集成可展开和卷曲的曲轴构件使光伏组件具有可活动的展开与卷曲功能，大大增加了光照的投影面积，解决了现有新能源汽车电池容量不够，续航里程短，传统夹胶光伏车顶因功率较小而无法商用的问题等，该构件在卷曲时可以集成在车顶，不占用车身整体面积，且小巧规整，不影响车体整体美观，而在展开时就可作为车载太阳能方阵使用，与传统的夹胶光伏车顶只能安装200w左右相比更为有效的利用了车辆的投影面积，也使安装容量大幅提升，大幅提升了车顶光伏组件的实用性，使光伏组件作为一次电源大面积应用于汽车工业成为可实现的方法，尤其适合混动汽车、纯电动汽车、房车等，其应用价值十分可观。

需要说明的是，以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种行李架汽车光伏系统，其特征在于：该系统包括用于接收太阳能的光伏组件系统，具有展开和折叠、展开和卷曲光伏组件功能的机械构件系统，三维旋转升降轴，电子元器件组成系统，所述光伏组件系统包括晶体硅光伏组件(Si)，碲化镉光伏组件(CdTe)，铜铟镓硒光伏组件(CIGS)，钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells)，所述电子元器件组成系统包括传感器组件，微型计算机，电源，定位模块，MPPT模块，pcs模块，逆变器模块。

2.根据权利要求1所述的一种行李架汽车光伏系统，其特征在于：所述用于接收太阳能的光伏组件系统与机械构件系统集成一体，所述机械构件系统由具有展开、折叠光伏组件功能的机械构件和具有展开、卷曲光伏组件功能的卷轴构件组成，所述机械构件展开、折叠光伏组件的方式包括滑轨式、支架式，所述卷轴构件展开、卷曲光伏组件的方式包括卷曲式，线缆式以及链条式。

3.根据权利要求2所述的一种行李架汽车光伏系统，其特征在于：所述滑轨式展开、折叠光伏组件的机械构件由集成在该机械构件上的光伏组件层压件上表面的上齿轮和设置在光伏组件层压件下表面的下齿轮组成，所述光伏组件的边框由配合上齿轮与下齿轮咬合转动的齿形结构组成，所述滑轨式展开、折叠光伏组件的机械构件与光伏组件集成一体的下方连接三维旋转升降轴，所述三维旋转升降轴的下方连接车体。

4.根据权利要求1所述的一种行李架汽车光伏系统，其特征在于：所述三维旋转升降轴包括自动旋转升降系统和手动旋转升降系统，所述自动旋转升降系统包括X轴旋转电机，Y轴旋转电机，Z轴升降电机或液压系统，所述电机包括永磁同步电动机、磁阻同步电动机、磁滞同步电动机、感应电动机和交流换向器电动机。

5.根据权利要求2所述的一种行李架汽车光伏系统，其特征在于：所述卷曲式展开、卷曲光伏组件的卷轴构件包括卷轴本体和设置在卷轴本体上的弹性体，所述卷轴构件用于将柔性光伏组件碲化镉光伏组件(CdTe)、铜铟镓硒光伏组件(CIGS)、钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells)展开或者卷曲。

6.根据权利要求1所述的一种行李架汽车光伏系统，其特征在于：.所述柔性光伏组件的展开和卷曲均由设置在柔性光伏组件一端的拖曳电机进行控制，通过控制拖曳电机的行程和速度来控制柔性光伏组件的展开面积和速度。

7.根据权利要求1所述的一种行李架汽车光伏系统，其特征在于：所述传感器组件包括光线感应传感器、风速传感器，所述光线感应传感器用于向微型计算机提供数据，通过微型计算机数据处理后使该光伏系统可以自动调整光伏组件的最佳倾角，所述风速传感器用于向微型计算机提供风速数据，使该光伏系统可以判断强风状态，便于自动将所有光伏组件进行折叠。

8.根据权利要求1所述的一种行李架汽车光伏系统，其特征在于：所述定位模块包括北斗模块、GPS模块、伽利略模块、格洛纳斯模块，该定位模块用于向微型计算机传递位置信息，以便于该光伏系统可以根据位置信息粗调光伏组件的倾角，该模块也可以与车身通过蓝牙或者线缆链接，与汽车共用。

9.根据权利要求1所述的一种行李架汽车光伏系统，其特征在于：所述MPPT模块用于实时捕捉光伏组件的最大功率点，并通过变压给负载或汽车电源供电，且变压范围可调，所述逆变器模块，用于将该汽车行李架光伏系统产生的直流电转变为常用电器所需的交流电，且输出的交流电压可调节。

10.如权利要求1-9任意一种行李架汽车光伏系统的使用方法，包括以下步骤：

1)将该汽车行李架光伏系统安装到车顶行李架上，所述安装方式为卡扣式或者螺栓紧固式。

2)打开展开电源按钮，如满足控制条件，则该机械构件会自动展开。

Images