專利名稱：發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于由來自太陽的能量產(chǎn)生電力的發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及 利用落在例如玻璃等透明板上的太陽能動力產(chǎn)生電力的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽光包含多種波長的射線，例如紫外線、可見光、紅外線等等。由 于紫外線的波長短且其能量高，在現(xiàn)有技術(shù)中，紫外線已凈皮作為光電元件的太陽能電池回收為電力。另夕卜，由于太陽光中的紅外線是熱線(heat ray)， 其可^皮用作發(fā)熱源。例如，根據(jù)日本特開No.2001-53322教授的發(fā)明，將 熱電元件布置在太陽能電池之下，除了光發(fā)電外，通過用冷卻裝置冷卻熱 電元件的下部來進行熱發(fā)電。同時，由于太陽光包含如上所闡述的熱線，如果熱線^室內(nèi)或車輛 的客搶，冷卻效應(yīng)被減弱。因此，才艮據(jù)日本特開No. 2004-114900所教授 的車輛用艙房溫度上升限制裝置，由調(diào)光玻璃以及通過根據(jù)外部溫度、太 陽輻射量或?qū)Ш较到y(tǒng)測量所得太陽位置而封閉遮陽篷來遮住太陽光束。根據(jù)上面提到的日本特開No. 2001-53322公開的發(fā)明，出于對熱電元 件下側(cè)進4亍冷卻的目的，必須將冷卻裝置布置在該系統(tǒng)中。因此，太陽光 被冷卻裝置遮住。這意味著該系統(tǒng)被假定為不適用于將光引入室內(nèi)的窗玻 璃。因此，該系統(tǒng)在這一點上必須進4亍改進。另 一方面，日本特許No. 2004-114900中公開的發(fā)明能夠遮蔽或減少 妨礙或降^f氐空氣調(diào)節(jié)效率的太陽輻射。然而，由于太陽能#:遮蔽，該能量 不能被回收利用。因此，此系統(tǒng)也必須改進，以便有效地利用清潔且自然 的能量。發(fā)明內(nèi)容在注意上述技術(shù)問題的情況下想到本發(fā)明，且本發(fā)明的目的在于提供 一種發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效地利用太陽能而不損失太陽光的照明功能。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于 利用落在透明板(其將預(yù)定的內(nèi)部空間與外部空間分開)上的太陽能產(chǎn)生 電力，其中，透明板具有薄的板狀或膜狀熱發(fā)電模塊，該模塊能夠透過太 陽能中的至少一部分可見光，且其根據(jù)內(nèi)部空間溫度與外部空間溫度之間 的溫度差來產(chǎn)生電動勢。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)，除了熱發(fā)電模塊外，透明板具有薄的板狀或 膜狀光致變色材料，該材料能夠改變從中透過的光的量。除了上述內(nèi)容之外，本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)還包含控制裝置，該裝置用于 與在可見光的量小的情況下透過光致變色材料的光的量相比，在可見光的 量大的情況下減小透過光致變色材料的光的量。根據(jù)本發(fā)明的另一實施形態(tài)，提供了一種發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于利用 落在玻璃窗(其將車輛內(nèi)部與車輛外部分開)上的太陽能產(chǎn)生電力，其中， 玻璃窗包含薄的板狀或膜狀光致變色材料，該材料能夠改變從中透過的 光的量；薄的板狀或膜狀熱發(fā)電模塊，其能夠透過太陽能中的至少一部分 可見光，其根據(jù)車內(nèi)溫度與車外溫度之間的溫度差產(chǎn)生電動勢，且其能夠 與光致變色材料傳送熱。發(fā)電系統(tǒng)還包含控制裝置，該裝置用于在車輛行 駛條件的基礎(chǔ)上控制透過光致變色材料的光的量。車輛的行駛條件包括以下中的至少任意一個車速；車上的太陽輻射 量；行駛模式，例如向前行駛和向后行駛；用于選擇車輛變速比范圍的換 檔(shifting)模式；事先存儲的行駛環(huán)境以及車輛位置；從外部傳送來的 行駛環(huán)境。另外，光致變色材料包含能夠控制熱線吸收率的調(diào)光玻璃，且控制裝 置適用于通過增大熱線吸收率來減小透過光致變色材料的光的量。根據(jù)本發(fā)明，光致變色材料包含作為光反射層的調(diào)光玻璃，其中，對 熱線的反射是可控制的，且其被布置在透明板或玻璃窗的與太陽光進入側(cè)相反的一側(cè)上，控制裝置適用于通過增大對熱線的反射來減小透過光致變 色材料的光的量。除上述內(nèi)容之外，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)，光致變色材料以可傳熱的 方式與熱發(fā)電模塊的內(nèi)表面和外表面中溫度高于另一面的一個相連，且熱 發(fā)電;f莫塊適用于根據(jù)光致變色材料側(cè)的溫度與相反側(cè)的溫度之間的溫度差 來產(chǎn)生電動勢。根據(jù)本發(fā)明，透明板或玻璃窗還包含薄的板狀或膜狀光發(fā)電模塊，該 模塊通過由接收太陽光實現(xiàn)的光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電動勢。除了以上內(nèi)容之夕卜，光發(fā)電模塊以可傳熱的方式與光致變色材料相連。另外，本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)還包含這樣的裝置，該裝置用于與光發(fā)電 模塊溫度低的情況下相比，在光發(fā)電模塊溫度高的情況下，增大透過光致 變色材料的光的量。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，薄的板狀或膜狀熱發(fā)電模塊(其能夠從中透 過至少一部分可見光)被附著到將內(nèi)部空間與外部空間分開的透明板。因 此，太陽光能被用作內(nèi)部空間的光源，并且，太陽能能夠被回收為作為通 過太陽光中的熱線對熱發(fā)電模塊進行加熱的結(jié)果而產(chǎn)生的電力。另外，根據(jù)本發(fā)明，射入內(nèi)部空間的光的量能由附著到透明板的光致 變色材料進行控制。因此，例如在對內(nèi)部空間進行冷卻的情況下，冷卻效 率能通過減少射入內(nèi)部空間的光的量而得到改進。同時，熱發(fā)電模塊的輸 出能利用作為由光致變色材料阻塞一部分太陽光的結(jié)果所產(chǎn)生的熱而得到 增大。出于這個原因，熱效率能在對內(nèi)部空間進行冷卻的情況下整體得到 改進。根據(jù)本發(fā)明，在可見光的量大的情況下，例如在白天，控制裝置進行 控制，以便減小透過光致變色材料的光的量。在這種情況下，進入內(nèi)部空 間的可見光的量相對減小，然而，落在透明板上的可見光的量整體大。出 于這個原因，在對內(nèi)部空間進行冷卻的情況下，可在不損失從內(nèi)部空間到 外部空間的可見性的情況下減少降低冷卻效率的負面因素。另外，由于熱 發(fā)電模塊利用由被光致變色材料阻塞的一部分光轉(zhuǎn)換得到的熱產(chǎn)生電力，太陽能的回收效率能夠得到改進。如上面所闡釋，根據(jù)本發(fā)明，透過將車內(nèi)與車外分開的玻璃窗的光的 量受到控制裝置的控制，且熱發(fā)電才莫塊利用玻璃窗的熱產(chǎn)生電力。另外， 透光量基于車輛的行駛條件受到控制。出于這個原因，例如在太陽輻射的 量大的情況下，內(nèi)部空間中的冷卻效率能通過減少透光量得到改進，同時， 能通過熱發(fā)電模塊利用由被部分阻塞的太陽光轉(zhuǎn)換得到的、玻璃窗的熱產(chǎn) 生電力。結(jié)果，能量效率能在整體上得到改進。另外，如上所述，車輛的行駛條件包括多種信息中的至少任意一種， 能量回收能才艮據(jù)車輛周圍的環(huán)境(例如溫度或天氣)高效率地進行，且從 車輛內(nèi)部空間的可見性也能得到保證。根據(jù)本發(fā)明，調(diào)光玻璃在減少從中透過的光的量的情況下吸收太陽光。 結(jié)果，調(diào)光玻璃的溫度升高，熱發(fā)電模塊利用所產(chǎn)生的熱產(chǎn)生電力。由于 這個原因，太陽能能夠有效地得到回收和利用。根據(jù)本發(fā)明，車輛內(nèi)部空間中的冷卻效率能夠通過增加對熱線的反射 率以減小射入車輛內(nèi)部空間的熱線的量得到改進。同時，熱發(fā)電模塊能利 用在調(diào)光玻璃中蓄積的熱產(chǎn)生電力。因此，太陽能能夠有效地得到回收和 利用。在光致變色材料阻塞至少一部分太陽光的情況下，被阻塞的光在光致 變色材料中被轉(zhuǎn)換為熱。因此，光致變色材料的溫度升高。根據(jù)本發(fā)明， 熱發(fā)電模塊的一個面以可傳熱的方式與光致變色材料相連。因此，熱發(fā)電度差產(chǎn)生電力。這里，熱發(fā)電模塊的被冷卻側(cè)可根據(jù)情況位于(車輛)內(nèi) 或(車輛)外側(cè)。由于這個原因，通過利用由光致變色材料的調(diào)光操作產(chǎn) 生的熱發(fā)電來回收太陽能，太陽能能被高效利用。另外，光發(fā)電模塊利用太陽光通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電力。根據(jù)本發(fā)明， 因此，不僅熱能，而且光能能被有效地回收利用。另外，才艮據(jù)本發(fā)明，在光發(fā)電^t塊作為光電轉(zhuǎn)換的結(jié)果產(chǎn)生熱的情況 下，所產(chǎn)生的熱被傳送到光致變色材料，且熱發(fā)電模塊利用光致變色材料的熱產(chǎn)生電力。出于這個原因，減少了^^L射到外部的熱的量。這意p木著 能量回收效率能在整體上得到改進。另外，根據(jù)本發(fā)明，在光發(fā)電模塊的溫度高的情況下，從中透過的光 的量相對增加。因此，能夠防止光發(fā)電模塊中過度的溫度上升，使得光發(fā) 電模塊能被設(shè)置到高效產(chǎn)生電力的最優(yōu)溫度。除了上述內(nèi)容之外，能夠防 止從光致變色材料接收熱的各個發(fā)電模塊的破損及其耐久性的劣化。結(jié)果， 改進了發(fā)電效率。


圖1為一截面圖，其原理性地示出了包含用于本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的發(fā) 電模塊和光致變色模塊的玻璃窗的一個實例；圖2為一側(cè)^L圖，其示出了本發(fā)明所應(yīng)用的車輛的一個實例；圖3為一原理圖，其示出了車輛中的接收側(cè)蓄電裝置以及接收側(cè)線圈 的布置實例；圖4原理性地示出了車輛前門的構(gòu)造；圖5為一框圖，其示出了從發(fā)電才莫塊到蓄電裝置的饋送線與控制線的 一個實例；圖6為一框圖，其示出了被提供給控制單元的信息，該單元控制車輛 中的光致變色模塊以及各個發(fā)電模塊；圖7為一流程圖，其示出了基于太陽輻射量和隧道(tunnel)的存在 對本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)中的光致變色模塊進行控制的控制實例；圖8為一流程圖，其示出了基于車輛的行駛條件或行駛環(huán)境將本發(fā)明 的發(fā)電系統(tǒng)中的光致變色模塊的透過因數(shù)設(shè)置到多個模式的控制實例；圖9示出了用于在車輛向前行駛的情況下計算前門的玻璃窗與擋風(fēng)玻 璃的透過因數(shù)的圖(map)的實例；圖10示出了用于在車輛向后行駛的情況下計算后窗玻璃以及艙背門 (hatch back door)玻璃窗的透過因數(shù)的圖的實例；圖11示出了用于在車輛向后行駛的情況下計算透過因數(shù)的圖的實例；圖12示出了除車輛由于交通燈停止的情況之外車輛停止的情況下計算透過因數(shù)的圖的實例；圖13示出了在車輛由于交通燈停止的情況下計算前門玻璃窗以及擋風(fēng)玻璃的透過因數(shù)的圖的實例；圖14示出了在車輛由于交通燈停止的情況下計算后窗玻璃以及搶背門玻璃窗的透過因數(shù)的圖的實例；圖15示出了用于推定模塊溫度的圖的實例；圖16示出了用于基于模塊溫度設(shè)置透過因數(shù)的圖的實例；圖17為一流程圖，其示出了用于從饋送側(cè)線圈向接收側(cè)線圈供給電力的控制實例；圖18為一截面圖，其原理性地示出了包含用于本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的發(fā) 電模塊和光致變色模塊的玻璃窗的另一實例；圖19為一截面圖，其原理性地示出了包含用于本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的發(fā) 電模塊和光致變色模塊的玻璃窗的另一實例；圖20為一截面圖，其原理性地示出了包含用于本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的發(fā) 電模塊和光致變色模塊的玻璃窗的另一實例；圖21為一截面圖，其原理性地示出了包含用于本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的發(fā) 電模塊和光致變色模塊的玻璃窗的另一實例；圖22為一截面圖，其原理性地示出了包含用于本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的發(fā) 電才莫塊和光致變色模塊的玻璃窗的另 一 實例；圖23為一截面圖，其原理性地示出了包含用于本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的發(fā) 電模塊和光致變色模塊的玻璃窗的另 一 實例。
具體實施方式
本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)可適用于接收太陽光的多種設(shè)備和裝置。特別地， 如果將本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于自動車，其能夠改進燃料消耗和氣體排放。 相應(yīng)地，將在下面闡釋將本發(fā)明應(yīng)用于車輛的實例。車輛l的一個實例在 圖2、 3、 4中示出。其中所示的車輛1為所謂的l廂汽車，其具有包括一對前門2、位于前門2后部的一對滑動后門3以M端的艙背門4在內(nèi)的 五個門。門2、 3、 4分別地具有與本發(fā)明的透明板對應(yīng)的玻璃窗5。玻璃 窗5也凈皮設(shè)置在前板(front sheet)前方，并被設(shè)置為天窗(sunroof)的 一部分。除了將車輛內(nèi)部與外部空間分開的作用以外，這些玻璃窗5具有控制 從中透過的光的量以及產(chǎn)生電力的功能。具有三層結(jié)構(gòu)的玻璃窗5的一個 實例在圖1中原理性地示出。如圖1所示，與本發(fā)明的光致變色材料對應(yīng) 的光致變色模塊9被布置在玻璃7的朝向車輛內(nèi)部8的一個面上。這里， 玻璃7至少能夠透過可見光。作為傳統(tǒng)的調(diào)光玻璃，光致變色模塊9的透 明度通過對光致變色模塊9通電而減小，從外部通過光致變色模塊9射入 車輛內(nèi)部8的光的量由此減小。光致變色模塊9的形式為薄的板狀或膜狀 外形，光致變色模塊9被層疊或附著到玻璃7的朝向車輛內(nèi)部8的一面。 這里，其透明度通過通電而增大的調(diào)光玻璃也可被用作光致變色模塊9。另外，光發(fā)電模塊10和熱發(fā)電模塊11被布置在離車輛內(nèi)部8最近的 一側(cè)。這兩個模塊均被形成為薄板外形或膜狀外形，并被賦予半透明性。 光發(fā)電模塊10主要由n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體構(gòu)成，并適用于通過接收 例如太陽光的光來產(chǎn)生電動勢。也就是說，光發(fā)電模塊10為透明太陽能電 池，其中，由例如TK)2、 ZnO等制成的膜電極在透明玻璃或例如PET(即 聚乙烯對苯二甲酸酯)的合成樹脂的表面上形成。因此，傳統(tǒng)的太陽能電 池可被用作光發(fā)電模塊10。另一方面，熱發(fā)電模塊11主要由n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體構(gòu)成，并 適用于根據(jù)其頂面和底面溫度之間的溫度差一一具體而言，通過接收熱 能一一來產(chǎn)生電動勢。熱發(fā)電模塊11可通過選擇傳統(tǒng)的電極材料和應(yīng)用到 已知的TFT (薄膜晶體管)技術(shù)制造。這里，層疊這些模塊10和11的順序不應(yīng)限制于所示出的實例，這些 模塊10和11中的任何一個可被放在玻璃7側(cè)。具有光電功能以及熱發(fā)電 功能的復(fù)合結(jié)構(gòu)模塊也可使用。另外，光發(fā)電模塊10也可主要由有機材料 制成。發(fā)電模塊10和11所產(chǎn)生的電力被存儲在安裝在車輛1上的接收側(cè)蓄 電裝置12中。饋送側(cè)線圏13和接收側(cè)線圏14用于從門2、 3、 4的各個發(fā) 電模塊IO、 11向接收側(cè)蓄電裝置12供給電力。具體而言，如圖4所示， 饋送側(cè)線圏13被單獨地布置在門2、 3、 4的預(yù)定部分，并被連接到發(fā)電模 塊10、 11。另一方面，作為饋送側(cè)線圏的對應(yīng)物的接收側(cè)線圏14被布置 在與饋送側(cè)線圏13相對的車體(body)上。這里，在圖4中，參考標號 15表示外面板，16表示門板，17表示門鎖定機構(gòu)。圖5為一框圖，其示出了通過前述線圏13、 14充電的控制線。門2、 3、 4分別具有與發(fā)電模塊10和11相連的饋送側(cè)蓄電裝置18、夾在饋送側(cè) 蓄電裝置18與饋送側(cè)線圏13之間電傳送電路控制裝置19。饋送側(cè)蓄電裝 置18為二次電池或電容器，其用于臨時存儲由發(fā)電才莫塊IO、 ll產(chǎn)生的電 力。電傳送電路控制裝置19將輸出自饋送側(cè)蓄電裝置18的直流轉(zhuǎn)換為交 流，并將轉(zhuǎn)換得到的交流饋送到饋送側(cè)線圏13。另外，電傳送電路控制裝 置19根據(jù)需要控制電壓和電流。另一方面，接收側(cè)線圏14通過進入電路控制裝置被連接到接收側(cè)蓄電 裝置12。通過將交流施加到饋送側(cè)線圏13，在接收側(cè)線圏14上產(chǎn)生感應(yīng) 電動勢。因此，進入電路控制裝置20適用于將在接收側(cè)線圈14上產(chǎn)生的 交流轉(zhuǎn)換為直流，并通過根據(jù)需要控制電壓或電流來用直流對接收側(cè)蓄電 裝置12充電。如同前面提到的饋送側(cè)蓄電裝置18—樣，接收側(cè)蓄電裝置 12可為二次電池或電容器，并通過電壓控制裝置21與蓄電池22連接。電 壓控制裝置21的作用在于將輸出自接收側(cè)蓄電裝置12的電壓調(diào)節(jié)為由之 對蓄電池充電的電壓。蓄電池22作為車輛1的總電源，電力由之,皮供到例 如起動器電機、前燈、內(nèi)部燈、刮水器電動機等電氣設(shè)備。相應(yīng)地，通過使用饋送側(cè)線圏13和接收側(cè)線圈14由此將電力從門2、 3、 4的發(fā)電模塊10和11饋送到接收側(cè)蓄電裝置12，能夠消除對于提供用 于在各門2、 3、 4和車體之間饋送電力的電氣配線(harness)的需要以及 對于借助墊圏(grommet)防水和防塵的需要。結(jié)果，車輛重量可得到減 輕，車輛的組裝可得到簡化。為了控制透過光致變色模塊9的光的量，并控制光發(fā)電模塊10和熱發(fā) 電模塊ll的發(fā)電量，提供了控制單元23。使用控制單元23的控制的概覽 在圖6中示出?？刂茊卧?3主要由樹:計算機構(gòu)成。控制單元23基于預(yù)先 輸入和存儲的信息進行計算，并基于計算結(jié)果向各個模塊9、 10、 11輸出 指示信號。例如，來自日射傳感器的信息24，即落在車輛l上的太陽光的量(或 強度(intensiveness))的檢測值作為用于計算的信息被輸入到控制單元 23。另外，導(dǎo)航信息(NAVI) 25和基礎(chǔ)設(shè)施(infrastructure)信息26被 輸入到控制單元23。導(dǎo)航信息25為在期望行駛路線上指明車輛1的當前 位置(即綿度、經(jīng)度和海拔)的信息，其-皮車內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)獲取。導(dǎo)航信息 25包含區(qū)分車輛1是在爬山還是下坡、車輛1在地方公路還是高速公路上 行駛、車輛1在城區(qū)還是在郊區(qū)、車輛1在直路還是在彎路行駛等的信息。 這些信息可預(yù)先按照地圖存儲，或也可以從人造衛(wèi)星接收。另一方面，基礎(chǔ)設(shè)施信息26為從地面信息分發(fā)系統(tǒng)(例如燈塔或信號 桿)發(fā)送的信號，且該信號可由與導(dǎo)航系統(tǒng)一起安裝在車輛1上的接收系 統(tǒng)接收。具體而言，基礎(chǔ)設(shè)施信息26為通過VICS (即車輛信息與通信系 統(tǒng))或SSVS (即超智能車輛系統(tǒng))獲取的信息。基礎(chǔ)設(shè)施信息26包含與 交通擁堵、道路建設(shè)、積雪、泥崩、河水上漲、交通阻斷、存在墜石或倒 樹、十字路口存在停止車輛、存在行人或動物、前方即將到達的十字路口 的交通燈指示(即紅、黃、綠)、前方即將到達的4失路交叉點的橫越桿的 信號和狀態(tài)指示、橫越桿和信號改變的時間等等有關(guān)的信息。另外，來自未示出的對車輛1的速度進行檢測的車速傳感器27的信息、 來自未示出的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)角度傳感器28的信息、來自未示出的加速器踏板 傳感器29的信息、來自未示出的制動踏板傳感器30的信息、來自未示出 的停車制動器傳感器31的信息、來自未示出的換檔位置傳感器32的信息 等等被輸入到控制單元23。車輛1的行駛條件一一具體而言，車輛1是否 正在停止、車輛l是否正在向前行駛、車輛l是否正在加速、車輛l是否 正在減速等一一可基于上面列出的信息進行判斷。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)使用上面提到的控制單元23進行將在下面闡釋的 發(fā)電控制。圖7為一流程圖，其示出了一個控制實例。首先，來自日射傳 感器的信息24和導(dǎo)航信息25被輸入(在步驟Sl中)。接著，基于來自日 射傳感器的輸入信息24判斷太陽輻射的量是否大于預(yù)設(shè)基準值a (在步驟 S2中)。例如，基準值cx被設(shè)置為在晴朗天氣下日落前的輻射量水平。因 此，步驟S2中的判斷也可以為在其他類型的信息的基礎(chǔ)上判斷當前時間是 否為白天或天氣是否晴朗的判斷。在步驟S2的答案為是的情況下，判斷車輛1是否正在隧道中行駛或進 入隧道(在步驟S3中)。換句話說，在步驟S3中進行的判斷是這樣的判 斷即使太陽光輻射量大，判斷車輛是否在陰影中或?qū)^陰影。步驟S3 中的判斷可基于上面提到的導(dǎo)航信息25進行。在車輛l并非在隧道中行駛的情況下，即在車輛1并非在陰影中故而 步驟S3中的回答為否的情況下，光致變色模塊9被致動(在步驟S4中)。 具體而言，通過向之施加電壓，透過光致變色模塊9的光的量被減小。結(jié) 果，進入車輛內(nèi)部8的光的量減小。因此，在對車輛內(nèi)部8進行冷卻的情 況下，車輛內(nèi)部8的冷卻效率得到改進。在這種情況下，即4吏透過光致變 色模塊9的光的量減小，足夠的太陽輻射落在車輛1上，故車輛內(nèi)部8的 亮度能夠得到保證。這意味著透過玻璃窗5的可視性不會降低。于是，光發(fā)電模塊io被致動，以便進行光發(fā)電(在步驟ss中)。光發(fā)電模塊10通過接收由光致變色模塊9減少的光來產(chǎn)生電動勢。因此，光 發(fā)電模塊10的發(fā)電量被降低，但其發(fā)熱量也被降低。由于這個原因，光發(fā) 電才莫塊10的發(fā)電效率的劣化及其耐久性的劣化能通過抑制其溫升得到避 免。其后，熱發(fā)電模塊ll被致動(在步驟S6中)。作為接收太陽光中的 熱線(例如紅外線)的結(jié)果，熱發(fā)電模塊ll的朝向光致變色才莫塊9的一面 的溫度相對升高。另外，由光致變色才莫塊9阻塞一部分進入輻射所產(chǎn)生的 熱也被傳送到熱發(fā)電模塊11的朝向光致變色模塊9的所述面。結(jié)果，熱發(fā) 電模塊11的兩個面的溫度之間的差，即朝向光致變色模塊9的面的溫度與朝向車輛內(nèi)部8的面的溫度之間的差變得更大。也就是說，由于才艮據(jù)溫度 差進行熱發(fā)電，熱發(fā)電效率得到改進，或者，熱發(fā)電的生產(chǎn)量得到提高。 這意味著通過光致變色模塊9阻塞一部分進入輻射所產(chǎn)生的熱能被用于產(chǎn) 生電力。相反，太陽光輻射量小于預(yù)設(shè)基準值ot,使得步驟S2的回答為否，程 序直接前進到步驟S5和S6，以便進行光發(fā)電和熱發(fā)電，而不致動光致變 色模塊9。在這種情況下，由于透過玻璃窗5的光的量相對較大，可視性 不會降低。另外，由于光致變色模塊9不阻塞光，其溫度不會格外升高。 然而，在這種情況下，到達光發(fā)電模塊10的光的量相對增大。由于這個原 因，光發(fā)電的生產(chǎn)量能得到提高，太陽能回收率的劣化能夠得到防止或避 免。至此闡釋的控制實例是對光致變色模塊9致動和解除致動的實例。然 而，根據(jù)本發(fā)明，透過光致變色模塊9的光的量，換言之，光致變色模塊 9的光透過率也根據(jù)車輛1的行駛條件(或環(huán)境)改變到多個才莫式。其實 例在圖8的流程圖中示出。根據(jù)此控制實例，圖6所列的信息被首先輸入 (在步驟S11中)。具體而言，來自日射傳感器的信息24、導(dǎo)舵/f言息25、 基礎(chǔ)設(shè)施信息26、來自車速傳感器的信息27、來自發(fā)動機旋轉(zhuǎn)角度傳感器 的信息28、來自加速器踏板傳感器的信息29、來自制動踏板傳感器的信息 30、來自停車制動器傳感器的信息31、來自換檔位置傳感器的信息32在 步驟S11中被輸入。于是，基于來自車速傳感器的信息27,判斷車輛l是 否凈皮停止(在步驟S12中)。在車輛1的速度高于預(yù)設(shè)值故而步驟S12的答案為否的情況下，判斷 i殳置倒檔級(reverse gear stage)的R (reverse)位置是否,皮選擇(在 步驟S13中)。在步驟S13中的答案為否的情況下，計算光致變色模塊9 的光透過率I。例如，光透過率I可在圖的基礎(chǔ)上進行計算。圖的實例在 圖9和10中示出。圖9示出了用于計算前門玻璃窗和擋風(fēng)玻璃中的光致變色模塊9的光 透過率I的圖。根據(jù)圖9所示的圖，車速和太陽輻射量被用作計算光透過率I的參數(shù)。光透過率I根據(jù)車輛加速和太陽輻射量的減小而被提高。這種^:置的目的在于通過在太陽輻射量小的情況下允許光容易地透過來保證 可視性，并促進光發(fā)電。另一方面，圖io示出了估計后門和艙背門的玻璃窗中的光致變色模塊9的光透過率I的圖。在圖10中，光透過率1^皮i殳置為總體低于圖9的圖所示。這是因為對于后門和艙背門的窗戶來說僅需要一定水平的可視性， 而并不像擋風(fēng)玻璃和前門的窗戶那樣。另外，這種設(shè)置的原因在于通過降低i^V車輛1的熱來改進冷卻效率，并增加熱發(fā)電的生產(chǎn)量。在圖8所示步驟S13中的答案為否的情況下，特別地，在R位置被選 擇以便向后驅(qū)動車輛1的情況下，或在車輛1向后行駛的情況下，計算光 透過率II (在步驟S15中)。圖11示出了用于對所有的玻璃5計算光透過率n的圖的一個實例。根據(jù)圖ii所示的圖，光透過率n才艮據(jù)太陽輻射 量的增加而輕微減小。在向后驅(qū)動車輛的情況下，有必要保證所有窗戶的可^SL性。出于這個目的，圖11的圖中的光透過率II被設(shè)置得較大，以便允許光的容易的透過。在車輛1停止故而步驟S12中的答案為是的情況下，基于導(dǎo)航信息25 和_&>5出設(shè)施信息26判斷車輛1是否在交通燈處停止(在步驟S16中)。也 就是說，進行步驟S16中的判斷，以便判斷車輛1正在如何停止。具體而 言，在步驟S16中，判斷車輛是臨時停止還是停止一定量的時間。因此，例如，步驟S16中的判斷可基于來自停車制動器傳感器n的信號進行，或基于作為基礎(chǔ)設(shè)施信息26的內(nèi)容之一的、關(guān)于交通擁堵的信息進行。在步驟S16中的答案為否的情況下，具體而言，在車輛l并非在信號 等處臨時停止且將持續(xù)一定量的時間不行駛的情況下，計算光透過率III (在步驟S17中)。圖12示出了用于計算透過率ni的圖的一個實例。如 上面提到的圖11所示的圖那樣，太陽輻射的量也被用作圖12中的參數(shù)， 且透過率III按照太陽輻射的量的上升而輕微減小。然而，對于R位置被 選擇的情況，光透過率III被i殳置為明顯低于圖11中的光透過率II。這 種^L置的原因在于，在車輛l停止一定量的時間的情況下，不必保證高的可視性，且有必要將車輛內(nèi)部8的溫度上升抑制得盡可能低。相反，在車輛1由于停止信號而暫時停下故而步驟S16的回答為是的 情況下，計算光透過率IV (在步驟S18中)。如同在前面提到的向前驅(qū)動 車輛1的情況下那樣，分別準備如圖13所示用于前門窗戶和擋風(fēng)玻璃的圖 以及如圖14所示用于后門和艙背門窗戶的圖。在步驟S8中，基于這些圖 計算光透過率IV。在圖13和14所示的圖中，太陽光輻射量和入射角(例 如太陽高度)；陂用作"i殳置光透過率IV的參數(shù)。由圖13和14可見，光透 過率IV隨著太陽輻射量的上升并隨著相對于窗戶5的入射角接近于直角 而減小。這樣設(shè)置的原因在于在太陽輻射量大的情況下有必要通過減小進 入車輛內(nèi)部8的太陽輻射量來改進冷卻效率，且即使在光透過率IV低的 情況下，可視性劣化的可能性相當?shù)汀Ａ硗?，由于每單位面積光量在相對 于窗戶5的入射角接近于直角的情況下大，光透過率IV在太陽光量大的 情況下被設(shè)置為相對較低的比率。在如上所闡釋地基于車輛1的行駛條件或其周圍的環(huán)境計算光致變色 模塊9的光透過率之后，光致變色模塊9根據(jù)計算得到的光透過率被致動 (在步驟S19中)。于是，如同圖7所示控制實例中那樣，光發(fā)電才莫塊IO 被致動(在步驟S20中)，熱發(fā)電模塊11被致動(在步驟S21中)。作為進行圖8所示控制的結(jié)果，透過光致變色才莫塊9的光的量，即透 過玻璃窗5的可^L性能才艮據(jù)車輛1的實際行駛條件及其周圍環(huán)境得到適當 的設(shè)置或調(diào)節(jié)。因此，車輛1中的冷卻效率能通過在不降低可視性的情況 下控制進入車輛內(nèi)部8的光的量得到改進。另外，熱發(fā)電與光發(fā)電的比例 可在進行這些發(fā)電時根據(jù)車輛1的實際行駛條件及其周圍的環(huán)境得到適當 的設(shè)置。結(jié)果，能量效率以及太陽能的回收效率能得到整體改進。如上所述，玻璃窗5的光透過率不僅影響熱發(fā)電的效率、光發(fā)電效率 以及可視性，還影響發(fā)電模塊10和11的溫度。具體而言，如果光透過率 在太陽光充足照射的情況下被降低，熱在玻璃窗5上蓄積，故使發(fā)電模塊 10和11的溫度上升。然而，如果溫度過度上升，光發(fā)電模塊10的發(fā)電效 率特別降低。為了避免這樣的問題，根據(jù)本發(fā)明，玻璃窗5的光透過率也根據(jù)發(fā)電模塊10與11的溫度而不是車輛1的行駛M被設(shè)置。具體而言，首先檢測發(fā)電模塊10和11的溫度或發(fā)電模塊10與11所 附著的玻璃窗5的溫度。這種溫度檢測可通過在發(fā)電模塊10與11或玻璃 窗5中布置(未示出的)溫度傳感器進行?；蛘?，溫度可由太陽輻射量或 外部溫度以及車輛1的速度進行推定。圖15示出了用于基于太陽輻射量或 外部溫度以及車輛1的速度推定模塊溫度的圖的實例。由圖15可見，模塊 溫度根據(jù)太陽輻射量或外部溫度的上升以及車速的降低被推定為較高的溫 度。在發(fā)電模塊10和11或玻璃窗5的溫度被檢測之后，基于檢測得到的 溫度設(shè)置玻璃窗5的光透過率。具體而言，在模塊溫度高的情況下，與模 塊溫度低的情況下相比，光透過率被設(shè)置為較高的比率。圖16示出了用于 設(shè)置玻璃窗5的光透過率的圖的一個實例。從圖16中可以看出，光透過 率一一換句話說，透過玻璃窗5的光的量一一根據(jù)太陽輻射量以及模塊溫 度的上升^Li殳置為較高的比率。因此，在發(fā)電模塊10與11或玻璃窗5的溫度高或變高的情況下，允 許太陽光容易地透過玻璃窗5。這意味著熱難以在玻璃窗5上蓄積。由于 這個原因，發(fā)電模塊10與11中的溫度上升得到了抑制。結(jié)果，可由發(fā)電 模塊高效率地進行發(fā)電。這里，用于基于模塊溫度以這種方式控制透過窗 5的光的量的裝置對應(yīng)于用于增大透過本發(fā)明的光致變色材料的光的量的 裝置。另外，光發(fā)電模塊10和熱發(fā)電模塊11以可傳熱的方式布置。因此， 在太陽輻射量大的情況下，通過降低光透過率以l更抑制光發(fā)電的生產(chǎn)量， 光發(fā)電模塊10中過度的溫度上升可得到抑制。結(jié)果，可防止光發(fā)電模塊 IO的發(fā)電效率的劣化，且其耐久性能夠得到改進。另一方面，由于熱發(fā)電 模塊11將光發(fā)電模塊10的熱轉(zhuǎn)換為電力，太陽能的回收效率能夠進一步 得到改進。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)，使用饋送側(cè)線圏13和接收側(cè)線圏 14將電力從門側(cè)供到車體側(cè)。因此，為了改進電傳輸效率，優(yōu)選為進行圖17所示的控制。在圖17中，來自前面提到的門鎖定機構(gòu)的門鎖定信號被 首先輸入(在步驟S31中)。于是，基于門鎖定信號判斷門2、 3、 4是否 關(guān)閉(在步驟S32中)。在步驟S32中的回答為否的情況下，程序結(jié)束而不進行任何特別的控 制。相反，在步驟S32中的回答為是的情況下，關(guān)閉的門2、 3、 4的電力 傳送/接收裝置被致動(在步驟S33中)。具體而言，電力在門2、 3、 4的 饋送側(cè)線圏13與接收側(cè)線圏14之間通過在它們之間產(chǎn)生電磁感應(yīng)而被傳 送。因此，電力可以以最短距離在線圏13與14之間傳送，電力傳送過程 中的電力損耗因此被最小化。這里，根據(jù)本發(fā)明，光致變色材料的類型以及光致變色材料、玻璃、 發(fā)電模塊的布置可任意改變。其實例將在下文中闡釋。圖18示出了這樣的 實例熱線反射光致變色模塊9A在車輛內(nèi)部8—側(cè)的面上(下文中的內(nèi) 表面)被附著到玻璃7，且熱發(fā)電模塊11和光發(fā)電模塊10被附著到光致 變色模塊9A的內(nèi)表面。根據(jù)這種配置，在通過增大其反射率來相對減小 透過光致變色模塊9A的光的量的情況下，熱被集中在光致變色模塊9A以 及玻璃7上。結(jié)果，熱發(fā)電模塊11的發(fā)電效率能使用所集中的熱得到改進。圖19示出了熱發(fā)電模塊11和光發(fā)電模塊10被附著到玻璃7的內(nèi)表面 且吸收熱的光致變色模塊9B被附著到玻璃7的外表面的實例。根據(jù)這種 配置，在通過增大其吸收率來相對減小透過光致變色模塊9B的光的量的 情況下，熱在光致變色模塊9B和玻璃7上蓄積。結(jié)果，可使用所蓄積的 熱改進熱發(fā)電模塊11的發(fā)電效率。圖20示出了層疊玻璃結(jié)構(gòu)的實例。具體而言，>^射熱的光致變色模塊 9A被附著到外層玻璃7A的內(nèi)表面，光發(fā)電模塊10和熱發(fā)電模塊11被夾 在光致變色模塊9A與內(nèi)層玻璃7B之間。換句話說，將內(nèi)層玻璃7B在車 輛內(nèi)部8—側(cè)添加到圖18所示的構(gòu)造。相應(yīng)地，熱發(fā)電模塊ll的發(fā)電效 率能夠如圖18所示的實例那樣得到改進。圖21也示出了層疊玻璃結(jié)構(gòu)的實例。具體而言，吸收熱的光致變色模 塊9B被附著到外層玻璃7A的外表面，熱發(fā)電模塊11和光發(fā)電模塊10被附著到外層玻璃7A的內(nèi)表面，內(nèi)層玻璃7B被布置在熱發(fā)電模塊11和光 發(fā)電模塊10的內(nèi)表面上。換句話說，內(nèi)層玻璃7B在車輛內(nèi)部8—側(cè)被添 加到圖19所示的構(gòu)造。相應(yīng)地，熱發(fā)電模塊11的發(fā)電效率能夠如圖19 所示的實例那才羊得到改進。另外，圖22示出了一實例，其中，光發(fā)電模塊10和熱發(fā)電模塊11 被附著到玻璃7的內(nèi)表面，反射熱的光致變色模塊9A被附著到發(fā)電模塊 10與11的內(nèi)表面。另外，圖23示出了一實例，其中，吸收熱的光致變色 模塊9B被附著到玻璃7的外表面，光發(fā)電模塊10和熱發(fā)電模塊11被附 著到光致變色模塊9B的外表面。在這些構(gòu)造中，光致變色模塊9的溫度 可通過吸收熱線由作為調(diào)光結(jié)果產(chǎn)生的熱上升。結(jié)果，熱發(fā)電模塊ll的溫 度在車輛內(nèi)部8—側(cè)上升為高于更接近車外的一側(cè)的溫度。在冬季，外部 溫度特別低，故車輛內(nèi)部8—側(cè)與車外一側(cè)的溫度之間的差變得更大。因 此，除了外部溫度與車輛內(nèi)部8溫度之間的差外，熱發(fā)電模塊ll使用這種 光控所產(chǎn)生的溫度差(即熱能)有效地產(chǎn)生電力。結(jié)果，熱發(fā)電模塊11 的發(fā)電效率得到改進。這里，本發(fā)明不應(yīng)限制于如上所闡釋的特定實例。具體而言，用于選 擇車輛1的變速比范圍的換檔模式也可被用作表示車輛1的行駛條件的信 息。例如，本發(fā)明還可適用于不在下雪模式(其中，開始移動車輛l的變 速比小于最大變速比)被選擇的情況下進行減小光透過量的控制，在下雪 模式以外的換檔模式被選擇的情況下進行任何一種上面所述的控制。另夕卜， 本發(fā)明可適用于例如陽光房、溫室等靜止設(shè)施。另外，本發(fā)明還包含僅熱 發(fā)電模塊被附著到玻璃的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電系統(tǒng)，其用于利用落在將預(yù)定的內(nèi)部空間與外部空間分開的透明板上的太陽能產(chǎn)生電力，其特征在于所述透明板具有薄的板狀或膜狀熱發(fā)電模塊，該模塊可傳送太陽能中的至少一部分可見光，且根據(jù)所述內(nèi)部空間的溫度與所述外部空間的溫度之間的溫度差產(chǎn)生電動勢。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于除所述熱發(fā)電模塊以外，所述透明板具有薄的板狀或膜狀光致變色材 料，該材料能夠改變穿透所述光致變色材料的光量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于還包含控制裝置，其用于與可見光量小的情況下相比，在可見光量大的情 況下，減少穿透所述光致變色材料的光量。
4. 一種發(fā)電系統(tǒng)，其用于利用落在將車內(nèi)與車外分開的玻璃窗上的太 陽能產(chǎn)生電力，其特征在于所述玻璃窗包含薄的板狀或膜狀光致變色材料，其能夠改變穿透所述光致變色材 料的光量，以及薄的板狀或膜狀熱發(fā)電4莫塊，其可傳送太陽能中的至少一部分可 見光，根據(jù)車內(nèi)溫度與車外溫度之間的溫度差產(chǎn)生電動勢，并且能夠 用所述光致變色材料傳送熱；且該系統(tǒng)還包含控制裝置，所述控制裝置用于基于所述車輛的行駛* 控制穿透所述光致變色材料的光量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述行駛條件包含下列之 中的至少任意一個車速；車輛上的太陽輻射量； 例如向前行駛和向后行駛等行駛模式； 用于選擇車輛變速比范圍的變速模式； 車輛位置和預(yù)先存儲的行駛環(huán)境；以及 從外部傳送來的行駛環(huán)境。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5中的任意一項的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于 所述光致變色材料包含能夠控制熱線吸收率的調(diào)光玻璃，且 所述控制裝置適用于通過增大熱線吸收率來減小穿透所述光致變色材料的光量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-5中的任意一項的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于 所述光致變色材料包含作為光反射層的調(diào)光玻璃，其中，對熱線的反射是可控制的，且所述光控玻璃是布置在所述透明板或所述玻璃窗的與太 陽光進來的一側(cè)相反的一側(cè)上；且所述控制裝置適用于通過增大對熱線的反射來減小穿透所述光致變色 材料的光量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2-7中的任意一項的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于 所述光致變色材料以可傳送熱的方式與所述熱發(fā)電才莫塊的內(nèi)表面與外表面中溫度高于另一面的一個相連；且所述熱發(fā)電^f莫塊適用于根據(jù)所述光致變色材料側(cè)的溫度與相反側(cè)的溫 度之間的溫度差產(chǎn)生電動勢。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-8中任意一項的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于 所述透明板或所述玻璃窗還包含薄的板狀或膜狀光發(fā)電模塊，該模塊通過由接收太陽光實現(xiàn)的光電轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生電動勢。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于 所述光發(fā)電模塊以可傳送熱的方式與所述光致變色材料相連。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于還包含 用于與所述光發(fā)電模塊的溫度低的情況下相比在所述光發(fā)電模塊的溫度高的情況下增大穿透所述光致變色材料的光量的裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9-11中任意一項的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于 所述光發(fā)電模塊被布置在所述熱發(fā)電模塊的外側(cè)。
全文摘要
目的在于在不喪失照明功能的情況下利用太陽能。出于此目的，提供了一種使用落在將預(yù)定內(nèi)部空間8與外部空間分開的透明板7上的太陽能產(chǎn)生電力的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于透明板7具有薄的膜狀或板狀熱發(fā)電模塊11，其可透過太陽能中的至少一部分可見光，且其通過內(nèi)部空間的溫度與外部空間的溫度之間的溫度差來產(chǎn)生電動勢。因此，可利用對進入內(nèi)部空間8的光進行阻塞產(chǎn)生的熱來產(chǎn)生電力。
文檔編號H02N11/00GK101228686SQ200680027130
公開日2008年7月23日 申請日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者坪根賢二 申請人:豐田自動車株式會社