本實用新型涉及新能源汽車領(lǐng)域，具體涉及一種用于太陽能汽車的可調(diào)節(jié)車頂太陽能裝置。

背景技術(shù)：

汽車工業(yè)是我國戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)，據(jù)統(tǒng)計，2014中國汽車產(chǎn)銷量超過2800萬輛，創(chuàng)全球歷史新高，連續(xù)八年蟬聯(lián)全球第一。而在全球環(huán)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(yè)未來發(fā)展的主要方向。隨著政府全面出臺支持發(fā)展電動汽車的政策，企業(yè)對產(chǎn)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(fā)展，預(yù)計全年銷量為50萬輛。預(yù)計未來相當長一段時間，電動汽車將保持高速發(fā)展趨勢。然而電動汽車也存在隱患和發(fā)展痛點。其中，充電是制約電動汽車發(fā)展和普及的一項瓶頸技術(shù)，主要體現(xiàn)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(shè)施有充電樁和充電站。充電樁提供的充電過程緩慢，適合于家用。充電站可提供慢速和快速充電兩種方式，但是由于充電速度比加油速度慢很多，不僅設(shè)備要求高，還需要建設(shè)大量停車位占用土地資源，因此導(dǎo)致充電站的建設(shè)成本巨大，也使得當前充電站的建設(shè)速度遠遠趕不上電動車發(fā)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占據(jù)，不僅使電動車無法充電，也浪費了社會資源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種用于太陽能汽車的可調(diào)節(jié)車頂太陽能裝置，解決了以上所述的技術(shù)問題。

本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種用于太陽能汽車的可調(diào)節(jié)車頂太陽能裝置，包括太陽能電池板、連接機構(gòu)和用于調(diào)節(jié)太陽能電池板與汽車頂棚之間角度的調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述連接機構(gòu)包括至少一個頂桿，所述至少一個頂桿一端與太陽能電池板鉸接，所述至少一個頂桿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(shè)置凹槽，并將連接機構(gòu)設(shè)置在凹槽中，設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單；在不同光照條件下，通過調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)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盡可能迅速且有效地吸收光能并將光能轉(zhuǎn)化為電能儲能在車載動力電池中，不僅可以增加行駛里程，而且可以減少充電次數(shù)，緩解電動汽車充電難的問題。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)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(gòu)包括四個頂桿；所述矩形太陽能電池板包括第一端和與第一端垂直設(shè)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(shè)有一個頂桿，所述第三端與第二端的對應(yīng)位置處也設(shè)有頂桿。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術(shù)方案中，太陽能電池板通過頂桿設(shè)置在汽車頂棚上，結(jié)構(gòu)簡單，連接效果好。

進一步，所述頂桿一端與所述太陽能電池板通過球形鉸鏈連接。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術(shù)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，故頂桿和太陽能電池板連接處用球鉸進行連接。

進一步，所述調(diào)節(jié)機構(gòu)包括控制器、微型空氣泵和與所述頂桿個數(shù)相同的高度調(diào)節(jié)組件，每個高度調(diào)節(jié)組件均包括用于驅(qū)動頂桿上下運動的氣壓缸和用于控制頂桿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(shè)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。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術(shù)方案中，采用控制器向高度控制閥輸出控制信號，高度控制閥根據(jù)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(qū)動頂桿上下運動，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。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術(shù)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(shè)置在凹槽中，同時進氣管口設(shè)置在凹槽的內(nèi)壁四側(cè)，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(diào)節(jié)車頂太陽能裝置還包括設(shè)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。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術(shù)方案中，可以通過太陽光跟蹤傳感器所感應(yīng)到的太陽位置調(diào)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(zhuǎn)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(diào)節(jié)車頂太陽能裝置還包括套設(shè)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(yīng)位置處設(shè)有通孔。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術(shù)方案中，通過設(shè)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(shè)有用于調(diào)節(jié)照射到所述光伏探測器上陽光投影的大小和形狀的透鏡。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術(shù)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(diào)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提供的一種用于太陽能汽車的可調(diào)節(jié)車頂太陽能裝置的側(cè)視圖；

圖2為本實用新型實施例1中調(diào)節(jié)機構(gòu)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、頂桿，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(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

圖1為實施例1提供的一種用于太陽能汽車的可調(diào)節(jié)車頂太陽能裝置的側(cè)視圖，如圖1所示，包括太陽能電池板1、連接機構(gòu)和用于調(diào)節(jié)太陽能電池板與汽車頂棚2之間角度的調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述連接機構(gòu)包括至少一個頂桿4，所述至少一個頂桿4一端與太陽能電池板鉸接，所述至少一個頂桿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(gòu)包括四個頂桿4，所述矩形太陽能電池板包括第一端和與第一端垂直設(shè)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(shè)有一個頂桿4，所述第三端與第二端的對應(yīng)位置處也設(shè)有頂桿，通過以上結(jié)構(gòu)使太陽能電池板設(shè)置在汽車頂棚上，結(jié)構(gòu)簡單，連接效果好。當然在其他實施例中，可以根據(jù)實際情況對頂桿的位置和個數(shù)進行限定，這些限定均在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。

圖2為實施例1中調(diào)節(jié)機構(gòu)的連接示意圖，所述調(diào)節(jié)機構(gòu)包括控制器(圖中未示出)、微型空氣泵5和與所述頂桿4個數(shù)相同的高度調(diào)節(jié)組件，每個高度調(diào)節(jié)組件均包括用于驅(qū)動頂桿上下運動的氣壓缸6和用于控制頂桿4運動距離的高度控制閥7，所述氣壓缸6設(shè)置在頂桿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(shè)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(shè)有排氣閥8。本實施例采用控制器向高度控制閥輸出控制信號，高度控制閥根據(jù)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(qū)動頂桿上下運動，從而改變太陽能電池板與汽車頂棚之間角度。如圖2所示，所述頂桿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(shè)置凹槽，并將連接機構(gòu)設(shè)置在凹槽中，設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單；同時在不同光照條件下，通過調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)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盡可能迅速且有效地吸收光能并將光能轉(zhuǎn)化為電能儲能在車載動力電池中，不僅可以增加行駛里程，而且可以減少充電次數(shù)，緩解電動汽車充電難的問題。

優(yōu)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(shè)置在凹槽中，同時進氣管口設(shè)置在凹槽的內(nèi)壁四側(cè)，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(yōu)選實施例中，所述可調(diào)節(jié)車頂太陽能裝置還包括設(shè)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(yīng)到的太陽位置調(diào)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(zhuǎn)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、拋光基材或涂覆反光涂料。兩組相交的擋光板置于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于受到擋光板的遮擋只能接受到散射光，結(jié)果輸出信號產(chǎn)生差異，經(jīng)反饋處理電路比較放大處理后可控制調(diào)節(jié)機構(gòu)，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(jié)構(gòu)簡單，成本低，跟蹤精度較高。

在另一優(yōu)選實施例中，所述可調(diào)節(jié)車頂太陽能裝置還包括套設(shè)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(yīng)位置處設(shè)有通孔，通過設(shè)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(yōu)選的實施例中，所述通孔處設(shè)有用于調(diào)節(jié)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(diào)整太陽能電池板的角度。

采用裝置后，假設(shè)一天中能垂直照射的時間為10點到14點，其余時刻近似簡化為不采用改進裝置。在有效采光時間內(nèi)所獲得的能量W₁等于太陽能板面積A與f(γ)計算后的結(jié)果(f(γ)是以光強γ為變量的函數(shù))。

若不采用改進裝置，則太陽能板的等效采光面積為Asinα，若計算一天內(nèi)該等效采光面積所能產(chǎn)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(guān)。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?shù)氐牡乩砭暥?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。太陽赤緯等于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(xiàn)以北京地區(qū)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

在有效采光時間內(nèi)所獲得的能量W2等于與f(γ)進行計算后的結(jié)果。因此發(fā)電功率提高比例

對比改進前后太陽能板所能轉(zhuǎn)化為電能的大?。?/p>

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(fā)電量計算公式為

太陽能板發(fā)電功率×有效日照小時數(shù)×系統(tǒng)效率＝300×5×70％＝1.05Kwh。

裝備改進裝置后太陽能板日發(fā)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，并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(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。