一種車(chē)用太陽(yáng)能移動(dòng)設(shè)備充電裝置＊

姜能惠，倪晉挺，洪誠(chéng)

（安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車(chē)工程系，安徽 蕪湖 241000）

前言

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車(chē)漸漸成為人們不可或缺的出行工具。中國(guó)汽車(chē)保有量也在迅速上升，汽車(chē)數(shù)量的增多也促進(jìn)了各種車(chē)載設(shè)備的發(fā)展，長(zhǎng)途旅程中，由于時(shí)間較長(zhǎng)，而移動(dòng)設(shè)備的電量有限，旅途中若出現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備電量耗盡關(guān)機(jī)的情況，就會(huì)影響車(chē)內(nèi)人員與外界的聯(lián)系，并且也使得車(chē)內(nèi)乘客無(wú)法使用移動(dòng)設(shè)備盡情娛樂(lè)。因此，研究一種為移動(dòng)設(shè)備充電的車(chē)載裝置顯得十分必要。

商品化晶體硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率最高，但受材料純度和制備工藝限制，成本高，很難再提高轉(zhuǎn)化效率或降低成本。而薄膜太陽(yáng)能電池只需幾微米的厚度就能實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，是降低成本和提高光子循環(huán)的理想材料。目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)已得到了普遍應(yīng)用，且系統(tǒng)完全穩(wěn)定。因此，設(shè)計(jì)一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的充電裝置隨車(chē)使用是具有重要意義的。

1 車(chē)用太陽(yáng)能移動(dòng)設(shè)備充電裝置的設(shè)計(jì)背景

社會(huì)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類(lèi)的生存都要以能源為根蒂，經(jīng)濟(jì)的迅猛增長(zhǎng)，使得耗費(fèi)的能源也越來(lái)越多，各種傳統(tǒng)能源的儲(chǔ)量已岌岌可危。面臨能源問(wèn)題，人類(lèi)開(kāi)始逐漸重視太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源，并積極采取相關(guān)措施，尋求可再生的清潔能源，來(lái)緩解能源危機(jī)。

由圖1可知，在諸多消耗能源中，太陽(yáng)能處于最突出的地位。作為新型的綠色可再生能源，太陽(yáng)能與其他新能源相比具有非常大的優(yōu)勢(shì)，是目前最為理想的可再生能源，特別是進(jìn)入二十一世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)成為了最熱門(mén)行業(yè)之一。太陽(yáng)能與其他能源相比，有著明顯優(yōu)勢(shì)。

圖1 能源消耗對(duì)比圖

（1）儲(chǔ)量的“無(wú)限性”：太陽(yáng)每秒鐘放射的能量大約是118668kw，一年內(nèi)到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤共約12046596千億噸，是目前世界主要能源儲(chǔ)量的一萬(wàn)倍。

（2）存在的普遍性：相對(duì)于其他能源來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能對(duì)于地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。

（3）利用的清潔性：太陽(yáng)能像風(fēng)能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開(kāi)發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染。

（4）利用的經(jīng)濟(jì)性：一是太陽(yáng)能隨地取用，沒(méi)有“稅費(fèi)”；二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，太陽(yáng)能利用不僅存在可能性而且存在可行性。

基于太陽(yáng)能的以上特性，根據(jù)汽車(chē)行駛的隨動(dòng)特點(diǎn)，為了滿(mǎn)足車(chē)內(nèi)乘員隨時(shí)隨地有電可充的需求，利用薄膜太陽(yáng)能電池板，設(shè)計(jì)一種車(chē)用太陽(yáng)能移動(dòng)設(shè)備充電裝置，不消耗汽車(chē)蓄電池的電量，在不影響汽車(chē)使用的情況下滿(mǎn)足移動(dòng)設(shè)備的充電需求，只需要一根USB充電線(xiàn)就可以解決移動(dòng)設(shè)備電量耗盡的煩惱。

2 車(chē)用太陽(yáng)能移動(dòng)設(shè)備充電裝置的工作原理

如圖2所示，在使用該車(chē)用太陽(yáng)能移動(dòng)設(shè)備充電裝置時(shí)，由于連接螺栓18將車(chē)內(nèi)板架2連接在車(chē)頂棚上，然后蓄電池12放在電池殼13中，將USB接口15、開(kāi)關(guān)25、電量指示燈26與蓄電池12連接完畢，此時(shí)將電池殼13通過(guò)螺釘21安裝在車(chē)內(nèi)板架2上（如圖3、圖4所示），再將裝飾蓋14蓋設(shè)在車(chē)內(nèi)板架2上，頂卡爪23和底卡爪19卡合（如圖5所示），則裝飾蓋 14完成與車(chē)內(nèi)板架 2的配合，裝飾蓋 14的尺寸大于車(chē)內(nèi)板架2，可將車(chē)內(nèi)板架2完全蓋住，不影響車(chē)頂美觀(guān)，如圖6所示。太陽(yáng)能板架1展開(kāi)后通過(guò)吸盤(pán)4吸附在車(chē)頂上，通過(guò)中間架8鉸接的兩塊太陽(yáng)能板架1可與車(chē)頂?shù)幕《绕鹾?，薄膜太?yáng)能電池板9將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存進(jìn)蓄電池12，使用者可通過(guò)開(kāi)關(guān)25打開(kāi)USB接口15的供電，通過(guò)USB接口15給移動(dòng)設(shè)備充電，蓄電池外接USB接口和開(kāi)關(guān)的技術(shù)在移動(dòng)電源領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用，本裝置直接采用此技術(shù)即可，太陽(yáng)能板架1的端部具有折邊16，這樣的設(shè)計(jì)可避免行車(chē)過(guò)程中氣流大量涌進(jìn)太陽(yáng)能板架1底部而將太陽(yáng)能板架1掀翻的情況發(fā)生，增加了行車(chē)的安全性，木質(zhì)鏟板6可從鏟板槽5中取出，用于將吸盤(pán)4鏟起，彈簧3可起到減震作用，也使得太陽(yáng)能板架1具有一定的活動(dòng)余度，給太陽(yáng)能板架1的拆卸提供了便利。

圖2 結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 車(chē)內(nèi)板架部分拆下裝飾蓋后的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 車(chē)內(nèi)板架部分的側(cè)視圖

圖5 底卡爪和頂卡爪配合 的結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 裝飾蓋的結(jié)構(gòu)示意圖

3 車(chē)用太陽(yáng)能移動(dòng)設(shè)備充電裝置的優(yōu)越性

（1）車(chē)用太陽(yáng)能移動(dòng)設(shè)備充電裝置的裝飾蓋的尺寸大于車(chē)內(nèi)板架，可將車(chē)內(nèi)板架完全蓋住，不影響車(chē)頂美觀(guān)。

（2）車(chē)用太陽(yáng)能移動(dòng)設(shè)備充電裝置的薄膜太陽(yáng)電池板除了平面之外，也因?yàn)榫哂锌蓳闲钥梢灾谱鞒煞瞧矫鏄?gòu)造其應(yīng)用范圍大，可與不同車(chē)頂配合使用，應(yīng)用前景非常廣泛。同時(shí)，薄膜太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能向蓄電池充電，使用者只需要打開(kāi)開(kāi)關(guān)就可以通過(guò) USB接口給移動(dòng)設(shè)備充電。非常方便快捷。

（3）太陽(yáng)能板架的端部具有折邊，這樣的設(shè)計(jì)可避免行車(chē)過(guò)程中氣流大量涌進(jìn)太陽(yáng)能板架底部而將太陽(yáng)能板架掀翻的情況發(fā)生，增加了行車(chē)的安全性。

（4）車(chē)用太陽(yáng)能移動(dòng)設(shè)備充電裝置的彈簧在車(chē)輛振動(dòng)時(shí)，不管是伸長(zhǎng)還是壓縮，彈簧長(zhǎng)度的變化帶來(lái)能量的變化，都可起到減震作用，整個(gè)長(zhǎng)度變換范圍ΔX也使得太陽(yáng)能板架具有一定的活動(dòng)余度。木質(zhì)鏟板可從鏟板槽中取出，將吸盤(pán)鏟起，便于太陽(yáng)能板架的拆卸。

（5）車(chē)用太陽(yáng)能移動(dòng)設(shè)備充電裝置可折疊收納，不用時(shí)占用空間小，使用時(shí)安裝在車(chē)頂，滿(mǎn)足車(chē)內(nèi)人員移動(dòng)設(shè)備的充電需求，節(jié)能環(huán)保，非常適合在長(zhǎng)途旅程中使用。

4 結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)的車(chē)用太陽(yáng)能移動(dòng)設(shè)備充電裝置，利用太陽(yáng)能資源對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行充電，采用時(shí)下流行的USB充電接口設(shè)置，便于車(chē)內(nèi)人員使用?？傊?，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、清潔美觀(guān)、綠色環(huán)保、使用便捷，解決了車(chē)內(nèi)人員移動(dòng)設(shè)備充電的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)在車(chē)載設(shè)備上推廣太陽(yáng)能技術(shù)具有現(xiàn)實(shí)意義。