CN105438270B - 一种可实现光电转换的车辆顶棚 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可实现光电转换的车辆顶棚,所述车辆顶棚包括光电管板、加强筋、ETFE膜和连接在光电管板上的发电***,所述光电管板设置在加强筋相应的空槽内,包括光电管和表面涂有绝缘层的碳纤维板,所述碳纤维板设有电极孔、电极引出导线Ⅰ和电极引出导线Ⅱ,电极引出导线Ⅰ从碳纤维板的一面引出,电极引出导线Ⅱ从碳纤维板的另一面引出,用来连接相邻两个光电管板中的正负极,所述光电管与电极孔相连构成回路;所述ETFE膜覆盖在光电管板外层。本发明所述车辆顶棚能够有效的将太阳能转化成电能,供车内电器使用,也能够大大减轻车的重量,提高车顶棚的刚度和强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种可实现光电转换的车辆顶棚,尤其是一种镶嵌密集细微光电管的车辆顶棚,既属于车辆零部件领域,也涉及光电领域。
背景技术
随着汽车行业的不断发展,汽车内部不断增设新的电子设备来满足人们的需求,导致汽车内部用电量不断增加。
现有汽车内部电源主要是通过汽车上的蓄电池供电给起动机,起动机启动发动机,发动机带动发电机,发电机给蓄电池充电,从而满足汽车内部电器件用电需求。然而,在发动机不工作的时候,汽车的用电全部来自于蓄电池,所以如果不着车,长时间开着大灯或者听音乐就会造成蓄电池亏电而导致汽车无法启动。
另外,发电机的发电量是随着发动机转速的升高而升高的,怠速的时候发电量最小,高速的时候较大。然而,在日益拥堵的道路上,很难使汽车处于高速行驶状态,导致无法对蓄电池连续供电。
目前,车辆顶棚是车厢顶部的盖板,车身整体结构的一部分,它具有为乘员遮风挡雨的作用。同时具有刚性强,安全性好,汽车侧翻时起到保护乘员的作用。但是并没有其他特殊的功能。
由于车辆顶棚属于轮廓尺寸较大的大型覆盖件,也是一天当中接触时间最长的部件。因此,有必要开发一种新型的可光电转换的汽车顶棚,使其利用太阳能转化成电能,满足车辆内部电器件的需求。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种可进行光电转换的车辆顶棚,该车辆顶棚镶嵌有密集细微的光电管,所述车辆顶棚包括光电管板、碳纤维加强筋、ETFE膜和连接在光电管板上的发电***,所述光电管板设置在碳纤维加强筋相应的空槽内,包括光电管和表面涂有绝缘层的碳纤维板,所述碳纤维板设有电极孔、电极引出导线Ⅰ和电极引出导线Ⅱ,电极引出导线Ⅰ从碳纤维板的一面引出,电极引出导线Ⅱ从碳纤维板的另一面引出,用来连接相邻两个光电管板中的正负极,所述光电管与电极孔相连构成回路;所述光电管板外层覆盖一层ETFE膜,防止光电管板在遇水或者潮湿的时候造成短路。
本发明所述光电管板上的每个光电管之间串联,横向每块光电管板通过电极引出导线Ⅰ和电极引出导线Ⅱ并联,纵向每块光电管板通过电极引出导线Ⅰ和电极引出导线Ⅱ串联,可以直接为负载供电或者为蓄电池充电。
为满足车辆顶棚的强度、刚度要求,降低顶棚重量,本发明所述加强筋为通过冲压工艺制成的碳纤维加强筋。
为了防止光电管板从加强筋空槽中掉落,使光电管板固定在空槽内部,本发明所述光电管板和加强筋采用强性粘结剂粘结;所述强性粘结剂包括氯丁橡胶、聚丙烯酸酯、聚氨酯、SBS热塑性弹性体和聚酰胺等。
本发明所述发电***包括顶棚集成光电管、DC/DC变换器、MPPT和蓄电池组。其中,顶棚集成光电管与DC/DC变换器连接,将电能输送到DC/DC变换器;DC/DC变换器,接收顶棚集成光电管产生的电能,输出电流,用于整车负载或给蓄电池组充电;MPPT与DC/DC变换器连接,通过监测顶棚集成光电管和蓄电池组的电压和电流,来控制DC/DC变换器的输出功率,使集成光电管在任何光照条件下均工作在最大功率点;蓄电池组,用于储备多余的电能,给整车负载提供功率。
本发明的优点和积极效果是:
1、本发明通过在车辆顶棚上镶嵌密集细微的光电管,使其能够充分利用太阳光能,将其转化成电能,供车内电器件使用,绿色、节能、健康、环保。
2、本发明在车辆顶棚设有发电***,在给车辆负载提供电能的同时可以将多余的电能将储存在蓄电池组中,以备再用,可以满足用电量较大的车辆。
3、本发明所述的车辆顶棚采用通过冲压工艺制成的碳纤维加强筋,使车辆顶棚具有较高的强度和刚度,而且重量轻、外观良好。
4.、本发明所述的车辆顶棚采用ETFE膜,使顶棚能够承受较大的冲击力、韧性好、抗拉强度高,透光性强,并且有效防水、防潮,即使破损,也不必更换,只需打上一块补丁便会自行愈合。同时,具有良好的自洁功能,使膜的表面基本上不沾灰尘。
附图说明
图1为本发明镶嵌密集细微光电管的车辆顶棚的结构示意图。
图2为本发明中镶嵌密集细微光电的光电管板结构示意图。
图3为本发明碳纤维板结构示意图。
图4为本发明碳纤维板(图3)A-A剖面图。
图5为本发明镶嵌密集细微光电管的车辆顶棚发电***流程图。
具体实施方式
为更好地理解本发明,下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
参阅图1,本发明所述车辆顶棚包括光电管板1、碳纤维加强筋2,所述光电管板1设置在碳纤维加强筋2相应的空槽内3,并通过强性粘结剂粘结,所述的碳纤维加强筋2为网格状结构。
参阅图2至图4,本发明所述光电管板1包括光电管4、碳纤维板5、ETFE膜6,所述碳纤维板5表面设有电极孔7、电极引出导线Ⅰ(8)和电极引出导线Ⅱ(9),电极引出导线Ⅰ(8)从碳纤维板的一面引出,电极引出导线Ⅱ(9)从碳纤维板的另一面引出,用来连接相邻两个光电管板1中的正负极;所述光电管4与电极孔7相连,构成回路;所述碳纤维板5和ETFE膜6之间是通过强性粘结剂粘结,用来防水、防潮,防止光电管4在遇到潮湿或者雨水的时候短路。
由于碳纤维板5具有导电性,所以碳纤维板5表面均应涂有绝缘层。
参阅图5,本发明所述车辆顶棚发电***包含四部分:顶棚集成光电管、DC/DC变换器、MPPT和蓄电池组。其中,顶棚集成光电管即镶嵌密集细微光电管的车辆顶棚,与DC/DC变换器连接,利用光电管将太阳能转化成电能,并将电能输送到DC/DC变换器;DC/DC变换器,接收顶棚集成光电管产生的电能,输出电流,用于整车负载或给蓄电池组充电;MPPT为最大功率点控制***,与DC/DC变换器连接,通过监测顶棚集成光电管和蓄电池组的电压和电流,来控制DC/DC变换器的输出功率,使集成光电管在任何光照条件下均工作在最大功率点;蓄电池组,用于储备多余的电能,给整车负载提供功率。
若整车负载所需功率大于DC/DC变换器输出功率,则蓄电池组与顶棚集成光电管共同给整车负载提供功率。反之,顶棚集成光电管在给整车负载提供功率的同时给蓄电池组充电。
在具体制造过程中,根据车顶棚的大小选取碳纤维加强筋2,所述碳纤维加强筋由9个横梁,3个纵梁构成;选取16块表面涂有绝缘层的碳纤维板5,每块碳纤维板5表面设有32个电极孔7,从碳纤维板5的一面引出电极引出导线Ⅰ,从碳纤维板的另一面引出电极引出导线Ⅱ,用来连接相邻两个光电管板1中的正负极;选取512个光电管4和16块ETFE膜6;将光电管4分别连接到相对应的电极孔7内,每块碳纤维板5中的32个光电管4为串联,安装完成后将ETFE膜6分别覆盖在光电管4上,通过强性的粘结剂氯丁橡胶(溶剂型)使其与碳纤维板5粘结。然后,将每块光电管板1放置在碳纤维加强筋2相应的空槽内,使用强性的粘结剂氯丁橡胶将其粘结固定,再通过碳纤维板5上的电极引出导线Ⅰ(8)、电极引出导线Ⅱ(9)将16块光电管板1依次连接,制作成横向每两块光电管板1并联,纵向8组光电管板1串联,组成2×32串×8并的顶棚集成光电管,输出开路电压为40V,功率为125W;选用DC/DC降压变换器,额定功率为300W,将其与顶棚集成光电管连接,接收电能,输出电流,用于整车负载或给蓄电池组充电;MPPT最大功率点控制***,将其与DC/DC降压变换器连接,监测顶棚集成光电管和蓄电池组的电压和电流,控制DC/DC变换器的输出功率,使顶棚集成光电管在任何光照条件下均工作在最大功率点;蓄电池组,电压范围为19V-28.8V。
若整车负载所需功率大于DC/DC变换器输出功率,则蓄电池组与顶棚集成光电管共同给整车负载提供功率。反之,顶棚集成光电管在给整车负载提供功率的同时给蓄电池组充电。
本发明所述的镶嵌密集细微光电管的碳纤维车辆顶棚与其他材料顶棚性能对比见表1:
表1
55%碳纤维 | 55%玻璃纤维 | 钢 | 铝 | 单位 | |
重量 | 1.5 | 2 | 8 | 2.8 | Kg |
强度 | 1300 | 1600 | 1000 | 220 | N/mm2 |
刚度 | 250000 | 50000 | 200100 | 60000 | N/mm2 |
由表1可知:本发明所述的镶嵌密集细微光电管的车辆顶棚具有多方面优越的性能,有效达到减重的目的,并且强度和刚度都较高。同时,能够有效的将太阳能转化成光能供车内电器设备的使用。
上述实施方式只是用于对本发明的内容进行阐述,但并不限制,因此与本发明权利要求书相当的含义和范围内的任何改变,都应该认为是包括权利要求书的范围内。
Claims (2)
1.一种可实现光电转换的车辆顶棚,所述车辆顶棚包括光电管板、加强筋、ETFE膜和连接在光电管板上的发电***;所述光电管板设置在加强筋相应的空槽内,包括光电管和表面涂有绝缘层的碳纤维板;所述光电管板上的每个光电管之间串联,横向每块光电管板通过电极引出导线Ⅰ和电极引出导线Ⅱ并联,纵向每块光电管板通过电极引出导线Ⅰ和电极引出导线Ⅱ串联;所述碳纤维板设有电极孔、电极引出导线Ⅰ和电极引出导线Ⅱ,电极引出导线Ⅰ从碳纤维板的一面引出,电极引出导线Ⅱ从碳纤维板的另一面引出,用来连接相邻两个光电管板中的正负极,所述光电管与电极孔相连构成回路;所述加强筋为通过冲压工艺制成的碳纤维加强筋;所述光电管板和加强筋采用强性粘结剂粘结;所述强性粘结剂包括氯丁橡胶、聚丙烯酸酯、聚氨酯、SBS热塑性弹性体或聚酰胺;所述ETFE膜覆盖在光电管板外层。
2.根据权利要求1所述的一种可实现光电转换的车辆顶棚,其特征在于:所述发电***包括顶棚集成光电管、DC/DC变换器、MPPT和蓄电池组,所述顶棚集成光电管与DC/DC变换器连接,将电能输送到DC/DC变换器;DC/DC变换器,接收顶棚集成光电管产生的电能,输出电流,用于整车负载或给蓄电池组充电;MPPT与DC/DC变换器连接,通过监测顶棚集成光电管和蓄电池组的电压和电流,来控制DC/DC变换器的输出功率,使集成光电管在任何光照条件下均工作在最大功率点;蓄电池组,用于储备多余的电能,给整车负载提供功率。
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