CN106130440A - 一种太阳能移动充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能移动充电装置，包括可收纳的光伏发电组件、电机、控制***和充电接口，以及导轨和/或支撑架，充电装置固定于可自行或被牵引的设备上，导轨固定于设备表面，控制***可控制所述电机驱动光伏发电组件沿导轨运动或使被支撑架的支撑的光伏发电组件沿导轨运动或使被支撑架的支撑的光伏发电组件运动，实现所述光伏发电组件的展开和回收，还可实现定时控制、自动控制、远程控制等。本发明还提供了多种改进，并提供了几种其它类似情况的移动充电装置、移动供热装置、移动供电装置。本发明的太阳能板移动充电装置，可加装于汽车或其它设备上利用太阳能移动充电等，同时操控方便。

Description

一种太阳能移动充电装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能移动充电装置及由此改进的移动充电装置、移动供热装置、移动供电装置。

背景技术

传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能的利用方式有以下几种：1、光与热的转换。如太阳能热水器、太阳能灶等。常见太阳能热水器有三大类：平板热水器、真空管太阳能热水器、其它类型（包括热管真空管热水器、闷晒太阳能热水器、真空管闷晒热水器等）太阳热水器。国内市场三种产品平板、真空管和其它产品分别约占20%、65%、15%；而国际市场现状是：平板、真空管和其它产品市场份额分别约占85%、8%、7%。2、光与电的转换，如太阳能电池板、太阳能车、船等。单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能板(也叫太阳能电池组件)是太阳能发电***中的核心部分，也是太阳能发电***中最重要的部分。太阳能膜即薄膜太阳能电池可以使用在价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高可以达13%。薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能，能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无污染的新型能源。从1615年法国工程师所罗门•德•考克斯发明了第一台利用太阳能加热空气膨胀做功而抽水的机器开始，人类将太阳能作为一种能源和动力直接加以利用，已有300多年的历史了。在我国，太阳能作为一种新兴的清洁能源，对它的研究利用起步较晚。但由于太阳能具有的多种优势，加上国家的扶持政策，在我国已经形成了初步的太阳能产业链，并呈现出良好的发展前景。近几年国际上光伏发电快速发展，2007年全球太阳能新装容量达2826MWp，其中德国约占47%，西班牙约占23%，日本约占8%，美国约占8%。2007年，在太阳能光电产业链中有大量的投资集中到新产能的提升上。除此之外，太阳能光电企业在2007年间的贷款融资金额增长了近100亿美元，使得该产业规模不断扩大。虽然受金融危机影响，德国、西班牙对太阳能光伏发电的扶持力度有所降低，但其它国家的政策扶持力度却在逐年加大。日本政府2008年11月发布了“太阳能发电普及行动计划”，确定太阳能发电量到2030年的发展目标是要达到2005年的40倍，并在3-5年后，将太阳能电池***的价格降至目前的一半左右。2009年还专门安排30亿日元的补助金，专项鼓励太阳能蓄电池的技术开发。2008年9月16日，美国参议院通过了一揽子减税计划，其中将光伏行业的减税政策（ITC）续延2-6年。中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，中国光伏发电产业迅猛发展。资料显示，百万瓦级光伏电站存在太阳能电池板的表面被尘土、沙子及鸟粪等脏污，导致发电量下降的情况。面板表面的污渍严重影响发电效率，减低设备寿命，还有可能会引起火灾。清洗必须干净彻底，如果留下死角，可能引起“热斑效应”等严重后果。正常照度情况下，未被清洗边角部分电池板会由发电单元变为耗电单元，被遮蔽的光伏电池会变成不发电的负载电阻，消耗相连电池产生的电力，即发热，这就是热斑效应。此过程会加剧电池板老化，减少出力，严重时会引起火灾。为了解决上述问题，人们采用人工、机器或人工加机器的方法对太阳能板进行清洗清洁，存在人力成本、设备购买维护成本高的问题，特别是那些构建在西部无人区的光伏电站。目前市面上太阳能板除尘清洁设备一般价格较高、结构复杂，使用维护成本高。

传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能的利用方式有以下几种：1、光与热的转换。如太阳能热水器、太阳能灶等。常见太阳能热水器有三大类：平板热水器、真空管太阳能热水器、其它类型（包括热管真空管热水器、闷晒太阳能热水器、真空管闷晒热水器等）太阳热水器。国内市场三种产品平板、真空管和其它产品分别约占20%、65%、15%；而国际市场现状是：平板、真空管和其它产品市场份额分别约占85%、8%、7%。2、光与电的转换，如太阳能电池板、太阳能车、船等。单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能板(也叫太阳能电池组件)是太阳能发电***中的核心部分，也是太阳能发电***中最重要的部分。太阳能膜即薄膜太阳能电池可以使用在价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高可以达13%。薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能，能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无污染的新型能源。从1615年法国工程师所罗门•德•考克斯发明了第一台利用太阳能加热空气膨胀做功而抽水的机器开始，人类将太阳能作为一种能源和动力直接加以利用，已有300多年的历史了。在我国，太阳能作为一种新兴的清洁能源，对它的研究利用起步较晚。但由于太阳能具有的多种优势，加上国家的扶持政策，在我国已经形成了初步的太阳能产业链，并呈现出良好的发展前景。近几年国际上光伏发电快速发展，2007年全球太阳能新装容量达2826MWp，其中德国约占47%，西班牙约占23%，日本约占8%，美国约占8%。2007年，在太阳能光电产业链中有大量的投资集中到新产能的提升上。除此之外，太阳能光电企业在2007年间的贷款融资金额增长了近100亿美元，使得该产业规模不断扩大。虽然受金融危机影响，德国、西班牙对太阳能光伏发电的扶持力度有所降低，但其它国家的政策扶持力度却在逐年加大。日本政府2008年11月发布了“太阳能发电普及行动计划”，确定太阳能发电量到2030年的发展目标是要达到2005年的40倍，并在3-5年后，将太阳能电池***的价格降至目前的一半左右。2009年还专门安排30亿日元的补助金，专项鼓励太阳能蓄电池的技术开发。2008年9月16日，美国参议院通过了一揽子减税计划，其中将光伏行业的减税政策（ITC）续延2-6年。中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，中国光伏发电产业迅猛发展。资料显示，百万瓦级光伏电站存在太阳能电池板的表面被尘土、沙子及鸟粪等脏污，导致发电量下降的情况。面板表面的污渍严重影响发电效率，减低设备寿命，还有可能会引起火灾。清洗必须干净彻底，如果留下死角，可能引起“热斑效应”等严重后果。正常照度情况下，未被清洗边角部分电池板会由发电单元变为耗电单元，被遮蔽的光伏电池会变成不发电的负载电阻，消耗相连电池产生的电力，即发热，这就是热斑效应。此过程会加剧电池板老化，减少出力，严重时会引起火灾。为了解决上述问题，人们采用人工、机器或人工加机器的方法对太阳能板进行清洗清洁，存在人力成本、设备购买维护成本高的问题，特别是那些构建在西部无人区的光伏电站。

自19世纪第1辆电动汽车面世至今，均采用可充蓄电池作为其动力源。对于一辆电动汽车来讲，蓄电池充电设备是不可缺少的子***之一。它的功能是将电网的电能转化为电动汽车车载蓄电池的电能。电动汽车充电装置的分类有不同的方法，总体上可分为车载充电装置和非车载充电装置。车载充电装置指安装在电动汽车上的采用地面交流电网和车载电源对电池组进行充电的装置，包括车载充电机、车载充电发电机组和运行能量回收充电装置，将一根带插头的交流动力电缆线直接插到电动汽车的充电插座中给蓄电池充电。车载充电装置通常使用结构简单、控制方便的接触式充电器，也可以是感应充电器。它完全按照车载蓄电池的种类进行设计，针对性较强。非车载充电装置，即地面充电装置，主要包括专用充电机、专用充电站、通用充电机、公共场所用充电站等。它可以满足各种电池的各种充电方式。通常非车载充电器的功率、体积和重量均比较大，以便能够适应各种充电方式。另外，根据对电动汽车蓄电池充电时能量转换的方式不同，充电装置可以分为接触式和感应式。随着电力电子技术和变流控制技术的飞速发展，高精度可控变流技术的成熟和普及，分阶段恒流充电模式已经基本被充电电流和充电电压连续变化的恒压限流充电模式取代。主导充电工艺的还是恒压限流充电模式。接触式充电的最大问题在于它的安全性和通用性。为了使它满足严格的安全充电标准，必须在电路上采用许多措施使充电设备能够在各种环境下安全充电，恒压限流充电和分阶段恒流充电均属于接触式充电技术。新型的电动汽车感应充电技术发展很快。感应充电器是利用高频交流磁场的变压器原理，将电能从离车的原方感应到车载的副方，以达到给蓄电池充电的目的。感应充电的最大优点是安全，这是因为充电器与车辆之间并无直接的点接触，即使车辆在恶劣的气候下，如雨雪天，进行充电也无触电的危险。充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

如果能够利用太阳能移动充电将较好的解决电动汽车的能源补充问题，就可不必到充电桩或其它固定充电场所充电。

发明内容

本发明要解决现有充电桩及或其它固定充电场所充电比较麻烦的问题，设计一种太阳能移动充电装置，可以在有可利用太阳能的情况下随时随地进行充电，其技术方案如下：

包括可收纳的光伏发电组件、电机、控制***和充电接口，以及导轨和/或支撑架，充电装置固定于可自行或被牵引的设备上，导轨固定于设备表面，一般固定在设备表面边缘或距离边缘50厘米以内的附近，控制***可控制电机驱动光伏发电组件沿导轨运动，光伏发电组件一般限制在导轨上，通过其可电机驱动的轮子，可以是滚轮或者齿轮等，也可以其它形式的可以在导轨上运动的物体在导轨上运动。也可增加支撑架部件增强对光伏发电组件的支撑，使被支撑架的支撑的光伏发电组件沿导轨运动，这时光伏发电组件可不限制在导轨上，而支撑架限制在导轨上，也可两者同时限制在导轨上。导轨可以多于一根，至少两根，这时这些导轨一般互相平行安装。还可不使用导轨，仅使用支撑架使被支撑架的支撑的遮盖片运动，实现光伏发电组件的展开从而达到遮盖的目的。导轨和支撑架的作用除了上述作用之外，还有一个作用是固定光伏发电组件，有风也没关系。也可不要导轨而仅有支撑架，使被支撑架的支撑的光伏发电组件运动，实现光伏发电组件的展开和回收，驱动电机的电能来自移动充电装置自带电源或光伏发电组件自发电或设备供电或外部供电。前面均只提到电机可使光伏发电组件展开达到发电的目的，也可做与前述反方向的驱动，使光伏发电组件回收，从而解除发电状态；当然一般情况下，仅使用导轨的展开的光伏发电组件沿导轨做反向运动实现回收；仅使用支撑架的，展开的光伏发电组件在支撑架的支撑下做反向运动实现回收；同时使用导轨和支撑架的，则至少使用其中一个辅助遮盖片做反向运动实现回收。为了回收时减少体积及方便回收，移动充电装置可以包含卷筒部件可使光伏发电组件以卷筒形式收纳，采用类似与卷帘、卷尺的结构对光伏发电组件进行收纳，也可以不采用卷筒部件而以折叠形式收纳遮盖片，完全收纳时折叠压紧，展开时拉伸直至完全拉开（如完全拉平），为了方便折叠，一般预置折皱，或采用可折叠的结构。驱动电机的电能可以来自移动充电装置自带电源，如电池，也可来源于太阳能板的自发电，也可来源于外部供电，当然一般情况下这个外部供电也是太阳能板的自发电，只不过专门做成了一个外部供电***，家用光伏发电和非发电型太阳能板（如光热板）则一般使用市电供电；光伏发电组件形态上可为太阳能膜，可为太阳能板，也可为太阳能管。移动充电装置可采用可拆卸结构实现固定的，即个人在不借助大型工具，仅使用螺丝刀、起子等便于随身携带的小型工具即可拆卸的可拆卸结构，采用可拆卸结构能够方便安装和拆卸，从而降低相应的成本。

在前面基础上，上述技术方案可以进一步改进，使减少人工成本，提高自动化水平，改进方案如下：

本移动充电装置具有可按设定时间自动触发控制***开始和/或结束移动充电作业的定时***，具有定时器的定时***可以根据日照的规律来控制移动充电***启闭时间，如日落时关闭（回收收纳遮盖片解除遮盖）、日出时开启（展开遮盖片实现遮盖），保证光伏发电组件可正常的发电即可。也可直接使用可以探测光照强度的光传感器，本移动充电装置具有包含光传感器且当光传感器探测的光强度高于设定值时自动触发控制***开始移动充电作业和/或当光传感器探测的光强度低于设定值时自动触发控制***结束移动充电作业的自动控制***，保证光伏发电组件在有效的光照强度时可正常的发电即可，这样在雨雪阴天及扬尘天气均不会启用本移动充电装置。因为本移动充电装置主要是移动充电，也可直接使用空气含尘传感器，本移动充电装置具有包含空气含尘传感器且当空气含尘传感器探测的空气含尘低于设定值时自动触发控制***开始移动充电作业和/或当空气含尘传感器探测的空气含尘高于设定值时自动触发控制***结束移动充电作业的自动控制***，这样就不管是否有光照及强度，只要空气中含尘达到阀值就启用，没有达到就不启用。安装在车顶上的光伏板有时人工操控维护也是比较麻烦的，如果能够远程控制则可方便移动充电作业，这时本移动充电装置可具有可接收远程控制信号并根据所接收信号触发控制***开始和/或结束移动充电作业的远程控制***，用户可以根据自己的意志来控制，更加方便，避免一些上述自动控制***、定时***不能解决和应对的情况发生。可采用无线通讯方式来实现远程控制，其中具有无线通信功能的模块采用GSM模块、CDMA模块、蓝牙模块、ZigBee模块、WiFi模块、UMB模块或NFC模块，GSM、CDMA是我国移动运营商两大通信制式，可以通过GSM模块、CDMA模块方便的连接相应运营商的任何覆盖的地方，在这里GSM模块、CDMA模块还包括它们的变种，比如GPRS模块是GSM模块的一种，CDMA 1x模块是CDMA模块的一种，目前还有相应3G、4G、5G版本。蓝牙模块、ZigBee模块、WiFi模块、UMB模块、NFC模块则是当前比较流行的短距离无线通信模块且不限于视距范围的通信模块。也可采用折中的方式，总体上采用无线通信进行进行通讯，大规模的集中光伏电站可以在局部采用有线方式通信，然后再通过无线通讯方式接收远程控制。对于家用、写字楼、厂房也可完全采用有线通信方式，因为相关的基础设施比较齐全，建设、维护都成本不高且比较方便。即在前面基础上，太阳能移动充电装置具有可按设定时间自动触发控制***展开光伏发电组件和/或回收光伏发电组件的定时***，同时/或者太阳能移动充电装置具有包含光传感器且当光传感器探测的光强度低于设定值时自动触发控制***回收光伏发电组和/或当光传感器探测的光强度高于设定值时自动触发控制***展开光伏发电组件的自动控制***，同时/或者太阳能移动充电装置具有包含尘传感器且当尘传感器探测的空气含尘低于设定值时自动触发控制***展开光伏发电组件和/或当尘传感器探测的空气含尘高于设定值时自动触发控制***回收光伏发电组的自动控制***，同时/或者太阳能移动充电装置具有可接收远程控制信号并根据所接收信号触发控制***展开和/或回收光伏发电组件的远程控制***。

还可做些进一步的改进，如充电接口不少于两个这样则可为两台或以上的设备充电；其充电接口连接设备为设备自充电，也可连接其它设备为其它设备充电；光伏发电组件收纳处还可有加热***可对其进行加热，这主要是为了防止气温太低时遮盖片被冻住，可以用电热丝加热，其电能来源可同电机。

上述太阳能移动充电装置的充电接口替换为供电接口直接为汽车、机电设备等供电，充电接口可能与供电接口有所不同，一般来说充电都是直流充电，而市电为交流电，这时需要转换装置，另外有的接线还有专门的规定，从而一起构成充电接口；而供电既可供直流电也可供交流电，只要插接口合适即可。

可以以上述太阳能移动充电装置为基础将光伏发电组件替换为风能发电组件或热能发电组件或空气能发电组件，同样该充电装置可包含两个或以上充电接口。可以以上述太阳能移动充电装置为基础将光伏发电组件替换为光热组件，也可替换为光伏发电组件和电加热组件但电加热组件可不随光伏发电组件运动，这样就成为一种动供热装置，同样该供热装置可包含两个或以上供热接口。

根据上述技术方案制成的太阳能移动充电装置等，可加装于汽车或其它设备上利用太阳能移动充电等，同时操控方便。

附图说明

图1为一种太阳能移动充电装置示意图。1. 尾翼 2. 卷筒 3. 车尾 4.光伏发电组件；

图2为一种带支撑架的太阳能移动充电装置示意图。1. 尾翼 2. 卷筒 3. 车尾 4.光伏发电组件 5.支撑架；

下面结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1

一种基于尾翼改造的太阳能移动充电装置

改造现有安装在车尾部与车顶盖基本齐平的尾翼1，与汽车车尾3的固定连接位置基本不变，其中的光伏发电组件4可通过卷筒2收纳卷起，电机及控制***等整合在卷筒2，外部不可见。外面有阳光时，可以启动控制***驱动电机使卷筒将卷起的光伏发电组件4向下展开，从而接收太阳照射实现光伏发电。由于光伏发电组件4向下展开会遮盖后挡风玻璃，影响正常行车，所以可增加一对支撑杆作为支撑架5，使光伏发电组件4在支撑架5支撑下水平展开，一个允许可接收更多的太阳光，二是不影响正常的行车。

Claims (5)

1.一种太阳能移动充电装置，其特征在于：

包括可收纳的光伏发电组件、电机、控制***和充电接口，以及导轨和/或支撑架，所述充电装置固定于可自行或被牵引的设备上，所述导轨固定于所述设备表面，所述控制***可控制所述电机驱动所述光伏发电组件沿所述导轨运动或使被所述支撑架的支撑的所述光伏发电组件沿所述导轨运动或使被所述支撑架的支撑的所述光伏发电组件运动，实现所述光伏发电组件的展开和回收，驱动所述电机的电能来自所述移动充电装置自带电源或所述光伏发电组件自发电或所述设备供电或外部供电；

或者在前面基础上，所述太阳能移动充电装置具有可按设定时间自动触发所述控制***展开所述光伏发电组件和/或回收所述光伏发电组件的定时***，同时/或者所述太阳能移动充电装置具有包含光传感器且当所述光传感器探测的光强度低于设定值时自动触发所述控制***回收所述光伏发电组和/或当所述光传感器探测的光强度高于设定值时自动触发所述控制***展开所述光伏发电组件的自动控制***，同时/或者所述太阳能移动充电装置具有包含尘传感器且当所述尘传感器探测的空气含尘低于设定值时自动触发所述控制***展开所述光伏发电组件和/或当所述尘传感器探测的空气含尘高于设定值时自动触发所述控制***回收所述光伏发电组的自动控制***，同时/或者所述太阳能移动充电装置具有可接收远程控制信号并根据所接收信号触发所述控制***展开和/或回收所述光伏发电组件的远程控制***。

2.根据权利要求1所述的太阳能移动充电装置，其特征在于：

所述光伏发电组件为太阳能膜或为太阳能板或为太阳能管；

同时/或者所述光伏发电组件以折叠方式收纳或以卷筒方式收纳；

同时/或者所述充电接口不少于两个；

同时/或者所述充电接口连接所述设备为所述设备充电或连接其它设备为其它设备充电；

同时/或者所述导轨至少两根；

同时/或者所述太阳能移动充电装置是采用可拆卸结构实现固定的；

同时/或者所述光伏发电组件收纳处有加热***可对其进行加热。

3.一种移动充电装置，其特征在于：

在权利要求1或2所述的太阳能移动充电装置基础上，所述光伏发电组件替换为风能发电组件或热能发电组件或空气能发电组件。

4.一种移动供热装置，其特征在于：

在权利要求1或2所述的太阳能移动充电装置基础上，所述光伏发电组件替换为光热组件，或替换为光伏发电组件和电加热组件但电加热组件可不随光伏发电组件运动；

或者在前面基础上所述移动供热装置包含两个或以上供热接口。

5.一种移动供电装置，其特征在于：

在权利要求1、2或3所述的太阳能移动充电装置基础上，所述充电接口替换为供电接口。