姜能惠，倪晉挺，洪誠

（安徽機電職業(yè)技術(shù)學院汽車工程系，安徽 蕪湖 241000）

前言

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

商品化晶體硅太陽能電池的光電轉(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。而薄膜太陽能電池只需幾微米的厚度就能實現(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)已得到了普遍應用，且系統(tǒng)完全穩(wěn)定。因此，設(shè)計一種將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的充電裝置隨車使用是具有重要意義的。

1 車用太陽能移動設(shè)備充電裝置的設(shè)計背景

社會的進步、經(jīng)濟的發(fā)展和人類的生存都要以能源為根蒂，經(jīng)濟的迅猛增長，使得耗費的能源也越來越多，各種傳統(tǒng)能源的儲量已岌岌可危。面臨能源問題，人類開始逐漸重視太陽能、風能等清潔能源，并積極采取相關(guān)措施，尋求可再生的清潔能源，來緩解能源危機。

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

圖1 能源消耗對比圖

（1）儲量的“無限性”：太陽每秒鐘放射的能量大約是118668kw，一年內(nèi)到達地球表面的太陽能總量折合標準煤共約12046596千億噸，是目前世界主要能源儲量的一萬倍。

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

（3）利用的清潔性：太陽能像風能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開發(fā)利用時幾乎不產(chǎn)生任何污染。

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

基于太陽能的以上特性，根據(jù)汽車行駛的隨動特點，為了滿足車內(nèi)乘員隨時隨地有電可充的需求，利用薄膜太陽能電池板，設(shè)計一種車用太陽能移動設(shè)備充電裝置，不消耗汽車蓄電池的電量，在不影響汽車使用的情況下滿足移動設(shè)備的充電需求，只需要一根USB充電線就可以解決移動設(shè)備電量耗盡的煩惱。

2 車用太陽能移動設(shè)備充電裝置的工作原理

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

圖2 結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 車內(nèi)板架部分拆下裝飾蓋后的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 車內(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 車用太陽能移動設(shè)備充電裝置的優(yōu)越性

（1）車用太陽能移動設(shè)備充電裝置的裝飾蓋的尺寸大于車內(nèi)板架，可將車內(nèi)板架完全蓋住，不影響車頂美觀。

（2）車用太陽能移動設(shè)備充電裝置的薄膜太陽電池板除了平面之外，也因為具有可撓性可以制作成非平面構(gòu)造其應用范圍大，可與不同車頂配合使用，應用前景非常廣泛。同時，薄膜太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能向蓄電池充電，使用者只需要打開開關(guān)就可以通過 USB接口給移動設(shè)備充電。非常方便快捷。

（3）太陽能板架的端部具有折邊，這樣的設(shè)計可避免行車過程中氣流大量涌進太陽能板架底部而將太陽能板架掀翻的情況發(fā)生，增加了行車的安全性。

（4）車用太陽能移動設(shè)備充電裝置的彈簧在車輛振動時，不管是伸長還是壓縮，彈簧長度的變化帶來能量的變化，都可起到減震作用，整個長度變換范圍ΔX也使得太陽能板架具有一定的活動余度。木質(zhì)鏟板可從鏟板槽中取出，將吸盤鏟起，便于太陽能板架的拆卸。

（5）車用太陽能移動設(shè)備充電裝置可折疊收納，不用時占用空間小，使用時安裝在車頂，滿足車內(nèi)人員移動設(shè)備的充電需求，節(jié)能環(huán)保，非常適合在長途旅程中使用。

4 結(jié)語

創(chuàng)新設(shè)計的車用太陽能移動設(shè)備充電裝置，利用太陽能資源對移動設(shè)備進行充電，采用時下流行的USB充電接口設(shè)置，便于車內(nèi)人員使用。總之，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、清潔美觀、綠色環(huán)保、使用便捷，解決了車內(nèi)人員移動設(shè)備充電的實際問題，對在車載設(shè)備上推廣太陽能技術(shù)具有現(xiàn)實意義。