汽车太阳能辅助电源（天窗）系统

谭治宇

如今人们对汽车的要求越来越高，天窗这一原属于高档车型的选购件也成为许多主流车型的标准配置。

传统天窗能提供更快速的换气功能，更多阳光和新鲜空气，更加良好的车内空气循环以及避免侧窗引起的噪音、灰尘及侧风。但这一切都是在适宜的车外环境的前提下实现的，而且传统天窗的技术发展也仅仅停留在天窗开启的便捷性、材质的装饰性上，良好的车内空气循环则是在被动中实现。

近几年随着全球能源短缺和气候变暖，汽车能源的消耗无疑成为每个使用者的心患，汽车的高使用频率与能源短缺的矛盾已成为业界共同关心的话题。

一、设计内容

设计一种能自身蓄能的天窗系统，它具有晶硅太阳能电池和引线，使之成为汽车辅助电源系统，满足汽车在驻车状态下使用直流电器的需要。它有第二块蓄电池和防过充过放保护电路与控制汽车空调风扇的开关，能降低汽车在夏季开启阶段的能源消耗，同时成为汽车备用的电源系统。

此外，在汽车电瓶亏电的情况下，能与汽车原电瓶并联，提供应急电源。

二、技术方案

首先，选用滴胶封装的晶硅太阳能电池板拼装串联成传统天窗面积大小的太阳能光伏发电模块，可做成700mm×300mm×18mm以上的任意尺寸，其峰瓦（Wp）值≥20W，工作电压（Vm）≥12V，以满足汽车电器的使用功率和工作电压。

将适合尺寸的固定框与车顶滑动结构连接，该固定框分别内藏两根导线连接太阳能光伏发电模块的正负极和防过充过放保护电路模块正负极，同时连接第二块蓄电池。在室内、室外环境均可对第二块蓄电池进行充电，充电时间由阳光辐射的强弱决定，充电由防过充过放保护电路模块控制。由第二块蓄电池提供汽车驻车状态下的辅助电源功能，同时通过可收放的电缆对原车电瓶进行并联，提供应急电源。

三、实施过程

图1是新型汽车太阳能天窗的局部俯视图。用绝缘滴胶封装的多晶硅太阳能电池拼装串联成太阳能光伏发电模块，该模块厚度大约为18mm，衬以总厚度50mm、外形尺寸为736mm×382mm的高强度钢化玻璃，通过绝缘滴胶与内藏引线的固定框胶合密封，太阳能光伏发电模块有效接收面积为656mm×306mm，工作电压Vm=12V，工作电流Im=1.83A，峰瓦Wp=22W。

同时，将太阳能光伏发电模块的正负极分别与固定框中的内藏引线焊接。引线的延长部分用车顶蓬和汽车A柱的软装遮盖，延伸至汽车发动机舱，并与安装在此的防过充过放保护电路模块相连接。

图2是防过充过放保护电路模块的电路图。当太阳能蓄电池电压低于11.5V时，IC2芯片LM358的5引脚电压低于6引脚基准电压6.2V，7引脚就无电压输出，使Q1截止，此时，Q2的b极得到一个电压使Q2饱和导通，使J1得电，充电指示灯点亮，即J1-1处于G-E接通状态，使太阳能蓄电池充电。

电压充至IC2芯片LM358的5引脚电压高于6引脚基准电压，使得7引脚输出高电平，此时，Q1饱和导通，Q2截止，充电指示灯灭，J1失电，J1-1处于G-F状态，停充指示灯点亮，充电结束。

当电池充满时，IC2芯片LM358的3引脚电压高于2引脚基准电压6.2V，使得1引脚输出高电平，此时，Q3饱和导通，Q4截止，J2失电，J2-1处于闭合状态，正常指示灯点亮，供用电器正常使用。

电压低至IC2芯片LM358的3引脚电压低于2引脚基准电压6.2V时，使得1引脚输出低电平，使Q3截止，此时，Q4的b极得到一个电压使Q4饱和导通，J2得电，同时，过放指示灯点亮即J2-1处于断开状态，正常指示灯灭掉，这时电路又开始重复充电过程，使太阳能蓄电池再次充电。

防过充过放保护电路模块又通过导线与第二块蓄电池连接，第二块蓄电池为一个12V/69AH免维护铅酸蓄电池，外形尺寸为260mm×178mm×184mm。第二块蓄电池通过自动转换电路与原车电瓶连接，为驻车状态下使用汽车电器和其他便携电器提供了无限制的能源准备。

图3是自动转换电路的电路图，当T1（汽车蓄电池）电压正常时，J3得电工作，使J3-1的A-C接通，实现T1供电以及后级控制电路和其他用电器（如音响、车内外照明灯）等正常工作。当汽车蓄电池电压下降或无电压时，使J3失电即J3-1施放，这时B-C接通，T2（太阳能蓄电池）供电，又保证后级控制电路和其他用电器正常工作，通过这一自动转换过程实现原车汽车蓄电池亏电时，太阳能蓄电池能起到应急和备用电源的作用。

太阳能蓄电池的正极由导线引伸至汽车驾驶舱中控台的空调风扇开关，同时空调风扇开关又由导线引伸连接空调风扇，第二块蓄电池的负极直接由导线连接空调风扇。这样实现空调风扇的单独回路，在汽车驻车状态下，能单独驱动空调风扇，使汽车停在无人值守的情况下，能将车内的热空气与外部交换，实现车内空气的对流，降低车内温度。

此外，第二块蓄电池根据汽车空间也可置于车辆的其他位置，只是导线走线发生改变。

四、创新点

在汽车车身的有限面积条件下，将汽车天窗和太阳能光伏发电有机结合，为汽车提供了可再生的清洁能源，尤其在夏日驻车状态下，通过开启汽车空调风扇降低车内的温度，减少车内温室效应，降低油耗。

同时在驻车状态下为汽车电器和其他便携电器提供能源，进一步降低汽车油耗，提高驾驶乐趣。在野外作业、勘探考察、夜间驾驶、长途跋涉等无汽车修理场所的条件下，解决了传统汽车因自带电瓶亏电引起的无法启动的难题。

该系统适合国内外各种车型，无论是改装还是原厂配套，都将为我国汽车工业的发展做出一定的贡献，具有广阔的市场和应用前景。

如今人们对汽车的要求越来越高，天窗这一原属于高档车型的选购件也成为许多主流车型的标准配置。

传统天窗能提供更快速的换气功能，更多阳光和新鲜空气，更加良好的车内空气循环以及避免侧窗引起的噪音、灰尘及侧风。但这一切都是在适宜的车外环境的前提下实现的，而且传统天窗的技术发展也仅仅停留在天窗开启的便捷性、材质的装饰性上，良好的车内空气循环则是在被动中实现。

近几年随着全球能源短缺和气候变暖，汽车能源的消耗无疑成为每个使用者的心患，汽车的高使用频率与能源短缺的矛盾已成为业界共同关心的话题。

一、设计内容

设计一种能自身蓄能的天窗系统，它具有晶硅太阳能电池和引线，使之成为汽车辅助电源系统，满足汽车在驻车状态下使用直流电器的需要。它有第二块蓄电池和防过充过放保护电路与控制汽车空调风扇的开关，能降低汽车在夏季开启阶段的能源消耗，同时成为汽车备用的电源系统。

此外，在汽车电瓶亏电的情况下，能与汽车原电瓶并联，提供应急电源。

二、技术方案

首先，选用滴胶封装的晶硅太阳能电池板拼装串联成传统天窗面积大小的太阳能光伏发电模块，可做成700mm×300mm×18mm以上的任意尺寸，其峰瓦（Wp）值≥20W，工作电压（Vm）≥12V，以满足汽车电器的使用功率和工作电压。

将适合尺寸的固定框与车顶滑动结构连接，该固定框分别内藏两根导线连接太阳能光伏发电模块的正负极和防过充过放保护电路模块正负极，同时连接第二块蓄电池。在室内、室外环境均可对第二块蓄电池进行充电，充电时间由阳光辐射的强弱决定，充电由防过充过放保护电路模块控制。由第二块蓄电池提供汽车驻车状态下的辅助电源功能，同时通过可收放的电缆对原车电瓶进行并联，提供应急电源。

三、实施过程

图1是新型汽车太阳能天窗的局部俯视图。用绝缘滴胶封装的多晶硅太阳能电池拼装串联成太阳能光伏发电模块，该模块厚度大约为18mm，衬以总厚度50mm、外形尺寸为736mm×382mm的高强度钢化玻璃，通过绝缘滴胶与内藏引线的固定框胶合密封，太阳能光伏发电模块有效接收面积为656mm×306mm，工作电压Vm=12V，工作电流Im=1.83A，峰瓦Wp=22W。

同时，将太阳能光伏发电模块的正负极分别与固定框中的内藏引线焊接。引线的延长部分用车顶蓬和汽车A柱的软装遮盖，延伸至汽车发动机舱，并与安装在此的防过充过放保护电路模块相连接。

图2是防过充过放保护电路模块的电路图。当太阳能蓄电池电压低于11.5V时，IC2芯片LM358的5引脚电压低于6引脚基准电压6.2V，7引脚就无电压输出，使Q1截止，此时，Q2的b极得到一个电压使Q2饱和导通，使J1得电，充电指示灯点亮，即J1-1处于G-E接通状态，使太阳能蓄电池充电。

电压充至IC2芯片LM358的5引脚电压高于6引脚基准电压，使得7引脚输出高电平，此时，Q1饱和导通，Q2截止，充电指示灯灭，J1失电，J1-1处于G-F状态，停充指示灯点亮，充电结束。

当电池充满时，IC2芯片LM358的3引脚电压高于2引脚基准电压6.2V，使得1引脚输出高电平，此时，Q3饱和导通，Q4截止，J2失电，J2-1处于闭合状态，正常指示灯点亮，供用电器正常使用。

电压低至IC2芯片LM358的3引脚电压低于2引脚基准电压6.2V时，使得1引脚输出低电平，使Q3截止，此时，Q4的b极得到一个电压使Q4饱和导通，J2得电，同时，过放指示灯点亮即J2-1处于断开状态，正常指示灯灭掉，这时电路又开始重复充电过程，使太阳能蓄电池再次充电。

防过充过放保护电路模块又通过导线与第二块蓄电池连接，第二块蓄电池为一个12V/69AH免维护铅酸蓄电池，外形尺寸为260mm×178mm×184mm。第二块蓄电池通过自动转换电路与原车电瓶连接，为驻车状态下使用汽车电器和其他便携电器提供了无限制的能源准备。

图3是自动转换电路的电路图，当T1（汽车蓄电池）电压正常时，J3得电工作，使J3-1的A-C接通，实现T1供电以及后级控制电路和其他用电器（如音响、车内外照明灯）等正常工作。当汽车蓄电池电压下降或无电压时，使J3失电即J3-1施放，这时B-C接通，T2（太阳能蓄电池）供电，又保证后级控制电路和其他用电器正常工作，通过这一自动转换过程实现原车汽车蓄电池亏电时，太阳能蓄电池能起到应急和备用电源的作用。

太阳能蓄电池的正极由导线引伸至汽车驾驶舱中控台的空调风扇开关，同时空调风扇开关又由导线引伸连接空调风扇，第二块蓄电池的负极直接由导线连接空调风扇。这样实现空调风扇的单独回路，在汽车驻车状态下，能单独驱动空调风扇，使汽车停在无人值守的情况下，能将车内的热空气与外部交换，实现车内空气的对流，降低车内温度。

此外，第二块蓄电池根据汽车空间也可置于车辆的其他位置，只是导线走线发生改变。

四、创新点

在汽车车身的有限面积条件下，将汽车天窗和太阳能光伏发电有机结合，为汽车提供了可再生的清洁能源，尤其在夏日驻车状态下，通过开启汽车空调风扇降低车内的温度，减少车内温室效应，降低油耗。

同时在驻车状态下为汽车电器和其他便携电器提供能源，进一步降低汽车油耗，提高驾驶乐趣。在野外作业、勘探考察、夜间驾驶、长途跋涉等无汽车修理场所的条件下，解决了传统汽车因自带电瓶亏电引起的无法启动的难题。

该系统适合国内外各种车型，无论是改装还是原厂配套，都将为我国汽车工业的发展做出一定的贡献，具有广阔的市场和应用前景。

如今人们对汽车的要求越来越高，天窗这一原属于高档车型的选购件也成为许多主流车型的标准配置。

传统天窗能提供更快速的换气功能，更多阳光和新鲜空气，更加良好的车内空气循环以及避免侧窗引起的噪音、灰尘及侧风。但这一切都是在适宜的车外环境的前提下实现的，而且传统天窗的技术发展也仅仅停留在天窗开启的便捷性、材质的装饰性上，良好的车内空气循环则是在被动中实现。

近几年随着全球能源短缺和气候变暖，汽车能源的消耗无疑成为每个使用者的心患，汽车的高使用频率与能源短缺的矛盾已成为业界共同关心的话题。

一、设计内容

设计一种能自身蓄能的天窗系统，它具有晶硅太阳能电池和引线，使之成为汽车辅助电源系统，满足汽车在驻车状态下使用直流电器的需要。它有第二块蓄电池和防过充过放保护电路与控制汽车空调风扇的开关，能降低汽车在夏季开启阶段的能源消耗，同时成为汽车备用的电源系统。

此外，在汽车电瓶亏电的情况下，能与汽车原电瓶并联，提供应急电源。

二、技术方案

首先，选用滴胶封装的晶硅太阳能电池板拼装串联成传统天窗面积大小的太阳能光伏发电模块，可做成700mm×300mm×18mm以上的任意尺寸，其峰瓦（Wp）值≥20W，工作电压（Vm）≥12V，以满足汽车电器的使用功率和工作电压。

将适合尺寸的固定框与车顶滑动结构连接，该固定框分别内藏两根导线连接太阳能光伏发电模块的正负极和防过充过放保护电路模块正负极，同时连接第二块蓄电池。在室内、室外环境均可对第二块蓄电池进行充电，充电时间由阳光辐射的强弱决定，充电由防过充过放保护电路模块控制。由第二块蓄电池提供汽车驻车状态下的辅助电源功能，同时通过可收放的电缆对原车电瓶进行并联，提供应急电源。

三、实施过程

图1是新型汽车太阳能天窗的局部俯视图。用绝缘滴胶封装的多晶硅太阳能电池拼装串联成太阳能光伏发电模块，该模块厚度大约为18mm，衬以总厚度50mm、外形尺寸为736mm×382mm的高强度钢化玻璃，通过绝缘滴胶与内藏引线的固定框胶合密封，太阳能光伏发电模块有效接收面积为656mm×306mm，工作电压Vm=12V，工作电流Im=1.83A，峰瓦Wp=22W。

同时，将太阳能光伏发电模块的正负极分别与固定框中的内藏引线焊接。引线的延长部分用车顶蓬和汽车A柱的软装遮盖，延伸至汽车发动机舱，并与安装在此的防过充过放保护电路模块相连接。

图2是防过充过放保护电路模块的电路图。当太阳能蓄电池电压低于11.5V时，IC2芯片LM358的5引脚电压低于6引脚基准电压6.2V，7引脚就无电压输出，使Q1截止，此时，Q2的b极得到一个电压使Q2饱和导通，使J1得电，充电指示灯点亮，即J1-1处于G-E接通状态，使太阳能蓄电池充电。

电压充至IC2芯片LM358的5引脚电压高于6引脚基准电压，使得7引脚输出高电平，此时，Q1饱和导通，Q2截止，充电指示灯灭，J1失电，J1-1处于G-F状态，停充指示灯点亮，充电结束。

当电池充满时，IC2芯片LM358的3引脚电压高于2引脚基准电压6.2V，使得1引脚输出高电平，此时，Q3饱和导通，Q4截止，J2失电，J2-1处于闭合状态，正常指示灯点亮，供用电器正常使用。

电压低至IC2芯片LM358的3引脚电压低于2引脚基准电压6.2V时，使得1引脚输出低电平，使Q3截止，此时，Q4的b极得到一个电压使Q4饱和导通，J2得电，同时，过放指示灯点亮即J2-1处于断开状态，正常指示灯灭掉，这时电路又开始重复充电过程，使太阳能蓄电池再次充电。

防过充过放保护电路模块又通过导线与第二块蓄电池连接，第二块蓄电池为一个12V/69AH免维护铅酸蓄电池，外形尺寸为260mm×178mm×184mm。第二块蓄电池通过自动转换电路与原车电瓶连接，为驻车状态下使用汽车电器和其他便携电器提供了无限制的能源准备。

图3是自动转换电路的电路图，当T1（汽车蓄电池）电压正常时，J3得电工作，使J3-1的A-C接通，实现T1供电以及后级控制电路和其他用电器（如音响、车内外照明灯）等正常工作。当汽车蓄电池电压下降或无电压时，使J3失电即J3-1施放，这时B-C接通，T2（太阳能蓄电池）供电，又保证后级控制电路和其他用电器正常工作，通过这一自动转换过程实现原车汽车蓄电池亏电时，太阳能蓄电池能起到应急和备用电源的作用。

太阳能蓄电池的正极由导线引伸至汽车驾驶舱中控台的空调风扇开关，同时空调风扇开关又由导线引伸连接空调风扇，第二块蓄电池的负极直接由导线连接空调风扇。这样实现空调风扇的单独回路，在汽车驻车状态下，能单独驱动空调风扇，使汽车停在无人值守的情况下，能将车内的热空气与外部交换，实现车内空气的对流，降低车内温度。

此外，第二块蓄电池根据汽车空间也可置于车辆的其他位置，只是导线走线发生改变。

四、创新点

在汽车车身的有限面积条件下，将汽车天窗和太阳能光伏发电有机结合，为汽车提供了可再生的清洁能源，尤其在夏日驻车状态下，通过开启汽车空调风扇降低车内的温度，减少车内温室效应，降低油耗。

同时在驻车状态下为汽车电器和其他便携电器提供能源，进一步降低汽车油耗，提高驾驶乐趣。在野外作业、勘探考察、夜间驾驶、长途跋涉等无汽车修理场所的条件下，解决了传统汽车因自带电瓶亏电引起的无法启动的难题。

该系统适合国内外各种车型，无论是改装还是原厂配套，都将为我国汽车工业的发展做出一定的贡献，具有广阔的市场和应用前景。