一种车用太阳能移动设备充电装置＊

姜能惠，倪晋挺，洪诚

（安徽机电职业技术学院汽车工程系，安徽 芜湖 241000）

前言

随着人们生活水平的不断提高，汽车渐渐成为人们不可或缺的出行工具。中国汽车保有量也在迅速上升，汽车数量的增多也促进了各种车载设备的发展，长途旅程中，由于时间较长，而移动设备的电量有限，旅途中若出现移动设备电量耗尽关机的情况，就会影响车内人员与外界的联系，并且也使得车内乘客无法使用移动设备尽情娱乐。因此，研究一种为移动设备充电的车载装置显得十分必要。

商品化晶体硅太阳能电池的光电转化效率最高，但受材料纯度和制备工艺限制，成本高，很难再提高转化效率或降低成本。而薄膜太阳能电池只需几微米的厚度就能实现光电转换，是降低成本和提高光子循环的理想材料。目前，光伏发电系统已得到了普遍应用，且系统完全稳定。因此，设计一种将太阳能转化为电能的充电装置随车使用是具有重要意义的。

1 车用太阳能移动设备充电装置的设计背景

社会的进步、经济的发展和人类的生存都要以能源为根蒂，经济的迅猛增长，使得耗费的能源也越来越多，各种传统能源的储量已岌岌可危。面临能源问题，人类开始逐渐重视太阳能、风能等清洁能源，并积极采取相关措施，寻求可再生的清洁能源，来缓解能源危机。

由图1可知，在诸多消耗能源中，太阳能处于最突出的地位。作为新型的绿色可再生能源，太阳能与其他新能源相比具有非常大的优势，是目前最为理想的可再生能源，特别是进入二十一世纪，科学技术有了突飞猛进的发展，太阳能产业成为了最热门行业之一。太阳能与其他能源相比，有着明显优势。

图1 能源消耗对比图

（1）储量的“无限性”：太阳每秒钟放射的能量大约是118668kw，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约12046596千亿吨，是目前世界主要能源储量的一万倍。

（2）存在的普遍性：相对于其他能源来说，太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。

（3）利用的清洁性：太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样，其开发利用时几乎不产生任何污染。

（4）利用的经济性：一是太阳能随地取用，没有“税费”；二是在目前的技术发展水平下，太阳能利用不仅存在可能性而且存在可行性。

基于太阳能的以上特性，根据汽车行驶的随动特点，为了满足车内乘员随时随地有电可充的需求，利用薄膜太阳能电池板，设计一种车用太阳能移动设备充电装置，不消耗汽车蓄电池的电量，在不影响汽车使用的情况下满足移动设备的充电需求，只需要一根USB充电线就可以解决移动设备电量耗尽的烦恼。

2 车用太阳能移动设备充电装置的工作原理

如图2所示，在使用该车用太阳能移动设备充电装置时，由于连接螺栓18将车内板架2连接在车顶棚上，然后蓄电池12放在电池壳13中，将USB接口15、开关25、电量指示灯26与蓄电池12连接完毕，此时将电池壳13通过螺钉21安装在车内板架2上（如图3、图4所示），再将装饰盖14盖设在车内板架2上，顶卡爪23和底卡爪19卡合（如图5所示），则装饰盖 14完成与车内板架 2的配合，装饰盖 14的尺寸大于车内板架2，可将车内板架2完全盖住，不影响车顶美观，如图6所示。太阳能板架1展开后通过吸盘4吸附在车顶上，通过中间架8铰接的两块太阳能板架1可与车顶的弧度契合，薄膜太阳能电池板9将太阳能转化为电能储存进蓄电池12，使用者可通过开关25打开USB接口15的供电，通过USB接口15给移动设备充电，蓄电池外接USB接口和开关的技术在移动电源领域中有广泛应用，本装置直接采用此技术即可，太阳能板架1的端部具有折边16，这样的设计可避免行车过程中气流大量涌进太阳能板架1底部而将太阳能板架1掀翻的情况发生，增加了行车的安全性，木质铲板6可从铲板槽5中取出，用于将吸盘4铲起，弹簧3可起到减震作用，也使得太阳能板架1具有一定的活动余度，给太阳能板架1的拆卸提供了便利。

图2 结构示意图

图3 车内板架部分拆下装饰盖后的结构示意图

图4 车内板架部分的侧视图

图5 底卡爪和顶卡爪配合 的结构示意图

图6 装饰盖的结构示意图

3 车用太阳能移动设备充电装置的优越性

（1）车用太阳能移动设备充电装置的装饰盖的尺寸大于车内板架，可将车内板架完全盖住，不影响车顶美观。

（2）车用太阳能移动设备充电装置的薄膜太阳电池板除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与不同车顶配合使用，应用前景非常广泛。同时，薄膜太阳能电池板将太阳能转化为电能向蓄电池充电，使用者只需要打开开关就可以通过 USB接口给移动设备充电。非常方便快捷。

（3）太阳能板架的端部具有折边，这样的设计可避免行车过程中气流大量涌进太阳能板架底部而将太阳能板架掀翻的情况发生，增加了行车的安全性。

（4）车用太阳能移动设备充电装置的弹簧在车辆振动时，不管是伸长还是压缩，弹簧长度的变化带来能量的变化，都可起到减震作用，整个长度变换范围ΔX也使得太阳能板架具有一定的活动余度。木质铲板可从铲板槽中取出，将吸盘铲起，便于太阳能板架的拆卸。

（5）车用太阳能移动设备充电装置可折叠收纳，不用时占用空间小，使用时安装在车顶，满足车内人员移动设备的充电需求，节能环保，非常适合在长途旅程中使用。

4 结语

创新设计的车用太阳能移动设备充电装置，利用太阳能资源对移动设备进行充电，采用时下流行的USB充电接口设置，便于车内人员使用。总之，该装置结构简单、安装方便、清洁美观、绿色环保、使用便捷，解决了车内人员移动设备充电的实际问题，对在车载设备上推广太阳能技术具有现实意义。