專利名稱：用于移動物體的太陽能采光供電裝置的制作方法
技術領域：
一種用于移動物體的太陽能采光供電裝置，涉及用于汽車太陽能采光供電裝置的改進。
背景技術：
在當前能源危機和汽車尾氣CO2的排放過量過度、造成環(huán)境污染和氣候變暖等嚴 峻問題的國際環(huán)境下，尋求開發(fā)新能源，特別是開發(fā)太陽能刻不容緩。據(jù)測算，全球6億多 輛常規(guī)能源汽車其排放量占全球總量的三分之一。因此，大力發(fā)展清潔能源，尤其是發(fā)展太 陽能動力汽車，勢在必行。為了獲取足夠的太陽光能給移動物體特別是汽車，目前國內(nèi)外汽 車制造商所著眼的太陽能動力系統(tǒng)設計，就是采用盡量在汽車頂層和在車身表面鋪設大量 太陽能電池組件的設計思路，但由于受到汽車頂層表面和在車身表面積的局限，以及汽車 是以動態(tài)運行，使太陽光對車頂太陽能光能電池面的入射角不斷變化，造成太陽能光能電 池采光不穩(wěn)定，從而難以獲取足夠的功率，滿足不了汽車動力的大功率需要，且阻力大，影 響美觀，形成瓶頸問題，因而難以推廣應用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種用于移動物體的太陽能采光供電裝置，在減少太 陽能電池面積的同時，可以縮小在移動物體比如汽車上安置的太陽能采光供電裝置的體 積，而且可以自由擴充受光量的面積，使移動物體比如汽車可以完全采用太陽能這種最清 潔的能源，充分滿足汽車能源真正轉換。本實用新型所說的這種用于移動物體的太陽能采光供電裝置，由二維追蹤太陽聚 光器1、太陽時鐘盤2、南北定向盤3、光導管及光纖4、太陽能電池模塊集箱包5、汽車馬達電 機6、蓄電池組合7組成，其中太陽時鐘盤2和南北定向盤3同軸連接，二維追蹤太陽聚光 器1安置在太陽時鐘盤2和南北定向盤3的中軸上方與太陽時鐘盤2同軸，二維追蹤太陽 聚光器1連同太陽時鐘盤2安置在移動物體頂部的外面，太陽能電池模塊集箱包5和蓄電 池組合7放置在移動物體室內(nèi)的車尾行李箱，汽車馬達電機6放置在移動物體的車頭，光導 管及光纖4一端連接二維追蹤太陽聚光器1的輸出端，另一端通過太陽時鐘盤2的同軸管 連接到放置在移動物體室內(nèi)的太陽能電池模塊集箱包5的輸入端a，太陽能電池板集箱包5 的輸出端b接往蓄電池組合7的輸入端d，蓄電池組合7的輸出端通過電源線10 —路接往 汽車馬達電機6的輸入端c，另一路直接接往二維追蹤太陽聚光器1、太陽時鐘盤2和南北 定向盤3的輸入端。采用了本實用新型所說結構的這種用于移動物體的太陽能采光供電裝置，由于二 維追蹤太陽聚光器1在移動物體(汽車等)室外運動的過程中，始終通過GPS確定經(jīng)緯度 及通過南北定向盤3修正太陽時鐘盤2的方位，太陽時鐘盤2同時通過太陽赤緯弧型齒輪 控制太陽時角，控制二維追蹤太陽聚光器1的俯仰傾角，始終保證二維追蹤太陽聚光器1 的采光器8對準太陽采光，因此可以減少在汽車頂層和在車身表面鋪設大量太陽能電池組件，從而擴大功率、縮減面積，對于汽車太陽能裝置降低成本，目前應用在小型汽車和工程車的運行有著很好前景；由于在本實用新型所說的這種用于移動物體的太陽能采光供電裝 置中，采用了將太陽能電池模塊集疊立體化，從而保證了放置在移動物體上光電能裝置的 體積縮小。
圖1是本實用新型所說的用于移動物體的太陽能采光供電裝置的結構示意圖；圖2是本實用新型所說的用于移動物體的太陽能采光供電裝置中的太陽能電池 模塊集箱包結構示意圖；圖3是本實用新型所說的用于移動物體的太陽能采光供電裝置中采用雙焦點聚 光采光器結構的用于移動物體的太陽能采光供電裝置的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型所說的用于移動物體的太陽能采光供電裝
置的結構。如圖1所示，本實用新型所說的這種用于移動物體的太陽能采光供電裝置，由二 維追蹤太陽聚光器1、太陽時鐘盤2、南北定向盤3、光導管及光纖4、太陽能電池模塊集箱包 5、汽車馬達電機6、蓄電池組合7組成，其中太陽時鐘盤2和南北定向盤3同軸連接，二維追 蹤太陽聚光器1安置在太陽時鐘盤2和南北定向盤3的中軸上方與太陽時鐘盤2同軸，二 維追蹤太陽聚光器1連同太陽時鐘盤2安置在移動物體頂部的外面，太陽能電池模塊集箱 包5和蓄電池組合7放置在移動物體室內(nèi)的車尾行李箱，汽車馬達電機6放置在移動物體 的車頭，光導管及光纖4 一端連接二維追蹤太陽聚光器1的輸出端，另一端通過太陽時鐘盤 2的同軸管連接到放置在移動物體室內(nèi)的太陽能電池模塊集箱包5的輸入端a ；太陽能電池 模塊集箱包5的輸出端b—路接往汽車馬達電機6的輸入端c，另一路接往蓄電池組合7的 輸入端d。聚光焦點通過光導管4端射分散光纖引入太陽能電池模塊集箱包5，光纖是側光 輻射近零距離照射太陽能電池，使之光伏發(fā)電。發(fā)電后通過控制器、逆變器直接供給電機馬 達6運行。另一迴路輸入蓄電池組合7儲電備用。如圖2所示，本實用新型所說的這種用于移動物體的太陽能采光供電裝置，所說 的太陽能電池模塊集箱包5呈立體箱，箱內(nèi)等距離排列安置太陽能電池模塊或薄膜電池片 9，電池模塊或薄膜電池片9之間的排列間隙H為20-100毫米，在電池模塊或薄膜電池片9 的間距H中，放置有從二維追蹤太陽聚光器1的光導管或光纖4，光導管及光纖4采用端射 光導管或側光幅射光纖，其直徑D小于每兩片模板9之間的排列間隙H的距離。由于將太 陽能電池模塊分層間隔排列，光導管或光纖4分布在電池模塊或薄膜電池片9間隙H內(nèi)形 成近零距離輻射。蓄電池要選擇體積小功率大，壽命長的產(chǎn)品，例如鎳氫或鋰離子蓄電池和 鐵動力電池。如圖3所示，本實用新型所說的這種用于移動物體的太陽能采光供電裝置，為了 提高對太陽能采光供電裝置的采光功率，適應較大型功率車型光伏需要，所說的二維追蹤 太陽聚光器1可以采用雙焦點聚光采光器8，而采用半凹橢圓球面反射鏡作為二維追蹤太 陽聚光器1的底盤，這樣就可以在同一時間獲取單焦點采光聚光器兩倍的光伏。[0013]在同等光伏的指標條件下，采用太陽時鐘跟蹤聚光比平面固定太陽能電池列陣 生產(chǎn)光伏優(yōu)越，可解決由于太陽走動，照射平面不均勻，故轉換率和吸光率低(原只有 16-33%，有60%以上光能浪費了)，因而造成功率低，成本高的瓶頸問題。具體歸納如下①按球面公式4 Π R2與展開面積Π R2比較，兩者相差4倍，故可節(jié)省材料減輕成 本。②太陽時鐘半凹球體聚光與平面非聚光相比，其光照強度增大，照射面均勻。球體 同步追蹤太陽，使太陽電池充分吸光，據(jù)測算，光電轉換率可提高3倍以上。③本系統(tǒng)直接利用自然陽光引入室內(nèi)直接照明和光伏發(fā)電。④其裝置立體化，多型化(例如可設計成半球型，半橢球型，半圓柱型、立體箱 等)，可縮少空間。采用了本實用新型所說結構的用于移動物體的太陽能采光供電裝置，可直接安裝 在電動車上，無需重新改造車身大小形狀，可充分利用車內(nèi)和車尾行李廂的空間，亦可附加 安裝在車身外部。為減少風力和運行的阻力，車頂可設置透明的流線型擋風板。據(jù)初步 測算，若以集箱包(方型或圓柱型)，按60*50*50cm作為單包組合的太陽能電池模塊集箱 包，電池轉換率按20%計，車尾箱容積平均2000L，如設置合計15m2電池板的組合集箱包可 產(chǎn)電功率2KW，電壓120V，電流10A，設一天IOh跟蹤太陽可產(chǎn)電20度，再配合蓄電池儲電 30KW，則對于車自重約500kg的汽車而言，每天可供500km行駛，車速可達100km/h，可以爬 坡度等于或小于25%，這樣可以實現(xiàn)汽車尾氣CO2零排放。通過天文計算真太陽時運行軌 道，通過修正聚光菱鏡的經(jīng)緯度和太陽時角，實現(xiàn)真太陽時與地球標準時的同步運行，從而 保證太陽光直射在聚光器上，其入射角保持在90°，以獲取最大能量和光照度，同時產(chǎn)生光 伏，在汽車內(nèi)部儲備光伏。減少太陽能電池的面積，而且大部分太陽光能直接長期免費供給 汽車作為動力使用，只要一次性投入有關采光設備與太陽電池模板和光導材料的費用，就 能大大降低成本，經(jīng)濟上合算，又可實現(xiàn)節(jié)能減排。
權利要求一種用于移動物體的太陽能采光供電裝置，由二維追蹤太陽聚光器(1)、太陽時鐘盤(2)、南北定向盤(3)、光導管及光纖(4)、太陽能電池模塊集箱包(5)、汽車馬達電機(6)、蓄電池組合(7)組成，其特征在于所說的太陽時鐘盤(2)和南北定向盤(3)同軸連接，二維追蹤太陽聚光器(1)安置在太陽時鐘盤(2)和南北定向盤(3)的中軸上方與太陽時鐘盤(2)同軸，二維追蹤太陽聚光器(1)連同太陽時鐘盤(2)安置在移動物體頂部的外面，太陽能電池模塊集箱包(5)和蓄電池組合(7)放置在移動物體室內(nèi)的車尾行李箱，汽車馬達電機(6)放置在移動物體的車頭，光導管及光纖(4)一端連接二維追蹤太陽聚光器(1)的輸出端，另一端通過太陽時鐘盤(2)的同軸管連接到放置在移動物體室內(nèi)的太陽能電池模塊集箱包(5)的輸入端a，太陽能電池板集箱包(5)的輸出端b一路接往蓄電池組合(7)的輸入端d，蓄電池組合(7)的輸出端通過電源線(10)一路接往汽車馬達電機(6)的輸入端c，另一路直接接往二維追蹤太陽聚光器(1)、太陽時鐘盤(2)和南北定向盤(3)的輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所說的用于移動物體的太陽能采光供電裝置，其特征在于所說的太 陽能電池模塊集箱包(5)采用單晶硅或薄膜非晶硅電池模板(9)，每兩片模板(9)之間的排 列間隙H可在20-100毫米，光導管及光纖(4)采用端射光導管或側光幅射光纖，其直徑D 小于每兩片模板(9)之間的排列間隙H的距離。
3.根據(jù)權利要求1所說的用于移動物體的太陽能采光供電裝置，其特征在于所說的二 維追蹤太陽聚光器(1)采用雙焦點聚光器(8)，采用半凹橢圓球面反射鏡作為二維追蹤太 陽聚光器(1)的底盤。
專利摘要一種用于移動物體的太陽能采光供電裝置，由二維追蹤太陽聚光器、太陽時鐘盤、南北定向盤、光導管及光纖、太陽能電池模塊集箱包、汽車馬達電機和蓄電池組合組成，二維追蹤太陽聚光器安置在太陽時鐘盤和南北定向盤的中軸上方與太陽時鐘盤同軸，安置在移動物體頂部的外面，光導管及光纖一端連接二維追蹤太陽聚光器的輸出端，另一端通過太陽時鐘盤的同軸管連接到放置在移動物體室內(nèi)的太陽能電池模塊集箱包的輸入端。采用了本實用新型所說結構的用于移動物體的太陽能采光供電裝置，可以確保二維追蹤太陽聚光器在移動物體(汽車等)室外運動的過程中始終對準太陽采光，以獲取最大能量和光照度，能直接長期免費供給汽車作為動力使用。
文檔編號H02N6/00GK201570880SQ20092026439
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權日2009年12月9日
發(fā)明者馮佩明, 陳景行 申請人:陳景行;馮佩明