一种自行车用高效太阳能车轮组件的制作方法

本发明涉及太阳能车轮组件，尤其是涉及一种自行车用高效太阳能车轮组件。

背景技术：

目前汽车行业发展迅速，已普及到千家万户，目前各一线、二线城市汽车保有量逐年快速递增。但造成的问题也迅速暴露出来，尾气对环境的污染，道路的拥堵，城市的噪音、温室效应等，日益破坏着我们日常生活的环境。所以发展绿色交通、绿色出行势在必行，而自行车作为绿色出行的典范，具备广阔的发展前景，但是传统自行车的弊端也很明显，如较大的体力消耗大、续航里程短等，并不适合作为中、远距离的交通工具，而且也不适合全年龄段的人使用。所以自行车的创新和发展是自行车行业换发新活力的主要手段。

太阳能自行车的速度定标在每小时22公里。以自行车车轮直径26英寸计算，电机转速为每分钟170转。由于低速直流电机笨重，难于装在自行车上使用。八十年代我国电动自行车用高速电机减速的方法。生产的24伏直流电机，转速每分钟3500转，用机械减速装置降低转速。装在自行车上仍旧感到笨重。最近，先进电力技术的发展和人们对能源、安全及环境保护的重视，唤起人们对低速直流电机的开发、我国相继开发“电机、减速器、离合器”三位一体的电动轮毂。重量仅为3.2公斤。功率分别为120瓦、140瓦、180瓦和190瓦。电压为24伏和36伏的各种轮毂电机。轮毂外缘有小孔，可用辐条与轮辋连接。轮毂电机宽80毫米，直接可置换自行车的前轴或后轴。

虽然解决了电机驱动问题，但能源补充却成为了一个新的难题，传统的太阳能组件笨重，无法直接安装到自行车上，将组件制成轻薄的车轮样式又有易弯易折的风险，会对组件造成致命性的破坏，最重要的一点是由于传统自行车组件无法正对阳光，而且经常有遮挡的情况，使太阳能组件电压和功率急剧下降，无法向电机供电。

中国专利cn206634116u公布了一种太阳能自行车车轮装置。太阳能自行车车轮装置包括轮圈、轴承、轮盘、太阳能电池板、灯块、储能单元、充放电控制单元、控制单元，在轮盘两侧上还设置有与灯块相贴合的导光板，与导光板相拼合对太阳能电池板进行覆盖的挡板。其能够有效利用太阳能为车轮灯、照明灯等一些电器进行供电，使得用户无需对这些电器更换电池，方便了用户使用，节约了成本。

中国专利cn206633722u公布了一种太阳能车轮装置。解决了现有自行车无利用太阳能的装置，以及一般太阳能车轮存在结构不合理，容易受损，太阳能利用率不高的问题。其包括一体式的轮圈、轮辐、轴承、双面太阳能电池板、灯条、储能单元、充放电控制单元、控制单元。太阳能电池板插接在相邻轮辐之间，灯条填充安装在太阳能电池板与轮圈之间，在太阳能电池板和灯条两侧上还覆盖安装有挡板。

上述两个专利都是在原有自行车轮结构基础上设置太阳电池组件的，其有效利用空间小，会存在遮挡的情况，并且上述两个专利技术并不能实现太阳能电池板对自行车行驶动力的供电，仅能够提供如照明等设施的少量电量供应。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自行车用高效太阳能车轮组件。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自行车用高效太阳能车轮组件，为层状复合结构，包括由下到上依次设置的高强度电路基板、耐辐照复合胶层、太阳能电池片层、耐辐照复合胶层及防刮耐磨表膜。

所述太阳能电池片层由分布式排布的太阳能电池片组成，太阳能电池片电路部分采用低电阻汇流带锡焊方式进行电路连接，并汇流到高强度电路基板并引出。

所述自行车用高效太阳能车轮组件整体为圆形，分布式排布的太阳能电池片构成若干个具有独立电性能输出的电池子阵，各电池子阵具备独立的电压及电流，若干个电池子阵平均分布在整块组件的四个象限内，以确保任何一个或几个电池子阵遮挡或损坏后对整个组件的电压基本无影响，确保有持续给储能电池充电。

所述自行车用高效太阳能车轮组件的圆心为象限分割的原点。

采用多股子阵汇流，集中进行防反充处理和输出的方式，其优势在于节省了线路空间，使线路更加简洁，降低了重量，增加了可靠性。每个电池子阵的防反充处理保护了电池子阵的安全性，避免造成局部热斑烧毁组件的隐患。

所述高强度电路基板上集成有低电阻超薄宽汇流带，所述低电阻超薄宽汇流带的正面与各电池子阵的正负极连接，所述低电阻超薄宽汇流带的背面与高强度电路基板背面的电路焊盘连接，实现各电池子阵电流的引出。

所述低电阻超薄宽汇流带采用环绕式结构，所述低电阻超薄宽汇流带包括负极汇流带与正极汇流带，所述负极汇流带与正极汇流带均采用铜带。

通过环绕式汇流带实现四象限内电池子阵的电路汇流，并由基板背面的电路焊盘引出，其中环绕式汇流结构可抵消各子阵在汇流过程中形成的磁场和静电，提高安全性；为避免各电池子阵在汇流过程中电路反充，在电池子阵正极引出端贴装贴片式二极管，并在后续进行隐藏，提高组件整体美观性。

所述高强度电路基板采用高可靠性电路设计方式，具体表现在，基板采用大面积电路基板，具备良好的隔热性和良好的机械强度，基板外表面采用防紫外涂层，避免老化；汇流电路集成在基板内部，保证电路部分的安全性以及防止短路、断路的隐患。

所述高强度电路基板采用的材料包括大面积fr-4环氧玻纤布基板。

所述耐辐照复合胶为透明热熔胶或压敏胶，可选自eva胶。

所述防刮耐磨表膜为耐磨磨砂陷光pet薄膜或etfe薄膜。

所述自行车用高效太阳能车轮组件整体为圆形，中间留出用于安装在车轴上的中间通孔，以及用于实现固定安装的安装孔。

所述自行车用高效太阳能车轮组件外圈直接用于安装轮胎。

本发明太阳能车轮组件采用层压封装的复合成型方式进行制作。

本发明采用新颖设计理念，运用分布式电池片排布，使光照角度及阴影遮挡对车轮组件的电压影响较小，并采用高可靠性电路设计方式，对高强度电路基板进行电路设计，减少电路线损并具备良好的导热性，可降低太阳能发电时聚集在组件表面的热量对车轮内部元器件的影响。此发明可较好的解决太阳能在自行车上应用碰到的问题，较好的助力了自行车行业的创新和发展。

传统的太阳能组件笨重，无法直接安装到自行车上，将组件制成轻薄的车轮样式又有易弯易折的风险，会对组件造成致命性的破坏，最重要的一点是由于传统自行车组件无法正对阳光，而且经常有遮挡的情况，使太阳能组件电压和功率急剧下降，无法向电机供电，本发明针对以上的问题进行了改进和优化。本发明相关技术指标为：(1)局部遮挡小于1/4，组件电压下降率小于3％；(2)iso2248-1985高空90cm跌落试验，功率损失小于3％。

与现有技术相比，本发明通过太阳能车轮组件的新设计，不仅可以对自行车进行自动变速，更可实现自行的电力驱动，为自行车在我国的创新发展以及绿色环保出行提供了能源基础。

附图说明

图1为自行车用高效太阳能车轮组件主视结构示意图；

图2为自行车用高效太阳能车轮组件a-a面剖视结构示意图；

图3为电池子阵分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

参考图1，一种自行车用高效太阳能车轮组件，为层状复合结构，所述自行车用高效太阳能车轮组件整体为圆形，中间留出用于安装在车轴上的中间通孔11，以及用于实现固定安装的安装孔12。所述自行车用高效太阳能车轮组件外圈直接用于安装轮胎。

本发明太阳能车轮组件采用层压封装的复合成型方式进行制作。参考图2，自行车用高效太阳能车轮组件为层状复合结构，包括由下到上依次设置的高强度电路基板1、耐辐照复合胶层2、太阳能电池片层3、耐辐照复合胶层2及防刮耐磨表膜4。所述太阳能电池片层由分布式排布的太阳能电池片5组成，太阳能电池片电路部分采用低电阻汇流带锡焊方式进行电路连接，并汇流到高强度电路基板并引出。

具体而言，高强度电路基板上集成有低电阻超薄宽汇流带，低电阻超薄宽汇流带的正面与各电池子阵的正负极连接，低电阻超薄宽汇流带的背面与高强度电路基板背面的电路焊盘连接，实现各电池子阵电流的引出。

低电阻超薄宽汇流带采用环绕式结构，低电阻超薄宽汇流带包括负极汇流带与正极汇流带，负极汇流带与正极汇流带均采用铜带。

通过环绕式汇流带实现四象限内电池子阵的电路汇流，并由基板背面的电路焊盘引出，其中环绕式汇流结构可抵消各子阵在汇流过程中形成的磁场和静电，提高安全性；为避免各电池子阵在汇流过程中电路反充，在电池子阵正极引出端贴装贴片式二极管，并在后续进行隐藏，提高组件整体美观性。

高强度电路基板采用高可靠性电路设计方式，具体表现在，基板采用大面积电路基板，具备良好的隔热性和良好的机械强度，基板外表面采用防紫外涂层，避免老化；汇流电路集成在基板内部，保证电路部分的安全性以及防止短路、断路的隐患。

参考图3，所述自行车用高效太阳能车轮组件整体为圆形，分布式排布的太阳能电池片构成若干个具有独立电性能输出的电池子阵6，各电池子阵6具备独立的电压及电流，若干个电池子阵平均分布在整块组件的四个象限内，以确保任何一个或几个电池子阵遮挡或损坏后对整个组件的电压基本无影响，确保有持续给储能电池充电。各电池子阵6同时连接负极铜带7与正极铜带8，负极铜带与正极铜带的宽度为12mm，厚度为0.1mm。

采用多股子阵汇流，集中进行防反充处理和输出的方式，其优势在于节省了线路空间，使线路更加简洁，降低了重量，增加了可靠性。每个电池子阵的防反充处理保护了电池子阵的安全性，避免造成局部热斑烧毁组件的隐患。

本实施例中，高强度电路基板采用的材料包括大面积fr-4环氧玻纤布基板。

本实施例中，耐辐照复合胶为透明热熔胶或压敏胶，可选自eva胶。

本实施例中，防刮耐磨表膜为耐磨磨砂陷光pet薄膜或etfe薄膜。

本发明采用采用新颖设计理念，运用分布式电池片排布，使光照角度及阴影遮挡对车轮组件的电压影响较小，并采用高可靠性电路设计方式，对高强度电路基板进行电路设计，减少电路线损并具备良好的导热性，可降低太阳能发电时聚集在组件表面的热量对车轮内部元器件的影响。此发明可较好的解决太阳能在自行车上应用碰到的问题，较好的主力了自行车行业的创新和发展。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。