一种无窗节能光伏增程电动汽车的制作方法

本发明涉及一种电动汽车，尤其是一种无窗节能光伏增程电动汽车。

背景技术：

汽车产业是国民经济的重要支柱产业，在国民经济和社会发展中扮演着重要角色。随着能源问题与环境污染问题的日益突出，燃油汽车污染问题受到关注，很多国家都制定了停止销售燃油车计划，大力发展新能源汽车产业，新能源汽车，尤其是电动汽车受到了政府以及汽车厂商越来越多的重视。

电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的一种新型交通工具。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。电动汽车以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。电动汽车工作原理：蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶。电动汽车用电池组、电机控制器、驱动电机等部件代替了传统的内燃机，而这些部件对工作温度的范围有一定要求，因此电动汽车整车的散热系统与传统的内燃机车相比有很大差异。

电动汽车的电能储存在蓄电池中，蓄电池储存的电量多少决定了车辆的续航里程大小。受电池能量密度高低和充电快慢的影响，当今电动汽车存在着里程焦虑(续航里程短、充电慢)难题一直未能很好地解决，制约着电动汽车产业的快速发展。由于锂电池容量限制，加之充电速度还不够快，电动汽车一次充电的续航里程还不能满足远程行驶需要。特别是在严寒冬季和酷热夏季，由于空调额外耗电使电动汽车的续航里程大幅缩短，另外有窗汽车的单层玻璃隔热效果比较差，车窗内外热量冷气容易对流损失，使汽车的行驶里程进一步缩短，里程焦虑问题会更加突出。所以如何减少能量消耗，增加续航能力成为电动汽车行业亟待解决的难题。在严寒的冬天和酷热的夏季，又不得不启动空调系统，保证车内温度舒适，因此会耗用大量的电能，使电动汽车的续航里程会大幅缩短，进一步加剧里程焦虑问题。如何最大限度地降低空调耗能，增加电池储能，成为电动汽车产业发展亟待解决的难题。众所周知，仅是调整车内温度的耗能实际并不多，反而是维持车内恒温耗能很大，因为现行车辆为防止低温结霜，车窗玻璃无法进行双层设计，而单层玻璃无论在酷热的夏季还是在寒冷的冬季都相当于散热片，成为热量对流的主要通道，非常不利于保持车内恒温，要节约空调系统能耗，必须阻断车窗玻璃散热和过冷。

电动汽车的使用过程中，电池的续航能力是一个亟待解决的问题。在冬天电动汽车的续航里程会大幅缩短，不仅会影响我们出行的计划，甚至有些驾驶员为了能够省点电，不舍得开暖风，车里车外几乎一个温度。外界气温较低时，汽车挡风玻璃可能会结霜，这将严重影响驾驶人员的视线。另外冬季汽车车厢内有取暖需求，取暖会消耗大量的电能。常规的单层玻璃，车内外的热交换比较快，使得车内夏天或冬天都需要一直让空调保持较大的功率运行，才能维持车内的正常温度。如此一来，空调将耗费大量的电能，汽车的行驶里程就会大大缩短。采用双层隔热玻璃能够更好地防止车内热量外散，但是容易出现车玻璃内部起雾，影响开车的视线。

随着电动汽车产业快速发展，电动汽车智能化日益成熟，无人化驾驶成为电动汽车发展未来方向和必然趋势，一旦无人化驾驶技术实现应用，各种电动汽车的车窗功能必然逐步弱化，很快会被车载显示系统所取代。

为了给电动汽车增加续航能力，目前也有将光伏技术应用到电动汽车上的相关研究文章，通过在汽车外壳上铺装光伏板，利用太阳光发电以增加车辆的续航能力。但由于车窗占据了35-50％电动汽车外壳的采光面积，直很大程度上影响了光伏发电功率，所以最大程度地缩小或剔除车窗占用的采光面积，对提高光伏发电功率意义重大。

本发明的无窗节能光伏增程电动汽车，能够为电动汽车添加光伏发电功能以增加续航电能，并解决车窗内外能量对流损失和空调消耗电能较大的问题。

技术实现要素：

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种无窗节能光伏增程电动汽车，以解决传统的电动汽车内外热交换速度快、空调消耗电能较大的问题。

太阳能充电系统无法在用电的时候同时充电的问题。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

一种无窗节能光伏增程电动汽车，其结构特点是，包括车架、车门、车外壳、车轮、光伏发电单元、路况信息采集单元、智能控制单元和动力系统；所述的车外壳包括采用整体式密封结构，车外壳包括金属框架，所述金属框架的内部设置有隔热的内饰板；光伏发电单元包括光伏板，所述光伏板设置在所述金属框架的外表面上；

所述路况信息采集单元包括摄像系统和雷达系统；车体上设置的摄像系统包括多台摄像头，所述多台摄像头分别用于获取车辆周围的影像，并通过显示屏来将车体周围的远景和近景显示出来；

所述智能控制单元用于对多台摄像头获取的图像进行分析，并根据分析结果对动力系统进行控制，进而实现汽车的运动控制。

本发明的一种无窗节能光伏增程电动汽车的结构特点也在于：

所述金属框架与光伏板之间设置有隔热层。

所述摄像系统包括在车壳四周根据需要设置多台摄像头；所述多台摄像头包括车前远景摄像头、车前近景摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头、车后远景摄像头和车后近景摄像头。

所述显示屏包括有多个，分别为车前远景显示屏、车体周围显示屏和车后远景显示屏。

一种无窗节能光伏增程电动汽车还包括雷达系统，所述雷达系统用于适时检测车辆周边动态和静态实物情况，并将探测信息智能传送给智能控制单元。

所述雷达系统包括车前雷达和车后雷达。

所述智能控制单元内还设置有危险分析报警系统。

所述危险分析报警系统包括有语音报警系统和振动报警系统。

所述智能控制单元内还设置有与危险分析报警系统相连接的紧急避险系统。

所述紧急避险系统与所述动力系统、制动系统和转向系统相连接，用以控制动力系统、制动系统和转向系统做出紧急避险的操作。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的一种无窗节能光伏增程电动汽车，具有以下两个方面的有点。

1、在车体外设置一层光伏板将车体覆盖，利用太阳能转为电能的方式，增加了一种电能供给方式。

2、将车体的外壳设置成隔热结构，如此降低了车内外之间的热交换率，从而能够降低空调的使用功率和时间，在维持车内舒适度的同时节约了电能。

本发明的一种无窗节能光伏增程电动汽车，车外壳包括采用整体式密封结构，车外壳包括金属框架，所述金属框架的内部设置有隔热的内饰板，所述金属框架的外表面上设置有一层光伏板；车架的顶端设置有多台摄像头，所述多台摄像头分别用于获取车辆周围的影像，并通过显示屏来将车体周围的远景和近景显示出来。

本发明的一种无窗节能光伏增程电动汽车，对于电能提供方面，从开源和节流两个角度来解决电池续航能力的问题。开源方面，在车体外设置一层光伏板将车体覆盖，利用太阳能转为电能的方式，增加了一种电能供给方式。在节流方面，将车体的外壳设置成隔热结构，如此降低了车内外之间的热交换率，从而能够降低空调的使用功率和时间，在维持车内舒适度的同时节约了电能。通过无窗化设计，来阻断车窗玻璃散热和过冷以降低空调耗能，同时增加车体光伏采光面积增加发电量，实现车载电能的开源与节流，能更好地增加电动汽车续航里程，破解电动汽车里程焦虑难题。

本发明的无窗节能光伏增程(增加行驶里程)电动汽车，具有可通过光伏板为车载蓄电池充电并为车载设备供电、降低了车内外的热交换速度、提高电池的使用效率、增加续航能力和增加了行驶里程等优点。

附图说明

图1为本发明的一种无窗节能光伏增程电动汽车的主视图。

图2为本发明的一种无窗节能光伏增程电动汽车的俯视图。

图3为本发明的一种无窗节能光伏增程电动汽车的光伏供电系统的结构框图。

图4为图3的光伏供电系统中的充电控制器的结构框图。

附图1-4中的标记为：车架1，车门2，车外壳3，车轮4，光伏板5，摄像头6，，气罐7，电磁阀8，喷气嘴9。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1～图4，本发明的一种无窗节能光伏增程电动汽车，包括车架1、车门2、车外壳3、车轮4、光伏发电单元、路况信息采集单元、智能控制单元和动力系统；所述的车外壳包括采用整体式密封结构，车外壳包括金属框架，所述金属框架的内部设置有隔热的内饰板；光伏发电单元包括光伏板5，所述光伏板设置在所述金属框架的外表面上；车体上设置有包括多台摄像头6的摄像系统，所述多台摄像头分别用于获取车辆周围的影像，并通过显示屏来将车体周围的远景和近景显示出来。图1中的箭头方向为车前进的方向，即车头位于箭头指向的一侧。

所述路况信息采集单元包括摄像系统和雷达系统；车体上设置的摄像系统包括多台摄像头，所述多台摄像头分别用于获取车辆周围的影像，并通过显示屏来将车体周围的远景和近景显示出来；所述路况信息采集单元由若干摄像头和雷达组成，分别设置在车体四周，为智能驾驶获取车辆周边空间内相关物体的影像、距离、变动、方位、高度等信息，并通过车内显示屏将车体周围的远景和近景显示给乘客，以替代车窗透视功能。

所述智能控制单元用于对多台摄像头获取的图像进行分析，并根据分析结果对动力系统进行控制，进而实现汽车的运动控制。所述智能控制单元根据路况信息采集单元获得的车辆周边空间内相关物体的影像、距离、变动、方位、高度等信息，结合导航技术，与自带数据库预存信息对比分析，通过智能计算，从环境感知，到行为决策、路径规划，最后完成对车载动力系统进行智能控制，实现汽车行驶的智能控制。

本发明的一种无窗节能光伏增程电动汽车，与现有电动汽车的最大改进在于本发明的电动汽车不设置任何窗户，也没有任何窗户玻璃，由此解决了现有技术中采用单层玻璃窗时车内外热交换速度较快、采用双层玻璃时车内容易起雾的问题。所述汽车进行车轿的全封闭隔热设计，车内设置显示系统，车壳外部设置摄像系统和雷达系统。

所述光伏发电单元的光伏板最大化设置在所述车体外壳所有可采到阳光的外表面上；所述智能控制单元与车载路况信息采集单元配合，对车载动力系统进行智能控制，实现汽车行驶的智能控制。为增加光伏采光面积，所述车体的外壳上均不设计车窗。

本发明针对电动汽车智能化驾驶之后，路况信息采集完全可以依靠车载摄像头和雷达来完成，车内显示屏也可以完全取代车窗给乘客提供车外远景和近景，车窗功能逐步弱化的机会，所以通过无窗化设计不仅可以减少车内外的热交换更好地降低空调能源消耗，而且还能增加汽车外壳光伏采光面积，为车辆提供更多的光伏发电以增加续航能力。

由于没有任何窗户，因此车体可采用隔热层将车内循环和车外循环隔离开来，使得车内和车外的热交换速度非常低。如此一来，空调运行的就可以保持低耗电量，从而可在过热或过冷天气时也能维持低耗电量的同时确保车内温度，在保持一定的续航能力的同时，提高了汽车的舒适性。更进一步地，在车体外部采用了光伏板覆盖的模式，光伏板能够采集太阳能并输出给电动汽车的蓄电池。本发明的电动汽车上设置有光伏供电系统，包括光伏板、充电控制器等装置。所述车壳表面能够采集到阳光的区域均设置光伏采光板，光伏板将接收到的光能转化成电能储存在车载电池中。

所述金属框架与光伏板之间设置有隔热层。所述车外壳均不设置车窗，车壳进行整体性密封，并设置有隔热层。为减少车体内外热量冷气对流，所述车体外壳采用整体式密封结构，车壳里面的内饰板与外敷光伏板之间设置有隔热层。为满足车内通风需要，所述车体无窗化设计后，车内单独设置通风系统。

所述摄像系统包括在车壳四周根据需要设置多台摄像头；所述多台摄像头包括车前远景摄像头、车前近景摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头、车后远景摄像头和车后近景摄像头。若干个显示器，分别接收车载摄像系统采集到的影像信息，在显示屏上显示车前远(近)影像、车体周围影像和车后影像，从而取代车窗给乘员提供车外影像，使得驾驶员不用车窗也能很好地观察车外的景象和路况。

所述显示屏包括有多个，分别为车前远景显示屏、车体周围显示屏和车后远景显示屏。

一种无窗节能光伏增程电动汽车还包括雷达系统，所述雷达系统用于适时检测车辆周边动态和静态实物情况，并将探测信息智能传送给智能控制单元。

所述雷达系统包括车前雷达和车后雷达。

所述智能控制单元与雷达系统、动力系统相配套，根据雷达探测信息，智能计算和判断，设计控制方案，控制动力系统运行。

所述智能控制单元内还设置有危险分析报警系统。

所述危险分析报警系统包括有语音报警系统和振动报警系统。

所述智能控制单元内还设置有与危险分析报警系统相连接的紧急避险系统。

所述紧急避险系统与所述动力系统、制动系统和转向系统相连接，用以控制动力系统、制动系统和转向系统做出紧急避险的操作。所述紧急避险系统包括气泵、气罐7、电磁阀8和喷气嘴9。所述气泵用于为气罐充气，在气罐内充满高压气体。所述喷气嘴包括位于车前方的前喷气嘴和位于车左右两侧的侧面喷气嘴。所述前喷气嘴位于车头两侧的车灯内侧的位置，如图2所示。当智能控制单元检测到车辆紧急刹车的时候，电磁阀打开通过前喷气嘴向车前方喷出高压气体，进而对车体产生一个反作用力，从而对车辆实现紧急制动。当智能控制单元检测到车体发生较大倾斜的时候，侧面喷气嘴向车辆倾斜的反方向喷出高压气体，进而对车体产生一个反作用力，进而实现将车体快速推回水平状态的位置，避免车辆发生倾翻的事故。

本发明的一种无窗节能光伏增程电动汽车，对于电能提供方面，从开源和节流两个角度来解决电池续航能力的问题。开源方面，在车体外设置一层光伏板将车体覆盖，利用太阳能转为电能的方式，增加了一种电能供给方式。在节流方面，将车体的外壳设置成隔热结构，如此降低了车内外之间的热交换率，从而能够降低空调的使用功率和时间，在维持车内舒适度的同时节约了电能。

相应地，为确保车辆行驶的安全性，在车体外部设置了多个摄像头，对车体周围，车体的前后远景和近景进行实时获取图像，并将图像实时传输在车内。

更进一步地，将多个显示屏都设置在驾驶员正面对应的位置，即原车型的前挡风玻璃的位置，便于驾驶员观察车体周围的状况。显示屏的显示风格，可设置为多种显示模式。全景显示模式，在该全景模式下，驾驶员可以看到自己的车子位于全景的屏幕中间，显示车体前后50-200距离的路况。

在车体内设置处理器，所述多个摄像头均与所述处理器相连接。所述处理器用于获取多个摄像头的实时影像，并将实时影像综合处理后在各个显示屏上进行显示，使得驾驶员能够获取车体周围的远景和近景的路况。在处理器内包括有图像合成软件。该图像合成软件，能够对相邻的两个或多个摄像头获得的实时影像进行拼接处理，从而获得综合影像进行显示。

更进一步地，处理器内还设置有危险分析报警系统。在驾驶员靠近大货车时、距离前后车距离过近时、后方有车辆高速靠近时等危险状况时，通过语音对驾驶员进行提醒。更进一步地，本发明的电动汽车可设置成无人驾驶模式；在路况较好的情况下，驾驶员可以采用无人驾驶模式。

如图3-4，所述光伏板通过所述整流稳压电路与所述充电控制器相连接，所述充电控制器通过所述稳压模块与用电设备相连接，用于通过稳压模块为用电设备提供稳定电压；所述充电控制器与所述蓄电池相连接，用于使得光伏板能为蓄电池充电；所述充电控制器包括太阳能输出检测模块、用电设备功率检测模块、微控制器u1和电量检测模块；所述太阳能输出检测模块与所述整流稳压电路相连接，用于检测整流稳压电路输出的电压和电流，并将检测的电压和电流数据发送给微控制器u1；所述用电设备功率检测模块与用电设备相连接，用于获取用电设备的实时功率，并将实时功率发送给微控制器u1；所述电量检测模块与所述蓄电池相连接，电量检测模块用于将蓄电池的剩余电量信息发送给充电控制器的微控制器u1。

本发明的无窗节能光伏增程电动汽车，光伏板依次通过整流稳压电路、充电控制器、稳压模块与用电设备相连接，可以直接向用电设备提供电源。蓄电池也通过稳压模块与用电设备相连接，可由蓄电池为用电设备提供电源。

在电动汽车不使用时，光伏板直接为蓄电池充电。在使用本发明的电动汽车的启动后，充电控制器通过太阳能输出检测模块检测整流稳压电路输出的电压和电流并发给微控制器u1，由微控制器u1计算整流稳压电路的输出功率p1。充电控制器通过用电设备功率检测模块获知或计算用电设备的实时功率p2。充电控制器通过电量检测模块获知蓄电池的剩余电量信息q。微控制器u1根据检测的剩余电量信息q判断是否需要为蓄电池充电。剩余电量信息q为满电，则不需要充电。否则，根据输出功率p1和实时功率p2的大小判断是否为蓄电池充电。

充电控制器的工作过程中，若输出功率p1大于实时功率p2，即光伏板的输出功率大于用电设备所需功率，光伏板输出电量有余量，如果同时蓄电池的电量不满，则光伏板为用电设备供电的同时向蓄电池充电；如果蓄电池电量已满，则只为用电设备供电。若输出功率p1等于实时功率p2，则光伏板为用电设备供电。若输出功率p1小于实时功率p2，即光伏板的输出功率小于用电设备所需功率，光伏板输出电量不足以满足用电设备的使用，则由光伏板和蓄电池同时为用电设备供电；此时，优先使用光伏板的输出电能，不足部分则由蓄电池提供。

所述太阳能输出检测模块包括电压检测电路和电流检测电路；所述电压检测电路用于检测所述整流稳压电路的输出电压，用于电流检测电路用于检测整流稳压电路的输出电流。所述逆变电路用于将所述稳压电路提供的直流电压转化成交流电压输出后提供给交流电机。具体实施时，可将稳压模块和逆变电路组合在一起。

对于设置有档位的用电设备，比如车载空调，可根据档位判断用电设备的需要功率。用电设备功率检测模块与用电设备的控制器相连接，用于获取控制器的档位信息，并将档位信息发送给微控制器u1，由微控制器u1根据档位信息判断用电设备的实时功率。

因此，本发明的电动汽车中，能够实现光伏板的输出电能的即用即冲，在使用过程中，通过程序设置优先为用电设备供电。若太阳能电量充足且有剩余，则同时为蓄电池充电。若太阳能电量不足，则优先使用太阳能，不足部分由蓄电池提供。

电动汽车停用时，有时需要连接市电交流电源为蓄电池充电。在连接市电交流电源时，如果太阳能电量充足，则优先使用太阳能充电，不足部分由市电提供。本发明中，尤其是适用于作为光伏系统中的配套设备的蓄电池，可有效地将多余的电能存储起来，以解决无阳光或者光照不足时电能的补充。

由于锂电池容量限制，加之充电速度还不够快，电动汽车一次充电的续航里程还不能满足远程行驶需要。在严寒的冬天和酷热的夏季，又不得不启动空调系统，保证车内温度舒适，因此会耗用大量的电能，使电动汽车的续航里程会大幅缩短，进一步加剧里程焦虑问题。如何最大限度地降低空调耗能，增加电池储能，成为电动汽车产业发展亟待解决的难题。众所周知，仅是调整车内温度的耗能实际并不多，反而是维持车内恒温耗能很大，因为现行车辆为防止低温结霜，车窗玻璃无法进行双层设计，而单层玻璃无论在酷热的夏季还是在寒冷的冬季都相当于散热片，成为热量对流的主要通道，非常不利于保持车内恒温，要节约空调系统能耗，必须阻断车窗玻璃散热和过冷。

随着电动汽车产业快速发展，电动汽车智能化日益成熟，无人化驾驶成为电动汽车发展未来方向和必然趋势，一旦无人化驾驶技术实现应用，各种电动汽车的车窗功能必然逐步弱化，很快会被车载显示系统所取代。为了给电动汽车增加续航能力，有人将光伏技术应用到电动汽车上，在汽车外壳上铺装光伏板，利用太阳光发电以增加车辆的续航能力。但由于车窗占据了35-50％电动汽车外壳的采光面积，在很大程度上影响了光伏发电功率，所以最大程度地缩小或剔除车窗占用的采光面积，对提高光伏发电功率意义重大。

电动汽车无人化驾驶成熟后，车窗功能弱化，车窗有望被车载显示系统所取代。未来无窗化设计不仅有利于车体封闭和绝热处理，减少车体内外冷热对流来节约空调能耗，从而保证车载能量更多地用于续航；而且还能把腾出的车窗面积用于增加铺设光伏板，更多地发电进一步增加续航。本发明通过无窗化设计和光伏板最大化铺设，实现了车载电能的开源与节流，能更好地增加电动汽车续航里程，破解电动汽车里程焦虑难题。

车体外壳进行无窗化密封绝热设计，目的消除单层玻璃散热过冷弊端，增强车体绝热密封性能，有利于增大车体表面光伏板铺装面积。所述的无窗化密封绝热设计是将车体外壳包括车门进行整体组合式密封结构，车壳体为多层复合结构，包括金属框架、外层金属面版、中层具有隔热功能绝热层和最里层的内饰板。所述的车体外壳上能够采光的表面尽可能多地铺装光伏板，采集更多的太阳光来转化成电能储存于车载蓄电池中，以增加车辆的续航能力。

去除车窗设计后，车体的前后左右和顶部多方位设置摄像头或雷达系统，根据车内观景需要采集各方位外景和信息，并通过显示屏系统在车内显示出来以取代视窗功能。设置智能通风循环系统以替代车窗的通风功能。所述的无窗化密封绝热设计并非完全无窗设计，可以根据需要设置若干小型双层玻璃观察窗，但开口尽量缩小，以减少对采光面积和绝热效果的影响。

本发明的本发明的电动汽车，能够在太阳能过于充足时，将电能存储到蓄电池中，直至存满。如此一来，在太阳能比较充足时，可以不用对蓄电池反复充电，直接将太阳能用于驱动电动汽车。如此一来，降低了蓄电池的充电次数，就避免了现有技术中需要反复充电才能使用蓄电池的问题，进而可延长蓄电池的使用寿命。

因此，本发明的电动汽车，能够充分地使用太阳能电源，通过充电控制器、稳压模块等实现太阳能电源的即冲即用，充电和用电可同时进行。通过优先使用太阳能的方式，尽可能地减少市电和蓄电池的消耗，从而可实现电能节约，环保性能好。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。