一种太阳能电动汽车电池片扑翼式装置的制作方法

1.本发明属于电动交通工具技术领域，特别是涉及一种太阳能为动力的电动汽车装置。


背景技术：

2.新能源汽车由于目前太阳能板的发电效率不高，因此必须通过增大接收面积来提高发电量，但由于车身的大小受限，因此，发电量较小。目前市场主流是单晶硅电池，组件具有负温度特性，是-0.3左右，温度越高，发电效率越低。常规轿车宽度只有1.6米左右，前盖、车顶、后盖能平整铺设太阳能电池板面积只有3平米左右。 太阳能汽车如果为了增大太阳能板面积，车顶设置大房顶结构，不符合汽车设计理论，如向前的空气动力学，侧向抗风能力，乘员上下车的便利性，安全性受限。
3.以目前太阳能电池板封装技术，主要是采用单晶硅，用几毫米厚的玻璃板夹持封装，存在质量大，大面积平板不符合汽车造型弧度线条的矛盾。加之与车顶粘贴安装，夏季使用时，车顶温度过高，会降低太阳能电池板发电效率。柔性太阳能电池虽然比较轻，但是抗衰减能力差，市场份额较低。清洁能源一直是消费追求，但是目前太阳能汽车造型设计与市场成熟的消费级汽车存在矛盾。硅太阳能电池量产现效率20%左右，钙钛矿三结叠层电池理论效率可达45%以上，这给未来几年的太阳能汽车市场产业化提供可能。只是钙钛矿电池遇热容易衰退。如何在现有成熟量产的汽车，尤其是轿车上设置更大面积的电池、降低电池温度，提高发电效率，降低汽车风阻，是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.受鸟翅膀的启发，羽毛一片片的，翅膀展开、收纳形成扑翼方式。
5.本发明的目的是在有限的车体投影面积上如何铺设更大面积的太阳能电池，来提高发电量。
6.通常，汽车腰身两侧通常安装两只倒车镜，以一常规轿跑，轿车或suv为例，车身宽度只有1.6米左右，加上两只倒车镜，实际通行宽度在2米左右。针对上述问题， 本发明正是利用这2米的宽度，采用在车身侧腰向外横向尖状凸起，如同第五代战斗机机身造型，凸起到倒车镜约一半的宽度h，形成车身加宽的侧檐，也增加了汽车侧面抗碰撞能力。
7.本发明采用在侧檐上边线处设置太阳能电池带。具体地，所述两条太阳能电池带分别设置在车身两侧；电池带的内边枢接在车身侧檐上，外部边延伸到倒车镜外侧边处，来拓展电池带面积，增加发电量。
8.所述汽车一边的拓展宽度为h+h。所述倒车镜可以是虚拟的，这里只是说明倒车镜位置。进一步地，所述倒车镜可以是摄像头替代，设置在电池带外部边处，或外部边上下处。
9.所述电池带的内边通过长条枢轴连接在车身侧檐上边檐，称呼枢接。
10.所述汽车前挡玻璃、后档玻璃、侧窗玻璃的下边框描述为等高线；前挡下边线向前延伸的盖体为前盖；后挡下边线向后延伸的盖体为后盖。所述车身侧檐，是指在车身侧面，
前方与前盖两侧边线等高，与车门玻璃窗下边线等高，后方与后盖两边线等高，形成贯穿前后的连接线，侧视图看为一前低，后微高的直线；再以此线向外侧向下形成的斜坡描述为侧檐。所述侧檐上边线与前盖、后盖描述为等高同平面。
11.本发明采用拓展方式铺设的电池带，类似鸟翅膀，具有两种状态，一是伸展平直状，俯视图看面积最大化；二是翅膀落下呈现收拢状；两种状态的转换形成扑翼结构形式。
12.本发明的电池片扑翼是两种形式：第一种是电池片封装成具有可折柔性的电池带，在车身侧面形成带状扑翼结构，如同带鱼的长边鳍。
13.进一步地，所述电池带在停车时为伸展平直状，下方与车盖有开放式散热间隙，来降低电池温度，提高发电效率；行驶时，电池带被风压下为扑翼收拢状，贴合在侧檐表面，来降低风阻。
14.所述电池带由若干片电池片组成；每片电池片由独立的玻璃片封装，再由柔性材料连接成大面积具有弯曲能力的横向条。
15.进一步地，所述电池带至少在倒车镜处外部边设置开口，用于消除扑翼应力。
16.所述电池带前端延伸到前盖，后端延伸到后盖；所述柔性封装的电池带，能够吸收雨滴噪声、抗冰雹和外部撞击。
[0017] 第二种，本发明采用太阳能电池片直接封装成小片，如单硅片尺寸，或切割成更小的尺寸，甚至小到毫米级。是若干电池片间隔由柔性支撑柱连接在车盖上， 形成漂浮式电池片扑翼铺设结构。
[0018]
所述电池片能够单独拆卸更换。所述电池片还能够随风拟合，来降低风阻。
[0019]
进一步地，所述电池片与片之间有缝隙，开缝处使气流通过；加之车身侧腰向外横向尖状凸起，符合空气动力学，提高了汽车抗侧强风能力，车身可以采用轻量化设计。
[0020]
所述电池片与车盖连接件，采用受阳光照射能够具有缩短功能的柔性支撑柱。进一步地，所述电池片的电极线经过支撑柱与汽车电连接。
[0021]
所述电动汽车采用鸭尾式造型，能够得到较低的风阻系数，车顶、后档玻璃和后盖连体溜背式造型向下倾斜。若干电池片在车盖上漂浮式平铺，如鱼鳞间隔分布。所述电池片后部边平行翘起，保留散热通风道，车盖的热量无法传导到电池片上。
[0022]
本发明小片太阳能电池采用超薄玻璃封装，减少了质量。减轻了电动汽车质量，提高能源利用效率，避免采用目前柔性太阳能电池带来的高衰减问题；还能防止大面积损坏，维修成本低廉。
[0023]
所述电池片下方四角由柔性支撑柱连接在车盖上，若干电池片漂浮间隔平铺，形成开放式散热间隙，并能够在车盖上随风压扑翼倒伏来降低风阻；所述电池片朝向正上方，当阳光从正上方照射时，因电池片的遮挡，隐藏在边内的支撑柱处在阴影区；当阳光斜射时，能够透过电池片周边间隙，照射到对应的支撑柱上使其发热缩短，来驱动电池片朝向阳光倾斜，实现伺服电池片有自适应向日能力。
[0024]
所述当阳光偏斜透过电池片周边间隙，照射到支撑柱使其发热缩短，来伺服电池片向日偏斜。使电池片有自适应向日能力。
[0025]
所述若干片电池片间隔漂浮设置在车盖后档玻璃上，使汽车中央内后视镜能够透过电池片的间隙实现后视观察；所述电池片能够随风扑翼式拟合，自适应改变倾斜角度来
降低风阻 。所述车内还能够透过车盖电池片间隔漂浮间隙网视观察到天空，还不至于很晒。
[0026]
所述电池带前端延伸到车前盖前端、后端延伸到车后盖后端，加上车顶，实现在宽2米，长度5米小汽车的车盖上铺设高达8平方米左右的电池片，基本满足一天的发电量能够让汽车行驶超过60公里的实用化需求。未来5年，随着钙钛矿太阳能电池的成熟，三结叠层电池效率是目前单晶硅电池的2倍，一天的发电量能够让汽车行驶超过100公里。
[0027]
本发明汽车高速行驶状态电池带、电池片在风压作用下收拢状态，有效地将风阻系数控制在0.2左右；在低速和停车状态使电池片翼展状态，使太阳能电池面最大化向阳。
[0028]
所述向阳是指太阳在上午9点至下午4点左右的高日照有效时间段。以地平面为例，照射角度在周向45度左右。本发明就以汽车俯视图为例说明，即电池片在45度倾斜角度内视为向日平铺面，也是俯视面积。汽车有自由随意方向停车的属性，要高效地利用太阳能发电，就需要太阳能电池尽可能朝正上方铺设，形成最大化的俯视投影面积，即向阳面积。
[0029]
所述车盖包括前盖、后盖、车顶，还包括后档玻璃。
[0030]
所述太阳能电动汽车的前挡、后档、车门玻璃窗下边框基本在同一等高线，所述前盖、后盖、侧檐的上边线描述为等高或同平面。
[0031]
所述若干太阳能电池片铺设在由前盖经车身两侧拓展出的电池带连接到后盖，所形成面积增大的圈式结构。
[0032]
所述圈式结构为同平面，所述同平面包括允许前盖、后盖、电池带有工艺弧度，如r＞2m或高度差《0.05m；允许车后略高于车前，即电池带后段略高于前段。
[0033]
显著的技术进步和创造性优点：1、车身外侧拓展设置电池带，增大了电池覆盖面积；2、漂浮设置来降低电池工作温度，提升发电效率；3、电池片具有向日伺服能力；4、漂浮设置能提升抗冲击力、冰雹、吸收雨滴噪声；5、封装超薄，质量轻，局部损坏局部更换，维修成本低；6、扑翼式电池带、扑翼式电池片收拢行驶风阻低。
附图说明
[0034]
图1为本发明的太阳能电动汽车电池带俯视图；图2为本发明的太阳能电动汽车与传统汽车对比俯视图；图3为本发明的太阳能电动汽车侧檐电池带侧视图；图4为本发明的太阳能电动汽车侧檐电池带后视图；图5为本发明的太阳能电动汽车侧檐电池带局部放大图；图6为本发明的太阳能电动汽车电池带开口和电池片横向封装示意图；图7 为本发明的太阳能电动汽车车盖电池片扑翼式安装图；图8为本发明的太阳能电动汽车电池片支撑柱安装示意图；图9为本发明的太阳能电动汽车车盖电池片倒伏示意图；图10；为本发明的太阳能电动汽车支撑柱被阳光照射收缩示意图；图11为本发明的太阳能电动汽车电池片覆盖的同平面圈式结构图。
[0035]
图中，1、电池带；2、电池片；3、内边；4、外部边；5、侧檐；6、前盖；7、车盖；8、后盖；9、开口；10、支撑柱；11、透光弹性壳体 ；12、热缩变形体；13、收拢；14、枢轴。
具体实施方式
[0036] 下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
[0037]
实施例一如图1、3所示，本发明以在轿车或suv上实施为例，通常车身宽度有1.6米左右，加上两只倒车镜，实际汽车通行宽度在2米左右。
[0038]
如图4所示，本发明采用在车体侧腰向外横向尖状凸起，凸起到倒车镜约一半的宽度h。h是由车轮外边线向外延伸的宽度区域，形成车身加宽的侧檐（5）。再在侧檐（5）上设置两条太阳能电池带（1）。具体采用两条太阳能电池带（1）分别设置在车身两侧；电池带（1）的内边（3）枢接在车身侧檐（5）上，外部边（4）延伸到倒车镜外侧边处，来拓展电池带面积，增加发电量。
[0039]
所述太阳能电池带（1）的内边（3）枢接在车身侧檐（5）上。具体是采用将电池带（1）的内边（3）条粘接在车身侧檐（5）上，或采用内边（3）条插接在内边（3）条，电池导线连接与车身。
[0040]
所述内边（3）可以采用柔性粘贴的方式，将内边（3）柔性条直接粘贴在车盖表面的侧檐（5）上，称柔性枢接。进一步地，所述电池带的内边通过长条枢轴（14）连接在车身侧檐上边檐，称呼枢接；枢轴（14）可以是无形轴。
[0041]
所述电池带（1）的外部边（4）延伸到倒车镜外侧边处，一边的拓展宽度为h+h。
[0042]
如图2a所示，是传统汽车铺设太阳能电池俯视图；图2b是本发明俯视图。
[0043]
进一步地，所述车身侧檐（5）为前低后高设置，与地平线呈现3
°
角度；或与地平线呈现《5
°
角度。
[0044]
如图4、5所示，所述电池带（1）在停车时为伸展平直状，下方与车盖有开放式散热间隙，形成漂浮状态；行驶时，电池带（1）被风压下为收拢（13）状，电池带（1）贴合在车身侧檐（5）上的斜平面上。
[0045]
如图6所示，所述电池带（1）由若干片电池片组成；每片电池片由独立的玻璃片封装，再由柔性材料连接成大面积具有弯曲能力的横向条，图中每条只画出三片示意，每一条由导线与车体连接。
[0046]
进一步地，所述电池带（1）在每个弯道处外部边（4）设置开口（9）。
[0047]
如图3所示，进一步地，所述电池带（1）在每个车门两边对应位置断开口，不影响车门开闭。
[0048]
如图4所示，图中左侧侧檐（5）上电池带（1）伸展平直状和收拢状示意图；图中右侧侧檐（5）示意图。
[0049]
实施例二如图7-9所示，包括图6，图中本发明采用太阳能电池片（2）直接封装成小片，如单硅片尺寸，或切割成更小的尺寸，甚至小到毫米级。是若干电池片（2）间隔由柔性支撑柱（10）连接在车盖（7）上， 形成漂浮式电池片（2）扑翼结构。
[0050]
如图8、10所示，所述电池片（2）的电极线经过支撑柱（10）与汽车电连接。连接方式包括采用电子接插件，实现串并联，引入车身控制器，连接蓄电池。
[0051]
如图7、9所示，漂浮式电池片（2）设置在后档玻璃上，所述电池片（2）与片之间有缝隙，如遇到强风，开缝使气流通过，加之车身侧腰向外横向尖状凸起，符合空气动力学，提高了汽车抗侧强风能力，车身可以采用轻量化设计，轿跑车身可以做到小于一吨，12级大风也吹不走，只要有太阳，汽车可以一直开。
[0052]
如图10所示，图中电池片支撑柱受光收缩示意图。所述电池片（2）下方四角由柔性支撑柱（10）连接在车盖（7）上，若干电池片（2）漂浮间隔平铺，形成开放式散热间隙，并能够在车盖（7）上随风压扑翼倒伏来降低风阻；所述电池片（2）朝向正上方，当阳光从正上方照射时，因电池片（2）的遮挡，隐藏在边内的支撑柱（10）处在阴影区；当阳光偏斜时，能够透过电池片（2）周边间隙，照射到对应的支撑柱（10）使其发热缩短，驱动电池片（2）朝向阳光倾斜，实现伺服电池片（2）有自适应向日能力。
[0053]
所述支撑柱是由透光弹性壳体（11），内置热缩变形体（12）组成。所述热缩变形体（12）可以采用记忆合金，遇热变形；当阳光照射后，内置热缩变形体（12）发热导致其 a,b点缩短，利用这个特性来驱动电池片（2）向日性。
[0054]
如图7所示，所述若干片电池片（2）间隔漂浮设置在车盖（7）后档玻璃上，使汽车中央内后视镜能够透过电池片（2）的间隙实现后视观察。
[0055]
所述电池带（1）前端延伸到车前盖（6）前端、后端延伸到车后盖（8）后端，加上车顶，实现在宽2米，长度5米小汽车的车盖（7）上铺设高达8平方米左右的电池片（2）。
[0056]
本发明汽车高速行驶状态电池带（1）、电池片（2）在风压作用下收拢（13）状态；在低速和停车状态使电池片（2）翼展状态，使太阳能电池面积最大化向阳。
[0057]
所述若干太阳能电池片（2）铺设在由前盖（6）经车身两侧拓展出的电池带（1）连接到后盖（8），所形成面积增大的圈式结构；车后略高于车前，即电池带（1）后段略高于前段。
[0058]
进一步地，所述汽车高速行驶时，车盖上的电池片（2）能够随风扑翼式拟合，自适应改变倾斜角度来降低风阻 。所述拟合是指局部遇到强压气流，该位置的电池片（2）做相应倒伏，来适应气流曲线，进而降低风阻。
[0059]
如图11所示，一种太阳能电动汽车，其特征在于：所述若干太阳能电池片（2）铺设在由前盖（6）经车身两侧拓展出的电池带（1）连接到后盖（8），形成面积增大的同平面圈式结构。