本发明涉及太阳能应用技术领域,具体涉及一种太阳能单车。
背景技术：
现在，人们越来越认识到太阳能的重要价值，特别是在当前世界各国面临能源日益紧缺的情况下，人们已把太阳能作为开发利用的现代主要新能源之一，随着科学技术的不断发展，人们对太阳能的利用也日益广泛和深入。
在日常生活中，单车随处可见，单车凭借其在便捷、环保等多方面优势在中短途交通中占有重要地位而被大力提倡。由于自行车驾驶比较费力，不适合作为远距离的交通工具。因此在自行车的基础上，电动自行车被广泛的使用起来，但其消耗电能较大，消耗能源破坏环境，而且存在充电不便、充电次数频繁、续航能力差的问题。因此，为了解决电能来源问题，太阳能单车的研究和使用越来越广泛。但是现有的太阳能单车的太阳能利用率低，太阳能转换效率不高，且其太阳能聚集装置结构复杂、造价昂贵，不适宜大面积推广使用。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
技术实现要素：
为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种太阳能单车，其包括车体、直流电机和蓄电池，所述直流电机和蓄电池置于所述车体上，所述太阳能单车还包括自动调整太阳能收集系统，所述自动调整太阳能收集系统置于所述车体上，所述自动调整太阳能收集系统通过控制电路与所述蓄电池相连接；
所述自动调整太阳能收集系统包括：
太阳能管，用以收集太阳能；
导向装置，用以实时获取太阳光照射下其产生的形变位置信息；
位置模块，用以储存与所述变形位置信息相对应的太阳位置数据；
调整装置，其包括支架和驱动电机，所述支架用以安置所述太阳能管和所述导向装置，所述驱动电机用以调整所述支架的转向；
处理器，其分别与所述导向装置、所述驱动电机和所述位置模块相连接。
较佳的，所述导向装置包括自上而下设置有折光层、吸热层、热致变形层、压电层和电极层，所述折光层上设置有若干个引光面。
较佳的，所述折光层上相邻的所述引光面上设置有缺口。
较佳的，所述折光层呈半圆形状设置或者半椭圆形状设置。
较佳的，若干所述引光面形成向上凸或者上凹的形状。
较佳的，所述吸热层、所述热致变形层、所述压电层和所述电极层的表面结构截面为一条具有直线部分、峰部和谷部的线条，所述峰部的线条为峰段，所述谷部的线条为谷段。
较佳的，所述峰段和所述谷段的函数方程分别为：
峰段：y＝k1(x+b1)*2+b3
谷段：y＝k2(x+b2)*2+b4k2＝tk1t∈(3,5)
其中，k1，k2为描述曲线变化率的常数，b1，b2，b3，b4为无关常数，根据曲线实际位置确定。
较佳的，所述峰部和所述谷部之间设置有用来将光线集中到所述谷部的反射层。
较佳的，所述吸热层由导热性良好的石墨或石墨烯制成；所述热致变形层由形状记忆合金制成；所述压电层由压电陶瓷制成。
较佳的，所述压电层由若干并列放置的长方体压电陶瓷构成，各个所述电极层的两侧依次与相邻的所述压电陶瓷的上表面和下表面接触。
与现有技术比，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种太阳能单车，通过自动调整太阳能收集系统最终给太阳能单车的动力系统提供电能，实现太阳能的高效转化，提高了太阳能的利用效率，节约能源，并且结构简单，可降低能耗，节约成本。本太阳能单车的自动调整太阳能收集系统可自动完成太阳能的收集，无需人工操作；可以根据时间和太阳光照射角度，调节太阳能管，有效的提高太阳能的利用和转化效率；结构简单，造价便宜，推广性强，适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例一中的一种太阳能单车的供电原理框图；
图2为本发明实施例一中的自动调整太阳能收集系统的结构示意图；
图3为本发明实施例二中的导向装置的结构示意图；
图4为本发明实施例三中的导向装置的结构示意图；
图5(a)为本发明实施例四中导向装置在状态一时的结构示意图；
图5(b)为本发明实施例四中导向装置在状态二时的结构示意图；
图6本发明实施例五中的引光面的结构示意图；
图7为本发明实施例六中的导向装置的结构示意图；
图8(a)为本发明图7中的x处放大结构示意图一；
图8(b)为本发明图7中的x处放大结构示意图二；
图9为本发明实施例八中的吸热层、热致变形层、压电层结构的截面曲线结构示意图；
图10为本发明实施例九中的吸热层、热致变形层、压电层的截面曲线结构示意图；
图11为本发明实施例十中的压电层和电极层的配合结构示意图；
图12为本发明实施例一中的太阳能单车的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例一
如图1所示，为本实施例提供的一种太阳能单车的供电原理框图，该太阳能单车包括车体、直流电机、蓄电池和自动调整太阳能收集系统，所述直流电机和蓄电池置于所述车体上，所述自动调整太阳能收集系统设置在车体上，所述自动调整太阳能收集系统通过控制电路与所述蓄电池相连接。如图12所示，为本实施例的太阳能单车的结构示意图，自动调整太阳能收集系统103设置在单车主体101的后车架上，蓄电池102设置在单车鞍座下的车架上，直流电机104设置在车体101的后轮位置。自动调整太阳能收集系统103收集太阳能，转换成电能，存储于蓄电池102中，从而为直流电机104等车体上需要用电的器件提供电能，转换高效，节约环保，电量持久。
如图2所示，为本实施例的自动调整太阳能收集系统的结构示意图，自动调整太阳能收集系统包括太阳能管1、导向装置2、处理器3、位置模块4和调整装置5。调整装置5包括支架51和驱动电机52。太阳能管1安置所述支架51上，用于收集太阳能；导向装置2设置在支架51上，用以实时获取太阳光照射下其产生的形变位置信息；位置模块4与处理器3相连接，用以储存与所述变形位置信息相对应的太阳位置数据；调整装置5包括支架51和驱动电机52，支架51用以安置太阳能管1和导向装置2，驱动电机52与处理器3连接，用以调整支架51的转向；处理器3分别与导向装置2、驱动电机52和位置模块4相连接，根据导向装置2和位置模块4实时获取的太阳位置信息，控制驱动电机52调整支架51的转向，从而使得太阳能管1与太阳入射光线保持垂直，提高了太阳能的转化效率。
本实施例的太阳能单车通过自动调整太阳能收集系统给蓄电池充电，将太阳能转换成电能，蓄电池把电能储存起来，一方面提供自行车启动时较大的启动电流，另一方面供阴雨天和晚上使用。直流电机与车体中的车轮及传动组件组成动力系统为太阳能单车提供动力，蓄电池为直流电机提供电能。充电方便，电量持久，更实现了阳能的高效转化，提高了太阳能的利用效率，完全不需要市电充电，节约能源，并且结构简单，容易安装维修，可以很大程度上节约人力物力财力，降低能耗。
实施例二
如图3所示，为本实施例的导向装置的结构示意图，导向装置2自上到下包括折光层21、吸热层22、热致变形层23、压电层24和电极层25。其中，折光层21上设置有若干个引光面211，每个引光面211与水平面所呈的夹角不同，不同的引光面对应不同的太阳位置，只有当太阳光直射引光面，太阳光才能进入折光层21。如果太阳光非直射引光面211，阳光将斜射入其他引光面211而被折射走，无法落到吸热层上。作为优选的，吸热层22由导热性良好的石墨或石墨烯制成，能够有效吸收太阳的热量并传给热致变形层23；热致变形层23由形状记忆合金制成，受热后变形，不受热恢复原有的形状；压电层24由压电陶瓷制成。
本实施例的导向装置2的工作原理是：太阳光进入折光层21后照射到吸热层22，吸热层22吸收太阳光中的热能而温度升高；吸热层温度升高使位于吸热层下的热致变形层23温度升高，热致变形层23温度升高发生形变；热致变形层23的形变对压电层24产生作用力，压电层24由于力的作用，其内部会产生极化现象，同时压电层24两个相对表面会出现正负相反的电荷；压电层24产生电荷会被电极层25收集起来并且能够识别产生形变的位置，并将形变位置信息发送给处理器3。
本实施例的自动调整太阳能收集系统的工作原理是：太阳光进入到导向装置2后，产生形变位置信息，并发送到处理器3；处理器3将导向装置2送来的形变位置信息与位置模块4内的储存太阳位置数据进行对照，从而获得太阳位置信息；处理器3控制调整装置5，通过驱动电机52调节支架51的转向，从而调整太阳能管1，使得太阳能管1与太阳入射光线可以实时保持垂直，保证了较高的转化效率。
本实施例的自动调整太阳能收集系统结构简单，可自动完成，无需人工操作；可以根据时间和太阳光照射角度，调节太阳能管，有效的提高了太阳能的利用效率，完全可以保证太阳能单车正常工作；造价便宜，推广性强。
实施例三
如图4所示，为本实施例的导向装置的结构示意图，本实施例与上述实施例的不同之处在于：本实施例中的折光层上的相邻的引光面间设置有缺口212。由于太阳光需要直射才能进入折光层，因此缺口212的设置使得太阳光不能一直进入折光层，即导向装置2不会每时每刻向处理器3发送其产生是形变位置信息，进而处理器3不需要一直控制驱动电机52调整太阳能管1与太阳入射光线之间的角度保持垂直。
由于缺口212的设置，处理器3会相隔一段时间控制驱动电机52调节太阳能管1，从而可以减少驱动电机52的工作时间和提供驱动电机52工作的能源，增长驱动电机52的寿命，降低能耗。虽然是每间隔一段时间调整太阳能管1与太阳入射光线相垂直，但通过设置缺口212的数量等因素还是能够保证太阳入射光线和太阳能管1接近于垂直状态，太阳能的收集仍然保持了较高的效率。
实施例四
如图5(a)和5(b)所示，为本实施例的导向装置的工作状态结构示意图，图5(a)为本实施例导向装置在状态一时的结构示意图，图5(b)为本实施例导向装置在状态二时的结构示意图，本实施例与上述实施例的不同之处在于：本实施例导向装置2的折光层21上的设置五个引光面，五个引光面呈半圆形状设置，有利于对太阳能的充分收集。
如图5(a)所示，当太阳光直射位于导向装置2截面中间部分的引光面a时，太阳的入射光线与引光面a垂直并进入折光21层，进入折光层21后照射在吸热层22上与引光面a相对应的地方；吸热层22上与引光面a相对处吸收太阳光中的热量，并将热量传给热致变形层23；热致变形层23接收到热量发生膨胀变形，行成中间宽两边窄的情况，在膨胀变形过程中不断对压电层24产生挤压，挤压就会对压电层24行成应力的作用；压电层24受到来自热致变形层23应力的作用，由于压电层24采用压电陶瓷制成，在受到外力的作用下，压电层的内部产生极化现象，同时在压电层24与热致变形层23相接触的表面上出现负电荷，与负电荷相对的表面上出现正电荷；位于压电层24下方的电极层25收集压电层24由于极化现象产生的电荷，产生电信号并识别出是热致变形层23变形的位置，再将形变位置信息发送给处理器3。当太阳光不再直射引光面a时，太阳光线不再进入折光层21，吸热层22不再吸收热量原先的热量慢慢消耗光，热致变形层23也恢复原来的形状，不再对压电层24进行挤压，电极层25也停止了发送信号。
如图5(b)所示，当太阳光直射引光面b时，光线照射在吸热层22边缘的位置，与吸热层22边缘位置对应的热致变形层23收到热量后膨胀变形，热致变形层23边缘受热部分向压电层24扩张，行成中间宽两边窄的情况，在膨胀变形过程中不断对压电层24产生挤压，压电层24受到来挤压，内部产生极化现象，出现负电荷和正电荷，电极层25收集电荷，产生电信号并识别出是热致变形层23变形的位置，再将形变位置信息发送给处理器3。当太阳光不直射引光面b时，太阳光线不再进入折光层21，吸热层22不再吸收热量原先的热量慢慢消耗光，热致变形层23也恢复原来的形状，不再对压电层24挤压，电极层25也停止了发送信号。
所述折光层21包括多个引光面，每个引光面与水平面所呈的夹角不同，不同的引光面对应不同的太阳位置，太阳光通过其直射的引光面穿过折光层21，照射吸热层22上与该引光面相对应的位置，吸热层22被照射的部分吸收热量温度升高，引起对应位置的热致变形层23产生形变，进而引起对应位置的压电层24的两个相对表面出现正负相反的电荷，对应位置的电极层收集电荷并且识别产生形变的位置。
通过对本实施例的导向装置2中引光面的设置，不仅利于对太阳能的充分收集，进一步提高了太阳能的转化效率，而且降低了装置的能耗，利于整个装置的优化。
实施例五
如图6所示，为本实施例的引光面的结构示意图，本实施例与上述实施例的不同之处在于，本实施例折光层211上的五个引光面形成向上凹的形状，在保证了其充分收集太阳能、保持高效转化的同时，丰富了设计的多样性，满足其在实际应用中不同工况下的多样性要求。
实施例六
如图7所示，为本实施例的导向装置的结构示意图，本实施例与上述实施例的不同之处在于，本实施例折光层的形状设置为半椭圆形状，引光面a、b、c、d和e在折光层上均匀设置，引光面a位于折光层的中部，引光面b、c、d和e分别位于引光面a的两侧。当太阳光从引光面a垂直射入折光层，由于引光面a位于折光面的中部，入射光线垂直进入折光层；当太阳光从引光面b、c、d或e射入折光层时，由于上述引光面位于折光层的两侧位置，偏离中间位置，射入折光层的太阳光会发生折射，引光面b、c、d和e的折射光线不会越过引光面a的入射光线。这样设置使引光面a和引光面b的入射光线具有相同的方向。
实施例七
如图8(a)所示，为图7的x处放大结构示意图一，本实施例与上述实施例的不同之处在于，本实施例的吸热层22、热致变形层23、压电层24和电极层25的表面结构设置为截面为一条具有直线部分、峰部201和谷部202的线条，截面为峰部201的线条为峰段204，截面为谷部202的线条为谷段205，如图8(b)的的x处放大结构示意图一所示。线条的函数方程为：
峰段：y＝k1(x+b1)2+b3
谷段：y＝k2(x+b2)2+b4k2＝tk1t∈(3,5)
其中，k1,k2为描述曲线变化率的常数，b1，b2，b3，b4为无关常数，根据曲线实际位置确定。
吸热层具有峰部和谷部的结构增大了表面积，可以吸收更多的热量，从而使得热致变形层的变形程度更大，有利于压电层产生更多电荷，进一步有利于电极层电荷的收集。其中，压电层两面设置为具有直线、峰部和谷部的结构，其宽部203的厚度也要大于直线部分的厚度，使得压电层变厚，有利产生更多的电荷。其中，宽部203的厚度即两个相对的谷部的厚度。
如此设置峰段谷段曲线是为了解决下述问题：由于阳光移动非常缓慢，这种缓慢给传感器带来了比较大的困惑，让传感器无法分清阳光究竟有没有移动，那么为了强化阳光的移动带来的变化，让阳光扭转到某一角度，会产生一个较大的电信号变化，所以设置如此的曲线形状。直观来看，峰段比谷段有着更为平缓的曲线形态，谷段比峰段更为陡峭，平缓的变化会导致光、热、电的变化也趋于平缓，平缓的电信号变化并不容易被检测出来。
如图7所示，阳光从a1位置移动到b1位置的时候，阳光在吸热层上面的位置首先经过一端平缓的峰段，这时候电信号缓慢地变化，然后马上经过陡峭的谷段，陡峭的谷段使电信号产生剧烈的变化，这种差值让处理器3能够更为敏感地检测出阳光位置地变化。
实施例八
如图9所示，为本实施例的吸热层、热致变形层、压电层结构的截面曲线结构示意图，本实施例的吸热层、热致变形层、压电层的设置方式可以作为上述实施例的替代方案，可以达到相同的效果，丰富了多样性设计要求。
实施例九
如图10所示，为本实施例的吸热层、热致变形层、压电层的截面曲线结构示意图，本实施例与上述实施例的不同之处在于，本实施例还在峰部和谷部之间设置有用来将光线集中到谷部的反射层206。反射层206将落在峰部和谷部之间的光线全部反射到谷部，有利于谷部吸收更多地热量，提高本发明的控制精度和工作效率。
实施例十
如图11所示，为本实施例的压电层和电极层的配合结构示意图，本实施例与上述实施例的不同之处在于压电层和电极层的结构和配合关系。本实施例中的压电层24由若干并列放置的长方体的压电陶瓷构成；各个电极层25两侧依次分别与相邻的压电陶瓷上表面和下表面接触，电极层25与处理器3信号连接。如图11所示，本实施例具体以三个压电陶瓷为例进行说明，三个压电陶瓷分别是①号压电陶瓷、②号压电陶瓷和③号压电陶瓷，电极层m和电极层n。当应力作用在①号压电陶瓷上，由于极化作用①号压电陶瓷上表面产生负电荷下表面产生正电荷，下表面的正电荷被电极层m收集，电极层m此时带上正电；随着阳光照射位置的变化，应力作用慢慢由①号压电陶瓷转移到②号压电陶瓷。转移过程中，②号压电陶瓷上表面产生负电荷，下表面产生正电荷，上表面的负电荷也被电极层m收集，并与原来电极层m上的正电荷相互抵消。随着应力作用慢慢转移到②号压电陶瓷上，电极层m上的负电荷越来越多，电性也从正转为负，电性一正一负的改变，变化更加明显，有利于电极层更敏感方便地检测到位置的改变。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。