一种车载雨滴发电系统

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种车载雨滴发电系统。

背景技术

随着我国绿色经济发展理念的推广，对于生态环境建设的重视，将新能源发展摆在至关重要的位置。其中，新能源汽车具备极强的代表性，以电能作为能源动力的新能源汽车，有着能量可循环、产生极少或者不产生污染的优点。

汽车的能源消耗主要集中在行驶方面，除此之外，空调、灯光、显示等也会消耗部分能源。在众多设计师的不断优化下，新能源汽车电池以及车载电源等技术快速发展，但是主要都是为了应对汽车的行驶消耗做出优化，并没有有效减小车载电池对消耗偏小的中小功率器件的能量消耗。

发明内容

本发明提供了一种车载雨滴发电系统，以实现对雨滴势能的利用，减少了车载电池对灯光、空调等中小功率器件的能量消耗，增加了续航里程。

根据本发明的一方面，提供了一种车载雨滴发电系统，车载雨滴发电系统包括：

控制面板、控制模块、雨滴发电装置和能量转换模块；

控制面板与控制模块的第一端连接，控制面板用于根据输入的雨滴发电装置打开信号，并将雨滴发电装置打开信号传送给控制模块，或根据输入的雨滴发电装置关闭信号，并将雨滴发电装置关闭信号传送给控制模块；

控制模块的第二端与雨滴发电装置的第一端连接，控制模块用于在接收到雨滴发电装置打开信号后，向雨滴发电装置发送打开工作信号，或在接收到雨滴发电装置关闭信号后，向雨滴发电装置发送停止工作信号；

雨滴发电装置的第二端与能量转换模块的第一端连接；雨滴发电装置用于在接收到打开工作信号后，控制雨滴发电装置的雨滴发电端暴露在车身外后，将掉落至雨滴发电端的雨滴的重力势能转换为电能，并将产生的电能传输至能量转换模块，或在接收到停止工作信号后，控制雨滴发电装置的雨滴发电端收回到车身内，并停止发电；

能量转换模块的第二端与车用负载连接，能量转换模块用于将雨滴发电装置产生的电能转化为满足车用负载供电电压的车载电能，并通过车载电能为车用负载供电。

进一步的，车载雨滴发电系统还包括：

能量存储模块；

能量存储模块的第一端与能量转换模块的第三端连接，能量存储模块的第二端与车用负载连接；控制模块的第三端与能量转换模块的第四端连接；

雨滴发电装置用于按照第一预设频率实时检测雨滴发电端的单位时间电量产值，并将单位时间电量产值传输给控制模块；

控制模块用于在接收到单位时间电量产值后，根据单位时间电量产值的大小控制能量转换模块向车用负载输出电能或向能量存储模块输出电能。

进一步的，控制模块用于：

将单位时间电量产值与控制模块内设置的电量阈值进行比较；

若单位时间电量产值大于电量阈值，则控制能量转换模块向车用负载输出电能；

若单位时间电量产值小于电量阈值，则控制能量转换模块向能量存储模块输出电能。

进一步的，车载雨滴发电系统包括：

通信模块；通信模块的第一端与控制模块的第四端连接，通信模块的第二端与车载控制器连接，通信模块用于实现控制模块与车载控制器之间的信号传输；

控制模块用于向通信模块发送车载电量消耗信号；

通信模块用于在接收到车载电量消耗信号后，向车载控制器发送车载电量获取信号；

车载控制器用于在接收到车载电量获取信号后，向通信模块发送车载电量消耗值；

通信模块用于在接收到车载电量消耗值后，将车载电量消耗值传输至控制模块；

控制模块用于在接收到车载电量消耗值后，根据车载电量消耗值和单位时间电量产值控制能量转换模块向车用负载输出电能或向能量存储模块输出电能。

进一步的，控制面板还用于根据输入的雨滴发电自动控制信号，并将第一控制信号传输至所述控制模块；

控制模块用于在接收到第一控制信号后，向车载控制器发送雨量获取信号；

车载控制器用于在接收到雨量获取信号后，将当前雨量信息值发送给控制模块；

控制模块用于在接收到当前雨量信息值后，根据当前雨量信息值控制雨滴发电装置的工作状态。

进一步的，控制模块用于：

在当前雨量信息值大于雨量阈值时，控制雨滴发电装置打开工作；

在当前雨量信息值小于等于雨量阈值时，控制雨滴发电装置停止工作。

进一步的，控制模块还用于：

在当前雨量信息值小于雨量阈值时，控制能量存储模块向车用负载提供电能。

进一步的，雨滴发电装置还包括计时器；

计时器用于记录雨滴发电装置的工作时间；

雨滴发电装置还用于记录雨滴发电装置向车用负载输出的车载电量总值和雨滴发电装置向能量存储模块输出的存储电量总值；并将车载电量总值、存储电量总值和工作时间传输给控制模块；

控制模块用于在接收到车载电量总值、存储电量总值和工作时间后，将车载电量总值、存储电量总值和工作时间传输给控制面板；

控制面板用于在接收到车载电量总值、存储电量总值和工作时间后，显示车载电量总值、存储电量总值和工作时间。

进一步的，车载雨滴发电系统还包括：

第一继电器；

第一继电器的第一端与能量转换模块连接，第一继电器的第二端与车用负载连接；

控制模块用于在能量转换模块为车用负载供电出现异常时，控制断开第一继电器。

进一步的，雨滴发电端包括雨滴接收层和压电薄膜；

雨滴接收层为仿生疏水表面，呈荷叶状，雨滴接收层用于接收雨滴；

压电薄膜用于将雨滴的重力势能转换为电能。

本发明实施例设计的车载雨滴发电系统包括：控制面板、控制模块、雨滴发电装置和能量转换模块；通过将控制面板与控制模块的第一端连接，控制模块的第二端与雨滴发电装置的第一端连接，雨滴发电装置的第二端与能量转换模块的第一端连接，能量转换模块的第二端与车用负载连接，实现了通过雨滴发电装置将雨滴产生的重力势能转化为电能，并通过能量转换模块将雨滴发电装置产生的电能转化为满足车用负载供电电压的车载电能，实现了对雨滴势能的利用，减少了车载电池对灯光、空调等中小功率器件的能量消耗，增加了续航里程。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例提供的一种车载雨滴发电系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例提供的另一种车载雨滴发电系统的结构示意图；

图3是根据本发明实施例提供的又一种车载雨滴发电系统的结构示意图；

图4是根据本发明实施例提供的再一种车载雨滴发电系统的结构示意图；

图5是根据本发明实施例提供的另一种车载雨滴发电系统的结构示意图；

图6是根据本发明实施例提供的一种雨滴发电装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种车载雨滴发电系统，图1是根据本发明实施例提供的一种车载雨滴发电系统的结构示意图，参考图1，车载雨滴发电系统包括：

控制面板1、控制模块2、雨滴发电装置3和能量转换模块4；

控制面板1与控制模块2的第一端连接，控制面板1用于根据输入的雨滴发电装置打开信号，并将雨滴发电装置打开信号传送给控制模块2，或根据输入的雨滴发电装置关闭信号，并将雨滴发电装置关闭信号传送给控制模块2；

控制模块2的第二端与雨滴发电装置3的第一端连接，控制模块2用于在接收到雨滴发电装置打开信号后，向雨滴发电装置3发送打开工作信号，或在接收到雨滴发电装置关闭信号后，向雨滴发电装置3发送停止工作信号；

雨滴发电装置3的第二端与能量转换模块4的第一端连接；雨滴发电装置3用于在接收到打开工作信号后，控制雨滴发电装置3的雨滴发电端暴露在车身外后，将掉落至雨滴发电端的雨滴的重力势能转换为电能，并将产生的电能传输至能量转换模块4，或在接收到停止工作信号后，控制雨滴发电装置3的雨滴发电端收回到车身内，并停止发电；

能量转换模块4的第二端与车用负载5连接，能量转换模块4用于将雨滴发电装置3产生的电能转化为满足车用负载5供电电压的车载电能，并通过车载电能为车用负载5供电。

具体的，在下雨天，根据驾驶人员需求，驾驶人员可以向控制面板1输入雨滴发电装置打开信号，控制面板1在接收到雨滴发电装置打开信号后，将雨滴发电装置打开信号传送给控制模块2，控制模块2在接收到雨滴发电装置打开信号后，向雨滴发电装置3发送打开工作信号，进而控制雨滴发电装置3将雨滴发电端暴露在车身外，并通过雨滴发电端将掉落的雨滴产生的重力势能转化为电能，并将产生的电能传输给能量转换模块4进行能量转换，将雨滴发电装置3产生的电能转化为满足车用负载5供电电压的车载电能，并通过车载电能为车用负载5供电，减小了车载电池的能量消耗。

而在雨过天晴，或不需要雨滴发电装置3为车用负载5供电时，驾驶人员可向控制面板1输入雨滴发电装置关闭信号，控制面板1在接收到雨滴发电装置关闭信号后，将雨滴发电装置关闭信号传送给控制模块2，控制模块2在接收到雨滴发电装置关闭信号后，向雨滴发电装置3发送停止工作信号，进而控制雨滴发电装置3将雨滴发电端收回到车身内，并停止发电。

本发明实施例设计的车载雨滴发电系统包括：控制面板1、控制模块2、雨滴发电装置3和能量转换模块4；通过将控制面板1与控制模块2的第一端连接，控制模块2的第二端与雨滴发电装置3的第一端连接，雨滴发电装置3的第二端与能量转换模块4的第一端连接，能量转换模块4的第二端与车用负载5连接，实现了通过雨滴发电装置3将雨滴产生的重力势能转化为电能，并通过能量转换模块4将雨滴发电装置3产生的电能转化为满足车用负载5供电电压的车载电能，实现了对雨滴势能的利用，减少了车载电池对灯光、空调等中小功率器件的能量消耗，增加了续航里程。

进一步的，图2是根据本发明实施例提供的另一种车载雨滴发电系统的结构示意图，参考图2，车载雨滴发电系统还包括：

能量存储模块6；

能量存储模块6的第一端与能量转换模块4的第三端连接，能量存储模块6的第二端与车用负载5连接；控制模块2的第三端与能量转换模块4的第四端连接；

雨滴发电装置3用于按照第一预设频率实时检测雨滴发电端的单位时间电量产值，并将单位时间电量产值传输给控制模块2；

控制模块2用于在接收到单位时间电量产值后，根据单位时间电量产值的大小控制能量转换模块4向车用负载5输出电能或向能量存储模块6输出电能。

其中，第一预设频率可以根据实际情况进行设计，本发明实施例对此不进行限制。

具体的，可以在控制模块2内部设置电量阈值，其中，电量阈值可以根据车载电量消耗值进行确定，具体数值可以根据实际情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制，将单位时间电量产值与控制模块2内设置的电量阈值进行比较，根据比较结果控制能量转换模块4向车用负载5输出电能或向能量存储模块6输出电能，示例性的，若单位时间电量产值大于电量阈值，则控制能量转换模块4向车用负载5输出电能，若单位时间电量产值小于电量阈值，则控制能量转换模块向能量存储模块输出电能；也可以将单位时间电量产值与车载电量消耗值进行比较，根据比较结果控制能量转换模块4向车用负载5输出电能或向能量存储模块6输出电能，示例性的，若单位时间电量产值大于车载电量消耗值，则控制能量转换模块4向车用负载5输出电能，若单位时间电量产值小于车载电量消耗值，则控制能量转换模块向能量存储模块输出电能。其中，车载电量消耗值可以理解为单位时间内，车用负载5的电量消耗值；单位时间电量产值可以理解为单位时间内，雨滴发电装置3的电量生产值。

进一步的，控制模块用于：

将单位时间电量产值与控制模块内设置的电量阈值进行比较；

若单位时间电量产值大于电量阈值，则控制能量转换模块向车用负载输出电能；

若单位时间电量产值小于电量阈值，则控制能量转换模块向能量存储模块输出电能。

具体的，将单位时间电量产值与控制模块内设置的电量阈值进行比较，若单位时间电量产值大于电量阈值，说明雨滴发电装置的生产电量能够满足车用负载的使用需求，此时可控制能量转换模块向车用负载输出电能；若单位时间电量产值小于电量阈值，说明雨滴发电装置的生产电量不能满足车用负载的使用需求，此时可控制能量转换模块向能量存储模块输出电能。

进一步的，图3是根据本发明实施例提供的又一种车载雨滴发电系统的结构示意图，参考图3，车载雨滴发电系统包括：

通信模块7；通信模块7的第一端与控制模块2的第四端连接，通信模块7的第二端与车载控制器8连接，通信模块7用于实现控制模块2与车载控制器8之间的信号传输；

控制模块2用于向通信模块7发送车载电量消耗信号；

通信模块7用于在接收到车载电量消耗信号后，向车载控制器8发送车载电量获取信号；

车载控制器8用于在接收到车载电量获取信号后，向通信模块7发送车载电量消耗值；

通信模块7用于在接收到车载电量消耗值后，将车载电量消耗值传输至控制模块2；

控制模块2用于在接收到车载电量消耗值后，根据车载电量消耗值和单位时间电量产值控制能量转换模块4向车用负载5输出电能或向能量存储模块6输出电能。

具体的，可以将单位时间电量产值与车载控制器8测量的车载电量消耗值进行比较，若单位时间电量产值大于车载电量消耗值，说明单位时间内雨滴发电装置的电量生产值大于单位时间内车用负载的电量消耗值，雨滴发电装置的生产电量能够满足车用负载的使用需求，此时可控制能量转换模块向车用负载输出电能；若单位时间电量产值小于车载电量消耗值，说明单位时间内雨滴发电装置的电量生产值小于单位时间内车用负载的电量消耗值，雨滴发电装置的生产电量不能满足车用负载的使用需求，此时可控制能量转换模块向能量存储模块输出电能。

进一步的，控制面板还用于根据输入的雨滴发电自动控制信号，并将第一控制信号传输至控制模块；

控制模块用于在接收到第一控制信号后，向车载控制器发送雨量获取信号；

车载控制器用于在接收到雨量获取信号后，将当前雨量信息值发送给控制模块；

控制模块用于在接收到当前雨量信息值后，根据当前雨量信息值控制雨滴发电装置的工作状态。

具体的，在驾驶人员向控制面板输入雨滴发电自动控制信号后，可通过控制模块根据当前雨量信息值，自动控制雨滴发电装置的工作状态，示例性的，可以在控制模块内设置相应的雨量阈值，并将车载控制器发送的当前雨量信息值与控制模块内设置相应的雨量阈值进行比较，若在当前雨量信息值大于雨量阈值时，控制雨滴发电装置打开工作；在当前雨量信息值小于等于雨量阈值时，控制雨滴发电装置停止工作。其中，车载控制器用于接收在车辆内安装的雨量传感器检测的当前雨量信息值，并在接收到当前雨量信息值后，将当前雨量信息值发送给控制模块。

进一步的，

控制模块用于：

在当前雨量信息值大于雨量阈值时，控制雨滴发电装置打开工作；

在当前雨量信息值小于等于雨量阈值时，控制雨滴发电装置停止工作。

具体的，在当前雨量信息值大于雨量阈值时，说明当前雨量能够满足雨滴发电装置的最低发电需求，此时可控制雨滴发电装置打开工作；在当前雨量信息值小于等于雨量阈值时，说明当前雨量无法满足雨滴发电装置的最低发电需求，此时控制雨滴发电装置停止工作。

进一步的，控制模块还用于：

在当前雨量信息值小于雨量阈值时，控制能量存储模块向车用负载提供电能。

具体的，在当前雨量信息值小于雨量阈值时，雨滴发电装置处于停止工作状态，此时可通过控制模块实时检测能量存储模块的剩余电量值，若能量存储模块的剩余电量值能够满足车用负载的供电需求，则可通过控制模块控制能量存储模块向车用负载提供电能；若能量存储模块的剩余电量值无法满足车用负载的供电需求，则可通过控制模块控制能量存储模块停止向车用负载提供电能。

进一步的，图4是根据本发明实施例提供的再一种车载雨滴发电系统的结构示意图，参考图4，雨滴发电装置3还包括计时器31；

计时器31用于记录雨滴发电装置3的工作时间；

雨滴发电装置3还用于记录雨滴发电装置3向车用负载5输出的车载电量总值和雨滴发电装置3向能量存储模块6输出的存储电量总值；并将车载电量总值、存储电量总值和工作时间传输给控制模块2；

控制模块2用于在接收到车载电量总值、存储电量总值和工作时间后，将车载电量总值、存储电量总值和工作时间传输给控制面板1；

控制面板1用于在接收到车载电量总值、存储电量总值和工作时间后，显示车载电量总值、存储电量总值和工作时间。

具体的，控制模块2可以每间隔一段时间，向控制面板1传送一次车载电量总值、存储电量总值和工作时间，使得控制面板1可以实时显示车载电量总值、存储电量总值和工作时间，以保证驾驶人员能够监测雨滴发电装置3的实时工作情况。其中，具体间隔时间可以根据实际情况进行设置。

进一步的，图5是根据本发明实施例提供的另一种车载雨滴发电系统的结构示意图，参考图5，车载雨滴发电系统还包括：

第一继电器9；

第一继电器9的第一端与能量转换模块4连接，第一继电器9的第二端与车用负载5连接；

控制模块2用于在能量转换模块4为车用负载5供电出现异常时，控制断开第一继电器9。

具体的，控制模块2在检测到能量转换模块4提供的电压或电流过高时，可直接控制第一继电器9断开，以避免车用负载5造成损坏。

进一步的，图6是根据本发明实施例提供的一种雨滴发电装置的结构示意图，参考图6，雨滴发电端32包括雨滴接收层321和压电薄膜322；

雨滴接收层321为仿生疏水表面，呈荷叶状，雨滴接收层321用于接收雨滴；

压电薄膜322用于将雨滴的重力势能转换为电能。

具体的，可以采用压电薄膜322制备重力势能转换电能的柔性变形体，采用可以长期保有电荷的聚四氟乙烯制备雨滴接收层321，雨滴接收层321设置在压电薄膜322的表面，在压电薄膜322远离雨滴接收层321的一侧设置有铝电极，且压电薄膜322与铝电极之间有一定的距离，雨滴发电端可以采取斜面设计的方式，保证接收的雨滴能够快速滑落，避免因雨滴积攒过多降低电能的转化率。

其中，雨滴发电端32的工作原理描述如下：首先，通过静电反应，使得压电薄膜322带有一定量的正电荷，此时压电薄膜322与铝电极之间为断路，在雨滴滴到雨滴接收层321后，由于雨滴的重力势能，会使压电薄膜322产生形变，进而使得压电薄膜322与铝电极产生接触，使得压电薄膜322中的正电荷向铝电极转移，进而产生电流；而在雨滴滑落后，压电薄膜322与铝电极之间为断开，此时压电薄膜322会因为静电感应继续积攒正电荷，在等到下一雨滴落下时继续产生电流，以此循环。而采用聚四氟乙烯制备雨滴接收层321，能够使液滴产生多次弹跳，进而能够充分利用雨滴的重力势能，进而提高雨滴发电装置的转化率。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。