基于一種以新能源為主要能量的戶外手機(jī)充電樁裝置的探究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

基于一種以新能源為主要能量的戶外手機(jī)充電樁裝置的探究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

【摘

要】針對(duì)現(xiàn)有手機(jī)類充電樁產(chǎn)品在使用時(shí)存在一定的弊端，首先現(xiàn)有的手機(jī)充電樁使用的是市電，不能使用自然能（光能、風(fēng)能），其次現(xiàn)有的手機(jī)充電樁不能調(diào)節(jié)太陽(yáng)能板的朝向，且位置固定無法移動(dòng)。最后是裝置成本較高，性價(jià)比較低。

【關(guān)鍵詞】手機(jī)充電樁、新能源、共享、設(shè)計(jì)

Abstract：inviewoftheshortcomingsoftheexistingmobilephonechargingpileproducts，firstofall，theexistingmobilephonechargingpileuseselectricity，cannotusenaturalenergy（lightenergy，windenergy），secondly，theexistingmobilephonechargingpilecannotadjusttheorientationofsolarpanels，andthepositionfixedcannotmove.Finally，thecostofthedeviceishighandthecost-performanceratioislow.

Keywords：mobilechargingpile，newenergy，sharing，design

1、共享自然能手機(jī)充電樁的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī);2、第一固定套環(huán);3、第二固定環(huán);4、充電接口;5、電子鎖;6、箱門;7、配電箱;8、第一支架;9、連接板;10、重塊;11、支腿;12、第三固定環(huán);13、第二支架;14、太陽(yáng)能光伏板;15、連接桿;16、第一法蘭;17、第二法蘭;18、合頁(yè);19、控制器;20、蓄電池;21、光能發(fā)電組;22、鎖桿;23、螺母;24、膨脹螺絲。

2、共享自然能手機(jī)充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本共享自然能手機(jī)充電樁電氣系統(tǒng)，供電電壓分為12V和220V，負(fù)載平均用電量為8Ah，峰值日照小時(shí)數(shù)按照“新疆地區(qū)的年輻射量在5852-6680MJ/m2以上”進(jìn)行估算，標(biāo)準(zhǔn)光照下平均日照取時(shí)間去4h。所設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由50W太陽(yáng)能電池板、100W風(fēng)力發(fā)電機(jī)、12伏風(fēng)能和光能控制器、鉛蓄電池、12伏轉(zhuǎn)220伏逆變器、QC3.0手機(jī)多接口充電器等組成。

工作原理：白天在太陽(yáng)光的照射下和風(fēng)的吹動(dòng)，太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的直流電通過控制器進(jìn)入鉛蓄電池進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)有人需要對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電時(shí)，蓄電池輸出12V直流電通過逆變器輸出220V交流電，為QC3.0手機(jī)多接口充電器供電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)進(jìn)行快速充電，220伏掃碼充電用于適配手機(jī)原裝充電器，掃碼功能的使用增強(qiáng)裝置安全性。

2.1太陽(yáng)能電池板選擇

P=（P0*t*Q）/（η1*T）（1）太陽(yáng)能光伏板產(chǎn)生能量可參考公式1計(jì)算

P—光伏組件（陣列）的峰值功率

P0—負(fù)載的功率;

t—負(fù)載每日的用電時(shí)間，USB充電電壓為5.2V，所以用電量P0*t

η1—為系統(tǒng)的效率，包括組件失配效率、風(fēng)光控制器效率、鉛蓄電池工作效率、逆變器工作效率及導(dǎo)線能量傳輸效率等，一般可取0.7

T—新疆當(dāng)?shù)氐娜掌骄逯等照諘r(shí)數(shù)，單位h;

Q—連續(xù)陰雨期富余系數(shù)一般為1.2～2。

根據(jù)此地區(qū)測(cè)得平均數(shù)據(jù)，所以選擇功率為P=（P0*t*Q）/（η1*T）=58.6W實(shí)際選用品牌XHGD-50W型光伏組件1塊，其主要參數(shù)如表1所示。

2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，統(tǒng)計(jì)新疆地區(qū)風(fēng)速等環(huán)境數(shù)據(jù)，選擇型號(hào)JLS-100功率為100W電壓12伏

2.3蓄電池容量的選擇

C=（P0*t*D）/（U*K*n2）（2）蓄電池的容量可按公式2計(jì)算式中

C—鉛蓄電池的容量，單位A·h;

P0—負(fù)載的功率，t—負(fù)載每天的用電小時(shí)數(shù)，由于充電電壓分別為5.2和220伏，U—系統(tǒng)的工作電壓（或蓄電池組的額定電壓），單位V;K—蓄電池的放電系數(shù)或蓄電池儲(chǔ)存電量的利用率，此值應(yīng)考慮蓄電池效率、放電深度、環(huán)境溫度等影響因素而定，一般取值為0.4～0.7，此處取0.5。根據(jù)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)得平均數(shù)據(jù)，蓄電池容量C=（P0*t*D）/（U*K*n2）=22.8選擇容量12V24Ah型號(hào)為NPG24-12太陽(yáng)能膠體蓄電池。

2.4光伏控制器的選擇

光伏控制器的主要作用是使鉛蓄電池性能穩(wěn)定、安全可靠、高效工作，防止出現(xiàn)太陽(yáng)能光伏板超過鉛蓄電池充電峰值，造成電池過充、過放壽命降低現(xiàn)象，主要對(duì)輸入電壓、輸入電流、負(fù)載電流等主要因素進(jìn)行控制。本項(xiàng)目要求24小時(shí)工作，選用帶有USB充電孔，為5v感應(yīng)光照系統(tǒng)，提供電能。

2.5逆變器的選擇

將12v蓄電池轉(zhuǎn)化為qc3.0手機(jī)多孔充電器和掃碼插座220V交流電。根據(jù)計(jì)算得出最低功率為380W，所以選取功率為500W逆變器。

2.6手機(jī)充電線及電源導(dǎo)線選擇

根據(jù)市場(chǎng)上目前手機(jī)數(shù)據(jù)線的幾種類型，選用三合一的數(shù)據(jù)傳輸線，具有iPhone接頭、android接頭和type-c接頭。

電源導(dǎo)線采用BVR單芯多股線1.5/1.0平方線

3裝置實(shí)物圖

4