基于一種以新能源為主要能量的戶外手機充電樁裝置的探究獲獎科研報告

基于一種以新能源為主要能量的戶外手機充電樁裝置的探究獲獎科研報告

【摘

要】針對現(xiàn)有手機類充電樁產(chǎn)品在使用時存在一定的弊端，首先現(xiàn)有的手機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)有的手機充電樁不能調(diào)節(jié)太陽能板的朝向，且位置固定無法移動。最后是裝置成本較高，性價比較低。

【關(guān)鍵詞】手機充電樁、新能源、共享、設(shè)計

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

Keywords：mobilechargingpile，newenergy，sharing，design

1、共享自然能手機充電樁的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、風(fēng)力發(fā)電機;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、太陽能光伏板;15、連接桿;16、第一法蘭;17、第二法蘭;18、合頁;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、共享自然能手機充電樁系統(tǒng)設(shè)計

本共享自然能手機充電樁電氣系統(tǒng)，供電電壓分為12V和220V，負載平均用電量為8Ah，峰值日照小時數(shù)按照“新疆地區(qū)的年輻射量在5852-6680MJ/m2以上”進行估算，標準光照下平均日照取時間去4h。所設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由50W太陽能電池板、100W風(fēng)力發(fā)電機、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手機多接口充電器等組成。

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

2.1太陽能電池板選擇

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

P—光伏組件（陣列）的峰值功率

P0—負載的功率;

t—負載每日的用電時間，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)測得平均數(shù)據(jù)，所以選擇功率為P=（P0*t*Q）/（η1*T）=58.6W實際選用品牌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)電機的選擇

根據(jù)設(shè)計要求，統(tǒng)計新疆地區(qū)風(fēng)速等環(huán)境數(shù)據(jù)，選擇型號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計算式中

C—鉛蓄電池的容量，單位A·h;

P0—負載的功率，t—負載每天的用電小時數(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)實驗多次測得平均數(shù)據(jù)，蓄電池容量C=（P0*t*D）/（U*K*n2）=22.8選擇容量12V24Ah型號為NPG24-12太陽能膠體蓄電池。

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，主要對輸入電壓、輸入電流、負載電流等主要因素進行控制。本項目要求24小時工作，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手機多孔充電器和掃碼插座220V交流電。根據(jù)計算得出最低功率為380W，所以選取功率為500W逆變器。

2.6手機充電線及電源導(dǎo)線選擇

根據(jù)市場上目前手機數(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裝置實物圖

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