专利名称：智能太阳能车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能驱动的车，取能部件为太阳能电池板。
背景技术：
能源的稳定供给对于经济社会的发展至关重要，然而由于全球化石燃料的大量使用，带来了日益严重的环境问题和能源短缺问题。随着经济社会的快速发展，能源需求量扩大，能源的供应仍然不断趋紧，由此带来的社会震荡和担忧也日益显现。随着化石能源的日渐枯竭，以太阳能为代表的新能源逐渐的为人们所重视。其实太阳能并不是一个新鲜话题，早在上世纪初就有太阳能利用的报道，在上世纪四十年代到六十年代就有了太阳能电利用。为了提高太阳能光伏发电的转换率和太阳能利用的推广，对太阳能车的研究是有必要的。太阳能汽车也频有出现，太阳能汽车比赛也见诸报端，况于2011年5月13日世界首架太阳能飞机首次跨国飞行成功，也为太阳能的高效利用接起了序幕更起到了决定性的作用，世界广泛高效利用太阳能势在必然！目前太阳能的利用是极其局限的，它的最大应用领域是光热领域。相比而言，能够远程传输的另一种能源形式，也就是电发展得并不顺利，太阳能电利用，又叫光电技术，虽然早就有太阳能发电站并网发电的事实，但并网成本高的问题还没有得到根本改善。本申请不涉及电能的远距离传输，仅是在车上的具体应用。公知的太阳能车上的太阳能电池板都是固定设置的，取能效率有限。太阳能电利用存在的自动调整太阳能入射角度的驱动机构，但通常是考虑了经纬度的复杂机构，是按照设定程序自动运行的，没有自动根据汽车运行情况调整的部分，还不能应用到车上。
发明内容因此，本实用新型的目的在于提供一种对太阳能入射角度能够快速响应的智能太阳能车。本实用新型采用的技术方案为本实用新型智能太阳能车，包括车体和其驱动装置，以及为所述驱动装置提供电力的太阳能电池板，还包括安装在所述车体上的水平转动装置、安装在水平转动装置上的竖直转动装置，输出连接该水平转动装置和竖直转动装置上的控制器，以及该控制器输入连接的太阳跟踪装置。依据本实用新型，采用水平转动装置和竖直转动装置相搭配的方式实现太阳能电池板的转动和俯仰控制，满足太阳能电池板全乡跟踪的机械基础，同时设置太阳跟踪装装置，以跟踪太阳的位置，实现太阳入射角度的定位，从而能够快速的完成太阳能的跟踪。另外，由于转动是机械上基本运动形式之一，成本低，设计制造简单。上述智能太阳能车，所述水平转动装置包括驱动电机和由该驱动电机驱动的竖直设置的主轴；所述竖直转动装置包括设置在所述主轴上的以驱动所述太阳能电池板在竖直面内转动的舵机。上述智能太阳能车，所述太阳能电池板通过转轴连接在所述主轴上端，所述舵机则通过一驱动杆连接到太阳能电池板背面。上述智能太阳能车，所述驱动电机为步进电机。上述智能太阳能车，所述太阳能跟踪装置包括四个光敏电阻，其一为设置在太阳能电池板背面的第一光敏电阻，另外三个则设置在太阳能电池板正面的呈三角形布局，且这三个光敏电阻相互间通过隔板隔开。上述智能太阳能车，所述太阳能电池板的引线通过设置在所述主轴上的电刷与车体上的电路相连接。上述智能太阳能车，还包括蓄电池以及连接该蓄电池、太阳能电池板供电电路的选择电路，以选择充放电模式。上述智能太阳能车，所述选择电路与所述驱动装置间设有稳压模块。上述智能太阳能车，所述控制器为AVR单片机。上述智能太阳能车，还包括设置在车体前侧并输出连接于所述控制器的三个光电开关，三个光电开关依次设置在车体的左前部、正前部和右前部。
下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步的说明，使本领域的技术人员更好的理解本实用新型，其中图1为依据本实用新型的智能太阳能车机械驱动部分的结构示意图。图2为一种太阳跟踪装置的结构示意图。图3为智能太阳能车工作原理框图。图4为一种选择电路的电路原理图。图5为另一种选择电路的电路原理图。图中1、舵机，2、驱动杆，3、电刷，4、太阳能电池板，5、步进电机，6、主轴，7、右光敏电阻，8、下光敏电阻，9、隔板，10、左光敏电阻。
具体实施方式
参照说明附图1和3，一种智能太阳能车，包括车体和其驱动装置，以及为所述驱动装置提供电力的太阳能电池板4，还包括安装在所述车体上的水平转动装置、安装在水平转动装置上的竖直转动装置，输出连接该水平转动装置和竖直转动装置上的控制器，以及该控制器输入连接的太阳跟踪装置。关于车体的选择，因其是驱动对象，所以对其要求只是驱动对象的选择，如果要和控制器相关联，以关联其他的数据采集器件，则可以选择前驱或者后驱的驱动结构。对于水平转动装置和竖直转动装置，因其都是机械领域最常用的转动驱动的方式，选择比较方便。当然，考虑到驱动响应性能，可以采用特定的选择方式。较佳地，参见说明书附图1，所述水平转动装置包括驱动电机和由该驱动电机驱动的竖直设置的主轴6 ；所述竖直转动装置包括设置在所述主轴上的以驱动所述太阳能电池板在竖直面内转动的舵机1，结构简单，并且直驱响应速度快，利于快速响应，尤其是适合在车体转弯比较频繁的场合。进一步地，所述太阳能电池板通过转轴连接在所述主轴上端，形成一个转动副，所述舵机则通过一驱动杆2连接到太阳能电池板背面，驱动杆的连接也是转动副连接。较佳地，所述驱动电机为步进电机，可以精确控制，利于快速响应。所述太阳能跟踪装置包括四个光敏电阻，其一为设置在太阳能电池板背面的第一光敏电阻，另外三个则设置在太阳能电池板正面的呈三角形布局，且这三个光敏电阻相互间通过隔板9隔开。那么，参见说明书附图2，工作原理是如果太阳能电池板正面的3个光敏电阻采得的A/D值均大于第一光敏电阻，电池板将小角度(旋转角度小于180° )旋转至左光敏电阻9和右光敏电阻7的A/D采值在规定的误差范围内时步进电机停止旋转，如果外界条件突然变化导致左光敏电阻9和右光敏电阻7的采值不在误差之内，则步进电机将会旋转直至找到最合适点。如果太阳能电池板前面的3个光敏电阻采值均小于后面的光敏电阻采得的值，电池板将大角度的旋转至前面的3个采值大于后面的采值后在精确定位。如果阳光从侧面照射过来，此时会有下光敏电阻8和第一光敏电阻采值相近，由单片机进一步判断整个电池板的旋转方向，做到旋转角度最小、时间最短、耗能最小。以上基本实现了电池板的水平调节，经多次试验测得平均调整时间为1.5秒；在水平调节完毕后舵机开始工作，舵机的工作使得电池板的仰角发生变化进而导致左光敏电阻9与下光敏电阻8 (或由光敏电阻7与下光敏电阻8)的A/D采值之差变化。原理同上，平均调节时间0. 5秒。综上小车通过对系统程序的精心设计，实现了对太阳能的更高效利用也实现了小车自动适应环境的时间节约。这两点大大的增加了车对能新能源的高效利用与节能。较佳地，所述太阳能电池板的引线通过设置在所述主轴上的电刷3与车体上的电路相连接。这样可以避免电线因主轴的转动调整而发生缠绕，从而可以避免由此所产生的电性连接等问题，并且结构也更简洁，不会因为电线的存在而显得凌乱。进一步地，为了保证驱动的连续性，还包括蓄电池以及连接该蓄电池、太阳能电池板供电电路的选择电路，以选择充放电模式。关于蓄电池可以采用锂电池或者选用比较大的铅蓄电池，还可以选用超级电容。对于选择电路，参见说明书附图4所示的一种选择电路，是一种最初的选择电路，利用二极管的单向导通特性，选定最大输出电压为13. 2V最大输出电流700mA的电池板和可输出12V的锂电池。由他们共同组成小车储能部分，电池板可直接为小车提供能量也可为锂电池充电。那么，参见说明书附图4，当阳光充足使太阳能电池板产生的电压超过12v时，总线和2号支路导通，此时能为电池充电也能为车提供所需的电能，如果供电点位处的总开关为关闭状态则电池板只为锂电池充电；当阳光不足使电池板产生的电压低于12v时D2负极电压高于其正极，电池板不再输送电能过来，此刻只有1号支路导通即只有锂电池提供为小车电能。这样的电路虽然体现了电池板直接供能，但其供能易受环境影响进而造成供能不稳定，对车的各个模块均有不同程度的损坏。出于此，该车装备了如说明书附图5的选择电路，这样的电路既能保证在阳光充足的条件下电池板为锂电池充电和为车功能又能保证在阳光不足的条件下的车能正常的运行，同时也节约了元器件。这里值得指出的是当电池板产生的电压高于12. 6v时，再给锂电池充电会对其寿命有不良影响，为解决此问题可以专门为锂电池另装了 10欧姆的电阻(约为锂电池内阻)。[0037]较佳地，所述选择电路与所述驱动装置间设有稳压模块，使小车的运行更稳定，且又增加了一份保障。较 佳地，所述控制器为AVR单片机。在国内诸如太阳能车的研究已很多，在同等技术条件下现有方案几乎全部是基于51单片机的，其弊端是内存小，程序大会导致小车反应速度较慢；实现多功能时需要另加芯片，造成资源浪费；检修困难。本方案使用AVR单片机可解决以上问题，也为无人驾驶汽车做了一次更为真切的试验。进一步地，为了提高小车运行的反应速度，还包括设置在车体前侧并输出连接于所述控制器的三个光电开关，三个光电开关依次设置在车体的左前部、正前部和右前部。三个光电开关能感测到各自的正前方是否存在障碍物，并输送回来电信号，以高低电平来表示(当前方有障碍物时，本小车的光电开关输送回低电平)，再通过程序判断决定小车的运动方向。若没有障碍物小车将保持原运动状态；若左方有障碍物则右边车轮静止左边车轮前进，这样实现了小车的右转弯(也可以右轮反转左轮正转，当检测不到障碍时再一同正转，这样虽能加快转弯时间但能量却得到了浪费。基于此本小车装备了探测距离较长的光电开光以保证车能安全的转弯和节能)；同理当右方、前方、左前方、右前方有障碍时小车按程序做出相应的调整，这里不再作介绍。小车转180°的平均耗时2.0秒。小车也安装了无线遥控装置，可模拟无人驾驶。由于本小车利用了 AVR单片机进行控制，其功能更强。
权利要求1.一种智能太阳能车，包括车体和其驱动装置，以及为所述驱动装置提供电力的太阳能电池板(4)，其特征在于还包括安装在所述车体上的水平转动装置、安装在水平转动装置上的竖直转动装置，输出连接该水平转动装置和竖直转动装置上的控制器，以及该控制器输入连接的太阳跟踪装置。
2.根据权利要求1所述的智能太阳能车，其特征在于所述水平转动装置包括驱动电机和由该驱动电机驱动的竖直设置的主轴(6);所述竖直转动装置包括设置在所述主轴上的以驱动所述太阳能电池板在竖直面内转动的舵机(1)。
3.根据权利要求2所述的智能太阳能车，其特征在于所述太阳能电池板通过转轴连接在所述主轴上端，所述舵机则通过一驱动杆(2)连接到太阳能电池板背面。
4.根据权利要求2所述的智能太阳能车，其特征在于所述驱动电机为步进电机。
5.根据权利要求1至4任一所述的智能太阳能车，其特征在于所述太阳能跟踪装置包括四个光敏电阻，其一为设置在太阳能电池板背面的第一光敏电阻，另外三个则设置在太阳能电池板正面的呈三角形布局，且这三个光敏电阻相互间通过隔板(9)隔开。
6.根据权利要求2至4任一所述的智能太阳能车，其特征在于所述太阳能电池板的弓丨线通过设置在所述主轴上的电刷(3 )与车体上的电路相连接。
7.根据权利要求1至4任一所述的智能太阳能车，其特征在于还包括蓄电池以及连接该蓄电池、太阳能电池板供电电路的选择电路，以选择充放电模式。
8.根据权利要求7所述的智能太阳能车，其特征在于所述选择电路与所述驱动装置间设有稳压模块。
9.根据权利要求1所述的智能太阳能车，其特征在于所述控制器为AVR单片机。
10.根据权利要求1所述的智能太阳能车，其特征在于还包括设置在车体前侧并输出连接于所述控制器的三个光电开关，三个光电开关依次设置在车体的左前部、正前部和右前部。
专利摘要本实用新型公开了一种智能太阳能车，包括车体和其驱动装置，以及为所述驱动装置提供电力的太阳能电池板，还包括安装在所述车体上的水平转动装置、安装在水平转动装置上的竖直转动装置，输出连接该水平转动装置和竖直转动装置上的控制器，以及该控制器输入连接的太阳跟踪装置。依据本实用新型能够对太阳能入射角度能够快速响应。
文档编号B60L11/18GK202106863SQ201120200358
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者李海航, 杨娇娇, 马国利 申请人:滨州学院