一种车载太阳能板折叠追光发电装置的制作方法

文档序号:11840971阅读:809来源:国知局
一种车载太阳能板折叠追光发电装置的制作方法

本发明属新能源汽车发电技术领域,具体涉及一种车载太阳能板折叠追光发电装置。



背景技术:

随着石油、天然气、煤炭等传统非可再生能源的消耗、枯竭和带来的环境污染,人们迫切需求寻找新的替代能源来作为传统代步工具的动力,同时人们也更注重能源效率问题。因此国家近几年大力提倡发展新能源汽车,太阳能汽车也属于新能源汽车的一种,但由于车顶面积小,固定太阳能板接收效率低下问题,仅仅靠车顶的太阳能板面积,很难提供车辆行驶的动力和供蓄电池充电时间长,导致太阳能汽车运用受到很大限制。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种车载太阳能板折叠追光发电装置,以解决现有太阳能汽车车顶面积小,太阳能接受效率低下的问题。

本发明由太阳能板组件ⅠA、步进电机组件ⅠB、太阳能板组件ⅡC、步进电机组件ⅡD、盒体E、太阳能板组件ⅢF、步进电机组件ⅢG、检测模块H、电动推杆组件I、底座组件J、智能控制器K、合页Ⅰ1、顶端太阳能板2、合页Ⅱ3和旋转座4组成,其中盒体E经合页Ⅰ1和合页Ⅱ3固接于旋转座4的一边;检测模块H的底座Ⅰ38固接于顶端太阳能板2正面的中心,顶端太阳能板2固接于盒体E的顶部;太阳能板组件ⅠA位于盒体E的上滑槽L内;太阳能板组件ⅡC位于盒体E的中滑槽M内;太阳能板组件ⅢF位于盒体E的下滑槽N内;太阳能板组件ⅠA的太阳能板与盒体E的中滑槽M滑动连接;太阳能板组件ⅠA的齿条纵向与盒体E中左板16上的定位槽Ⅰ14和右板28上的定位槽Ⅳ26在一条直线上;太阳能板组件ⅡC的太阳能板与盒体E的上滑槽L滑动连接;太阳能板组件ⅡC的齿条纵向与盒体E中前板17的定位槽Ⅲ21和后板29的定位槽Ⅵ31在一条直线上;太阳能板组件ⅢF的太阳能板与盒体E的下滑槽N滑动连接;太阳能板组件ⅢF的齿条纵向与盒体E中右板28的定位槽Ⅴ27和左板16的定位槽Ⅱ15在一条直线上;步进电机组件ⅠB的步进电机底部固接于盒体E左板16的内侧,步进电机组件ⅠB的齿轮Ⅰ与太阳能板组件ⅠA的齿条互相啮合;步进电机组件ⅡD的步进电机底部固接于盒体E前板17的内侧,步进电机组件ⅡD的齿轮Ⅰ与太阳能板组件ⅡC的齿条互相啮合;步进电机组件ⅢG的步进电机底部固接于盒体E右板28的内侧,步进电机组件ⅢG的齿轮Ⅰ与太阳能板组件ⅢF的齿条互相啮合;电动推杆组件I的电动推杆座Ⅰ43固接于盒体E前板17的电动推杆座槽22,电动推杆组件I的电动推杆座Ⅱ50固接于旋转座4正面的中心;底座组件J的旋转座齿轮51顶部固接于旋转座4反面的中心;智能控制器K由单片机和导线组成,智能控制器K固接于旋转座4正面,且在盒体E与旋转座4结合时,与电动推杆组件I不发生干涉;步进电机组件ⅠB的步进电机、步进电机组件ⅡD的步进电机、步进电机组件ⅢG的步进电机、电动推杆组件I、底座组件J的水平步进电机54均由智能控制器K控制;光敏二极管34、电子陀螺仪35、八位数显时钟37、四象限探测器O经导线与智能控制器K连接构成检测电路。

所述的太阳能板组件ⅠA、太阳能板组件ⅡC和太阳能板组件ⅢF结构完全相同,均由太阳能板5和齿条6组成,齿条6固接于太阳能板5背面正中位置。

所述的步进电机组件ⅠB、步进电机组件ⅡD和步进电机组件ⅢG结构完全相同,均由齿轮Ⅰ7、螺钉组8、电机座Ⅰ9和步进电机10组成,其中步进电机10底部经螺钉组8与电机座Ⅰ9固接,齿轮Ⅰ7与步进电机10的输出轴固接。

所述的盒体E由左板16、前板17、右板28和后板29固接而成,其中左板16上设有非通透滑槽Ⅰ11、通透滑槽Ⅰ12、通透滑槽Ⅱ13、定位槽Ⅰ14、定位槽Ⅱ15;前板17上设有电动推杆座槽22、通透滑槽Ⅲ18、非通透滑槽Ⅱ19、非通透滑槽Ⅲ20、定位槽Ⅲ21;右板28上设有非通透滑槽Ⅳ23、通透滑槽Ⅳ24、通透滑槽Ⅴ25、定位槽Ⅳ26、定位槽Ⅴ27;后板29上设有通透滑槽Ⅵ30、非通透滑槽Ⅴ32、非通透滑槽Ⅵ33、定位槽Ⅵ31;通非透滑槽Ⅰ11、通透滑槽Ⅲ18、非通透滑槽Ⅳ23、通透滑槽Ⅵ30在同一平面上共同构成上滑槽L;通透滑槽Ⅰ12、非通透滑槽Ⅱ19、通透滑槽Ⅳ24、非通透滑槽Ⅵ33在同一平面上共同构成中滑槽M;通透滑槽Ⅱ13、非通透滑槽Ⅲ20、通透滑槽Ⅴ25、非通透滑槽Ⅴ32在同一平面上共同构成下滑槽N。

所述的检测模块H由光敏二极管34、电子陀螺仪35、遮光筒36、八位数显时钟37、四象限探测器O和底座Ⅰ38组成,光敏二极管34、电子陀螺仪35、遮光筒36、四象限探测器O和底座Ⅰ38自上而下顺序排列,其中四象限探测器O固接于底座Ⅰ38中心,遮光筒36下端与底座Ⅰ38固接,光敏二极管34固接于遮光筒36顶端面的一边,电子陀螺仪35固接于遮光筒36的顶端面另一边;八位数显时钟37固接于盒体E的前板17外侧;四象限探测器O由第一象限光敏传感器39、第二象限光敏传感器40、第三象限光敏传感器41和第四象限光敏传感器42组成,并呈田字形排列。

所述的电动推杆组件I由电动推杆座Ⅰ43、上端头44、液压上筒45、液压下筒46、增压筒47、底座Ⅱ48、下端头49和电动推杆座Ⅱ50组成,电动推杆座Ⅰ43、上端头44、液压上筒45、液压下筒46、增压筒47、底座Ⅱ48、下端头49和电动推杆座Ⅱ50自上而下顺序排列,其中液压下筒46上部套于液压上筒45,液压下筒46下端和增压筒47下端与底座Ⅱ48上面固接,增压筒47下侧与液压下筒46连通;

固接于液压上筒45顶端的上端头44与电动推杆座Ⅰ43活动连接,固接于底座Ⅱ50下面的下端头49与电动推杆座Ⅱ50活动连接。

所述的底座组件J由旋转座齿轮51、轴承52、底座Ⅲ53、水平步进电机54、电机座Ⅱ55和齿轮Ⅱ56组成,其中旋转座齿轮51、轴承52、底座Ⅲ53自上而下顺序排列,且轴承52内圈与旋转座齿轮51下部外圈过盈配合,轴承52外圈与底座Ⅲ53内圈过盈配合;水平步进电机54经电机座Ⅱ56固接于底座Ⅲ53;齿轮Ⅱ56中心固接于水平步进电机54的输出轴,且齿轮Ⅱ56与旋转座齿轮51互相啮合。

本发明的工作过程如下:

1)启动装置,智能控制器K初始化;

2)各太阳能板组件在齿条6和齿轮7组成的齿轮齿条副的作用下在各自滑槽中滑动展开;

3)智能控制器K读取八位数显时钟37获取时间和日期并调用自身存储的计算太阳高度角与方位角程序公式来计算太阳高度角与方位角;电子陀螺仪35获取盒体E的位置信息,进而确定太阳入射角;

4)利用太阳高度角与方位角追踪模式进行粗调,智能控制器K通过对水平步进电机54和电动推杆组件I的作用,使太阳入射角和太阳高度角与方位角重合,即完成了粗调;

5)采集光敏二极管34的数据,判断光敏二极管34导通还是截止,经处理后给智能控制器K,来判断阴晴天;若阴天继续太阳高度角与方位角追踪,若晴天切换成光电追踪模式,进行精调;

6)晴天时采用光电追踪模式:智能控制器K检测四象限探测器O的四个象限光敏传感器39、光敏传感器40、光敏传感器41、光敏传感器42的电位情况,经智能控制器K处理分别控制水平步进电机54和电动推杆组件I的作用,最终使四个光敏传感器电位相同,电位差为零,即完成了光电追踪;

7)一次追踪调整完之后,系统待机15分钟即太阳转动1°,15分钟后重复上述追踪过程;

8)若太阳高度角小于设定的角度Φ,系统停止追踪;

9)关闭装置,系统复位。

本发明能显著增加太阳能车车顶的阳光接收面积,追光系统能提高太阳能板的阳光接收效率,并能根据不同的天气条件选择不同的追光策略,使追光精度大大提高。

附图说明

图1为车载太阳能板折叠追光发电装置的结构示意图

图2为车载太阳能板折叠追光发电装置实例示意图

图3为盒体、电动推杆组件、合页和旋转座的与步进电机结构关系爆炸图

图4为太阳能板组件的结构示意图

图5为步进电机组件的爆炸图

图6为盒体的结构示意图

图7为检测模块爆炸图

图8为四象限探测器的结构示意图

图9为电动推杆的结构示意图

图10为底座组件的结构示意图

图11为太阳高度角与方位角的示意图

图12为追光策略流程图

其中:A.太阳能板组件Ⅰ B.步进电机组件Ⅰ C.太阳能板组件Ⅱ D.步进电机组件ⅡE.盒体 F.太阳能板组件Ⅲ G.步进电机组件Ⅲ H.检测模块 I.电动推杆组件 J.底座组件 K.智能控制器 L.上滑槽 M.中滑槽 N.下滑槽 O.四象限探测器 1.合页Ⅰ 2.顶端太阳能板 3.合页Ⅱ 4.旋转座 5.太阳能板 6.齿条 7.齿轮Ⅰ 8.螺钉组 9.电机座Ⅰ 10.步进电机 11.非通透滑槽Ⅰ 12.通透滑槽Ⅰ 13.通透滑槽Ⅱ 14.定位槽Ⅰ15.定位槽Ⅱ 16.左板 17.前板 18.通透滑槽Ⅲ 19.非通透滑槽Ⅱ 20.非通透滑槽Ⅲ21.定位槽Ⅲ 22.电动推杆座槽 23.非通透滑槽Ⅳ 24.通透滑槽Ⅳ 25.通透滑槽Ⅴ26.定位槽Ⅳ 27.定位槽Ⅴ 28.右板 29.后板 30.通透滑槽Ⅵ 31.定位槽Ⅵ32.非通透滑槽Ⅴ 33.非通透滑槽Ⅵ 34.光敏二极管 35.电子陀螺仪 36.遮光筒 37.八位数显时钟 38.底座Ⅰ 39.第一象限光敏传感器 40.第二象限光敏传感器 41.第三象限光敏传感器 42.第四象限光敏传感器 43.电动推杆座Ⅰ 44.上端头 45.液压上筒46.液压下筒 47.增压筒 48.底座Ⅱ 49.下端头 50.电动推杆座Ⅱ 51.旋转座齿轮52.轴承 53.底座Ⅲ 54.水平步进电机 55.电机座Ⅱ 56.齿轮Ⅱ

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1、图2和图3所示,本发明由太阳能板组件ⅠA、步进电机组件ⅠB、太阳能板组件ⅡC、步进电机组件ⅡD、盒体E、太阳能板组件ⅢF、步进电机组件ⅢG、检测模块H、电动推杆组件I、底座组件J、智能控制器K、合页Ⅰ1、顶端太阳能板2、合页Ⅱ3和旋转座4组成;其中盒体E经合页Ⅰ1和合页Ⅱ3固接于旋转座4的一边;检测模块H的底座Ⅰ38固接于顶端太阳能板2正面的中心,顶端太阳能板2固接于盒体E的顶部;太阳能板组件ⅠA位于盒体E的上滑槽L内;太阳能板组件ⅡC位于盒体E的中滑槽M内;太阳能板组件ⅢF位于盒体E的下滑槽N内;太阳能板组件ⅠA的太阳能板与盒体E的中滑槽M滑动连接;太阳能板组件ⅠA的齿条纵向与盒体E中左板16上的定位槽Ⅰ14和右板28上的定位槽Ⅳ26在一条直线上;太阳能板组件ⅡC的太阳能板与盒体E的上滑槽L滑动连接;太阳能板组件ⅡC的齿条纵向与盒体E中前板17的定位槽Ⅲ21和后板29的定位槽Ⅵ31在一条直线上;太阳能板组件ⅢF的太阳能板与盒体E的下滑槽N滑动连接;太阳能板组件ⅢF的齿条纵向与盒体E中右板28的定位槽Ⅴ27和左板16的定位槽Ⅱ15在一条直线上;步进电机组件ⅠB的步进电机底部固接于盒体E左板16的内侧,步进电机组件ⅠB的齿轮Ⅰ与太阳能板组件ⅠA的齿条互相啮合;步进电机组件ⅡD的步进电机底部固接于盒体E前板17的内侧,步进电机组件ⅡD的齿轮Ⅰ与太阳能板组件ⅡC的齿条互相啮合;步进电机组件ⅢG的步进电机底部固接于盒体E右板28的内侧,步进电机组件ⅢG的齿轮Ⅰ与太阳能板组件ⅢF的齿条互相啮合;电动推杆组件I的电动推杆座Ⅰ43固接于盒体E前板17的电动推杆座槽22,电动推杆组件I的电动推杆座Ⅱ50固接于旋转座4正面的中心;底座组件J的旋转座齿轮51顶部固接于旋转座4反面的中心;智能控制器K由单片机和导线组成,智能控制器K固接于旋转座4正面,且在盒体E与旋转座4结合时,与电动推杆组件I不发生干涉;步进电机组件ⅠB的步进电机、步进电机组件ⅡD的步进电机、步进电机组件ⅢG的步进电机、电动推杆组件I、底座组件J的水平步进电机54均由智能控制器K控制;光敏二极管34、电子陀螺仪35、八位数显时钟37、四象限探测器O经导线与智能控制器K连接构成检测电路。

如图4所示,所述的太阳能板组件ⅠA、太阳能板组件ⅡC和太阳能板组件ⅢF结构完全相同,均由太阳能板5和齿条6组成,齿条6固接于太阳能板5背面正中位置。

如图5所示,所述的步进电机组件ⅠB、步进电机组件ⅡD和步进电机组件ⅢG结构完全相同,均由齿轮Ⅰ7、螺钉组8、电机座Ⅰ9和步进电机10组成,其中步进电机10底部经螺钉组8与电机座Ⅰ9固接,齿轮Ⅰ7与步进电机10的输出轴固接。

如图6所示,所述的盒体E由左板16、前板17、右板28和后板29固接而成,其中左板16上设有非通透滑槽Ⅰ11、通透滑槽Ⅰ12、通透滑槽Ⅱ13、定位槽Ⅰ14、定位槽Ⅱ15;前板17上设有电动推杆座槽22、通透滑槽Ⅲ18、非通透滑槽Ⅱ19、非通透滑槽Ⅲ20、定位槽Ⅲ21;右板28上设有非通透滑槽Ⅳ23、通透滑槽Ⅳ24、通透滑槽Ⅴ25、定位槽Ⅳ26、定位槽Ⅴ27;后板29上设有通透滑槽Ⅵ30、非通透滑槽Ⅴ32、非通透滑槽Ⅵ33、定位槽Ⅵ31;其中通非透滑槽Ⅰ11、通透滑槽Ⅲ18、非通透滑槽Ⅳ23、通透滑槽Ⅵ30在同一平面上共同构成上滑槽L;通透滑槽Ⅰ12、非通透滑槽Ⅱ19、通透滑槽Ⅳ24、非通透滑槽Ⅵ33在同一平面上共同构成中滑槽M;通透滑槽Ⅱ13、非通透滑槽Ⅲ20、通透滑槽Ⅴ25、非通透滑槽Ⅴ32在同一平面上共同构成下滑槽。

如图7和图8所示,所述的检测模块H由光敏二极管34、电子陀螺仪35、遮光筒36、八位数显时钟37、四象限探测器O和底座Ⅰ38组成,光敏二极管34、电子陀螺仪35、遮光筒36、四象限探测器O和底座Ⅰ38自上而下顺序排列,其中四象限探测器O固接于底座Ⅰ38中心,遮光筒36下端与底座Ⅰ38固接,光敏二极管34固接于遮光筒36顶端面的一边,电子陀螺仪35固接于遮光筒36的顶端面另一边;八位数显时钟37固接于盒体E的前板17外侧;四象限探测器O由第一象限光敏传感器39、第二象限光敏传感器40、第三象限光敏传感器41和第四象限光敏传感器42组成,并呈田字形排列。

如图9所示,所述的电动推杆组件I由电动推杆座Ⅰ43、上端头44、液压上筒45、液压下筒46、增压筒47、底座Ⅱ48、下端头49和电动推杆座Ⅱ50组成,电动推杆座Ⅰ43、上端头44、液压上筒45、液压下筒46、增压筒47、底座Ⅱ48、下端头49和电动推杆座Ⅱ50自上而下顺序排列,其中液压下筒46上部套于液压上筒45,液压下筒46下端和增压筒47下端与底座Ⅱ48上面固接,增压筒47下侧与液压下筒46连通;固接于液压上筒45顶端的上端头44与电动推杆座Ⅰ43活动连接,固接于底座Ⅱ50下面的下端头49与电动推杆座Ⅱ50活动连接。

如图10所示,所述的底座组件J由旋转座齿轮51、轴承52、底座Ⅲ53、水平步进电机54、电机座Ⅱ55和齿轮Ⅱ56组成,其中旋转座齿轮51、轴承52、底座Ⅲ53自上而下顺序排列,且轴承52内圈与旋转座齿轮51下部外圈过盈配合,轴承52外圈与底座Ⅲ53内圈过盈配合;水平步进电机54经电机座Ⅱ56固接于底座Ⅲ53;齿轮Ⅱ56中心固接于水平步进电机54的输出轴,且齿轮Ⅱ56与旋转座齿轮51互相啮合。

如图11所示,所述的为太阳高度角与方位角的示意图,太阳高度角α是从地球上一点到太阳位置的连线与所在水平面之间的夹角,太阳方位角γ是指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线之间的夹角,太阳入射角θ是指太阳直射光线与太阳能板集热面法线之间的夹角;由地理知识可知,在确定的地理位置、时间、日期的情况下太阳能高度角α与方位角γ是唯一确定的,即太阳的位置是确定的,因此可以进行追踪,其计算程序公式如下:

太阳高度角α计算公式:

太阳方位角γ计算公式:

太阳入射角θ计算公式:

上述式中赤纬角δ计算公式:

太阳时角ω计算公式:

上述公式中:-地理纬度;Δ-赤纬角;Ω-太阳时角;β-太阳能板倾角;ζ-太阳能板方位角;T-当地真太阳时;N-一年中日期的序号,如元旦n=1,12月31日n=365;

其计算程序存储在智能控制器K中,用来计算太阳高度角α和方位角γ。

如图12所示,所述的为系统的追光策略,本发明使用了太阳高度角与方位角追光方式与光电追光方式相结合的追光策略;启动系统时,系统首先选择太阳高度角与方位角的追光方式进行粗略追踪,使阳光能透过遮光筒36上的小孔照射在四象限传感器O上,智能控制器O根据光电二极管34的信号判断阴晴,若阴天继续以太阳高度角与方位角的追光方式进行追踪,若晴天则进行光电追踪,一次追踪完成后,系统待机15min太阳转过1°后重复以上追光过程,直至太阳高度角小于预设值Φ停止追踪,关闭系统时,系统复位。

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