太阳能电池板清洗系统和方法

太阳能电池板清洗系统和方法
【专利摘要】用于清洗太阳能电池板的太阳能行的系统和方法。每个太阳能行具有比下边缘从地面升高更多的上边缘来提供所述太阳能行的倾斜。清洗总成被操作来清洗所述太阳能电池板的表面。支撑框架支撑所述清洗总成且使所述清洗总成能够(1)在所述太阳能行的宽度方向上向上以及向下移动，以及(2)在所述太阳能行的长度方向上移动。所述清洗总成的操作和移动受控制以便在所述清洗总成的向下移动期间清洗所述太阳能电池板的表面。所述清洗总成优选在其向上垂直移动期间不可操作。在所述向下移动期间，所述清洗总成从所述太阳能电池板的表面清除污垢、碎屑和灰尘且产生气流来吹掉所述污垢、碎屑和灰尘。所述系统还包括导引系统用于移动所述清洗总成以与连续的太阳能电池板行对齐。
【专利说明】太阳能电池板清洗系统和方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年6月13日提交的美国申请序列号13/917,285的优先权，其要 求2013年1月28日提交的美国申请序列号13/751,903的优先权，其要求2012年6月25 日提交的美国临时专利申请序列号61/663, 827以及2012年11月12日提交的美国临时专 利申请序列号61/725,280的优先权，并且还要求2013年5月3日提交的美国临时专利申 请序列号61/819, 107的优先权。全部前述先前申请的整个内容以引用方式并入本文中。
[0003] 发明背景
[0004] 全球气候变化的挑战和能源安全需求已经使得可再生能源替代的发展对于人类 未来至关重要。在太阳能电池板上使用直接太阳辐射有可能产生多于足以满足整个星球能 源需要的能源。随着太阳能价格降低以及常规燃料的价格上升，太阳能行业已经进入全世 界增长的新纪元。
[0005] 为了引进技术来开发太阳能能源以更进一步与石油相提并论，必须提高太阳能系 统的效率。
[0006] 太阳能电池板表面通常由高质量玻璃制成且其产生可再生能源的效率尤其取决 于玻璃表面的清洁度。由于太阳能电池板表面上的灰尘和其它类型的污垢和/或碎肩，在 一些情况中，能源损失会达到超过百分之四十（40% )。
[0007] 因为大多数太阳能场或太阳能电池板的其它设备和集中地位于沙漠区域，其中太 阳辐射强烈且高度暴露在灰尘状况，所以清洗太阳能电池板是必要的。
[0008] 当前，太阳能电池板的现有清洗过程昂贵、费劳动且消耗大量水。由于沙漠区域水 的短缺，用水清洗太阳能电池板或湿法清洗是太阳能工业的主要障碍。
[0009] 发明目的和概要
[0010] 本发明的目的（下文将称为"本发明"）是提供一种将使太阳能电池板清洗简单、 有效且可以不用水的系统和方法。
[0011] 本发明的另一目的是提供一种将使太阳能电池板清洗过程自动且经济的系统和 方法。
[0012] 本发明的又另一目的是提供一种将需要最少维修以及用低构造成本管理的清洗 过程的系统。
[0013] 本发明的又另一目的是提供一种将在全天候和地形条件下实现高质量清洗以及 高可靠性水平的系统和方法。所述系统和方法应适于现有以及新建太阳能场。
[0014] 另一目的是提供一种用于清洗多行太阳能电池板的系统。
[0015] 根据本发明，提供了一种用于清洗具有多个太阳能行的太阳能电池板的系统和方 法。太阳能行各具有长度和宽度，且太阳能行在太阳能行的宽度方向上倾斜并且具有上端 和下端，上端比下端升高到更高的位置。所述清洗系统包括：清洗装置，其可选择地可操作 来清洗太阳能行的太阳能电池板表面；支撑框架，其支撑所述清洗装置，所述支撑框架被构 造来在太阳能行的表面上方在所述宽度方向和所述长度方向上可选择地移动所述清洗装 置；和控制器，其耦接到所述清洗装置且耦接到所述支撑框架以在太阳能行的所述长度方 向上可选择地移动所述清洗装置，以及在太阳能行的所述宽度方向上在所述上端与所述下 端之间可选择地向上和向下移动所述清洗装置，并且使得所述清洗装置在所述清洗装置在 太阳能行的所述宽度方向上的向下移动期间清洗太阳能行的太阳能电池板表面。所述系统 还包括导引系统用于移动清洗总成以与连续太阳能电池板行对齐。
[0016] 在特定实施方案中，使得清洗装置在其在太阳能行的宽度方向上的向下移动期间 清洗太阳能表面。
[0017] 更明确地说，控制系统控制清洗总成的操作以及清洗总成的移动而在清洗总成的 向下移动期间实行清洗周期。控制系统接着使得清洗总成沿着太阳能行移动到控制系统实 行新清洗周期的新位置。沿着太阳能行的长度继续进行所述过程。此后，清洗总成可处于 存储或静止位置。
[0018] 可执行沿着太阳能行的宽度和长度方向的组合运动，尤其是在清洗总成向下运动 的最后阶段。这产生了清洗总成的对角向下路径。
[0019] 提供了大体垂直于太阳能行延伸的导引系统用于将清洗总成移动到连续太阳能 行来清洗多个连续太阳能行。
[0020] 附图简述
[0021] 可参考结合附图的【具体实施方式】最好地了解本发明及其另外目的和优点，其中相 同元件符号指示相同元件，且其中：
[0022] 图1是根据本发明的太阳能电池板清洗系统的第一实施方案的俯视图；
[0023] 图2是沿着图1中的线2-2截取的剖面图，其示出了向下运动来清洗太阳能电池 板的太阳能电池板清洗系统；
[0024] 图3是沿着图1中的线3-3截取的剖面图；
[0025] 图4是旋转清洗总成的细节截面图；
[0026] 图5是沿着图1中的线5-5截取的剖面图；
[0027] 图6是根据本发明的太阳能电池板清洗系统的第二实施方案的截面图；和
[0028] 图7是用于清洗多个太阳能电池板行的本发明的实施方案的侧视图。

【具体实施方式】
[0029] 参考其中相同元件符号指相同或相似元件的附图，图1是根据本发明的太阳能电 池板清洗系统的示例性实施方案的俯视图，为了简单和清楚目的，省略了一些细节。
[0030] 太阳能电池板清洗系统示出为结合一行太阳能电池板总成111 (下文称为"太阳 能行")。太阳能行111包括具有熟悉本领域的技术人员已知的大多数任何类型和构造的多 个太阳能电池板，单一太阳能电池板通常将具有小于约一平方米的表面积。太阳能行111 的长度可在约数米到约数千米之间变化。太阳能行111的宽度介于约一米至约数米。
[0031] 太阳能行111中的每个太阳能电池板的表面优选由透明（诸如玻璃）材料制成。 太阳能电池板表面可涂覆有抗耐剂涂层，其使表面的清洗过程更容易。
[0032] 如图2中所示，太阳能行111以朝向太阳成角度或倾斜的位置构造，其产生太阳能 行111的较低边缘（右侧边缘）和较高边缘（左侧边缘）。
[0033] 一对平行轨道112、113分别连接到太阳能行111的上边缘和下边缘。轨道112和 113可由钢、玻璃纤维或其它金属或非金属材料制成。在本发明的一些实施方案中，轨道 112和113可用作为导电体，g卩，电缆可配置在轨道112、113内部或沿着轨道112、113的外 表面配置，或者轨道112、113可由导电材料制成且可用作为系统的导电体。
[0034] 清洗系统包括支撑框架，其实现了清洗总成的双向移动，如下文描述。这个双向移 动使得清洗总成能够沿着太阳能行在两个方向上一一沿着太阳能行111的长度（图1的左 右）以及在太阳能行111的宽度方向上移动。支撑框架包括主框架114,其被构造来可沿着 太阳能行111的长度移动。主框架114优选地由铝型材支撑，但可使用其它材料，诸如钢或 玻璃纤维。支撑元件115连接到主框架114用于支撑，图1中示出其中四个。
[0035] 具有不同功能的多个轮子连接到主框架114,在图示的实施方案中总共有六个这 种轮子，但轮子的数目、功能和位置可改变。这些轮子使得主框架114能够沿着太阳能行 111在太阳能行的长度方向上移动。在这些轮子中，三个轮子126在相对于太阳能行111的 太阳能电池板表面的垂直方向上支撑主框架114(见图1)。两个其它轮子133在相对于太 阳能行111的太阳能电池板表面的平行方向上支撑主框架114。取代两个轮子133,可使用 其它数量的轮子，诸如四个。
[0036] 驱动轮132与轮子126呈相同取向配置，S卩，在相对于太阳能行111的太阳能电池 板表面的垂直方向上，且在正向和反向方向上由驱动系统117驱动，诸如马达。驱动轮132 用来沿着太阳能行在太阳能行的长度方向上驱动主框架114。驱动系统117中的马达可以 是任何类型的马达或能够产生原动力的其它系统，诸如DC马达。当驱动系统117中存在马 达时，编码器连接到马达且读取马达的角位。角位由处理器转换来确定清洗系统沿着太阳 能行111的位置。驱动轮132可沿着太阳能行在两个方向上驱动框架114。
[0037] 移动限制传感器件116(例如限位开关或传感器）位于主框架114的上边缘上（见 图1)。
[0038] 副框架136被构造来可沿着主框架114移动。当主框架具有如图所示的纵轴时，副 框架136可被认为沿着主框架114纵向移动或在纵向方向或长度方向上移动。副框架136 优选由铝型材制成，但可使用其它材料。
[0039] 副框架136支撑至少一个且优选多个清洗装置，诸如旋转清洗单元或旋转清洗装 置124(下文称为"RCA"）。如图1和图2中所示，副框架136支撑两个RCA124。每个RCA 124通过各自中心轴324和轴承（未示出）连接到副框架136使得RCA124在副框架136 上旋转。图1中以虚线325示出每个RCA的旋转轴。
[0040] 提供驱动系统125来驱动RCA124。驱动系统125可包括DC马达，或可使用另一 类型的马达或动力源。提供动力传送系统来将动力从驱动系统125传送到RCA124且将动 力转换成旋转力而使RCA124旋转。举例来说，滑轮128可连接到驱动系统125且传送带 127缠绕滑轮128和RCA124。可能有一个传送带127缠绕每一个RCA124和滑轮128。驱 动系统125使滑轮128旋转且滑轮128的旋转使得传送带127移动，其接着使得每个RCA 124的轴旋转。传送带127可由聚氨酯制成且是圆形，但可使用其它类型的传送带形状（诸 如V形传送带、定时传送带），以及其它材料。
[0041] 在本发明的优选实施方案中有两个RCA124,但根据本发明的清洗系统在仅有单 一RCA124或有三个或三个以上RCA124的情况下可等效使用。
[0042] 另外，在本发明的优选实施方案中，RCA124具有如图4中所示的大致八边形，但 在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可使用其它形状，诸如圆柱形、正方形、六边形和 任何其它扁平或多边形。
[0043] 仍参考图4,在每个RCA124的外表面上，一个或多个挠性翼片140经由连接技术 连接到RCA124的固定构件。举例来说，翼片140可被结构化来提供翼片140与RCA124 的固定构件的外表面中的凹部之间的快速连接器。使用熟悉本领域的技术人员已知的各种 类型的快速连接器，可通过去除翼片140与RCA124的接合、清洗翼片140且接着重新连接 翼片140与RCA124来容易地执行翼片140的周期性清洗。下文阐述关于翼片140以及其 与RCA124连接的额外细节。
[0044]返回参考图1，绞盘圆筒130具有附接到其且部分缠绕在其上的一条或多条电缆 或绳索（下文为了易于描述称为电缆）131。绞盘圆筒130的旋转控制电缆131的缠绕或松 解。这个受控的缠绕和松解沿着主框架114的角斜坡向上（即，沿着主框架114纵向）驱 动副框架136。如所示，电缆131在绞盘圆筒130上缠绕使得副框架136沿着太阳能行111 中太阳能电池板的向上移动，而电缆131从绞盘圆筒130松解使得副框架136沿着太阳能 行111中的太阳能电池板向下移动（其借助于副框架136向下的重力牵拉）。绞盘圆筒130 由驱动系统118驱动，其可包括DC马达。
[0045] 电缆131优选地由复合材料（诸如KEVLAR?)制成外衬套，且由挠性绝缘电 线制成衬套内的内芯。每个电缆131的外径（S卩，外衬套的外径）可为约7mm，且内芯的直 径可为约4_。其它材料、构造和直径可用于电缆131。下文阐述关于驱动系统118和电缆 131连接的额外细节。
[0046] 提供电源119来给清洗系统供电，例如可再充电、可更换等的一个或多个电池。举 例来说，电源119可提供电力给可编程控制单元120,其控制清洗系统的操作，包括清洗总 成经由各个马达的操作和移动。电源119自身可包括附接到主框架114的一组太阳能电池 板171。太阳能电池板171被设计成在日间期间且在由太阳能电池板171接收太阳光线时 给电源119的任何电池充电。电源119和太阳能电池板171附接到主框架114而可与其一 起移动且因此容许清洗系统在不连接到任何其它电力源的情况下独立操作（不同于由太 阳能电池板171和板上电源119提供）。
[0047] 多个传感器件或传感器提供在清洗系统中。举例来说，传感器129位于轨道 112 (最接近图1中所示的构造的左边缘）上来检测主框架114在轨道112、113上的最大向 左移动。类似地，传感器135位于轨道112 (最接近图1中所示的构造的右边缘）上来检测 主框架114在轨道112、113上的最大向右移动。传感器129和/或传感器135可交替地布 置在轨道113上。传感器116位于主框架114(最接近图1中所示的构造的上边缘）上来 检测副框架136在主框架114上的最大向上移动。类似地，传感器134位于主框架114(最 接近图1中所示的构造的下边缘）上来检测副框架136在主框架114上的最大向下移动。
[0048] 当存在时，驱动系统117马达的编码器将极限值和位置信号传输到可编程控制单 元120,其容许系统的有效操作。在一些情况中，编码器可通过馈送对应于传感器129和135 位置的清洗总成位置而更换传感器129和135。本行业极其熟知可编程控制单元120且本 文将不予详细描述。
[0049] 图2示出了可在太阳能行111的宽度方向上沿着主框架114向下移动以及向上移 动的副框架136的细节。为了使太阳能行111相对于地面150成角度，角构造139支撑太 阳能行且在最接近太阳能行111上边缘处具有较长垂直撑板构造，并且在最接近太阳能行 Ill下边缘处具有较短垂直撑板构造。
[0050] 副框架136上已经安装有多个轮子137,例如四个轮子，其垂直于太阳能电池板表 面旋转，即，其旋转轴垂直于太阳能行111中太阳能电池板表面的法线。一个或多个额外轮 子138(例如四个轮子）安装在副框架136上以平行于太阳能电池板表面旋转，S卩，其旋转 轴平行于太阳能行111中太阳能电池板表面的法线。
[0051] 轮子137、138通过轴承（未示出）连接到副框架136且抵着构成主框架114的轮 廓表面滚动。因此，轮子137和138使得副框架136能够沿着主框架114向上以及向下移 动。副框架136相对于主框架114和太阳能行111的这个移动独立于主框架114沿着太阳 能行111的长度的移动。
[0052] 在图2所示的情况中，RCA124在相同方向上旋转，如箭头141指示的逆时针方向。 这个旋转方向优选地发生在副框架136沿着主框架114向下移动时。RCA124由驱动系统 125通过滑轮128和传送带127驱动。传送带127通过附接到两个RCA124的两个额外滑 轮（未示出）驱动每个RCA124。
[0053] 图2中的每个RCA124包括四个翼片140,其通过源自驱动系统125的控制方案以 大约170rpm旋转，但其它旋转速度也可行。当翼片140旋转且副框架136向下移动时，翼 片140的外部接触、清扫且擦拭太阳能行111中的太阳能电池板表面。翼片140的旋转产 生吹气效果，其有助于由于太阳能行111的斜坡而向下推动太阳能电池板表面上的污垢、 碎肩和灰尘。
[0054] 图2还示出了电缆131(其绕着耦接到绞盘130缠绕和松解（见图1))与副框架 136的上边缘（其接近作为副框架136-部分的上轮廓的中心区域）之间的连接。每个电 缆131可类似地连接到轴和副框架136。当绞盘圆筒130在一个方向上旋转时，绞盘圆筒 130的轴与副框架136之间的电缆131的长度变得更短，且副框架136向上移动。当绞盘圆 筒130在相反方向上旋转时，绞盘圆筒130的轴与副框架136之间的电缆131的长度变得 更长，且框架136向下移动。角条件应设置在绞盘圆筒130的长轴与电缆131之间，所述角 将确保绞盘圆筒130上的电缆131的依序缠绕配置。
[0055] 作为替代，电缆131可连接到绞盘圆筒130的中心且连接到副框架上的轮廓的两 个相对侧。优选地，在这个构造中，电缆131还将在其间建立容许电缆131依序卷绕在绞盘 圆筒130上以及从绞盘圆筒130绕出的角度。
[0056] 取代使副框架136相对于主框架114移动的前述结构，使得副框架136能够沿着 主框架114移动的其它移动系统预期是在本发明范围内。举例来说，这样一种替代物包括 具有定时传送带路径和由齿轮马达驱动的定时滑轮的系统。
[0057] 图3示出了各具有大致正方形截面的上轨道112和支撑元件115,但其它形状也可 行。轮子126安装在支撑元件115上抵着轨道112的上表面旋转。轮子126的旋转轴垂直 于太阳能行111中的太阳能电池板表面的法线。轮子133也安装在支撑元件115上抵着轨 道112的侧表面旋转。轮子126的旋转轴平行于太阳能行111中的太阳能电池板表面的法 线。由支撑元件115、安装到其的轮子126和安装到其的轮子133形成一个总成。存在三个 这种总成，如图1中所示。另一总成包括支撑元件115中的一个、轮子132中的一个和驱动 系统117。这四个总成使得清洗总成能够沿着太阳能行111在两个方向上移动。
[0058] 图4示出了RCA124和连接到其的翼片140。如图4中所示，RCA124优选地具有 含八个腔室143的八边形，但如前述，针对RCA124可提供其它多边形、扁平以及圆柱形。
[0059] 在本发明的优选实施方案中，翼片140围绕实心中心元件142折叠。中心元件142 可连接到翼片140或作为独立元件。在围绕各自一个中心元件142折叠之后，每个翼片140 滑动到RCA124中的各自腔室143中且由适当的锁定机构锁定在腔室143中。举例来说， 锁定机构可包括至少一个挠性侧〇形环（未示出）。
[0060] 当RCA124旋转时，具有其锁定元件142的翼片140因地心引力而被推动朝向腔 室143的突出部且被锁定以及与RCA124-起旋转。虽然图4示出了用于RCA124的四个 翼片，但可使用任何其它数目的翼片，当八边形RCA124具有八个腔室143时是一个到八 个。
[0061] 在优选的干洗系统和方法中，翼片140可由织物制成。优选的织物是清洗和耐用 质量方面的专业人士所已知的超细纤维织物。超细纤维织物还十分柔软且其不会损害太阳 能电池板的表面。其它织物和/或材料也可行。对于湿法清洗系统和方法，翼片140应由 不同材料和/或织物制成。
[0062] 不管清洗系统的类型，织物可涂覆硅、氯丁橡胶或其它橡胶类材料。在一些情况 中，可使用不同翼片类型的组合。翼片140与RCA124之间的上述快速连接能力利于翼片 140的简单且快速更换使其被周期性清洗。上述优选的快速连接仅仅是一种用于将翼片 140连接到RCA124的方式，且翼片140与RCA124之间的额外类型的快速连接也被认为是 本发明的一部分，诸如魔术贴条、拉链等。
[0063] RCA124的长度和翼片140的长度可改变。翼片140的优选尺寸介于约400mm，且 RCA124的优选长度为约1400mm。
[0064] 图5示出了绞盘总成80,其包括绞盘圆筒130和绳索或电缆131，绳索或电缆131 缠绕绞盘圆筒130且将绞盘圆筒130连接到副框架136。如上文阐释，每个电缆131具有导 电内芯和KEVLAR砂作为外衬套，发明人设想了电缆131的其它构造和材料。
[0065] 驱动系统118通过滑轮160 (其接收驱动系统118的动力输出）、传送带161 (其围 绕滑轮160传递）和另一滑轮162 (其连接到绞盘圆筒130)驱动且使绞盘圆筒130旋转。 驱动系统118可包括DC马达，其可在两个方向上旋转，S卩，使滑轮160顺时针以及逆时针旋 转。因此，旋转力可通过传送带或齿轮减速从驱动系统118传送到绞盘圆筒130。绞盘总成 80的旋转速度可为约lOOrpm，但可使用其它旋转速度。
[0066] 绞盘总成80还包括安装在各自轴承164上的两个导电轴163,其接着部分容置在 各自两个轴承外壳165中且由其支撑。轴承外壳165连接到主框架114,且更明确地说，连 接到形成主框架114的上轮廓（见图1)。在绞盘圆筒130-端的一个导电轴163穿过滑轮 162且在绞盘圆筒130相对端的另一导电轴穿过端圆盘168。
[0067] 导电刷166位于每个轴承外壳165中且在绞盘圆筒130旋转时通过连接器167将 电力传输到两个电缆131。两个电线169通过控制单元120将导电刷166连接到电源供应 器（见图1)。
[0068] 在一个实施方案中，提供了两个驱动系统118。在这种情况中，端圆盘168由另一 滑轮替换，如滑轮162。
[0069] 视情况提供锁定机构170来将副框架锁定在合适位置。锁定机构170使用螺线管， 举例来说，当通电时，其将副框架136锁定在上位置，同时清洗系统处于休眠模式。
[0070] 当控制单元120给出命令将绞盘总成80的驱动系统118以特定极性连接到电源 供应器时，绞盘圆筒130在预定方向上旋转，电缆131变得更短且副框架136在太阳能行的 宽度方向上向上移动。一旦副框架136到达主框架114的上端，传感器116就提供信号给 控制单元120。在这个阶段，控制单元120为驱动系统118提供使得副框架136优选地以预 定速度在太阳能行的宽度方向上向下移动的信号和电条件。举例来说，这些电条件取决于 以下一个或多个：太阳能行111的角位、副框架136的重量和RCA124的规格。电条件可以 是以下一个或多个：供应给驱动系统118的电压和极性、在短路条件下驱动系统118的马达 作为制动发生器的操作以及在特定负载上（诸如任何可能构造中的电阻器或二极管）驱动 系统118的马达作为制动发生器的操作。虽然其它配置也可行，但两种可能的构造包括齐 纳型二极管或串联连接的二极管。
[0071] 可控制副框架136的向下速度的另一重要负载配置是驱动系统118(当其作为发 电机进行操作时）到专用电路（其将驱动系统118的发电转化成足够高的电压，所述电压 可使电路中所连接的电源119中的电池充电）的连接。这个配置可减少清洗系统操作所需 的能量。全部这些电条件被设计成控制副框架136的向下速度且其是本发明的一部分。
[0072] 当副框架136开始其向下运动时，控制单元120将电缆131以特定极性连接到电 源，其使得RCA124以预定速度且在期望方向上旋转，且因此清洗太阳能行111的太阳能电 池板表面。
[0073] 关于清洗系统的示例性操作和控制的更特定细节，在上述任何实施方案中，在大 多数时间期间，系统保持其固定位置，其中电源119连接到太阳能电池板171 (下文这个位 置被称为"本站"）且由其充电。控制单元120可触发将开始系统清洗过程的命令。这个命 令可来自预先编程进度表或来自由太阳能电池板设备的控制中心启动的命令。太阳能电池 板设备可包括多个太阳能行，且因此，每个太阳能行有一个清洗系统。因此，太阳能设备将 具有多个清洗系统。视情况，每个清洗系统具有其自身地址和位置编码。
[0074] 触发命令独立于系统且每个系统可以是自动的。太阳能电池板设备的控制中心可 视情况持续监控设备中的太阳能行111的输出功率、每个清洗系统的位置且可视情况检测 任何系统的技术问题。
[0075] 清洗过程可视情况由控制单元控制，其接收呈动态信息的因素，诸如局部气候条 件（当前和预测的）、沙尘暴和不利影响太阳能行111中的太阳能电池板输出功率的其它因 素。可考虑这些因素以便触发清洗过程或用于清洗太阳能电池板的进度表。这个信息通常 由来自连接到控制单元的各个服务器的合适馈送予以提供，为了简单起见，省略了描述。熟 悉本领域的技术人员将易于从本文公开内容了解控制单元如何接收和处理决定太阳能设 备中的太阳能电池板的清洗架构的信息值，以及如何使用本文描述的清洗系统来执行这个 架构。
[0076] 由于监控过程可计算任何给定太阳能行111的功率输出，所以控制单元可构造成 通过适当的分析技术检测任何破损或被盗太阳能电池板。
[0077] 当清洗系统处于其本站时，副框架136优选地在主框架114的最上端，主框架114 相对于太阳能行111在最右位置，且锁定机构170处于不需要电力的锁定位置。驱动系统 117、118、125或马达中没有一个在运作。
[0078] -旦清洗系统接收启动或开始命令，驱动系统118就致动绞盘圆筒130,锁定机构 170释放驱动系统118且副框架136开始向下移动。如上文阐释，副框架136的向下速度被 控制。驱动系统125也开始旋转且使得耦接到其的任何RCA124旋转，例如，在图示的实施 方案中的两个。RCA124的旋转使得翼片140旋转以通过向下推动灰尘、碎肩和污垢来清洗 太阳能行111中的太阳能电池板表面。翼片140的旋转还产生了吹气效果，其有助于沿着 太阳能面板的斜坡向下推动污垢、碎肩和灰尘。
[0079] 当副框架136到达主框架114的下边缘时，传感器134将信号传输到控制单元 120,其被构造成响应于来自传感器134的信号进行导引，驱动系统117开始旋转而使主框 架114开始在向左方向上沿着太阳能行的长度移动（在图6的实施方案中）。驱动系统117 中的马达的编码器在马达操作期间产生脉冲。在预设数目的脉冲之后，马达因来自控制单 元120的命令而停止。编码器脉冲的数目可与沿着太阳能行111的长度的预设距离相关联。 这个预设距离可等于RCA124的宽度减去几厘米来确保清洗周期之间的最小重叠。
[0080] 在驱动系统117的操作和主框架114沿着太阳能行111的移动期间，驱动系统优 选地继续其操作且RCA124随翼片140旋转且实施自动清洗。当主框架114到达预设行进 距离时，驱动系统117和125停止，且驱动系统118开始使绞盘圆筒130以向上运动模式旋 转且系统开始新的清洗周期。
[0081] 一旦系统到达太阳能行长度的末端，传感器129就提供信号且驱动系统117和125 停止且开始在这个方向上的最后周期。一旦完成最后周期，系统视情况开始在相反方向上 重复清洗过程直到系统到达其本站。这个重复清洗过程是可选的。
[0082] 控制单元120可被构造成提供任何数目的不同清洗周期，具有副框架136和主框 架114的不同运动方向。甚至可在控制单元120执行控制方案，其中仅有单向清洗过程使 得在这个过程的结尾，系统将连续行进到本站。另一控制方案是清洗周期将重复一次以上。
[0083] 在一些情况中，控制单元120可使得副框架136在主框架114沿着太阳能行的长 度方向移动期间向下移动，从而为安装在副框架136上的RCA124产生对角清洗路径。在 清洗过程期间，这个对角移动在副框架136的向下移动的最后阶段尤其有利。
[0084] 还存在的清洗操作是其中清洗过程的结尾由距本站的累积距离启动而不是由传 感器129开始。另一可能的清洗操作是在太阳能行111的每个端部具有两个清洗系统且在 太阳能行111的中间区域具有传感器。每个清洗系统可清洗太阳能行111的部分且因此减 少了太阳能行111的清洗持续时间（一半）。
[0085] 电子行业的专业人士极其熟知由控制单元120、传感器和编码器对系统的控制，且 因此为了简单起见省略了其描述。
[0086] 图6是根据本发明的清洗系统的另一实施方案的局部截面、侧视图。在这个实施 方案中，上述副框架136不存在且取而代之，清洗系统包括传送带224,其外表面上具有多 个翼片240。传送带224沿着主框架114安装且由机动驱动圆筒228驱动，机动驱动圆筒 228配置在传送带224的回路中且在主框架114的下区段。
[0087] 张紧圆筒230也配置在传送带224的回路中且在主框架114的上区段。张紧圆筒 230为传送带224提供必需的张力使其能够移动。传送带224被驱动使得其上区段在太阳 能行的宽度方向上在太阳能电池板行111上方向上移动而不接触太阳能行111中的太阳能 电池板表面，而传送带224的下区段在太阳能电池板行111上方向下移动，且翼片240沿着 这个下区段接触、清扫、擦拭以及清洗太阳能行111中的太阳能电池板表面。
[0088] 支撑圆筒229配置在传送带224的回路中来支撑传送带224和传送带22的上区 段的移动，即，防止上区段接触下区段以及不利影响翼片240沿着下区段的操作。
[0089] 传送带224的宽度及其翼片240的长度可改变。每个翼片240的优选长度为约 400mm。传送带的优选宽度为约1，200mm。翼片240的织物和/或材料与上述翼片140的织 物和/或材料相同。翼片240优选地以快速释放连接方式连接到传送带224,类似于将翼片 140连接到RCA124的上述使用的快速释放连接。
[0090] 根据这个实施方案的清洗系统的操作类似于参考图1到图5中所示的实施方案描 述的操作。因此，对于大多数时间，清洗系统处于其本站。当触发开始命令时，驱动圆筒228 旋转且接着开始使传送带224移动。在传送带224的下区段上的翼片240接触、清扫、擦拭 以及清洗太阳能行111中的太阳能电池板表面。在传送带224的预设行进距离之后，所述 预设行进距离224可由来自附接到驱动圆筒228的编码器的数据决定，驱动圆筒228停止 旋转且主框架114沿着太阳能行的长度行进达预设距离。接着，开始新的清洗周期。在全 部其它方面，系统的这个实施方案的操作和控制与上文关于图1到图5中所示的实施方案 提供的描述大致相同。
[0091] 关于用于上述清洗系统的任何实施方案的电源供应器，系统包括至少一个可再充 电电池，优选的是密封型铅电池，但可使用其它类型的电池。不管使用哪种电池，电池将所 需电源提供给系统的驱动系统117、118、125、其马达和控制单元120以及电子元件。
[0092] 在系统处于固定位置时的日间期间，电池可由太阳能电池板171再充电。这些电 池板171可沿着系统位于各个位置且可由清洗系统自身（即，RCA124)或手动清洗。有必 要强调存在其它方式来给清洗系统提供必需的电源。举例来说，电池可由外部源充电，诸如 现有电网或太阳能场的输出或使用清洗系统的太阳能设备。
[0093] 电力还可在没有电池的情况下供应。在一个这种实施方案中，电力可通过导轨和 类似于列车（铁路）行业中使用的可移动连接器被传送到清洗系统。全部这些电源供应器 配置是本发明的一部分。
[0094] 图7是清洗给定太阳能场中的多个太阳能电池板行的本发明实施方案的侧视图， 以及太阳能场的太阳能行A和太阳能行B的两个局部侧视图。太阳能行A和B各与图1的 太阳能行111大致相同或相似。每个太阳能行包括轨道112、113(图7中称为轨道或轮廓 112a和112b)。图7中仅示出轨道或轮廓112a和112b。图7中未示出对应于图1中的轨 道113的轨道或轮廓113a和113b。图7详细图示了清洗与已经参考图1到图6描述的元 件结合的多个太阳能电池板行的装置。因此，并非将描述或论述图1到图6的基础系统的 全部元件。
[0095] 图7的系统的主框架311安装在四个轮子312上（可使用各种数目的轮子），其 在垂直于太阳能场的太阳能行导引的两个轨道313(图7中仅示出一个轨道）上滚动。两 个轨道313是优选数目的轨道，但可使用任何数目的轨道，或可使用其它类型的路径，诸如 混凝土路径或类似路径。主框架311运载如图1到图6中描述的清洗装置。驱动机构320 沿着轨道313在两个方向上驱动主框架311。支撑框架314、315安装在主框架311上且电 活塞316连接到支撑框架314和315。改变活塞316的位置（即，延伸）将改变轮轴点322 的高度。活塞316可以是液压活塞或电缆绞盘。上框架318通过轮轴322连接到支撑框架 314和315。轮轴点322容许上框架318改变其相对于主框架311的角度。另一电活塞317 改变上框架318相对于主框架311的角位。活塞317可以是液压活塞或电缆绞盘。2112和 2113是可分别与太阳能行的轮廓112和113对齐的两个轮廓。
[0096] 控制单元319三维地控制系统相对于太阳能行A和B的位置。本行业熟知且本文 不予以描述的传感器和编码器可将输入数据提供到控制单元319。本文不描述电源供应器， 诸如电池或外部电源供应器。llla、112a和lllb、112b分别是太阳能场的太阳能行A和B 的轮廓或轨道且分别对应于图1的轨道112、113。
[0097] 在开始位置，本发明的清洗系统位于图7的系统的轮廓2112和2113上。轮廓2112 和2113与太阳能行A的轮廓112a和113a(S卩，图1的轨道112、113) -致。在接收开始清 洗命令之后，清洗系统分别从轮廓2112和2113移动朝向轮廓112a和113a来接合轮廓（轨 道）112a和113a(轨道112和113)，且开始太阳能行A的清洗周期。本文已经参考图1到 图6描述这个清洗周期。一旦完成清洗周期，图1到图6的系统从轮廓112a和113a朝向 图7的轮廓2112和2113移回，直到整个清洗装置返回位于轮廓2112和2113上。
[0098] 在这个阶段，控制单元319提供命令给驱动机构320且图7的系统在轨道313上 从太阳能行A移动朝向太阳能行B。当图7的系统接近太阳能行B时，图7系统的传感器和 编码器将关于图7系统与太阳能行B之间的相对位置的精确数据传送给控制单元319。控 制单元319处理数据并将操作命令提供给驱动机构320,且提供给活塞316和317。图7系 统改变其水平位置、高度和角位直到轮廓2112和2113分别与112b和113b(S卩，太阳能行B 的轨道112和113)对齐。接着给出开始清洗命令且清洗系统从轮廓2112和2113移动朝 向轮廓112b和113b，且开始太阳能行B的清洗周期，如本文参考图1到图6所描述。上述 过程可重复用于任何数目的太阳能行。
[0099] 图7的系统和方法的主要优点是单一清洗系统可清洗多个太阳能行，且从而显著 降低每行的清洗成本。此外，因为系统不固定在给定位置，所以其可提供更大灵活性直到毗 邻行的土地空间受到关注。
[0100] 上述本发明的实施方案提供多个优点。尤其是实施方案中的一个或多个提供了一 种将使太阳能电池板清洗简单、有效且可视情况不使用水的系统和方法。另外，公开了一种 将使太阳能电池板清洗过程自动且经济的系统和方法。此外，提供了 一种需要最少维修以 及用低构造成本管理的清洗太阳能电池板的系统。本发明还提供了一种可在全天候和地形 条件下实现高质量清洗以及高可靠性水平的太阳能电池板清洗系统和方法。所述系统甚至 适于现有以及新建太阳能场和太阳能设备。
[0101] 应了解本发明不限于上述实施方案，但包括上文权利要求范围内的任何和全部实 施方案。虽然已经关于特定装置和特定执行方案描述本发明，但应清楚在本发明范围内，可 作出各种修改和变更，且一个实施方案的各个特征可包括在其它实施方案中。应了解本发 明不限于本文图示和描述的实施方案。
【权利要求】
1. 一种用于清洗太阳能行的太阳能电池板的太阳能电池板清洗系统，所述太阳能行具 有长度和宽度，且所述太阳能行在所述太阳能行的宽度方向上倾斜并且具有上端和下端， 所述上端比所述下端升高到更高的位置，所述清洗系统包括： 至少一个清洗装置，其可选择地可操作来清洗所述太阳能行的太阳能电池板表面； 支撑框架，其支撑所述至少一个清洗装置，所述支撑框架被构使得在所述太阳能行的 表面上方在所述宽度方向和所述长度方向上可选择地移动所述至少一个清洗装置； 控制器，其禪接到所述至少一个清洗装置且禪接到所述支撑框架W在所述太阳能行的 所述长度方向上可选择地移动所述至少一个清洗装置，W及在所述太阳能行的所述宽度方 向上在所述上端与所述下端之间可选择地向上和向下移动所述至少一个清洗装置，并且使 得所述至少一个清洗装置在所述至少一个清洗装置在所述太阳能行的所述宽度方向上的 向下移动期间清洗所述太阳能行的太阳能电池板表面。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器使得所述至少一个清洗装置沿着所述 太阳能行长度方向移动到新位置来开始新的清洗周期。
3. 根据权利要求2所述的系统，其中所述至少一个清洗装置包括至少一个可旋转清洗 装置。
4. 根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个可旋转清洗装置具有清洗翼片。
5. 根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个可旋转清洗装置的所述旋转产生吹 气作用W在其操作期间向下和平行于所述倾斜太阳能电池板的所述表面吹动空气。
6. 根据权利要求4所述的系统，其中所述清洗翼片由超细纤维织物制成。
7. 根据权利要求4所述的系统，其中所述清洗翼片包括快速连接机构来将所述清洗翼 片快速连接到所述至少一个可旋转装置。
8. 根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个清洗装置包括无水干洗过程。
9. 根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个清洗装置包括湿法清洗过程。
10. 根据权利要求1所述的系统，其中所述支撑框架包括： 主框架，其可沿着所述太阳能行的所述长度方向移动；和 副框架，其可在所述太阳能行的所述宽度方向上沿着所述主框架移动； 所述副框架包括所述至少一个清洗装置，所述至少一个清洗装置可操作来在当所述副 框架在所述太阳能电池板行的所述宽度方向上从所述太阳能电池板行的所述较高端朝向 所述太阳能电池板行的所述较低端而在所述主框架上移动时清洗所述太阳能电池板行的 所述表面。
11. 根据权利要求10所述的系统，其中所述至少一个清洗装置包括至少一个可旋转清 洗装置。
12. 根据权利要求10所述的系统，其包括具有至少一个电缆的绞盘，且其中所述绞盘 连接所述主框架和所述副框架，从而滚上和释放绞盘电缆分别使得所述副框架相对于所述 主框架向上移动和向下移动。
13. 根据权利要求12所述的系统，其中所述绞盘包括两个电缆且所述电缆中的每一个 具有导电区段，且当电力传送通过所述电缆的所述导电区段时，所述两条电缆向上W及向 下移动所述副框架使得所述至少一个清洗装置旋转且在所述至少一个清洗装置的向下移 动期间清洗所述太阳能电池板的所述表面。
14. 根据权利要求13所述的系统，其中所述两条电缆连接到绞盘圆筒的两个相反侧且 连接到所述副框架的上区段中屯、W在所述两条电缆之间建立角度，其容许依次将所述两条 电缆滚上W及滚离所述绞盘圆筒。
15. 根据权利要求13所述的系统，其中所述两条电缆连接到所述绞盘中屯、且连接到所 述副框架的上区段的两个相反侧W在所述两条电缆之间建立角度，其容许依次将所述两条 电缆滚上W及滚离所述绞盘圆筒。
16. 根据权利要求12所述的系统，其包括电动马达，其在当所述副框架向上移动时驱 动所述绞盘且同一马达作为制动发生器进行操作，所述制动发生器在当所述副框架向下移 动时控制其速度。
17. 根据权利要求16所述的系统，其中由所述马达在作为制动发生器进行操作时所产 生的能量被禪接来对所述系统的至少一个电池充电。
18. 根据权利要求10所述的系统，其包括锁定机构，所述锁定机构在所述系统处于静 止模式时将所述副框架锁定在上侧位置。
19. 根据权利要求1所述的系统，其包括电源，所述电源包括至少一个电池W及被连接 来对所述至少一个电池充电的一组太阳能电池板。
20. 根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个清洗装置包传送带。
21. 根据权利要求20所述的系统，其包括附接到所述传送带的清洗翼片。
22. 根据权利要求21所述的系统，其中附接到所述传送带的所述清洗翼片被配置成在 沿着所述太阳能电池板斜坡向下移动时接触和清洗所述太阳能电池板表面。
23. 根据权利要求20所述的系统，其中所述传送带可顺次操作且当所述至少一个清洗 装置沿着所述太阳能行的所述长度方向移动时不进行操作。
24. 根据权利要求20所述的系统，其中所述传送带连续地进行操作。
25. 根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个清洗装置是固定的且仅在所述太 阳能电池板的所述宽度方向上向下移动时才清洗所述太阳能电池板表面。
26. 根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个清洗装置仅在所述太阳能电池板 的所述宽度方向上向下移动时才清洗所述太阳能电池板表面。
27. -种用于清洗太阳能行的方法，所述太阳能行具有在其长度方向上延伸的多个太 阳能电池板，所述太阳能行具有比下边缘从地面升高更多的上边缘来提供所述太阳能行的 倾斜，所述方法包括： 将用来清洗所述太阳能行的清洗总成在清洗操作之前在沿着所述太阳能行的所述长 度方向的给定位置处保持在初始状态，所述清洗总成可在所述太阳能行的所述宽度方向上 可选择地移动；W及 控制所述清洗总成的操作和移动来使得所述清洗总成在所述清洗总成在所述太阳能 行的所述宽度方向上向下移动期间在所述太阳能行中接合并且清洗所述太阳能电池板的 表面。
28. 根据权利要求27所述的方法，其还包括在所述清洗总成完成清洗操作之后在所述 太阳能行的所述长度方向上将所述清洗总成移动到新的位置；W及 接着使得所述清洗总成在所述新位置处接合并且清洗所述太阳能电池板的表面。
29. -种用于清洗具有多个太阳能行的太阳能电池板的太阳能电池板清洗系统，所述 太阳能行大体上相互平行且每个太阳能行包括多个太阳能电池板，每个太阳能行具有长度 和宽度，且每个太阳能行在各自太阳能行的宽度方向上倾斜并且具有上端和下端，所述上 端比所述下端升高到更高的位置，所述清洗系统包括： 可移动框架，其可在大体垂直于所述太阳能行的长度方向的方向上移动； 至少一个清洗装置，其安装在所述可移动框架上，且可选择地可操作来清洗待清洗的 太阳能行的太阳能电池板表面； 支撑框架，其支撑所述至少一个清洗装置，所述支撑框架被构造来在待清洗的太阳能 行的所述太阳能电池板的表面上方在所述宽度方向和所述长度方向上可选择地移动所述 至少一个清洗装置. 控制器，其禪接到所述至少一个清洗装置且禪接到所述支撑框架W在被清洗的太阳能 行的所述长度方向上可选择地移动所述至少一个清洗装置，W及在被清洗的所述太阳能行 的所述宽度方向上在所述上端与所述下端之间可选择地向上和向下移动所述至少一个清 洗装置，并且使得所述至少一个清洗装置在所述至少一个清洗装置在被清洗的所述太阳能 行的所述宽度方向上的向下移动期间清洗被清洗的所述太阳能行的太阳能电池板表面；W 及 驱动机构，其用于将所述可移动框架驱动到与所述多个太阳能行中的下一个对齐的位 置，从而所述至少一个清洗装置可操作来清洗所述下一个太阳能行的所述太阳能电池板。
30. 根据权利要求1所述的系统，其中所述可移动框架包括调整系统，其用于使所述至 少一个清洗装置与待清洗的太阳能行的太阳能电池板对齐。
31. 根据权利要求2所述的系统，其中所述调整系统包括机构来可选择地使所述至少 一个清洗装置上升、下降和/或倾斜W与待清洗的太阳能行对齐。
32. 根据权利要求3所述的系统，其中所述可移动框架包括控制器，其从测量器件接收 输入来使得所述驱动机构定位所述至少一个清洗装置W与待清洗的太阳能行的所述太阳 能电池板对齐。
33. 根据权利要求1所述的系统，其中所述清洗系统还包括至少一个导引件，所述可移 动框架可移动地安装在所述至少一个导引件上，所述至少一个导引件大体垂直于所述太阳 能行的所述长度方向延伸，所述可移动框架可沿着所述至少一个导引件移动W便与待清洗 的所述太阳能行连续对齐。
【文档编号】B08B1/04GK104470647SQ201380033907
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2012年6月25日
【发明者】M·梅勒, E·梅勒 申请人:艾科派尔科技有限公司