一种车载太阳能板自动跟踪装置

1.本实用新型属于太阳能板充电技术领域，具体涉及一种车载太阳能板自动跟踪装置。


背景技术：

2.太阳能对环境无污染，是一种理想的绿色能源。随着太阳能技术的发展，太阳能技术已广泛应用于汽车领域。
3.公开号为cn204398861u的中国专利公开了一种车载太阳充电板收放系统，包括设置于汽车顶部的太阳能板容纳盒，太阳能板容纳盒内设有太阳能充电板机构，虽然这些太阳能板能升降、展开，但是太阳能板的方向并不能随太阳的光照方向和强度的变化而变化，无法对太阳能板进行长时间高效充电。此外，车载太阳能发电量少，在车辆行驶时补充的电量远远不够使用，在车辆停止时仍然能继续发电。长时间停车，太阳的光照方向和强度会随着时间不断变化。以太阳能光伏发电为例，在其他条件都相同的情况下，自动跟踪式的太阳能发电设备比固定朝向式的太阳能发电设备的发电量高35％。有效提高太阳能的利用，可以为车辆补充更多的电量。
4.综上所述，需要设计一款具有自动跟踪式的车载太阳能板，能够根据太阳的光照方向和强度灵活进行方位调整，为车辆补充更多的电量。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为了解决上述技术的问题，提出了一种车载太阳能板自动跟踪装置。
6.为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种车载太阳能板自动跟踪装置，包括设置于车体顶部的安装架，以及设置于安装架上的主太阳能板，还包括仰角跟踪系统、方位角跟踪系统以及自动跟踪系统；仰角跟踪系统用于调整主太阳能板倾斜角度，以使主太阳能板始终保持与太阳光线垂直；方位角跟踪系统用于驱动主太阳能板旋转，以使主太阳能板始终面向太阳；自动跟踪系统用于控制方位角跟踪系统与仰角跟踪系统旋转，以使主太阳能板始终面向太阳并始终保持与太阳光线垂直。
8.进一步地，仰角跟踪系统包括第一驱动机构以及安装于车顶上的底座；安装架、第一驱动机构均与底座转动式连接，第一驱动机构与安装架转动式连接；第一驱动机构处于初始状态时，安装架以及安装架上的主太阳能板整体与底座平行，底座与车顶平行；第一驱动机构运行时驱动安装架转动，以调整安装架与底座之间的夹角。
9.进一步地，第一驱动机构为液压驱动机构，包括活塞杆与液压缸，液压缸的底部与底座转动式连接，活塞杆伸出液压缸的一端与安装架转动式连接。
10.进一步地，方位角跟踪系统包括第二驱动机构，小齿轮以及大齿轮，第二驱动机构驱动小齿轮转动，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮与底座连接，大齿轮带动底座以及底座上的
安装架、活塞杆、液压缸整体转动。
11.进一步地，第二驱动机构包括第一电机、小带轮、皮带以及大带轮；小带轮与第一电机转轴连接，大带轮通过皮带与小带轮连接，小齿轮与大带轮连接。
12.进一步地，自动跟踪系统包括安装在主太阳能板中心位置的ccd相机，ccd 相机的摄像头上设有中性灰度滤镜，通过带有中性灰度滤镜的摄像头扫描半球面天空若干个方向，并拍摄若干个照片；ccd相机从若干照片中筛选出亮度最大的一张之后，摄像头旋转至该点并删除所有照片。
13.进一步地，自动跟踪系统还包括控制器，方位角跟踪系统、仰角跟踪系统以及ccd相机均与控制器电性连接；控制器根据ccd相机显示器画面左右两侧的亮度控制方位角跟踪机构旋转，使画面左右两侧亮度值调整至相等；控制器同时根据显示器画面上下两侧的亮度差控制仰角跟踪机构旋转，使画面上下两侧亮度值调整至相等。
14.进一步地，车载太阳能板自动跟踪装置还包括位于安装架上的副太阳能板收放系统，副太阳能板收放系统包括分别沿主太阳能板两侧伸出以及沿主太阳能板斜向上伸出的副太阳能板，其中，沿主太阳能板两侧伸出的两副太阳能板位于同一平面且均位于主太阳能板与沿主太阳能板斜向上伸出的副太阳能板之间；每一副太阳能板均对应一第三驱动机构；副太阳能板通过各自对应的第三驱动机构与主太阳能板伸缩式连接。
15.进一步地，第三驱动机构包括第二电机、主动齿轮、平衡齿轮以及齿条；齿条设置于安装架并沿其对应副太阳能板伸缩的方向放置，第二电机、主动齿轮以及平衡齿轮均安装于副太阳能板，主动齿轮、平衡齿轮与齿条一一对应啮合；第二电机带动主动齿轮旋转，主动齿轮与平衡齿轮同时相对于其啮合的齿条作滚动，从而推动副太阳能板伸出或收回。
16.进一步地，车载太阳能板自动跟踪装置还包括启动收回系统，启动收回系统包括照度传感器与角位移传感器；照度传感器设置于主太阳能板；角位移传感器的定子固定在车顶上，转子与大齿轮通过联轴器连接。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果为：
18.(1)本实用新型中的主太阳能板在发电的过程中，能够始终面向太阳并始终保持与太阳光线垂直，增加主太阳能板发电量。
19.(2)本实用新型的副太阳能板能够增大采光面积，进一步增加太阳能板的发电量。
附图说明
20.图1为本实施例一种车载太阳能板自动跟踪装置整体结构图；
21.图2为本实施例仰角跟踪系统结构示意图；
22.图3为本实施例仰角跟踪系统初始状态结构示意图；
23.图4为本实施例方位角跟踪系统结构示意图；
24.图5为副太阳能板收放系统结构示意图；
25.图6为扫描照片覆盖半球面示意图；
26.图7为ccd相机显示器画面调整前示意图；
27.图8为ccd相机显示器画面调整后示意图。
28.图中，1主太阳能板、2皮带、3大带轮、4小齿轮、5副太阳能板、6ccd 相机、7照度传感器、8底座、9车体、11小带轮、12大齿轮、13角位移传感器、14车体顶面、15活塞杆、16液压
缸、17安装架、18铰链、19平衡齿轮、 20主动齿轮、21齿条。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步地描述，但本实用新型的保护范围并不仅仅限于此。
30.如图1
‑
5所示，本实施例一种车载太阳能板自动跟踪装置，包括设置于车体9顶部的安装架17，以及设置于安装架17上的主太阳能板1，还包括仰角跟踪系统、方位角跟踪系统以及自动跟踪系统。仰角跟踪系统用于调整主太阳能板1板倾斜角度，以使主太阳能板1始终保持与太阳光线垂直。方位角跟踪系统用于驱动主太阳能板1旋转，以使主太阳能板1始终面向太阳。自动跟踪系统用于控制方位角跟踪系统与仰角跟踪系统旋转，以使主太阳能板1始终面向太阳并始终保持与太阳光线垂直。本实施例通过设置仰角跟踪系统、方位角跟踪系统以及自动跟踪系统，能够充分保证主太阳能板1在发电的过程中，能够始终面向太阳并始终保持与太阳光线垂直，增加主太阳能板1发电量，有效提高太阳能的利用，可以为车辆补充更多的电量。
31.如图2、图3所示，本实施例仰角跟踪系统包括第一驱动机构以及安装于车顶上的底座8。安装架17、第一驱动机构均与底座8通过铰链18转动式连接，第一驱动机构与安装架17通过铰链18转动式连接。第一驱动机构处于初始状态时，安装架17以及安装架17上的主太阳能板1整体与底座8平行，底座8与车体顶面14平行。第一驱动机构驱动安装架17转动，调整安装架17与底座8之间的夹角。第一驱动机构为液压驱动机构，包括活塞杆15与液压缸 16，液压缸16的底部与底座8转动式连接，活塞杆15伸出液压缸16的一端与安装架17转动式连接。根据太阳相对于地平线的高度不同，仰角跟踪系统使太阳能板倾斜不同的角度，倾斜的角度可大范围调节，无论停车时地势是否平坦，都始终能保持太阳能板与太阳光线垂直或接近垂直。活塞杆15推出越多，太阳能板倾斜越陡峭，推出越少，倾斜越平缓，完全收回时太阳能板与车顶平行。如图3所示，仰角跟踪系统收回后结构紧凑，不会在车顶上方增加太多高度，而且初始状态避开了死点位置，能顺利启动。
32.如图4所示，本实施例方位角跟踪系统位于车体顶面7，包括第二驱动机构，小齿轮4以及大齿轮12，第二驱动机构驱动小齿轮4转动，小齿轮4与大齿轮12啮合，大齿轮12与仰角跟踪系统的底座8固定连接，大齿轮12带动底座8以及底座8上的安装架17、活塞杆15、液压缸16整体转动。第二驱动机构包括第一电机、小带轮11、皮带2以及大带轮3。小带轮11与第一电机转轴连接，大带轮3通过皮带2与小带轮11连接，小齿轮4与大带轮3连接。根据太阳相对于车辆所处的方位不同，方位角跟踪系统带动主太阳能板1旋转，使主太阳能板1始终面向太阳。方位角跟踪系统可以360
°
旋转，无论停车时车头朝向哪个方向，都可以将主太阳能板1转向太阳，以保证较好的迎光角。本实施例通过同时设置第二驱动机构、小齿轮4以及大齿轮12，能够增加传输过程中的精度
33.如图6
‑
8所示，自动跟踪系统包括安装在主太阳能板1中心位置的ccd相机6，ccd相机6的摄像头上设有中性灰度滤镜，通过带有中性灰度滤镜的摄像头扫描半球面天空若干个方向，包括若干的扫描位置点，每一扫描位置点对应一张照片拍摄的角度范围，拍摄出若干个照片。ccd相机6从若干照片中筛选出亮度最大的一张之后，摄像头旋转至该点并删除所有照片。自动跟踪系统还包括控制器，方位角跟踪系统、仰角跟踪系统以及ccd相机6均与
控制器电性连接。控制器根据ccd相机6显示器画面左右两侧的亮度控制方位角跟踪机构旋转，使画面左右两侧亮度值调整至相等。控制器同时根据显示器显示器画面上下两侧的亮度差控制仰角跟踪机构旋转，使画面上下两侧亮度值调整至相等。本实施例自动跟踪系统的工作原理如图所示，首先通过带有中性灰度滤镜的摄像头依次扫描半球面天空若干个方向并拍摄照片，保证这些照片恰好能覆盖整个半球面；然后比较这些照片，并找出亮度最大的一张，摄像头旋转至该点并删除所有照片；之后，显示器显示的画面信息传送至控制器，控制器根据显示器所显示画面左右两侧的亮度控制方位角跟踪机构旋转，使主太阳能板1 始终面向太阳；最后，控制器根据显示器所显示画面上下两侧的亮度控制仰角跟踪系统旋转，使主太阳能板1始终保持与太阳光线垂直。
34.如图5所示，本实施例包括副太阳能板收放系统，副太阳能板收放系统包括分别沿主太阳能板1两侧伸出以及沿主太阳能板1斜向上伸出的副太阳能板 5，其中，沿主太阳能板1两侧伸出的两副太阳能板5位于同一平面且均位于主太阳能板1与沿主太阳能板1斜向上伸出的副太阳能板5之间。每一副太阳能板5均对应一第三驱动机构。副太阳能板5通过各自对应的第三驱动机构与主太阳能板1伸缩式连接。副太阳能板5与主太阳能板1均位于同一平面，主太阳能板1与副太阳能板5从上至下的叠放顺序为：主太阳能板1处于第一层，向两侧伸出的副太阳能板5处于第二层，斜向上伸出的副太阳能板5处于第三层。
35.副太阳能板收放系统通过第三驱动机构驱动副太阳能板5的伸出以及收缩。第三驱动机构为齿轮齿条机构，包括第二电机、主动齿轮20、平衡齿轮19 以及齿条21。齿条21设置于安装架17并沿其对应副太阳能板5伸缩的方向放置。第二电机、主动齿轮20以及平衡齿轮19均安装于副太阳能板5。主动齿轮20、平衡齿轮19与齿条21一一对应啮合。第二电机与主动齿轮20连接，并驱动主动齿轮20沿主动齿轮20对应的齿条21转动，副太阳能板5移动并带动平衡齿轮19沿其对应的齿条21转动。仰角跟踪系统调整至倾斜角度后，从主太阳能板1下方分别沿主太阳能板1斜向上以及向两侧分别伸出三块小面积的副太阳能板5，增大采光面积。本实施例在运行状态时，通过副太阳能板5 从主太阳能板1下方伸出，能够增加采光面积，进一步增加太阳能板的发电量。本实施例在不使用时，可使副太阳能板5缩回至主太阳能板1下方。
36.本实施例还包括启动收回系统，启动收回系统包括照度传感器7与角位移传感器13。照度传感器7设置于主太阳能板1。照度传感器7与角位移传感器 13角位移传感器13的定子固定在车顶上，转子与大齿轮12通过联轴器连接。本实施例通过照度传感器7开启和关闭自动跟踪装置，通过角位移传感器13控制方位角跟踪系统恢复至原始状态，照度传感器7与角位移传感器13均于控制器电性连接。本实施例的启动收回系统的工作原理为，当照度传感器7受到的光照强度高于工作照度持续10分钟时，控制器控制自动跟踪装置启动，ccd相机6开启、活塞杆15伸出液压缸16的长度增大，副太阳能板5伸出、大齿轮 12带动安装架17旋转，主太阳能板1始终面向太阳并始终保持与太阳光线垂直。当照度传感器7受到的光照强度低于工作照度持续10分钟时，控制器控制自动跟踪装置关闭，关闭ccd相机6，所有副太阳能板5全部缩回至主太阳能板1下方，活塞杆15完全缩回进液压缸16，角位移传感器13测出大齿轮12 相对于初始位置偏转的角度后向控制器输出信号，控制器控制方位角跟踪系统带动大齿轮12回到初始位置，即主太阳能板1与车顶完全重叠的位置，此时自动跟踪装置全部收回。
37.本实施例不仅可安装在车辆顶部，为汽车充电，还可安装在船舶、方仓、集装箱、固定建筑等装备的顶部，为设备充电。也可通过能源管理模块组成太阳能板阵列，提供大面积的供电。
38.以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。