专利名称：用于检查角度调节装置的功能能力的装置和太阳能设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检查一太阳能设备的角度调节装置的功能能力的装置以及一种太阳能设备。
背景技术：
当太阳能设备的驱动装置给终端挡块施加力时，会在太阳能设备上造成损害。这种情况例如可能是由于驱动装置的故障或者太阳能设备的角度传感器的故障造成的。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于检查太阳能设备的角度调节装置的功能能力的装置和一种太阳能设备。 这个任务按照独立权利要求通过一种用于检查用来调节在活动地与太阳能设备连接的太阳能元件和该太阳能设备之间的角度的角度调节装置的功能能力的装置并且通过一种太阳能设备来得以完成。本发明以这种认识为依据即可对一种角度调节装置的功能能力进行检查，其做法是，对角度调节装置的输入参数和输出参数进行监控。由于在角度调节单元中输入参数和输出参数之间的机器联系是已知的，因此如果当输入参数已知时测量的输出参数和所期待的输出参数不一致，则可推断出输出参数有故障，或者参数的联系有故障。当识别出故障时，有利的是，通过进行检查及时地对太阳能设备进行维修。通过这一措施，可提高太阳能设备的可用性，并且增大费人工的维修间隔期。本发明提供一种用于对于用来调节在活动地与太阳能设备连接的太阳能元件和太阳能设备之间的夹角的角度调节装置的功能进行检查的装置，其中，所述角度调节装置包括用于检测角度的角度传感器和至少两个用于调节所述角度的调节元件，其中，所述装置具有下述特征
-接口，将所述接口构造成接收角度传感器的角度信号，并且接收用于调节所述调节元件中的每个调节元件的每个控制信号，其中，角度信号表示在太阳能元件与太阳能设备之间的夹角；
-分析装置，将所述分析装置构造成在使用所述控制信号中的至少一个控制信号和角度信号的情况下求出角度调节装置的功能能力。一种太阳能设备可理解为从太阳能中获取能量的装置。太阳能设备可具有至少一个太阳能元件，将这个太阳能元件构造成沿着至少一条轴线跟踪太阳的高度。为此，太阳能元件活动地与太阳能设备的固定部件进行连接。为了使太阳能元件能够活动，一种角度调节装置可用至少两个调节元件作用在太阳能元件的至少两个传力点上。调节元件可支撑在太阳能设备的固定部件上。角度调节装置可以具有角度传感器，将所述角度传感器构造成记录在太阳能元件和固定部件之间的夹角，并且将其以角度信号的形式代表地提供使用。也可将所述角度传感器构造成记录所述角度的变化，并且将其以角度信号的形式代表地提供使用。为此，可将用于检查的装置构造成接收用于调节元件的控制信号以及角度信号。可将这个装置构造为在使用所述控制信号中的至少一个控制信号和至少一个滞后地接收的角度信号或者基准角度信号的情况下，求出要被期待的角度信号。此外，也可将该装置构造成将所述要被期待的角度信号和实际的角度信号进行比较，以检查角度调节装置的功能能力。所述功能能力可定义为角度调节装置正确地、也就是例如无故障的、或者在公差范围之内无故障地运行，或者不是正确地运行，也就是例如带故障地运行。可将所述分析装置构造成求出角度信号在时间上的变化，并且可将它构造成在使用角度信号变化的情况下求出所述功能能力。关于角度信号在时间上的变化可理解为角度信号的时间的过程。所述过程的增长表示一种角速度。由于在太阳能元件和/或太阳能设备的固定部件和/或调节元件之间的运动，所以在用相同的力操作调节元件时在太阳能元件相对于固定部件的不同的角度位置中所述角速度是可以为不同大小的。可将控制信号构造为在规定的时间内使得太阳能元件移动规定的角度。可将分析装置构造为当所述信号对于规定的角度以规定的精确度进行描述时，将所述功能能力评定为良好或者无故障。另一方面也可将分析装置构造为当角度信号对于预定的角度没有以预定的精确度进 行描述时，将所述功能能力评定为差或者有故障。可将所述分析装置构造为，对于接收适合于调节所述调节元件中的至少一个调节元件的控制信号作出反应，在使用在角度信号在时间上的变化和根据太阳能元件的角度在预定的持续时间内的角度信号的最小允许的变化之间的比较的情况下，求出所述功能能力。可将所述分析装置构造为，当所述角度信号在预先规定的时间内有变化，且所述变化大于预先规定的最小变化时，将所述功能能力评定为良好。当所述角度信号在预先规定的时间内有变化，且所述变化小于预先规定的最小变化时，将该功能能力评定为带有故障。在此，前提条件是没有方向变化。只要方向有变化，则重新触发所述检查功能。可将分析装置构造成在使用在角度信号在时间上的变化和在预先规定的时间窗内角度信号的与太阳能元件的角度有关的最大允许的变化之间进行比较的情况下求出所述功能能力。在这种情况中可将分析装置构造成当在预先规定的时间窗内角度信号有变化，且这个变化小于预先规定的最大变化时，将所述功能能力评定为良好。当角度信号在预先规定的时间窗内有变化，且所述变化大于预先规定的最大变化时，可将功能能力评定为带有故障。可将分析装置构造为，求出在接收至少一个适合于调节所述调节元件之一的控制信号和接收角度变化之间的延迟时段。为此可将所述分析装置构造成在使用所述延迟时段的情况下求出所述功能能力。可将所述分析装置构造成在使用在这个延迟时段与在接收所述至少一个适合于调节所述调节元件之一的控制信号和接收所述角度变化之间的最大允许的延迟时段的比较的情况下求出所述功能能力。可将所述分析装置构造成，当所述延迟时段小于允许的延迟时段时，将所述功能能力评定为良好。当所述延迟时段大于最大的延迟时段时，则将所述功能评定为有故障。可将所述分析装置构造成在使用所述太阳能元件的通过所述控制信号的至少两个控制信号所实现信号化的一种运动方向和通过角度信号所表示的太阳能元件的运动方向的比较的情况下，求出所述功能能力。所述控制信号可以适用于将太阳能元件移动到规定的方向。可将所述分析装置构造成当角度信号有变化且所述变化表示所述规定的方向时，则将该功能评定为良好。当信号有变化且这个变化不能表示这个方向时，则将这种功能评定为有故障。所述装置可以具有中断装置，将所述中断装置构造成当用于分析的装置求出角度调节装置没有功能能力时就中断所述角度调节。可将中断装置构造成中断所述控制信号，和/或提供适合使所述角度调节装置停止工作的控制信号。通过使得所述调节得以中断，当存在功能故障时就可防止损害所述太阳能设备。可将接口构造成按照至少两个开关工作状态和一个静止状态将控制信号进行分类。可规定，将控制信号用于控制换向阀，这样，控制信号可以在所述开关工作状态中的一种开关工作状态时使得例如用于移动阀门活塞的电磁铁得以激活。然后，第一开关工作状态可引起阀门活塞移动到第一方向，第二开关工作状态可使阀门活塞移动到相反的方向中。可将用于分析的装置构造成在使用所述控制信号中的至少两个控制信号的开关 工作状态的情况下，求出太阳能元件的要被期待的角度范围。可将用于分析的装置构造成在使用所述要被期待的角度范围和角度信号的情况下求出所述功能能力。由于是规定的运动，所以调节元件只能按照一定的运动模式在太阳能元件的一定的角度位置中移动。例如在角度调节单元的死点之间的运动方向仅是逆向的。可将分析装置构造成在使用所述控制信号中的至少两个控制信号的开关工作状态和角度信号的情况下，求出所述角度信号的要被期待的变化。可将用于分析的装置构造成在使用角度信号的所述要被期待的变化和接收到的角度信号的变化的情况下求出所述功能能力。太阳能设备的运动结合着力平衡、但是还有在调节元件之间的速度差别的结果是用在太阳能设备的调节区域中太阳能元件的角速度的非线性的过程曲线。当这个过程曲线为已知时，则可将期待值和测量值的一致性用于检测所述功能能力。此外，本发明还提供一种具有活动地安装在太阳能设备上的太阳能元件以及用于调节在太阳能元件和太阳能设备之间的夹角的角度调节装置的太阳能设备，其中，所述角度调节装置包括用于求出角度的角度传感器和至少两个用于调节所述角度的调节元件，其中，所述太阳能设备具有下述特征
一种按照在此介绍的方案的用于检查所述角度调节装置的功能能力的装置。可以利用两个控制信号来控制所述角度调节装置，将所述控制信号构造成等值地调节所述调节元件。力作用点和旋转轴的运动可引起调节元件的运动速度的分配。特别是可将调节元件形成为液压缸。液压缸可以是促动器，所述促动器可在操作轴中改变它的长度，并且可沿操作轴施加力。液压缸可用底部点支承在太阳能设备的固定部件上，并且用顶部点支承在太阳能元件上，它们借助于控制信号同时进行操作，其中，所述控制信号预先规定液压缸的运动方向，而液压缸的直接流体连接能使得流入的液流量得以平衡。也可以利用两个例如正弦形的控制信号来控制所述角度调节装置，以便移动所述太阳能元件，其中，这些控制信号彼此间可能具有相位偏移。也可以利用正弦类调制的控制信号或者另一些合适的信号形式来控制所述角度调节装置。可将太阳能元件构造为抛物面槽。抛物面槽可以是镜面部件(Spiegelelement)，将这种镜面部件构造成使得入射的太阳光集中在聚焦线中。也可将太阳能元件成形为抛物面锅，将所述抛物面锅构造成将太阳光线集中在焦点或者聚焦区中。当将太阳能元件构造为抛物面锅时，可实现两轴跟踪。也可将太阳能元件成形为日光反射装置，将所述日光反射装置构造成反射所述太阳光线，作为太阳能塔-方案(Solarturm-LSsung)的补充方案，并且将所述太阳光线集中到一点(例如太阳能塔)。当将太阳能元件构造为日光反射装置时，可实现两轴跟踪。所述液压缸能够以不同的作用方向在太阳能元件上施加作用。可将角度调节装置构造成流体耦合地控制所述液压缸。在所述液压缸之间的力的平衡可事先确定所述角度信号的变化的过程曲线。通过不同的作用方向，所述液压缸可具有不同的死点。所述液压缸中的一个液压缸可以使得另一液压缸移动通过它的死点。在环绕死点的区域中，杠杆传动比变差。因此在那里是另一液压缸的运动起主导作用。在采用抛物面镜或者日光反射装置(两轴跟踪)时，可以没有死点。
下面借助于附图对本发明示范性地进行更加详细的说明。这些附图示出
图Ia :具有按照本发明的实施例的用于检查角度调节装置的功能能力的装置的太阳能设备的示 图Ib :用于检查角度调节装置的功能能力的装置的示 图2 :用于调节太阳能设备的角度的两个促动器的示 图3:角度调节装置的线路图。
具体实施例方式在下面的附图中相同的或者类似的部件用相同的或者类似的附图标记来表示。此夕卜，这些附图中的图纸、它们的说明和权利要求包含许多特征组合。这其中，对于本领域技术人员明白的是，这些特征也可单独观察，或者将它们组合成在此未加详细说明的组合。图I示出了具有按照本发明的一种实施例的用于检查角度调节装置104的功能能力的装置102的太阳能设备100。太阳能设备100具有移动地支承在太阳能设备100上的太阳能槽106。将角度调节装置104构造成使太阳能槽106跟踪太阳的高度，为的是将入射的太阳光集中在聚焦区域108中。为了进行跟踪，所述角度调节装置104具有两个液压缸110和一角度传感器112。液压缸110在它的底部点中支承在太阳能设备的固定部件上的轴承上，并且在它的顶部点上分别支承在太阳能槽上的铰接点中。所述铰接点设置在太阳能槽106和太阳能设备100的固定部件之间的旋转轴上方的对置的侧面上。因此，太阳能槽106被缸110移动越过另一缸110的死点。角度传感器112设置在所述轴上，并且将它构造成检测太阳能设备100的固定部件和太阳能槽106之间的夹角。角度传感器112的角度信号被传输到用于检查所述功能能力的装置102。也检测液压缸110的控制信号，并且传输到所述装置102。因为抛物面槽106和太阳能设备100的固定部件彼此间在角度上是可调节的，所以它们之间可固定地运动(feste Kinematik)。液压缸110也具有固定的运动。因此，当角度信号与控制信号不匹配时，就能够以此为依据得出存在故障的结论。此外，如果控制信号彼此是匹配的，然而角度信号不匹配于此，则能够以此为依据得出角度传感器112有故障的结论。当角度传感器提供错误的数值，或者存在其它类型的功能故障时，则可以防止错误地控制液压缸110，而这在机械上会破坏驱动支架，并且有可能破坏整个槽。通过可信度检测(Plausibilitaetstest),可有效地识别角度传感器112或者机械或者液压系统的功能故障、并且立即切断系统，以防止造成破坏。可根据借助图Ib描述的装置来实现为了提早探测故障和防止液压驱动的太阳能槽、如太阳能槽106的碰撞而进行可信度检测的装置。图Ib示出了图Ia的根据本发明 的一个实施例的用于检查角度调节装置104的功能能力的装置102的方框图。所述装置102具有接口 114和分析装置116。将接口 114构造成接收角度传感器的角度信号并且接收在图Ia中示出的太阳能设备的角度调节装置104的控制信号。将接口 114构造成为分析装置116提供角度信号和控制信号。将分析装置116构造成用来从接口 114接收角度信号和控制信号。此外，还将分析装置116构造成在使用角度信号和所述控制信号中的至少一个的情况下求出所述角度调节装置的功能能力。图2示出了在图I的太阳能槽106上代替地设置液压缸110的情况。在这个实施例中，铰接点设置在太阳能槽106的旋转轴的下方。在此V形元件200用于将力从液压缸110引入到太阳能槽106中。V形元件200具有两个腿。这两个腿在一个端部上分别支承着所述铰接点中一个铰接点，并且在另一端部上彼此在旋转轴中连接。这些腿彼此间具有10°和170°之间的、特别是40°和80°之间的夹角。液压缸110的底部点支承在一个共用的点中。将太阳能槽106构造成将垂直地射入到太阳能槽106中的光束集中在聚焦区域中。如图2所示，可用两个缸来驱动太阳能槽106。为了跟踪太阳能槽106，必须按照太阳能槽106的调节角度使液压缸110驶出或者驶入。由于角度传感器的功能有故障，可能出现例如缸110错误地驶入的情况，而实际上这个缸是应该驶出的。例如通过借助图Ib描述的装置可识别和防止这样的功能故障。为此，对系统的角度变化在历史方面并且决定性进行监控。第一标准是运动窗口。在主动跟踪时规定，该系统在规定的第一时间tl内应该走完至少一个规定的行程Si。第二标准是跳跃式监控。在规定的第二时间t2内第二行程s2不得超过最大值。第三标准可叫做“看门狗”(Watchdog)。最迟在第三时间t3以后必须接收到角度传感器处于控制之中的生命征象。当没有遵守这些标准中的一个标准时，这表明有功能故障。为了对微小运动进行监控，可附加地将它的方向也包括到所述可信度检测之中。图3示出了给两个液压缸110提供液压的液压系统图。在泵和控制单元300之间的液压管线中闭合地形成(einschleifen)稳压单元302。将所述泵-及控制单元300构造成给液压液提供工作压力，并且提供给液压缸110。液压缸110分别具有第一室和第二室，这些室通过运动的活塞被流体密封地彼此分开。将稳压单元302构造成使第一和第二室的容积保持恒定，当不给腔室提供工作压力时阻止活塞的运动。泵-及控制单元300具有与第一缸110连接的第一 4/3换向阀(三位四通阀)和与第二缸110连接的第二 4/3换向阀(三位四通阀)。换向阀的入口分别与所述泵-及控制单元300的泵连接。换向阀的出口分别与用于液压液的存储器连接。换向阀的第一接头分别与缸110的第一室连接。换向阀的第二接头分别与缸110的第二室连接。在换向阀的第一开关位置中，第一接头与入口连接，并且第二接头与出口连接。在静止位置中，第一接头、第二接头、入口和出口直接彼此连接。在换向阀的第二开关位置中，第一接头与出口连接，并且第二接头与入口连接。将换向阀构造成同时操作，其中，所述换向阀这两者可以具有相同的开关位置，或者这两者可以具有不同的开关位置。换向阀的开关位置影响到给相连接的液压缸110的哪个室注入液压液，并且将活塞压入到哪个方向。因为给液压缸Iio提供了相同的压力、所以可从在图Ia或2所示的铰接点和太阳能元件的旋转点之间运动联系(kinematische Verknuepfungen)中得出活塞的运动速度。所示出的实施例只是示范性地选择出来的，它们可以彼此组合起来。附图标记表
100太阳能设备
102用于检查功能能力的装置 104角度调节单元
106太阳能元件
108焦点
110调节元件
112角度传感器
114接 Π
116分析装置
200V形元件
300栗_及控制单兀
302稳压单元
权利要求
1.用于检查角度调节装置(104)的功能能力的装置(102)，该角度调节装置用来调节在运动地与太阳能设备(100)连接的太阳能元件(106)和太阳能设备(100)之间的角度，其中，角度调节装置(104)包括用于求得角度的角度传感器(112)和至少两个用于调节所述角度的调节元件(110)，其中，所述装置(100)具有下述特征 -接口(114)，所述接口被构造成接收所述角度传感器(112)的角度信号，并接收用于使得所述调节元件(110)中的每个调节元件运行的每个控制信号，其中，所述角度信号代表在太阳能元件(106)和太阳能设备(100)之间的角度；以及 -分析装置(116)，所述分析装置被构造成在使用角度信号以及所述控制信号中的至少一个的情况下求出角度调节装置(104)的功能能力。
2.按照权利要求I所述的装置(102)，其中，所述分析装置(116)被构造成求出角度信号在时间上的变化，并且被构造成在使用角度信号变化的情况下求出所述功能能力。
3.按照权利要求2所述的装置(102)，其中将分析装置(116)构造成，对于接收适合于调节所述调节元件(110)中的至少一个调节元件的控制信号作出反应，在使用在角度信号在时间上的变化和根据太阳能元件(106)的角度在预定的持续时间内的角度信号的最小允许的变化之间的比较的情况下，求出所述功能能力。
4.按照权利要求2至3中任一项所述的装置(102)，其中，将分析装置(116)构造成在使用在角度信号在时间上的变化和在预先规定的时间窗内角度信号的与太阳能元件(106)的角度有关的最大允许的变化之间的比较的情况下求出所述功能能力。
5.按照前述权利要求中的任一项所述的装置(102)，其中将用于分析的装置(116)构造成求出在接收至少一个适合于调节所述调节元件(110)之一的控制信号和接收所述角度信号的变化之间的延迟时段，并且将该分析装置构造成在使用所述延迟时段的情况下求出所述功能能力。
6.按照权利要求5所述的装置(102)，其中，将用于分析的装置(116)构造成在使用在所述延迟时段和一种最大允许的延迟时段之间的比较的情况下求出所述功能能力。
7.按照前述权利要求中的任一项所述的装置(102)，其中，将用于分析的装置(116)构造成在使用所述太阳能元件(106)的通过所述控制信号的至少两个控制信号所实现信号化的一种运动方向和通过角度信号所表示的太阳能元件(106)的运动方向的比较的情况下，求出所述功能能力。
8.按照前述权利要求中的任一项所述的装置，具有中断装置，将所述中断装置构造成当用于分析的装置(116)将角度调节装置(104)确定为没有功能能力时，就中断所述角度的调节。
9.按照前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，将接口(114)构造成将控制信号按照至少两个开关工作状态和一静止状态进行分类。
10.按照权利要求9所述的装置，其中，将分析装置(116)构造成在使用所述控制信号中的至少两个控制信号的开关工作状态的情况下求出太阳能元件(106)的要被期待的角度范围，并且将所述分析装置构造成在使用所述要被期待的角度范围和角度信号的情况下求出所述功能能力。
11.按照权利要求9或10所述的装置，其中，将分析装置(116)构造成在使用所述控制信号中的至少两个控制信号的开关工作状态和角度信号的情况下求出角度信号的要被期待的变化，并且将所述分析装置构造成在使用角度信号的所述要被期待的变化和所接收到的角度信号的变化的情况下求出所述功能能力。
12.太阳能设备(100)，具有活动地安装在太阳能设备(100)上的太阳能元件(106)和用于调节在太阳能元件(106)和太阳能设备(100)之间的角度的角度调节装置(104)，其中，所述角度调节装置(104)包括用于求得角度的角度传感器(112)和至少两个用于调节所述角度的调节元件(110 )，其中，太阳能设备(100 )具有下述特征 按照权利要求I至11中的任一项所述的用于检查所述角度调节装置(104)的功能能力的装置(102)。
13.按照权利要求12所述的太阳能设备(100)，其中，将太阳能元件(106)成形为抛物面槽。
14.按照前述权利要求中的任一项所述的太阳能设备(100)，其中，调节元件(110)被成形为液压缸。
15.按照权利要求14所述的太阳能设备(100)，其中，液压缸以不同的作用方向在太阳能元件上施加作用，并且将角度调节装置(104)构造为流体耦合地控制液压缸，并且在所述液压缸之间的力平衡事先规定角度信号的变化的过程曲线。
全文摘要
本发明涉及一种用于检查角度调节装置的功能能力的装置，该角度调节装置用来调节在运动地与太阳能设备连接的太阳能元件和太阳能设备之间的角度，其中角度调节装置包括用于求得角度的角度传感器和至少两个用于调节所述角度的调节元件，其中所述装置具有下述特征-接口，用于接收所述角度传感器的角度信号，并接收用于使得所述调节元件中的每个调节元件运行的每个控制信号，其中，所述角度信号代表在太阳能元件和太阳能设备之间的角度；-分析装置，用于在使用角度信号以及所述控制信号中的至少一个的情况下求出角度调节装置的功能能力。本发明还涉及一种太阳能设备，它具有按照如上所述的用于检查所述角度调节装置的功能能力的装置。
文档编号F24J2/38GK102927700SQ201210283958
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月10日 优先权日2011年8月13日
发明者R.许布纳, G.格尔曼 申请人:罗伯特·博世有限公司