CN102388198B - 姿态可调的收集太阳能的百叶窗 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种姿态可调的收集太阳能的百叶窗，该百叶窗能够调整太阳能电池的位置以更好地收集太阳能。在该百叶窗中，太阳能检测器和电流表被用于检测阳光的入射角与太阳能检测器的最优配置之间的关系。所述关系可以进一步用于调整多个太阳能电池的位置。此外，该百叶窗包括了用于检测目标区域光强的光传感器，该光强可以补充性地用于调整多个太阳能电池的位置。

Description

姿态可调的收集太阳能的百叶窗

技术领域

本发明涉及能收集太阳能的百叶窗，尤其涉及包含姿态（posture）可调的太阳能电池板的百叶窗。

背景技术

窗是我们住宅中的一个重要部分。它的主要功能之一是允许或者阻止阳光进入住宅的内部。近来，提出了一些在窗中安装太阳能电池板来收集太阳能并把所收集到的太阳能转换成电能的观点。其中，夏普公司的LumiWall产品结合了太阳能发电、日光透射和照明。在LumiWall产品中，一些薄膜太阳能电池板被嵌入到玻璃内以在白天把太阳能转换成电能并在夜间作为白色发光二极管来提供照明。LumiWall产品并没有真正产生很多供住宅中使用的电能；它的目的是创造一种美观的独立的照明设备。

但是，在所有可获得的解决方案中，还没有一种用于窗户安装，特别是用于百叶窗安装，从而对形状/位置/姿态进行自动优化以最优地收集和转换太阳能的解决方案。

发明内容

根据本发明的实施例，本发明的第一目的是提出一种用于改善太阳能收集效率的姿态可调的百叶窗，尤其是根据阳光的入射角调整安装在百叶窗上的太阳能电池的姿态。

根据本发明的一个实施例，提出了一种包括太阳能检测器、电流表、多个太阳能电池和电机的百叶窗。在所述实施例中，该太阳能检测器被配置成用来收集太阳能，电流表被配置成用来测量太阳能检测器的输出电流以找到与最大输出电流或期望输出电流相应的太阳能检测器的最优配置，多个太阳能电池中的每一个太阳能电池被配置成安装在百叶窗的相应的条板上且收集太阳能并将太阳能转换成电能，电机被配置成用来基于太阳能检测器的最优配置来调整多个太阳能电池的姿态，特别是多个太阳能电池的倾角。

在所提出的百叶窗中，太阳能检测器和电流表能够用于确定太阳能检测器的配置、阳光的入射角和太阳能转换效率三者之间的关系。对太阳能检测器的配置可以是它的形状、倾角、位置或者姿态。此外，上述三者之间的关系可以用来调节太阳能电池的姿态以最大化太阳能的收集或者根据需要来收集太阳能。

优选地，太阳能检测器可以位于由多个太阳能电池所形成的区域的大体中心处以提供更接近的信息（例如阳光的入射角对太阳能收集的影响），用来更好地调整多个太阳能电池的姿态。

优选地，太阳能检测器的形状可以是轮子形的，并且包括多个子太阳能检测器。电流表进一步被配置成用来测量每个子太阳能检测器的各自输出电流，从而找到产生最大输出电流或期望输出电流的特定子太阳能检测器。特定子太阳能检测器的姿态可以被用于代表太阳能检测器的配置。

可选地，太阳能检测器可以简单地是一个太阳能电池板，并且可以通过第二电机来调整它的倾斜姿态。通过调整太阳能检测器的倾角和测量处于不同倾角的输出电流，可以直接用太阳能检测器的倾角来确定多个太阳能电池的有利倾角。

可选地，该百叶窗可以进一步包括用于记录时间与太阳能检测器最优配置之间关系的存储器。所记录的关系有助于调整多个太阳能电池的姿态。

根据本发明的一个实施例，本发明的另一个目的在于使百叶窗能够基于预定的特性（profile）提供照明。该预定特性定义了时间与预定区域的期望光强之间的关系。

可选地，该百叶窗可以进一步包括光传感器和第二存储器，该光传感器被配置成用来测量预定区域的光强，该第二存储器被配置成用来存储预定的特性。该电机进一步被配置成用来基于光传感器的输出和预定特性调整多个太阳能电池的倾角。

可选地，该百叶窗可以进一步包括用于存储所转换的电能的能量贮存器。该能量储存器可以被布置成分布于一个或多个条板中，这意味着，所获得的能量被局部地储存在一个或多个条板内部。该能量储存器也可以以集中方式进行，与百叶窗物理地独立。所贮存的电能可以提供给光源以照明预定区域，或者提供给住宅内的任何设备。

通过参考以下描述的实施例，本发明的这些和其他方面、特征和/或优点将显而易见。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，以下描述参照附图，其中：

图 1 示出了根据本发明实施例的示意性百叶窗；

图2示出了根据本发明一个实施例的示例性太阳能检测器和电流表；

图3示出了根据本发明一个实施例的示例性太阳能检测器和电流表；

图4示出了根据本发明实施例的表示多个太阳能电池的倾角与时间之间关系的图。

在所有的图中，相同或相似的附图标记应理解为代表相同或相似的模块、功能或特征。

具体实施方式

在下面的描述中，图1用于说明根据本发明的多个实施例的多种百叶窗，并且伴随着不同的实施例对不同的模块进行具体的描述。把所有的模块均合并在一个图中仅是为了简化描述，并且不应该认为在图1中的每个模块对本发明来说都是必要的。

在图1所示的第一实施例中，百叶窗100包括多个条板110，120，130，和多个太阳能电池112，122和132。每个太阳能电池被配置成用于收集太阳能并将其转换成电能。每个太阳能电池可以安装在一个相应的条板上，并且这种安装可以是刚性的，即意味着条板和太阳能电池的移动是同步的，或者该安装可以是柔性的，即意味着条板和太阳能电池的移动可以是异步的。在后一种情况下，可以独立于其相应条板的姿态来调整每个太阳能电池的姿态。每个太阳能电池可以是具有不同大小的太阳能电池板。例如，每个太阳能电池可以具有与其所安装在的条板相当的大小，或者可以在一个条板上安装若干个太阳能电池。此外，并不是必须在每个条板上安装太阳能电池。百叶窗100进一步包括太阳能检测器150，它被配置成用于收集太阳能并将其转换成电能。太阳能检测器150可以是独立于多个太阳能电池112、122和132的太阳能电池板。太阳能检测器150的大小和形状可以不同于单个太阳能电池112、122、132，也可以与单个太阳能电池112、122、132具有相同或相似的大小和形状。但是，为了便于描述，在此，实际上我们可以把太阳能检测器150与多个太阳能电池112、122、132分离开来。提供电流表160以测量太阳能检测器150的输出电流来找到与最大输出电流或期望输出电流相应的太阳能检测器150的最优配置。在这个实施例中，电流表160测量来自太阳能检测器的输出电流。如果在某些情况下，一些电路/模块把输出电流转换成电压并以电压的形式表示该输出电流，那么电压表也适用于本发明。响应于阳光的入射角，太阳能检测器150和电流表160共同来确定太阳能检测器150的最优配置。对太阳能检测器150的配置可以包括姿态、形状或任何其它的用于描述太阳能检测器150配置的度量。百叶窗100进一步提供电机170以基于太阳能检测器150的最优配置来调整多个太阳能电池的姿态，例如倾角。如果每个太阳能电池112、122、132被刚性地安装在相应的条板110、120、130上，电机可以调整每个条板的姿态，即倾角，以进一步调整每个太阳能电池的姿态。如果每个太阳能电池112、122、132是柔性地安装在相应的条板110、120、130上的，那么电机可以直接调整每个太阳能电池的姿态，或者既调整条板又调整太阳能电池。

通过测量基于太阳能检测器150的不同配置的输出电流，可以确定与最大输出电流或期望输出电流相应的最优配置。该最优配置可以进一步被用于确定多个太阳能电池的配置，如倾角，从而可以进一步提供最大电流或第二期望电流。此功能是自动实现的，不需要操作者的介入。

太阳能检测器150可以以不同姿态被放置。在一个实施例中，太阳能检测器150被放置在由多个太阳能电池形成的区域的大致中心处，这样就可以密切反映阳光的入射角对多个太阳能电池的太阳能-电能转换的影响。在其它实施例中，太阳能检测器150可以被设置在百叶窗的边缘，这样做有利于安装。

无论在何处或如何安装太阳能检测器150，电流表160可以与太阳能检测器150紧密联接，这样做就提供了紧凑模块的好处，或者可以与太阳能检测器150 宽松地联接，如通过电线，这样做就提供了安装方便的好处。

图2示出了根据本发明的一个实施例的太阳能检测器150’的一个示例的实施例。太阳能检测器150’形如轮子状并包括多个子太阳能检测器152、154、156，其中每个子太阳能检测器能够独立地收集太阳能并将其转换成电能。电流表160’进一步被配置成用于测量每个子太阳能检测器的输出电流以找到产生最大输出电流或期望输出电流的特定子太阳能检测器。特定子太阳能检测器152、154或156的配置，例如其姿态或索引标记（Index），可以用来表示太阳能检测器150’的配置。所属领域的技术人员应能理解，在本发明的所有实施例中，太阳能检测器的最优配置不应该局限于与最大输出电流相应的姿态，还可以是与期望输出电流相应的姿态。第一种情况是为了收集最大能量，而后一种情况可以是根据具体应用来产生所需要的电流。

可选地，图3示出了太阳能检测器150”的一个示例的实施例，该太阳能检测器150”可以是平的太阳能电池板并且可以用第二电机310调整它的倾角。通过调整太阳能检测器150”的倾角，由电流表160”测得的输出电流可以变化。于是，可以确定太阳能检测器150”的最优配置。

已知时间与阳光的入射角之间存在一些内在的关系。发明人发现时间与太阳能检测器的有利配置之间有几种不同的关系，而太阳能检测器的配置可以受阳光入射角的影响。

可选地，时间与太阳能检测器150的配置之间的关系可以存储在存储器180中，如图4所示。例如，对太阳能检测器150的配置可以是它的倾角，或特定子太阳能检测器的索引标记/姿态。在图4的实施例中，X轴代表时间，Y轴代表太阳能检测器的倾角。每条曲线基本上是一个太阳能检测器在白天的最优配置图。由于地球绕太阳的旋转，阳光的入射角即使在不同日的相同时刻也可能是不同的。因此，对于存储器180来说，存储多条曲线是实用的，每条曲线代表一个特定的季节或月份。例如，曲线410代表春天，曲线420代表夏天，而曲线430代表冬天。

在图1所示的实施例中的电机170可以进一步被配置成在考虑当前时间和存储在存储器180中的关系的情况下调整多个太阳能电池的倾角。

百叶窗的一个主要功能是让阳光通过并照明预定的区域。根据本发明的一个实施例，另一个目的是使百叶窗能够基于预定的特性来提供照明，该预定特性定义了时间与预定区域的期望光强之间的关系。为了实现该目的，在图1所示的一个实施例中，百叶窗100可以进一步包括光传感器190和第二存储器192，该光传感器190被配置成用于测量预定区域的光强，该第二存储器192被配置成用于存储定义了时间与预定区域的期望光强之间关系的预定特性。电机170进一步被配置成基于光传感器190的输出和存储在第二存储器192内的预定关系来调整多个太阳能电池的倾角。例如，用户希望预定区域在某个特定的时间具有较高的光强，当光传感器190检测到当前的光强小于预期时，电机170可以调整多个太阳能电池112、122、132的倾角，从而收集更多的太阳能并将更多的太阳能转换成电能，并把电能提供给光源以补偿不足的光强。光源可以是在房间中的一个独立的灯，或者是多个与百叶窗相联的且补偿通过百叶窗的光强的发光二极管。在后一种情况下，每个条板可以是或包含透明的且导光的材料，例如用PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）制成的导光板。

如果光传感器190检测到光强大于预期，那么电机170可以调整多个太阳能电池的倾角以减少被转换的太阳能，从而可以降低光源的输出光强，或者甚至关闭光源。

为了存储所转换的电能，百叶窗可以进一步包括能量贮存器。所贮存的能量可以提供给光源或者任何其它的设备。可选地，该储存的能量也可以被送到电网中，之后的使用方式和电网自己产生和传输的电能一样。

本领域技术人员可以理解，在不偏离本发明的精神或范围下，可以对在本发明各种实施例中提供的方法和装置做出多种修改。因此，本发明的范围由所附的权利要求书所体现。

在上文所示的说明表示结合附图的具体的描述仅为对本发明的示例，而非限定本发明。存在多种落入所附的权利要求书范围内的替代。在权利要求书中的任何附图标记不应被解释为对权项的限定。单词“包括”不排除存在除权项中所列举之外的其他元件或者步骤的出现。元件或步骤前的用语“一”并不排除存在多个这样的元件或步骤。

Claims (9)

1.一种百叶窗，包括：

－ 太阳能检测器，该太阳能检测器被配置成用于收集太阳能；

－ 电流表，该电流表被配置成用于测量所述太阳能检测器的输出电流，以找到与最大输出电流或期望输出电流相应的所述太阳能检测器的最优配置；

－ 多个太阳能电池，每个太阳能电池被配置成安装在所述百叶窗的相应条板上以收集太阳能；

－ 电机，该电机被配置成基于所述太阳能检测器的最优配置来调整所述多个太阳能电池的倾角。

2.根据权利要求1所述的百叶窗，其中所述太阳能检测器设置在由所述多个太阳能电池形成的区域的大致中心处。

3.根据权利要求1所述的百叶窗，其中所述太阳能检测器形如轮子状并且包括多个子太阳能检测器，所述电流表进一步被配置成用于测量每个子太阳能检测器的各自输出电流以找到产生最大输出电流的特定子太阳能检测器。

4.根据权利要求1所述的百叶窗，进一步包括：

－ 第二电机，该第二电机被配置成用于调整所述太阳能检测器的倾角，以找到与最大输出电流相应的所述太阳能检测器的最优倾角。

5.根据权利要求3所述的百叶窗，进一步包括：

－ 存储器，该存储器被配置成用于记录时间与所述太阳能检测器的最优配置之间的关系，所述太阳能检测器的最优配置代表所述太阳能检测器的有利倾角或所述特定子太阳能检测器。

6.根据权利要求5所述的百叶窗，其中，所述的电机进一步被配置成用于根据当前时间和存储在所述存储器中的关系来调整所述多个太阳能电池的倾角。

7.根据权利要求1所述的百叶窗，进一步包括：

－ 光传感器，该光传感器被配置成用于测量预定区域的光强；

－ 第二存储器，该第二存储器被配置成用于存储在时间和所述预定区域的期望光强之间的预定特性；

其中所述电机进一步被配置成用于基于所述光传感器的输出和存储在第二存储器中的预定特性来调整所述多个太阳能电池的倾角。

8.根据权利要求1所述的百叶窗，进一步包括：

－ 能量贮存器，该能量贮存器被配置成用于贮存由所述多个太阳能电池收集的能量。

9.根据权利要求8所述的百叶窗，其中所述能量贮存器进一步被配置成用于向光源提供能量以照明预定区域。