CN104796072A - 便携式太阳能电池板系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种便携式太阳能电池板系统和方法，包括：支撑结构，安装在所述支撑结构中的一个或多个太阳能电池板，至少三个轮子，其耦合到所述支撑结构且在一个表面上可转动地支承所述支撑结构，控制器，耦合到所述控制器的阳光监测器，以及耦合到所述控制器且机械地连接到所述至少三个轮子中的至少一个的跟踪驱动系统。

Description

便携式太阳能电池板系统和方法

技术领域

本发明总体上涉及光伏太阳能面板部署系统和方法，并且更具体地，涉及用于部署便携式光伏发电系统的系统和方法，以及太阳能电池板跟踪系统。

背景技术

典型的光伏太阳能电池阵列（太阳能电池板）部署系统和方法以及太阳能电池板跟踪系统和方法是非常复杂、昂贵的，并且需要过多的时间和材料来完成。因此，典型的太阳能电池板部署系统和方法消耗掉大量的，在太阳能电池板系统的使用寿命期间可产生的能量。举例来说，典型的太阳能电池板部署系统和方法依赖于大型钢结构以支撑太阳能电池板。大型钢结构需要用大量的劳动力和材料来安装，且需要有混凝土基础来支持钢结构，还需要诸多其他准备工作。在另一个例子中，典型的屋顶太阳能电池板安装除了需要钢结构支撑系统外，还需要对于现有屋顶结构和现有屋顶条件的昂贵的结构学研究以及可能的结构学改进。

此外，一个典型的太阳能电池板部署的系统和方法往往不包括致动系统，其用于随着太阳从日出到日落地从高空经过而跟踪太阳。跟踪系统增加太阳能电池板的电力产量，但需大量的额外费用。举例来说，通常需要有许多运动部件（例如，齿轮，链条，杠杆和支点），以为典型太阳能电池板提供跟踪太阳的能力。这些移动部件各自提高了太阳能电池板的支撑结构的成本和复杂性，同时也增加了维护的要求并降低了可靠性。此外，典型的跟踪控制系统需要高功率且昂贵的电子设备以移动太阳能板的位置和方向以用于最大电功率输出。

有鉴于上述情况，有必要提出一种用于部署、使用和操作太阳能电池板的简化的系统、方法和装置。

发明内容

概括地说，本发明通过提供一种简化的，能够跟踪太阳的便携式太阳能电池板系统来满足上述这些需要。应当理解的是，本发明可以以多种方式来实现，包括实现为过程、装置、系统、计算机可读介质或设备。本发明的若干实施例描述如下。

一个实施例提供了一种便携式太阳能电池板系统，其包括一支撑结构，安装在所述支撑结构中的一个或多个太阳能电池板，至少三个轮子，其耦合到所述支撑结构且在一个表面上可转动地支承所述支撑结构，控制器，耦合到所述控制器的阳光监测器，以及耦合到所述控制器且机械地连接到所述至少三个轮子中的至少一个的跟踪驱动系统。

所述支撑结构可以包括基座，以及可调节地耦合到所述基座的面板支撑件。跟踪驱动系统可包括面板驱动系统，其耦合在所述基座和所述面板支撑件之间，能够选择性地改变所述基座和所述面板支撑件之间的倾角。所述支撑结构可以包括基座，可调节地耦合到所述基座的面板支撑件，以及支撑支杆和/或至少一个稳定器。

所述的太阳能面板系统还可以包括耦合到所述至少一个太阳能电池板的电源调整器。阳光监测器可安装在支撑结构上。阳光监测器可以包括光敏元件和至少一个隧道。阳光监测器可包括在约2至约20度之间的阳光检测角度。

控制器可以包括逻辑，用于驱动所述至少三个轮子中的至少一个来旋转支撑结构，以实现来自阳光监测器的期望的输出。

另一个实施例提供用于利用便携式太阳能电池板系统跟踪太阳的方法。所述的便携式太阳能电池板系统包括支撑结构，安装在所述支撑结构中的一个或多个太阳能电池板，至少三个轮子，其耦合到所述支撑结构且在一个表面上可转动地支承所述支撑结构，控制器，耦合到所述控制器的阳光监测器，和耦合到所述控制器且机械地连接到所述至少三个轮子中的至少一个的跟踪驱动系统。该方法还可以包括驱动所述至少三个轮子中的至少一个以旋转所述支撑结构，以实现来自阳光监测器的期望的输出。

所述方法还可以包括改变支撑结构的基座和面板支撑件之间的倾角，以实现来自阳光监测器的期望的输出。

驱动所述至少三个轮子中的至少一个来旋转所述支撑结构以实现来自阳光监测器的期望的输出的步骤还可以包括：横向平移所述支撑结构和/或围绕一个选定的固定点转动所述支撑结构。选定的固定点可以是所述至少三个轮子中的一个，或是在支撑结构中的任何选定的点。驱动所述至少三个轮子中的至少一个来旋转所述支撑结构以实现来自阳光监测器的期望的输出的步骤还可以包括：横向平移所述支撑结构，并围绕一个或多个选定的固定点转动所述支撑结构。

所述方法还可以包括：检测不利的天气条件并最小化倾角。该方法还可以包括检测所述至少一个太阳能电池板的表面上的污染物和清洁所述至少一个太阳能电池板的表面。

又一个实施例提供一种太阳能电池板系统，其包括支撑结构，所述支撑结构具有基座和可调节地耦合到所述基座的面板支撑件，安装在所述面板支撑件上的一个或多个太阳能电池板，三个轮子，其耦合到所述支撑结构且在不平坦的表面上可旋转地支承所述支撑结构。该系统还可以包括控制器，耦合到所述控制器的阳光监测器，所述阳光监测器被安装在支撑结构上，其中所述阳光监测器包括在约2至约5度之间的阳光检测角，还有耦合到所述控制器且机械地连接于所述至少三个轮子中的至少一个的跟踪驱动系统，其中，所述跟踪驱动系统包括面板驱动系统，其连接在所述基座和面板支撑件之间，能够选择性地改变所述基座和所述面板支撑件之间的倾角。

根据下面的详细描述，并结合附图（附图以举例的方式说明本发明的原理），将明白本发明的其它方面和优点。

附图说明

本发明将通过结合附图的以下详细描述而容易地理解。

图1A是根据本发明的实施例的便携式太阳能发电系统的正视图。

图1B是根据本发明的实施例的便携式太阳能发电系统的后视图。

图2A是根据本发明的实施例的便携式太阳能发电系统的前视图，其中基座和面板支承件之间接近最小倾角α。

图2B是根据本发明的实施例的面板支撑件的一部分的前视图。

图2C是根据本发明的实施例的面板支撑件的正视图。

图3是根据本发明的实施例的跟踪系统的简化框图。

图4A-4C是根据本发明的实施例的阳光监测器145的简化图。

图4D是根据本发明的实施例的替代性阳光监测器的简化原理图。

图5是根据本发明的实施例的利用便携式太阳能发电系统跟踪阳光的方法的流程图。

图6A是根据本发明的实施例的便携式太阳能发电系统跟踪太阳的时间推移图。

图6B、图6C1-6C5、图6D1-6D5是根据本发明的实施例的在跟踪太阳的时间推移过程中便携式太阳能发电系统的上方视图。

图7A和图7B是根据本发明的实施例的轮子驱动系统的更详细的原理图。

图8A-8C是根据本发明的实施例的面板驱动系统的更详细的原理图。

图8D示出了根据本发明的实施例的位于存储或安全定向中的便携式太阳能发电系统。

图8E示出了根据本发明的实施例的可任选的风速和风向检测器。

图9是根据本发明的实施例的控制器和便携式太阳能电池板系统的框图。

图10是用于执行至少一个根据本发明的实施例的处理的示例性计算机系统的框图。

具体实施方式

现在将对能够跟踪太阳的经简化的便携式太阳能电池板系统和方法的若干示例性实施例进行说明。本领域技术人员可明白，可以在不采取本文所述的部分或全部具体细节的情况下实施本发明。

太阳能发电系统有望提供低成本、低维护、低运行成本功耗达较长使用寿命。由太阳能发电系统所产生的实际功率部分地由生产、部署和运营太阳能发电系统所需的材料、人工和能源方面的开支所抵销。资金和劳动力两方面的费用包括以下支出：制造光伏电池阵列（太阳能电池板）、送货、安装工时、安装结构、和长期运营和维护。本文所描述的系统通过提供一个简化的、模块化的、且更为便携的太阳能电池板系统来应对这些支出。

图1A是根据本发明的实施例的便携式太阳能发电系统100的正视图。图1B是根据本发明的实施例的便携式太阳能发电系统100的背面图。便携式太阳能发电系统100包括框架102和安装在该框架上的多个太阳能电池板104A-H。框架102包括基座102A、面板支撑件102B和支撑支杆102C。基座102A包括至少三个轮子103A-C。至少一个轮子103C包括轮子驱动系统105。可替代地或另外地，所述至少三个轮子103A-C可以包括其它类型的支撑件，如滑雪板或滑道，其例如可以用于跨越一个诸如雪或冰的光滑表面而滑动。可替代地或另外地，所述至少三个轮子103A-C可以包括其它类型的支撑件，如浮标，其例如可用于在水面上支承所述支撑结构。

所述至少三个轮子103A–C在表面172上支撑基座102A。该表面可以是地面或任何其它表面。应当指出的是，虽然表面172被描绘为大致水平且平坦的表面，但表面可以并非平坦或水平的表面，其可以是不平坦的、或倾斜的、或歪斜的等。表面172可以是不均匀的表面，比如部分表面可以是水，部分表面可以是有坡度的表面，部分表面可以是粗糙的或不平坦的表面。便携式太阳能发电系统100能够调节太阳能电池板的旋转和倾角，以补偿倾斜的或不平坦的表面172。

面板支承件102B利用至少一个铰接接头106被耦合到基座102A。铰接接头（多个）106允许面板支撑件102B得以在基板102A和该面板支撑件之间形成一个可变倾角α。倾角α可以是在大约20度和大约90度之间。

支撑支杆102C包括面板驱动系统107。面板驱动系统107可操作以将面板支撑件102B沿支撑支杆102C的长度方向102C’和102C’’移动，并相应地调整基板102A和面板支撑件之间的倾角α。支撑支杆102C可以在任何合适的位置被耦合到所述面板支撑件102B，例如顶部横构件102B’、或其中一个其他横向构件102B’、或其中一个垂直构件102B’’。应当指出，虽然示出的是两个垂直构件102B’’和四个横向构件102B’，更多或更少的垂直构件和横向构件102B’可以被包括在内。举例来说，一个，三个，五个或更多的垂直构件102B’’可以包括在面板支撑件102B中。同样，一个，两个，三个，四个，五个或更多个横向构件102B’可以包括在面板支撑件102B中。

所述多个太阳能电池板104A–H中的每一个可在多个方向中的一个方向上与相邻的太阳能电池板分离。举例来说，太阳能电池板104B与太阳能电池板104C可横向偏移且共面，偏移距离D1为约1厘米和约25厘米之间，如图1A所示。另选地或附加地，太阳能电池板104A可以在大致平行的平面内与太阳能电池板104B偏移，偏移距离D2为约1厘米和约25厘米之间，如图1B所示。类似地，太阳能电池板104F可与太阳能电池板104B侧向偏移，并且共面，偏移距离D3为约1厘米和约25厘米之间，如图1A所示，并且/或者在大致平行的平面内与太阳能电池板104B偏移，偏移距离D2为约1厘米和约25厘米之间，如图1B所示。偏移距离D1、D2、D3允许降水和风能够更容易地通过便携式太阳能发电系统100，从而最小化施加给便携式太阳能发电系统的降水和风的力。

可任选地，便携式太阳能发电系统100可以包括自清洁系统112，其包括清洁刷112A和刷支撑/驱动器112B。自清洁系统112允许便携式太阳能发电系统100得以除去可能沉积在太阳能电池板104A-H的表面上的污染物（例如，雪、冰、灰尘、树叶等）。清洁刷112A可以是任何合适的刷子、海绵、橡皮刮板、或其它合适的用于去除污染物的设备或它们的组合。刷支撑/驱动器112B驱动清洁刷112A穿过太阳能电池板104A-H的表面。在至少一个实施例中，刷支撑/驱动器112B可以在方向112F和112F’上旋转清洁刷112A。在至少一个实施例中，刷支撑/驱动器112B可在方向112G、112G’上移动清洁刷112A穿过太阳能电池板104A-H的表面。

自清洁系统112可以是使用干式清洗刷将污染物从太阳能电池板104A-H的表面刷掉或扫除的干燥系统。可替代地或另外地，自清洁系统112可以是一个湿式系统，其包括一个或多个沿太阳能电池板104A-H的周界设置的外围喷嘴112C和/或设置在刷112A内的一个或多个整体喷嘴112D。湿式自清洁系统112的外围喷嘴112C和/或一个或多个整体喷嘴112D被耦合到清洗溶液源112E。

所述的清洁溶液源112E可以提供水或其它合适的清洗液（如，合适的除冰溶液和/或玻璃清洗剂）以及它们的组合。清洗溶液源112E也可以调节所述清洗液，如加热和/或混合两种或多种成分，以产生期望的清洁溶液。举例来说，该清洁溶液源112E可以混合水与浓缩的清洗溶液，以产生清洁液。

跟踪驱动系统130包括轮子驱动系统105和面板驱动系统107。轮子驱动系统105和面板驱动系统107各自可以任选地包括位置反馈传感器以提供位置数据返回给控制器135。

图2A是根据本发明的实施例的便携式太阳能发电系统100的正视图，其中基座102A和面板支撑件102B之间接近最小倾角α。基座102A和面板支撑件102B之间的最小倾角α通常用于当太阳在太阳能电池板104A-H的大致正上方时，或当太阳能电池板是处于存储或降低位置时（例如用于保护免受过量风或为了维护或其他目的）。

图2B是根据本发明的实施例的面板支撑件102B的一部分的正视图。图2C是根据本发明的实施例的面板支撑件102B的前视图。所述多个太阳能电池板104A-H被安装在面板支撑件102B的横向构件102B’和垂直构件102B’’上。

图3是根据本发明的实施例的跟踪系统300的简化框图。跟踪系统300包括控制器135，其耦合到跟踪驱动系统130和阳光监测器145。控制器135可被安装在便携式太阳能发电系统100上或通过有线或无线连接耦合到便携式太阳能发电系统。阳光监测器145在任何合适的位置被安装于该便携式太阳能发电系统100。可替换地，阳光监测器145可以和便携式太阳能发电系统100分开安装。

图4A-4C是根据本发明的实施例的阳光监测器145的简化图。阳光监测器145包括容纳在外壳154内的光敏感元件152。该外壳包括至少一个隧道146A-C。隧道（多个）146A-C限制阳光检测角θ（在该角θ下阳光能直接照射到光敏元件152上）为约2至约20度之间。在更优选的实施例中，阳光检测角θ小于约5度。其结果是，调节隧道（多个）146A-C的角度以提供光敏感元件152的最大输出表示：隧道（多个）是在与从太阳或其它合适的太阳能源发射出的阳光成直线的方向相差大约5度的范围内。

控制器135可调节便携式太阳能面板系统100的旋转朝向太阳，即使阳光监测器145被定向为与太阳偏开达到多于约120度。阳光监测器145的输出具有一个相对于由光敏感元件152检测出的光量的曲线。最初，控制器135确定由处于初始位置的阳光监测器145输出的初始水平。控制器135然后指示便携式太阳能面板系统100在第一方向上旋转预先选定的度数到第二位置。第一方向可以是向东或是向西。预先选定的度数可以是约5至约20度之间。小于5度可以被使用，但该过程可能会时间过长。

控制器135确定来自处于第二位置的阳光监测器145的输出的第二水平。如果第二水平大于所述初始水平，则控制器指示便携式太阳能面板系统100在第一方向上旋转预先选定的度数到第三位置，并评估来自阳光监测器的输出的第三水平。

只要来自阳光监测器145的后续输出水平仍然大于紧接在前的输出水平，控制器135就指示便携式太阳能面板系统100在所述第一方向旋转并比较阳光监测器的输出水平。当阳光监测器的输出在后续位置减小，则控制器135指示便携式太阳能面板系统100在与第一方向相反的第二方向上旋转，并比较阳光监测器145的输出水平。结果，控制器135将指示便携式太阳能电池板系统100在第一方向上旋转，直到来自阳光监测器的输出水平145减弱。基本上，控制器135将会已指示便携式太阳能电池板系统100过调到超过朝向太阳的最佳方位。然后便携式太阳能电池板系统100将在第二方向上旋转回来，并以更小的旋转角重复上述过程，直到阳光监测器145的峰值输出被检测到。

然而，如果阳光监测器145的输出的第二水平小于输出的初始水平，则控制器135指示便携式太阳能面板系统100在与第一方向相反的第二方向旋转，并且再次比较阳光监测器145的输出水平。只要来自阳光监测器145的后续输出水平仍然是大于输出的紧接在前的输出水平，控制器135就指示便携式太阳能面板系统100来在所述第二方向上旋转并比较阳光监测器145的输出水平，直到过调超出朝向太阳的最佳方位。然后在便携式太阳能电池板系统100将在第一方向上旋转回来，并以更小的旋转角重复上述过程，直到阳光监测器145的峰值输出被检测到。

一旦旋转角的朝向太阳的最佳方位被确定，一个类似的过程可被用于调整倾角α，直到最佳倾角α被确定。为了进一步精细调节朝向太阳的最佳方位，控制器可以使用小于约5度的较小的增量（例如，约2度）来使用上述旋转和倾角过程。一旦向着太阳的最佳方位被确定，控制器135可以如本文其他部分所述地调整旋转、平移和倾斜角度。

图4D是根据本发明的实施例的一种替代性阳光监测器145’的简化框图。替代性阳光监测器145’基本上像一个日晷般工作，使得阳光在整个日晷基座161上投映出针160的阴影162。阴影162相对于日晷基座161的位置可确定太阳的相对位置。阴影162相对于日晷基座161的位置可以通过朝向日晷基座的外部照相机来监测。可替代地，阴影162相对于日晷基座161的位置可以通过包括在日晷基座内的多个光传感器161A来检测。

图5是根据本发明的实施例的用于利用便携式太阳能发电系统100跟踪阳光的方法操作500的流程图。这里所示的操作是用于举例，应被理解的是，某些操作可以具有子操作，且在其它情况下，本文中所描述的某些操作可能不被包括在所说明的操作中。知晓这一点后，现在将描述方法和操作500。

在操作505中，太阳能电池板104A-H输出功率至电源调整器140。电源调整器140将来自太阳能电池板104A-H的功率调节为适合于由消费者使用。举例来说，电源调整器140可以将来自太阳能电池板104A-H的直流电转换成110-220伏特、50或60赫兹的交流电。如果需要的话，电源调整器140还可以阻抗匹配于电力消费者的电力网。电源调整器140还可以提供安全互锁装置以用于将太阳能电池板同电力消耗连接/断开，例如，为了在电力网中断（例如，电源尖峰，节电或其他问题）时保护太阳能面板，以及为了保护电力网免受便携式太阳能发电系统100的问题（例如短路或其他故障）影响，断开将是需要的。电源调整器140可被安装在便携式太阳能发电系统100上，或通过一个或多个电缆耦合到所述便携式太阳能发电系统。

在操作510中，电源调整器140输出从太阳能电池板104A-H接收的功率水平的样本和/或指示至控制器135，以启动跟踪。在操作515中，控制器135监视输出样本功率以及来自阳光监测器145的输出。控制器135还可以包括便携式太阳能发电系统100的位置和历书数据，以提供日出的初始倾角α和方向（例如，朝哪里旋转便携式太阳能发电系统）。控制器135还可以包括日期、时间和逻辑137，用于确定所述便携式太阳能发电系统100的初始取向。可替代地和/或另外地，控制器135还可以包括逻辑138以用于监视输出样本功率以及来自阳光监测器145的输出。

在操作520中，控制器135可产生一个跟踪信号输出至跟踪驱动系统130。在操作525中，跟踪信号致使面板驱动系统107调整可变倾角α，并致使轮子驱动系统105通过驱动轮子103A-C中的一个或多个来调整便携式太阳能发电系统100的旋转，直到来自电源调节器140的输出样本功率和/或来自阳光监测器145的输出中的一个或二者都最大化。随着便携式太阳能发电系统的相应旋转和/或可变倾角α变化，轮子驱动系统105和面板驱动系统107中的一个或二者可以提供位置反馈数据到控制器135。

可任选地，在操作530中，控制器135重复操作510-525之前可包括一个时间延迟136，在该时间延迟后重复操作510-525。举例来说，时间延迟可以是基本上为零秒从而控制器135是在不断地微调旋转和可变倾角α以最大化太阳能电池板104A-H的输出功率。可替代地，时间延迟可高达约1至约20分钟之间，使得控制器135周期性地调节旋转和可变倾角α，以在时间延迟期满后最大化太阳能电池板104A-H的输出功率。

图6A是根据本发明的实施例的便携式太阳能发电系统100跟踪太阳620A-E的时间推移图600。图6B、图6C1-6C5、图6D1-6D5是根据本发明的实施例的在追踪太阳620A-E的时间推移过程中便携式太阳能发电系统100的上方视图。

便携式太阳能发电系统100最初被取向为面向处在东部且靠近地平线的太阳620A（例如接近日出）的位置602。在日出方位中，便携式太阳能发电系统100被旋转向东（E）且倾角α的角度近乎垂直于地面。

随着太阳的升起到上午中段（mid-morning）位置620B，便携式太阳能发电系统100被逐渐旋转到上午中段方位604。在上午中段方位604中，便携式太阳能发电系统100被旋转向南（如果位于北半球）和向东，且倾角α接近相对于地面的中点倾角。中点倾角大约是在日出时的最大倾角α和中午时的最小倾角α的中间处。

随着太阳升起到中午位置620C，便携式太阳能发电系统100被逐渐旋转到中午方位606。在中午方位606中，便携式太阳能发电系统100被旋转朝向南方（如果位于北半球），并且倾角α接近相对于基座102B的最低点倾角。

随着太阳开始进入午后位置620D，便携式太阳能发电系统100被逐渐旋转成午后方位608。在午后方位608中，便携式太阳能发电系统100被旋转向南（如果位于北半球）和向西，且倾角α角接近相对于地面的中点倾角。

便携式太阳能发电系统100最终被导向成朝向位于西部且靠近地平线的太阳620E（例如，接近日落）的位置610。在日落方位中，便携式太阳能发电系统100被旋转向西（W），且倾角α接近垂直于地面。

参照图6B所示，随着便携式太阳能发电系统跟踪太阳的位置620A-E，便携式太阳能发电系统100可以沿弧线630在横向方向650A和650B上平移。弧线630可具有任何所希望的半径。如果有必要将便携式太阳能面板系统100移出有阴影的位置，弧线630可以基本上为直线。举例来说，可将便携式太阳能电池面板系统100移离树或建筑物，所述树或建筑物在太阳经过天空时可能在太阳能电池板104A-G的一部分上产生阴影。

可替换地，所述便携式太阳能发电系统100可以绕着诸如轮103A的固定点枢转，如图6C1-6C5所示。可替换地，便携式太阳能发电系统100可以围绕一个更加集中的点150枢转，如图6D1-6D5所示。应当理解的是，便携式太阳能发电系统100可以围绕着任何固定点枢转，所述固定点例如为轮子103A-C中的任一个，或为在基座102A的投影区内或在其周界上或附近的另一点。还应该明白，如果便携式太阳能发电系统100位于南半球，上午中段、中午和午后方位604-608可能会被改变为更朝北的方向。相对于太阳620A-E的位置的精确方向和倾角α由如图4A-4D中所述的阳光监测器来确定。

图7A和图7B是根据本发明的实施例的轮子驱动系统105的更详细的原理图。轮子驱动系统105可被安装到所述三个或更多轮子103A–C中的任意一个或多个。轮子驱动系统105包括驱动电机702，轮子驱动齿轮系704和轮转向系统706。

轮子驱动齿轮系704将驱动电机702耦合到轮103A-C。轮子驱动齿轮系704可以包括以下项中的一个或多个及其组合：如图所示的链轮和链条组、齿轮传动组、蜗杆齿轮组、或气动或液压系统、或直接作用于轮子103A-C的一个或多个表面704A-C的摩擦驱动系统。驱动电机702按控制器135所指示地在方向710A和710B上驱动轮子103A-C。

轮子驱动齿轮系704还可以包括轮子驱动位置反馈系统来将轮子的位置数据馈送回控制器135。任选地，轮子驱动齿轮系704可包括一种能够锁定轮子103A-C的制动系统。

轮子转向系统706将轮子驱动系统105耦合到基座102A。轮子转向系统706可以包括以下项中的一个或多个或其组合：链条和链轮组、齿轮驱动组、蜗杆齿轮组、或摩擦驱动系统、或气动或液压系统。驱动电机702按控制器135所指示地在方向712A和712B上转动轮子103A-C。

轮子转向系统706还可以包括轮子转向位置反馈系统，以将轮子转向位置数据馈送回控制器135。轮子转向系统706可任选地包括一种能够防止轮子103A-C转动的制动系统。

图8A-8C是根据本发明的实施例的面板驱动系统107的更详细的原理图。面板驱动系统107被安装在支撑支杆102C和/或面板支承件102B中的一个或两者上。面板驱动系统107的一个实施例包括：面板驱动电机802，面板驱动齿轮系804，面板驱动从动件806和面板接头808。

面板驱动齿轮系804将面板驱动电机802耦合到面板驱动从动件806。面板驱动齿轮系804可以包括以下项中的一个或多个或其组合：链轮和链条组、齿轮驱动组、如图所示的蜗轮或螺旋齿轮组、或缆索和滑轮系统、或气动或液压系统。

面板驱动从动件806被连接到面板支撑件102B和面板驱动齿轮系804。面板驱动从动件806还可以包括一个可调节接头808，其允许面板驱动从动件随着倾角α的变化而挠曲。

面板驱动电机802在方向810A和810B中转动面板驱动齿轮系804，从而根据需要在方向102C’和102C’’中移动面板驱动从动件806并相应地移动面板支撑件102B。在方向102C’和102C’’中移动面板支撑件102B改变倾角α。

面板驱动齿轮系804还可以包括面板驱动位置反馈系统来将面板的位置数据馈送回控制器135。可任选地，面板驱动齿轮系统804可包括一种能够锁定面板驱动齿轮系804和/或面板驱动从动件806中的一者或二者的制动系统。

应当理解的是，面板驱动电机802可安装在面板支撑件102B上且面板驱动从动件806可安装在支撑支杆102C上。或者，所述的面板驱动系统107可以包括液压或气动升降系统，例如在压缩空气或其他流体下在汽缸内移动的活塞，或者其他用于在方向102C’和102C’’中移动面板支撑件102B的合适系统。

图8A还显示可选的稳定器840。该稳定器840向面板支撑件102B提供额外的支承，并可以帮助最小化由于风、雨或雪负荷及应力及其组合所致的面板弯曲。稳定器840可以包括一种或多种稳定器。稳定器840可以是类似于面板支撑件102B的结构的刚性材料。可替代地或另外地，稳定器840可包括柔性带或线，如金属或纺织线缆或带。稳定器840可包括自动张紧装置，以在稳定器上保持期望的张力。举例来说，如果稳定器840是柔性带或线，如金属或纺织线缆，该稳定器的一端或两端可包括一个弹簧加压的卷轴以在稳定器上提供期望的张力。

虽然在图中示出横向构件102B’、垂直构件102B’’、支撑支杆102C和基座102B的每一个都是大致相同尺寸的材料，但应当理解的是，许多不同的尺寸的材料可用于各种支撑结构部分。

图8D示出了根据本发明的实施例的处于存储或安全方位850中的便携式太阳能发电系统100。便携式太阳能发电系统100降低到倾角α以达到存储或安全定向850，以最小化高速风所造成的损坏的可能性。将便携式太阳能发电系统100置于存储或安全方位850也可以包括相对于风向旋转便携式太阳能发电系统，以最小化便携式太阳能发电系统的风阻。举例来说，最小风阻可以是这样的情形：风以方向830A和830B穿过板104A-H。

将便携式太阳能发电系统100置于存储或安全方位850也可包括将清洁刷112A移动到期望位置，诸如沿着面板的所示底部边缘104E-H。

图8E示出了根据本发明的实施例的可任选的风速和方向检测器820。便携式太阳能发电系统100可以包括风速和风向检测器820，其安装在面板支撑件102B上并且电耦合到控制器135。可替代地，控制器135可以从远程控制或远程web使能的用户控制器的另一有线或无线方式耦合的源（例如本地天气网站）来接收风速和风向的信息。

形成本发明的一部分的本文所描述的任何操作是有用的机器操作。本发明还涉及一种设备或装置，用于执行这些操作。该装置可以被特别地构造用于期望目的，或者它可以是一个通用计算机，其选择性地由存储在计算机中的计算机程序来激活或配置。特别地，可采用根据本文教导所编写的计算机程序来使用各种通用机器，或者，更为方便的是构建一个更专用的装置来执行期望的操作。本发明的一种示例性结构如下所述。

图9是根据本发明的实施例的控制器135和便携式太阳能电池面板系统100的框图。控制器135包括中央处理单元135A和逻辑135B。将如下在图10中予以更为详细描述的附加元件也可以包含在控制器135中。逻辑135B包括软件、固件和硬件逻辑，以执行期望的功能。控制器135包括用于来自功率源（诸如上文所述的电源调整器140）的功率的输入。控制器135还包括来自阳光监测器145和风传感器820的输入端。其他的传感器也可以被耦合到控制器135。来自阳光监测器145和风传感器820和其他传感器的输入可以是数字的或模拟的，且然后由A/D转换器135D根据需要转换。A/D转换器135D同样可以转换来自任何其它输入至控制器135的模拟数据。

控制器135还耦合到一个或多个网络135G。所述一个或多个网络135G可以是有线的（例如，局域网，因特网等）或无线的（例如，无线局域网，蓝牙或其它众所周知的或专有的无线网络协议）。

控制器135还耦合到一个或多个电机驱动器135E。电机驱动器135E响应于来自控制器135的命令提供期望的驱动电流用于驱动轮子驱动系统105和面板驱动系统107。控制器135可以提供移动命令到轮子驱动系统105来调节便携式太阳能面板系统100的旋转和横向移动。控制器135可以提供移动命令到面板驱动系统107来改变倾角α。控制器135可从轮子驱动系统105和面板驱动系统107接收位置数据。控制器135还可以从阳光监测器145接收阳光输入信号（例如，最高电压对应于与所述太阳最直接的对准方向）。

图10是用于执行根据本发明的至少一个实施例的处理的示例性计算机系统1000的框图。控制器135可包括通用或专用计算机系统，如计算机系统1000。计算机系统1000包括计算机1002、显示屏幕1004、可任选的打印机1006或其他输出装置、可移动媒体（例如，磁性/光学/闪存）驱动器1008、硬盘驱动器1010或其它合适的存储装置、网络接口1012和键盘1014。也可以包括额外的用户界面装置，例如鼠标、触摸垫或触摸屏。

计算机1002包括处理器1016、存储器总线1018、随机存取存储器（RAM）1020、只读存储器（ROM）1022、外围总线1024、以及输入/输出设备1026。计算机1002可以是个人计算机（如IBM兼容个人计算机，Macintosh计算机或Macintosh兼容计算机）、工作站计算机（例如，Sun微系统或惠普工作站）、或一些其它合适的类型的计算机。

处理器1016可以是一个通用数字处理器或专门设计的处理器。处理器1016控制计算机系统1000的操作。利用从存储器中取出的指令，微处理器1016控制输入数据的接收和操纵，以及输出设备上的数据输出和显示。

处理器1016使用存储器总线1018来访问RAM1020和ROM1022。RAM1020被处理器1016用作为通用存储区和高速暂存存储器，而且也可以用来存储输入数据和经处理的数据。RAM1020和ROM1022可以用于存储微处理器1016可读的计算机可读指令或程序代码，以及其他数据。

外围总线1024用于访问计算机1002所使用的输入、输出和存储设备。这些装置包括显示屏幕1004、打印机设备1006、可移动介质驱动器1008、硬盘驱动器1010和网络接口1012。输入/输出设备1026用于从键盘1014接收输入，并通过总线1028发送针对每个按下的键的经解码符号给处理器1016。

显示屏幕1004是输出设备，其显示由处理器1016经由外围总线1024所提供的，或由计算机系统1000中的其他组件所提供数据的图像。当打印机装置1006作为打印机工作时，提供在一张纸上或类似的表面上的图像。替代于或除了打印机设备1006，可使用其它输出设备，如绘图仪、投影机等。

可移动介质驱动器1008和硬盘驱动器1010可以被用来存储各种类型的数据。可移动介质驱动器1008便于运送这些数据到其他计算机系统，而硬盘驱动器1010允许快速访问大量的存储数据。硬盘驱动器1010可以被包括在计算机系统内，或者可以在计算机系统外部，如网络附加存储或通过一个或多个网络（例如，局域网、广域网、无线网络、因特网）可访问的云存储，或这样的存储设备和位置的组合。

处理器1016与操作系统一起操作以执行计算机可读代码和逻辑，并产生和使用数据。计算机代码，逻辑和数据可以驻留于RAM1020、ROM1022、或硬盘驱动器1010，或其它媒体的存储设备以及它们的组合。计算机代码和数据也可以驻留在可移除程序介质上并在需要时加载或安装到计算机系统1000上。可移除程序介质包括，例如，DVD、CD-ROM、PC-CARD、软盘、闪存、光学媒介和磁碟或磁带。

网络接口1012用于在连接到其他计算机系统的网络上发送和接收数据。接口卡或类似的装置和由处理器1016实现的适当软件可用于将计算机系统1000连接到现有网络，并根据标准协议来传输数据，所述标准协议诸如为局域网，广域网，无线网络，互联网和任何其他适当的网络和网络协议。

键盘1014由用户使用来输入命令和其它指令至计算机系统1000。其他类型的用户输入装置也可与本发明结合使用。例如，指向设备，如计算机鼠标、轨迹球、触笔、触摸板、触摸屏或手写板，可以用来操纵通用计算机的屏幕上的指针。

虽然知道了上面的实施例，但应理解，本发明可采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实现的操作。这些操作是那种需要对于物理量的物理操纵的操作。通常，尽管不是必须的，这些量采用能够被存储，传输，组合、比较、或以其他方式操纵的电或磁信号的形式。另外，所进行的操作经常涉及到一些术语，诸如产生、标识、确定或比较。

本发明可以用其它计算机系统配置来实施，包括手持式设备、微处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子产品、小型计算机、大型计算机等等。本发明也可实施于分布式计算环境中，该环境中任务由通过网络连接的远程处理设备来执行。

本发明也可以体现为在计算机可读介质上的计算机可读代码和/或逻辑。该计算机可读介质是可以存储其后可以由计算机系统读取的数据的任何数据存储设备。该计算机可读介质的例子包括硬盘驱动器、网络附加存储（NAS）、逻辑电路、只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM光盘、CD-R光盘、CD-RW光盘、磁带和其他光学和非光学数据存储装置。该计算机可读介质还可以分布在网络耦合的数个计算机系统上，从而计算机可读代码以分布式方式被存储和执行。

应当进一步理解的是，并不要求在上面的图中的操作所表示的指令要按照所说明的顺序来执行，并且所述操作所表示的所有处理可能不是实施本发明所必需的。另外，在任何上述附图中描述的处理也可以被实现于软件中，所述软件存储在RAM、ROM、硬盘驱动器中的任一个或其组合中。

虽然为了便于清楚理解已经相当详细地描述了前述的发明，应知道的是可在所附权利要求的范围内实现某些变化和修改。因此，本文的实施例应被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明并不限于本文给出的细节，而是可以在所附权利要求和其等同项的范围内进行修改。

Claims (20)

1.一种太阳能电池板系统，包括：

支撑结构；

安装在所述支撑结构上的一个或多个太阳能电池板；

至少三个轮子，其耦合到所述支撑结构且在一个表面上可转动地支承所述支撑结构；

控制器；

耦合到所述控制器的阳光监测器；以及

跟踪驱动系统，其耦合到所述控制器并机械地连接到所述至少三个轮子中的至少一个。

2.如权利要求1所述的太阳能电池板系统，其中，所述支撑结构包括基座和可调节地耦合到所述基座的面板支撑件。

3.如权利要求2所述的太阳能电池板系统，其中所述跟踪驱动系统包括耦合在所述基座和所述面板支撑件之间的面板驱动系统，其能够选择性地改变所述基座和所述面板支撑件之间的倾角。

4.如权利要求1所述的太阳能电池板系统，其中，所述支撑结构包括基座、可调节地耦合到所述基座的面板支撑件、和支撑支杆。

5.如权利要求1所述的太阳能电池板系统，其中，所述支撑结构包括基座、可调节地耦合到所述基座的面板支撑件、和至少一个稳定器。

6.如权利要求1所述的太阳能电池板系统，还包括耦合到所述至少一个太阳能电池板的电源调整器。

7.如权利要求1所述的太阳能电池板系统，其中所述阳光监测器被安装在所述支撑结构上。

8.如权利要求1所述的太阳能电池板系统，其中所述阳光监测器包括光敏元件和至少一个隧道。

9.如权利要求1所述的太阳能电池板系统，其中所述阳光监测器包括在约2至约20度之间的阳光检测角度。

10.如权利要求1所述的太阳能电池板系统，其中所述控制器包括逻辑，用于驱动所述至少三个轮子中的至少一个来旋转所述支撑结构以实现来自所述阳光监测器的期望的输出。

11.一种使用便携式太阳能电池板系统跟踪太阳的方法，其中所述便携式太阳能电池板系统包括：

支撑结构；

安装在所述支撑结构上的一个或多个太阳能电池板；

至少三个轮子，其耦合到所述支撑结构且在一个表面上可转动地支承所述支撑结构；

控制器；

耦合到所述控制器的阳光监测器；以及

跟踪驱动系统，其耦合到所述控制器且机械地连接到所述至少三个轮子中的至少一个，

所述方法包括以下步骤：

驱动所述至少三个轮子中的至少一个来旋转所述支撑结构以实现来自所述阳光监测器的期望的输出。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：改变所述支撑结构的基座和面板支撑件之间的倾角，以实现来自所述阳光监测器的期望的输出。

13.如权利要求11所述的方法，其中驱动所述至少三个轮子中的至少一个来旋转所述支撑结构以实现来自所述阳光监测器的期望的输出的步骤还可包括：横向平移所述支撑结构。

14.如权利要求11所述的方法，其中驱动所述至少三个轮子中的至少一个来旋转所述支撑结构以实现来自所述阳光监测器的期望的输出的步骤还可包括：围绕选定的固定点转动所述支撑结构。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述选定的固定点可以是所述至少三个轮子中的一个。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述选定的固定点可以是在所述支撑结构中的任何选定点。

17.如权利要求11所述的方法，其中驱动所述至少三个轮子中的至少一个来旋转所述支撑结构以实现来自所述阳光监测器的期望的输出的步骤还可包括：横向平移所述支撑结构，并且围绕一个或多个选定的固定点旋转所述支撑结构。

18.如权利要求11所述的方法，还包括：

检测不利的天气状况；以及

最小化倾角。

19.如权利要求11所述的方法，还包括：

检测在所述至少一个太阳能电池板的表面上的污染物；以及

清洁所述至少一个太阳能电池板的表面。

20.一种太阳能电池板系统，包括：

支撑结构，其具有基座和可调节地耦合到所述基座的面板支撑件；

安装在所述面板支撑件上的一个或多个太阳能电池板；

三个轮子，其耦合到所述支撑结构且在不平坦的表面上可旋转地支承所述支撑结构；

控制器；

耦合到所述控制器的阳光监测器，所述阳光监测器被安装在所述支撑结构上，其中所述阳光监测器包括在约2至约5度之间的阳光检测角度；以及

跟踪驱动系统，其耦合到所述控制器且机械地连接到所述三个轮子中的至少一个，其中，所述跟踪驱动系统包括耦合在所述基座和所述面板支撑件之间的面板驱动系统，其能够选择性地改变所述基座和所述面板支撑件之间的倾角。