CN107054004B - 车载太阳能追踪集热装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载太阳能追踪集热装置，可拆卸设置在汽车顶部，用于汽车供暖或供电系统充电，包括：集热管，其内部设有供水流流过的容纳腔，用于吸收太阳辐射能将其转化成热能；圆弧反射集热罩，所述集热管固定支撑在所述圆弧反射集热罩上方，支撑座，其用于支撑所述圆弧反射集热罩，并能够调整所述圆弧反射集热罩方向，包括：底座，其为万向关节；容纳座，其可旋转设置在所述底座上，并固定连接所述圆弧反射集热罩，容纳座与圆弧反射集热罩构成空腔；多个隔板，其设置在空腔中部，将所述空腔分割为等大的八个腔体；注水孔，其设置在所述腔体侧面，还提供了一种车载太阳能追踪集热装置控制方法。

Description

车载太阳能追踪集热装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车能源领域，特别涉及一种车载太阳能追踪集热装置及一种车载太阳能集热装置的控制方法。

背景技术

目前，汽车内供暖主要利用发动机的冷却液流经过暖风水箱，利用鼓风机把热量吹出，送到出风口，来实现取暖作用,但供暖过程中,温度上升过程主要由发动机内燃料燃烧过程决定,且污染排放严重，介于目前全球煤、天然气等能源短缺，空气污染日益严重，因此洁净的太阳能为首选，但太阳能集热系统也存在集热效果不佳，阴雨天影响集热效果的现象，因此急需一种车载太阳能追踪集热装置解决上述问题。

发明内容

本发明设计开发了一种车载太阳能追踪集热装置，集热罩采用弧形玻璃罩和小球罩组成，能够任意调整小球罩角度，以增强集热效果。

本发明还设计开发了一种车载太阳能追踪集热装置控制方法，采用光敏组件检测光强，进而精确调整集热罩旋转角度，获取更好的热能效果。

本发明提供的技术方案为：

一种车载太阳能追踪集热装置，包括：

集热管，其内部设有供水流流过的容纳腔，用于吸收太阳辐射能将其转化成热能；

圆弧反射集热罩，所述集热管固定支撑在所述圆弧反射集热罩上方，其包括：

透光弧形罩，其为弧形玻璃罩；

多个小球罩，其具有呈圆周分布在所述透光弧形罩下方；

支撑座，其可拆卸设置在汽车顶部,用于支撑所述圆弧反射集热罩，并能够调整所述圆弧反射集热罩方向，包括：

底座，其为万向关节；

容纳座，其可旋转设置在所述底座上，并固定连接所述圆弧反射集热罩，所述容纳座与所述圆弧反射集热罩构成空腔；

多个隔板，其设置在所述空腔中部，将所述空腔分割为等大的八个

腔体；

注水孔，其设置在所述腔体侧面。

优选的是，还包括：小球罩，其设置在所述腔体内，扣合在所述圆弧反射集热罩底部。

优选的是，所述小球罩底部具有支架，所述支架由电机驱动，以驱动所述小球罩调整方向。

优选的是，所述小球罩具有圆弧反射镜面，具有镜面的方向朝向集热管的方向。

优选的是，所述集热管包括内玻璃管和外玻璃管，所述外玻璃管套接在内玻璃管外；所述的外玻璃管与内玻璃管之间设有间隙；所述的外玻璃管的一端、内玻璃管的一端均封闭，所示外玻璃管的另一端与内玻璃管连接；所述的外玻璃管与内玻璃管之间形成一个密封的第一空腔，所述的第一空腔内为真空。

优选的是，所述集热管还包括多块吸热板，所述吸热板均匀设置在内玻璃管内，所述吸热板为金属板，所述金属板涂覆有金属吸热涂层。

优选的是，还包括：太阳能光敏追踪装置，其包括多个光敏组件，呈圆周分布在所述透光弧形罩下方。

一种车载太阳能追踪集热控制方法，包括：

步骤一：通过太阳能光敏追踪装置检测太阳光强，其中太阳能光敏追踪装置具有n个光敏组件，检测到的光强依次为I₁、I₂、I₃…I_n，其中n≥8，且为4的整数倍；

步骤二：对光强{I₁、I₂、I₃…I_n}依次进行排序，挑选出光强最小值I_min对应的光敏组件k，并挑选出与光敏组件k相邻的两个光敏组件，光敏组件k-1和光敏组件k+1，其中光敏组件k-1对应的光强值为I_k-1，光敏组件k+1对应的光强值为I_k+1；

步骤三：比较I_k+1和I_k-1的大小，若I_k+1＞I_k-1则记录光敏组件k-1所在方向，并计算第一角度调整值：

调整圆弧反射集热罩的角度和方向，其调整方向为光敏组件k-1所在方向，即调整圆弧反射集热罩向光敏组件k-1所在方向倾斜，调整角度为α；

若I_k+1＜I_k-1，记录光敏组件k-1所在方向，调整角度为-α；

若I_k+1＝I_k-1，则调整角度为0；

步骤四：记录光强最小值I_min对应光敏组件所在方向，并计算纵向角度调整值：

调整圆弧反射集热罩的角度和方向，其调整方向为光强最小值I_min对应光敏组件所在方向，即调整圆弧反射集热罩向光强最小值I_min对应光敏组件所在方向倾斜，调整角度为β；

其中，R为圆弧反射集热罩的弧面半径；r为光敏组件组成的圆周的半径；I_max为n个光敏组件检测到n个光强值中的最大光强值。

优选的是，包括：

所述步骤二还包括：挑选出与光敏组件k-1相邻的另一个光敏组件k-2，其对应光强为I_k-2和与光敏组件k+1相邻的另一个光敏组件k+2，其对应光强为I_k+2；

计算第二角度调整值：

根据第一角度调整值α和第二角度调整值α′，计算圆弧反射集热罩的角度调整方向，其调整方向为光敏组件k-1所在方向，横向转向角度为：

调整圆弧反射集热罩的角度和方向，其调整方向为光敏组件k-1所在方向，即调整圆弧反射集热罩向光敏组件k-1所在方向倾斜，调整角度为α_x。

本发明的有益效果

本发明提供的一种车载太阳能追踪集热装置，集热罩采用弧形玻璃罩和小球罩组成，能够任意调整小球罩角度，以增强集热效果，且玻璃罩具有防雨功能，延长使用寿命，还设计开发了一种车载太阳能追踪集热装置控制方法，采用光敏组件检测光强，进而精确调整集热罩旋转角度，获取更好的热能效果。

附图说明

图1为本发明所述的车载太阳能追踪集热装置的结构示意图。

图2为本发明所述的由容纳座与圆弧反射集热罩构成空腔的结构示意图。

图3为本发明所述的集热管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供的车载太阳能追踪集热装置，可拆卸设置在汽车车顶，用于集热或为汽车动力电池充电，包括：集热管100、圆弧反射集热罩200和支撑座300。

集热管100内部设有供水流流过的容纳腔，用于吸收太阳辐射能将其转化成热能；圆弧反射集热罩200，集热管100固定支撑在圆弧反射集热罩200上方，其包括：透光弧形罩210和多个小球罩220。其中，透光弧形罩210为弧形玻璃罩，多个小球罩220其呈圆周分布在所述透光弧形罩下方。

支撑座300，其可拆卸设置在汽车顶部，用于支撑所述圆弧反射集热罩200，并能够调整圆弧反射集热罩200的方向，支撑座300，包括：底座为万向关节；容纳座320，其可旋转设置在底座上，并固定连接圆弧反射集热罩200，容纳座320与圆弧反射集热罩200构成空腔；多个隔板321，其设置在空腔中部，将空腔分割为等大的八个腔体。

如图2所示，作为一种优选，底座为底端具有开口的梯形，具有开口的一面连接圆弧集热罩200，隔板数量为四个，分别位于腔体的中轴线和对角线上，即与梯形顶部垂直，位于梯形顶部方形的两条中轴线，和两条对角线上，即隔板、顶面，圆弧集热罩200构成八个腔体；注水孔，其设置在腔体侧面，水泵通过水管连接注水孔，水泵设置在水箱内，能够分别为八个腔体内注水，小球罩220设置在腔体内，扣合在圆弧反射集热罩200底部，小球罩220，底部具有支架，支架由电机驱动，作为一种优选，支架采用光学调整架，驱动所述小球罩调整方向，作为一种优选，小球罩220具有圆弧反射镜面，具有镜面的方向朝向集热管100的方向。

如图3所示，集热管100包括内玻璃管110和外玻璃管120，外玻璃管120套接在内玻璃管110外；外玻璃管120与内玻璃管110之间设有间隙；外玻璃管120的一端、内玻璃管110的一端均封闭，外玻璃管120的另一端与内玻璃管110连接；外玻璃管120与内玻璃管110之间形成一个密封的第一空腔，所第一空腔内为真空，在另一实施例中，集热管还包括多块吸热板111，吸热板均匀设置在内玻璃管内，吸热板111为金属板，金属板涂覆有金属吸热涂层，太阳能光敏追踪装置400，其包括多个光敏组件，呈圆周分布在圆弧反射集热罩200下方，多个小球罩220上方。

在另一实施例中，车载太阳能追踪集热系统可拆卸设置在车顶，车内供热管路连接集热管100，集热管100内部的水流经，圆弧反射集热罩200反射太阳光集热后与车内供热管路形成闭合回路，再通过设置在管路内的风扇吹入汽车内，以进行供暖，能耗低，供热效果好，升温快。

一种太阳能追踪集热装置控制方法，包括：

步骤一：通过太阳能光敏追踪装置检测太阳光强，其中太阳能光敏追踪装置，具有n个光敏组件，检测到的光强依次为I₁、I₂、I₃…I_n，其中n≥8，且为4的整数倍。

步骤二：对光强{I₁、I₂、I₃…I_n}依次进行排序，挑选出光强最小值I_min对应的光敏组件k，并挑选出与光敏组件k相邻的两个光敏组件，光敏组件k-1和光敏组件k+1，其中光敏组件k-1对应的光强值为I_k-1，光敏组件k+1对应的光强值为I_k+1；

其中，与光敏组件k相邻的两个光敏组件，是指与光敏组件k位置向邻近的两个光敏组件。

步骤三：比较I_k+1和I_k-1的大小，若I_k+1＞I_k-1则记录光敏组件k-1所在方向，并计算第一角度调整值：

调整圆弧反射集热罩的角度和方向，其调整方向为光敏组件k-1所在方向，即调整圆弧反射集热罩向光敏组件k-1所在方向倾斜，调整角度为α；

若I_k+1＜I_k-1，记录光敏组件k-1所在方向，调整角度为-α；

若I_k+1＝I_k-1，则调整角度为0；

步骤四：记录光强最小值I_min对应光敏组件所在方向，并计算纵向角度调整值：

调整圆弧反射集热罩的角度和方向，其调整方向为光强最小值I_min对应光敏组件所在方向，即调整圆弧反射集热罩向光强最小值I_min对应光敏组件所在方向倾斜，调整角度为β；

其中，R为圆弧反射集热罩的弧面半径；r为光敏组件组成的圆周的半径；I_max为n个光敏组件检测到n个光强值中的最大光强值。

在另一实施例中，一种车载太阳能追踪集热装置控制方法，包括：

步骤一：通过太阳能光敏追踪装置检测太阳光强，其中太阳能光敏追踪装置具有n个光敏组件，检测到的光强依次为I₁、I₂、I₃…I_n，其中n≥8，且为4的整数倍。

步骤二：对光强{I₁、I₂、I₃…I_n}依次进行排序，挑选出光强最小值I_min对应的光敏组件k，并挑选出与光敏组件k相邻的两个光敏组件，光敏组件k-1和光敏组件k+1，其中光敏组件k-1对应的光强值为I_k-1，光敏组件k+1对应的光强值为I_k+1；

步骤三：比较I_k+1和I_k-1的大小，若I_k+1＞I_k-1则记录光敏组件k-1所在方向，并计算第一角度调整值：

挑选出与光敏组件k-1相邻的另一个光敏组件k-2，其对应光强为I_k-2和与光敏组件k+1相邻的另一个光敏组件k+2，其对应光强为I_k+2；

计算第二角度调整值：

根据第一角度调整值α和第二角度调整值α′，计算圆弧反射集热罩的角度调整方向，其调整方向为光敏组件k-1所在方向，横向转向角度为：

调整圆弧反射集热罩的角度和方向，其调整方向为光敏组件k-1所在方向，即调整圆弧反射集热罩向光敏组件k-1所在方向倾斜，调整角度为α_x

若I_k+1＜I_k-1，记录光敏组件k-1所在方向，调整角度为-α_x；

若I_k+1＝I_k-1，则调整角度为0；

步骤四：记录光强最小值I_min对应光敏组件所在方向，并计算纵向角度调整值：

调整圆弧反射集热罩的角度和方向，其调整方向为光强最小值I_min对应光敏组件所在方向，即调整圆弧反射集热罩向光强最小值I_min对应光敏组件所在方向倾斜，调整角度为β；

其中，R为圆弧反射集热罩的弧面半径；r为光敏组件组成的圆周的半径；I_max为n个光敏组件检测到n个光强值中的最大光强值。

在另一实施例中，圆弧反射集热罩的角度通过向腔体内注水来实现：将等大的八个腔体，依次标记为X₁，X₂，X₃，X₄，X₅，X₆，X₇，X₈，通过控制对应八个腔体内注水量Q₁，Q₂，Q₃，Q₄，Q₅，Q₆，Q₇，Q₈实现圆弧反射集热罩的角度调整。

本发明设计开发了一种车载太阳能追踪集热装置，可拆卸设置在汽车顶部，用于汽车供暖或供电系统充电，集热罩采用弧形玻璃罩和小球罩组成，能够任意调整小球罩角度，以增强集热效果，还设计开发了一种车载太阳能追踪集热装置控制方法，采用光敏组件检测光强，进而精确调整集热罩旋转角度，获取更好的热能效果。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种车载太阳能追踪集热装置的控制方法，使用一种车载太阳能追踪集热装置，包括：

集热管，其内部设有供水流流过的容纳腔，用于吸收太阳辐射能将其转化成热能；

圆弧反射集热罩，所述集热管固定支撑在所述圆弧反射集热罩上方，其包括：

透光弧形罩，其为弧形玻璃罩；

多个小球罩，其呈圆周分布在所述透光弧形罩下方；

支撑座，其可拆卸设置在汽车顶部,用于支撑所述圆弧反射集热罩，并能够调整所述圆弧反射集热罩方向，包括：

底座，其为万向关节；

容纳座，其可旋转设置在所述底座上，并固定连接所述圆弧反射集

热罩，所述容纳座与所述圆弧反射集热罩构成空腔；

多个隔板，其设置在所述空腔中部，将所述空腔分割为等大的八个腔体；

注水孔，其设置在所述腔体侧面；

其特征在于，包括：

步骤一：通过太阳能光敏追踪装置检测太阳光强，其中太阳能光敏追踪装置具有n个光敏组件，检测到的光强依次为I₁、I₂、I₃…I_n，其中n≥8，且为4的整数倍；

步骤二：对光强{I₁、I₂、I₃…I_n}依次进行排序，挑选出光强最小值I_min对应的光敏组件k，并挑选出与光敏组件k相邻的两个光敏组件，光敏组件k-1和光敏组件k+1，其中光敏组件k-1对应的光强值为I_k-1，光敏组件k+1对应的光强值为I_k+1；

步骤三：比较I_k+1和I_k-1的大小，若I_k+1＞I_k-1则记录光敏组件k-1所在方向，并计算第一角度调整值：

调整圆弧反射集热罩的角度和方向，其调整方向为光敏组件k-1所在方向，即调整圆弧反射集热罩向光敏组件k-1所在方向倾斜，调整角度为α；

若I_k+1＜I_k-1，记录光敏组件k-1所在方向，调整角度为-α；

若I_k+1＝I_k-1，则调整角度为0；

步骤四：记录光强最小值I_min对应光敏组件所在方向，并计算纵向角度调整值：

调整圆弧反射集热罩的角度和方向，其调整方向为光强最小值I_min对应光敏组件所在方向，即调整圆弧反射集热罩向光强最小值I_min对应光敏组件所在方向倾斜，调整角度为β；

其中，R为圆弧反射集热罩的弧面半径；r为光敏组件组成的圆周的半径；I_max为n个光敏组件检测到n个光强值中的最大光强值。

2.根据权利要求1所述的车载太阳能追踪集热装置的控制方法，其特征在于，包括：

所述步骤二还包括：挑选出与光敏组件k-1相邻的另一个光敏组件k-2，其对应光强为I_k-2和与光敏组件k+1相邻的另一个光敏组件k+2，其对应光强为I_k+2；

计算第二角度调整值：

根据第一角度调整值α和第二角度调整值α′，计算圆弧反射集热罩的角度调整方向，其调整方向为光敏组件k-1所在方向，横向转向角度为：

调整圆弧反射集热罩的角度和方向，其调整方向为光敏组件k-1所在方向，即调整圆弧反射集热罩向光敏组件k-1所在方向倾斜，调整角度为α_x。

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