CN108551317B - 一种自动清扫的太阳能电池板装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种自动清扫的太阳能电池板装置，包括太阳追踪机构，太阳追踪机构上设置有电池板组件，电池板组件上设置有清扫机构，清扫机构包括支撑架、行走组件、导向组件和清扫组件，行走组件设置于支撑架的一端，且位于电池板组件的边缘，导向组件设置于支撑架上，且与行走组件相配合，以实现行走组件行走方向的调整，清扫组件设置于支撑架和电池板组件之间。本发明的清扫组件可沿太阳能电池板四边自动清扫，避免太阳电池板四角出现“热斑效应”，而且适用于太阳能电池板倾斜角度的实时变化，不易脱落。

Description

一种自动清扫的太阳能电池板装置

技术领域

本发明涉及太阳能电池板技术领域，特别是指一种自动清扫的太阳能电池板装置。

背景技术

太阳能电池板通常安装在光照充足、无遮挡的开阔地带，为了使太阳能电池板以更好地角度接受阳光照射，通常会设置太阳追踪组件，以变换太阳能电池板的倾斜角度。由于受沙尘暴、雾霾等影响，太阳能电池板上容易积累沙土等污染物，需要及时清理，否则会影响太阳能电池板的发电效率，若是形成局部“热斑效应”，则会缩短太阳能电池板的使用寿命。

目前，针对太阳能电池板的除尘，主要分为采取人工、高压水枪等，人工效率低，容易对组件玻璃造成磨损，高压水枪需要大量的水源；已有的太阳能电池板清扫装置，通常需要在电池板两侧加设固定导轨，主要针对的是固定角度的太阳能电池板，而且只能从一个方向对电池板进行清扫，容易造成太阳能电池板的四角清扫不干净，出现“热斑效应”；现有的清扫装置通常是按照一定时间间隔或者感应天气状况(如雨、雪等)进行清扫，并未真正实时根据太阳能电池板是否需要清扫的需求。

专利文献(CN105149253B)公开了一种太阳能电池板清扫装置及系统，包括设置于太阳能电池板上的移动导轨、控制系统，以及设置于移动导轨上的行走机构、清扫机构、供电装置和收揽机构；行走机构设置于移动导轨的两端，用于托举移动导轨，行走机构包括行走电机、行走轮以及支撑轮，支撑轮包括支撑侧轮和防倾覆支撑轮。该装置无需在太阳能电池板两侧设置固定导轨，放置于电池板表面即可进行清洗，太阳能电池板倾斜时同样可进行清扫，但是该装置适用于电池板固定倾斜角度的清扫，而且只能从一个方向进扫，若是太阳能电池板东西方向倾斜角度每日虽光照调整，或者太阳能电池板东西、南北两个方向倾斜角度随着光照调整时，该清洗装置容易从太阳能电池板上面脱落。

发明内容

本发明提出一种自动清扫的太阳能电池板装置，清扫组件可沿太阳能电池板四边自动清扫，避免太阳电池板四角出现“热斑效应”，而且适用于太阳能电池板倾斜角度的实时变化，不易脱落；对太阳能电池板的发电状态实时监测，根据监测结果，及时有效的清扫电池板。

本发明的技术方案是这样实现的：一种自动清扫的太阳能电池板装置，包括太阳追踪机构，太阳追踪机构上设置有电池板组件，电池板组件上设置有清扫机构，清扫机构包括支撑架、行走组件、导向组件和清扫组件，行走组件设置于支撑架的一端，且位于电池板组件的边缘，导向组件设置于支撑架上，且与行走组件相配合，以实现行走组件行走方向的调整，清扫组件设置于支撑架和电池板组件之间。

进一步地，行走组件包括竖板和设置于竖板上端的横板，横板的上端设置有轴杆，轴杆侧壁均布有四个旋转板，轴杆上端与支撑架通过轴承座连接，竖板上设置有滑槽，滑槽内设置有气弹簧，气弹簧的下端设置有滑块，滑块上设置有行走机电和由行走电机驱动的主行走轮，滑槽下方的竖板上设置有与主动轮相配合的从行走轮，竖板上设置有边缘感应器。

进一步地，导向组件包括设置于支撑架上的旋转电机，旋转电机的输出端设置有竖向的连杆，连杆下端穿过支撑架设置有旋转杆，旋转杆与旋转板相配合。

进一步地，连杆上设置有固定座，固定座上端设置有棘轮，支撑架与固定座之间设置有竖杆，竖杆靠近固定座的位置转动连接有止回爪，止回爪与棘轮相配合，止回爪的一侧设置有拉簧，拉簧的一端与止回爪相连，另一端与固定座相连。

进一步地，电池板组件包括太阳能电池板，太阳能电池板包括电池片和设置于电池片下方的边框，边框上设置有温度传感器和电流传感器，温度传感器和电流传感器分别与信号调理模块相连。

进一步地，行走组件包括第一行走组件和第二行走组件，第一行走组件和第二行走组件分别设置于支撑架一端的两侧。

进一步地，太阳追踪机构包括倾斜设置的转轴，转轴上设置有电池板组件，转轴两端分别通过轴承座连接有第一支架和第二支架，转轴通过链传动件实现转动，链传动件与追踪控制器相连。

进一步地，清扫组件包括设置于支撑架下方的清扫刷，清扫刷通过电驱动旋转，支撑架内设置有输送管，输送管朝向电池组件的一侧设置有多个出口。

本发明的有益效果：本发明一种自动清扫的太阳能电池板装置，电池板组件可通过太阳追踪组件进行倾斜角度的调整，以更好地接受阳光照射；清扫机构通过行走组件和导向组件的配合，实现沿太阳电池板四个边缘的自动行走，并带动清扫组件进行清扫，对太阳电池板四角进行双向清扫，避免了太阳电池板四角出现“热斑效应”。

本发明行走组件通过设置气弹簧，将主行走轮和从行走轮压在太阳能电池板边缘的上下两侧，一方面适用于太阳能电池板倾斜角度的实时变化，不易脱落，另一方面当从行走轮遇到太阳能电池板下方的支撑杆时，可自动越过障碍物。

本发明导向组件的旋转电机驱动连杆转动，从而带动旋转杆转动，旋转杆通过旋转板带动整个行走组件的旋转，旋转杆转动一周，整个行走组件旋转90度，通过棘轮和止回爪的配合，使旋转杆只能朝一个方向旋转，确保行走组件的旋转方向，使主行走轮和从行走轮始终朝向太阳能电池板。

本发明通过设置温度传感器和电流传感器，用于实时监测单个电池片的温度和转化电流情况，以此反应电池片的清洁度，并将相关信息传送至PC端，以提醒人们及时有效的清扫太阳能电池板。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种自动清扫的太阳能电池板装置的俯视结构示意图；

图2为太阳追踪机构结构示意图；

图3为链传动件结构示意图；

图4为电池片结构示意图；

图5为行走机构的右视图；

图6为第一行走组件的立体结构示意图；

图7为导向组件的结构示意图；

图8为清扫组件的结构示意图。

转轴1，轴承座2，第一支架3，第二支架4，追踪电机5，蜗杆减速机6，小链轮7，大链轮8，链条9，太阳能电池板10，电池片11，边框12，温度传感器13，电流传感器14，竖板16，横板17，轴杆18，旋转板19，支撑架20，限位板21，滑槽22，气弹簧23，滑块24，行走机电25，主行走轮26，从行走轮27，边缘感应器28，旋转电机29，连杆30，旋转杆31，固定座32，棘轮33，竖杆34，止回爪35，拉簧36，清扫刷37，清扫电机38，输送管39，出口40，清扫控制器41，蓄电池42，第一行走组件43，第二行走组件44。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-7所示，一种自动清扫的太阳能电池板装置，包括太阳追踪机构，太阳追踪机构上设置有电池板组件，电池板组件上设置有清扫机构，清扫机构包括支撑架20、行走组件、导向组件和清扫组件，行走组件设置于支撑架20的一端，且位于电池板组件的边缘，导向组件设置于支撑架20上，且与行走组件相配合，以实现行走组件行走方向的调整，清扫组件设置于支撑架20和电池板组件之间。

如图2-3所示，太阳追踪机构包括倾斜设置的转轴1，转轴1上固定有电池板组件，转轴1两端分别通过轴承座2连接有第一支架3和第二支架4，第二支架4的上端高于第一支架3，保证在南北方向，转轴1的倾斜角度与阳光的照射角度相适应。转轴1通过链传动件实现每日随太阳沿东西方向转动，链传动件包括固定在第一支架3上的追踪电机5，追踪电机5的输出端与蜗杆减速机6相连，蜗杆减速机6的输出端设置有小链轮7，转轴1上设置有与小链轮7相配合的大链轮8，小链轮7和大链轮8通过链条9传动，追踪电机5跟追踪控制器相连，追踪控制器为斜单轴太阳追踪控制系统，该斜单轴太阳追踪控制系统采用视日运行轨迹跟踪原理，根据经纬度等信息计算一年中每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC控制器中，由此控制追踪电机5的旋转速度和旋转方向。

如图2和4所示，电池板组件包括固定于转轴1上方的太阳能电池板10，太阳能电池板10包括电池片11和设置于电池片11下方的边框12，边框12上设置有温度传感器13和电流传感器14，温度传感器13和电流传感器14分别与信号调理模块相连，信号调理模块将信息发送至PC端，以提醒人们及时有效的清扫太阳能电池板10。

如图5-6所示，行走组件包括竖板16和设置于竖板16上端的横板17，竖板16和横板17一体成型，横板17的上端固定有轴杆18，轴杆18侧壁均布有四个旋转板19，轴杆18和旋转板19一体成型，轴杆18上端与支撑架20通过轴承座连接，支撑架20上下两侧的轴杆18上均固定有限位板21，起到限位支撑的作用，保证支撑架20与太阳能电池板10平行，竖板16上设置有滑槽22，滑槽22内设置有气弹簧23，气弹簧23的下端设置有可沿滑槽22竖向滑动的滑块24，滑块24上设置有行走机电25和由行走电机驱动的主行走轮26，滑槽22下方的竖板16上设置有与主行走轮26相配合的从行走轮27，轴杆18、主行走轮26和从行走轮27在同一轴线上，竖板16上设置有边缘感应器28，边缘感应器28为接近开关，行走电机为步进电机或者伺服电机。

如图1、5和7所示，行走组件包括第一行走组件43和第二行走组件44，第一行走组件43和第二行走组件44分别设置于支撑架20一端的两侧，第一行走组件43和第二行走组件44结构相同，且均设置有对应的导向组件，导向组件包括固定于支撑架20上的旋转电机29，旋转电机29为步进电机或者伺服电机，旋转电机29的输出端设置有垂直于支撑架20的连杆30，连杆30的下端穿过支撑架20固定有平行于支撑架20的旋转杆31，旋转杆31与旋转板19相配合，旋转电机29驱动连杆30转动，从而带动旋转杆31转动，旋转杆31通过旋转板19带动整个行走组件的旋转，旋转杆31转动一周，对应的行走组件旋转90度，同时旋转电机29配合边缘感应器28，控制旋转电机的启停；支撑架20与旋转杆31之间的连杆30上固定有固定座32，固定座32上端固定有棘轮33，棘轮33为内棘轮，支撑架20与固定座32之间设置有竖杆34，竖杆34靠近固定座32的位置转动连接有止回爪35，止回爪35与棘轮33相配合，止回爪35的一侧设置有拉簧36，拉簧36的一端与止回爪35相连，另一端与固定座32相连，通过棘轮33和止回爪35的配合，使旋转杆31只能朝一个方向旋转，确保行走组件的旋转方向，使主行走轮26和从行走轮27始终朝向太阳能电池板10。

如图8所示，清扫组件包括设置于支撑架20下方的清扫刷37，清扫刷37通过清扫电机38驱动旋转，支撑架20内设置有输送管39，输送管39朝向电池组件的一侧设置有多个出口40，输送管39与气泵或者水泵相连。

如图1所示，行走组件、导向组件和清扫组件均与清扫控制器41相连，清扫控制器41为PLC控制器，清扫机构通过蓄电池42供电，蓄电池42和清扫控制器41安装于支撑架20靠近行走组件的一端。

本实施例一种自动清扫的太阳能电池板装置的使用方法：当PC端接收温度或者电流异常的信号时，人员将清扫机构放置于太阳能电池板10的表面，主行走轮26和从行走轮27夹持在太阳能电池板10边缘的上下表面，清扫控制器41控制行走组件沿太阳能边缘行走，第一行走组件43的边缘感应器28发出信号到清扫控制器41时，第一行走组件43和第二行走组件44暂停，第一行走组件43在导向组件的配合下旋转90度夹持在太阳能电池板10的边缘，然后第一行走组件43和与第二行走组件44继续行走，当第二行走组件44的边缘感应器28发出信号到清扫控制器41时，第一行走组件43和第二行走组件44暂停，第二行走组件44在导向组件的配合下旋转90度夹持在太阳能电池板10的边缘，按照上述步骤完成太阳能电池板10边缘四角的转向。

行走机构行走的同时，清扫控制器41控制清扫组件开始工作，清扫电机38驱动清扫刷37旋转，打开气泵，通过输送管39向太阳能电池板10表面吹风，吹走沙尘；或者打开水泵，通过输送管39向太阳能电池板10喷洒水或者清洗液。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：一种自动清扫的太阳能电池板装置，还包括转运装置，该转运装置的结构见中国专利文献(CN105149253B)说明书第7-8页。

如图4所示，电池板组件包括固定于转轴1上方的太阳能电池板10，太阳能电池板10由多组电池片11和设置于电池片11下方的边框12组成，边框12上设置有温度传感器13和电流传感器14，温度传感器13和电流传感器14分别与信号调理模块相连，信号调理模块与监测控制模块相连，信号调理模块与监测控制模块固定于太阳能电池板10的背面，由太阳能电池板10供电，监测控制模块为PLC控制器，当温度或者电流异常时，监测控制模块发出信号到转运装置的控制模块，由转运装置自动运行到太阳能电池板10处，将清扫机构送至太阳能电池板10上，清扫机构沿太阳能电池板10边缘行走完成四次转向后，回到初始位置，由清扫控制器41行走机构反向运行，最后回到转运装置，清扫机构完成转向的次数可根据需要在清扫控制器41中进行调整。另外，与输送管39相连的气泵或者水泵可安装于转运装置上，便于由清扫控制器41控制气泵或者水泵的打开。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种自动清扫的太阳能电池板装置，其特征在于：包括太阳追踪机构，太阳追踪机构上设置有电池板组件，电池板组件上设置有清扫机构，清扫机构包括支撑架、行走组件、导向组件和清扫组件，行走组件设置于支撑架的一端，且位于电池板组件的边缘，导向组件设置于支撑架上，且与行走组件相配合，以实现行走组件行走方向的调整，清扫组件设置于支撑架和电池板组件之间；

行走组件包括竖板和设置于竖板上端的横板，横板的上端设置有轴杆，轴杆侧壁均布有四个旋转板，轴杆上端与支撑架通过轴承座连接，竖板上设置有滑槽，滑槽内设置有气弹簧，气弹簧的下端设置有滑块，滑块上设置有行走电机和由行走电机驱动的主行走轮，滑槽下方的竖板上设置有与主动轮相配合的从行走轮，竖板上设置有边缘感应器；

导向组件包括设置于支撑架上的旋转电机，旋转电机的输出端设置有竖向的连杆，连杆下端穿过支撑架设置有旋转杆，旋转杆与旋转板相配合，旋转电机驱动连杆转动，从而带动旋转杆转动，旋转杆通过旋转板带动整个行走组件的旋转，旋转杆转动一周，对应的行走组件旋转90度，同时旋转电机配合边缘感应器，控制旋转电机的启停；

连杆上设置有固定座，固定座上端设置有棘轮，支撑架与固定座之间设置有竖杆，竖杆靠近固定座的位置转动连接有止回爪，止回爪与棘轮相配合，止回爪的一侧设置有拉簧，拉簧的一端与止回爪相连，另一端与固定座相连；

行走组件包括第一行走组件和第二行走组件，第一行走组件和第二行走组件分别设置于支撑架一端的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种自动清扫的太阳能电池板装置，其特征在于：电池板组件包括太阳能电池板，太阳能电池板包括电池片和设置于电池片下方的边框，边框上设置有温度传感器和电流传感器，温度传感器和电流传感器分别与信号调理模块相连。

3.根据权利要求1所述的一种自动清扫的太阳能电池板装置，其特征在于：太阳追踪机构包括倾斜设置的转轴，转轴上方设置有电池板组件，转轴两端分别通过轴承座连接有第一支架和第二支架，转轴通过链传动件实现转动。