CN111404464B - 一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置，包括展开驱动、追光以及减振三部分；展开驱动部分通过步进电机控制太阳能电池板的转动；追光系统部分追踪方式采用视日运动轨迹追踪方式与光电追踪方式相结合的方式，能够快速准确实现自动追光，提高了光伏转化效率；减振部分采用缓冲块，减少房车在行使的过程产生的振动对太阳能电池板的损坏。本发明还公开了折叠装置的控制方法，能够实现太阳能电池板安装在房车车顶面积扩大4倍，解决房车直接供电方式使用受限、电池寿命短以及不环保等问题。满足大多数用户的需求，极大的提高太阳能房车的可操作性，有利于房车的推广与发展。

Description

一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车领域，具体涉及一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置。
背景技术
随着中国旅游业的不断发展，自驾游成为了很多家庭出门旅行的一种时尚。中国房车发展相对国外较晚，但是自由的房车旅游形势已经引起国人的青睐。房车不仅可以提供住宿的地方，还可以提供我们生活所需要的电能。房车供电方式：一是外接电源直接供电；二是利用蓄电池存储电能供电；三是配备发电机以便随时供电。但这三种供电方式存在电量使用受限、不环保以及不可再生等缺点。
煤炭、石油和天然气等这些不可再生能源的日益消耗和减少，能源日渐枯竭问题更加严峻。并且化石燃料产物中含有大量的二氧化碳、二氧化硫、粉尘和其他有害物质，严重影响到人们的正常生活，导致各种各样的环境问题。太阳能是取之不尽、用之不竭的新能源，具有清洁、无污染以及可再生等优点，具有保护环境、缓解能源危机的目的。
最近几年也有人将太阳能利用在房车上，太阳能房车大多数采用柔性或支架式太阳能电池板，并将其安装在车顶或车身。太阳能转化成电能直接存储在房车蓄电池系统中，以便为房车用电器供电。但柔性和支架式太阳能电池板都存在易于损坏、光电转化效率低以及太阳能电池板面积小等问题，因此设计一种适用于房车太阳能电池板的折叠机构是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于房车太阳能电池板的折叠机构，解决了现有技术中存在的房车车顶面积有限、太阳能电池板光电转化效率低以及容易损坏的问题。
本发明采用的技术方案是，一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置，包括展开驱动、追光以及减振三部分。
展开驱动部分包括框架，框架的侧面设置有展开机构支座，展开机构支座的一侧螺纹连接有步进电机，步进电机依次键连接有联轴器、谐波减速器以及齿轮轴，所述谐波减速器键连接有编码器，编码器在步进电机的相对一侧，齿轮轴与扭杆键连接，扭杆为T形设置在齿轮轴靠近谐波减速器的一侧，扭杆与太阳能电池板螺纹连接，所述展开机构支座与轴承座螺纹连接，齿轮轴与轴承座过盈连接，轴承座设置在齿轮轴的中段。
框架上展开机构支座两边还设置有铰链支座，铰链支座上连接有铰链支座扭杆的一端，铰链支座扭杆的另一端连接有太阳能电池板。
追光部分包括旋转板，旋转板的一侧螺纹连接有合页，合页螺纹连接框架，旋转板的中部螺纹连接电推杆的一端，电推杆的另一端与框架螺纹连接，旋转板螺纹连接有伺服电机。太阳能电池板与太阳能控制器MPPT电性连接，跟踪控制器与电机驱动器电性连接,电机驱动器与电机电性连接，太阳能控制器MPPT与蓄电池电性连接，蓄电池与逆变器电性连接，逆变器与房车电器电性连接。
减振部分包括基架，基架螺纹连接若干个缓冲块的一端，缓冲块的另一端螺纹连接底板，底板的上表面连接有旋转板。
缓冲块设置有4个，分别分布在底板的四个角。
一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置的控制方法，采用一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置，具体按照以下步骤实施：
步骤1：当太阳光照强度充足时，太阳能控制器MPPT控制蓄电池的充电和放电，逆变器将车载蓄电池中的直流电转变为交流电，用于房车日常电器。
步骤2：太阳能控制器MPPT将信号反馈给跟踪控制器，跟踪控制器将信号反馈给电机驱动器，电机改变该装置的俯仰角和方位角，能够提高光伏转化效率。
一种控制房车太阳能电池板折叠机构自动追光系统的方法，采用一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置，具体按照以下步骤实施：
步骤1：当光照强度大于设定的最小阙值时，进行光电追踪方式，光电跟踪对其产生的积累误差进行校正。
步骤2：当光照强度小于设定的最小阙值时，先进行视日运动轨迹跟踪，并同时对天气情况进行检测，一旦检测到太阳的光照强度大于设定的最小阙值时，就启动光电跟踪方式就可以进行误差校正，两者形成闭环控制系统。
本发明的有益效果是：
1、本发明能够实现太阳能电池板安装在房车车顶面积扩大4倍，解决房车直接供电方式使用受限、电池寿命短以及不环保等问题。满足大多数用户的需求，极大的提高太阳能房车的可操作性，有利于房车的推广与发展。
2、本发明能够实现房车太阳能电池板折叠机构自动追光，提高太阳能电池板光伏转化效率。
3、本发明结构简单、质量较轻、便于安装和调整，能够减小房车在行驶过程中产生的振动对太阳能电池板的损坏。
附图说明
图1是本发明房车太阳能电池板折叠机构的结构示意图；
图2是本发明房车太阳能电池板折叠机构的结构示意图；
图3是本发明房车太阳能电池板折叠机构的展开驱动部分结构示意图；
图4是本发明房车太阳能电池板折叠机构控制方法中控制流程图；
图5是本发明房车太阳能电池板折叠机构的太阳追踪流程图；
图中，1.基架，2.底板，3.旋转板，4.电推杆，5.框架，6.小框架7.步进电机，8.联轴器，9.谐波减速器，10.扭杆，11.齿轮轴，12.轴承座，13.编码器，14.展开机构支座，15.缓冲块，16.铰链支座扭杆，17.铰链支座，18.合页，19.伺服电机，20.太阳能电池板，21.太阳能控制器MPPT,22.跟踪控制器，23.电机驱动器，24.蓄电池，25.逆变器26.房车电器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明房车太阳能电池板折叠机构的结构，该结构包括展开驱动、追光以及减振三部分，展开驱动部分，如图3所示展开机构支座14设置在框架5侧面，步进电机7与联轴器8键连接，谐波减速器9与联轴器8键连接，步进电机7与展开机构支座14螺纹连接，谐波减速器9与齿轮轴11键连接，谐波减速器9与编码器13键连接，扭杆10与齿轮轴11键连接，扭杆10与太阳能电池板20螺纹连接，轴承座12与展开机构支座14螺纹连接，齿轮轴11与轴承座12过盈连接；追光部分旋转板3与合页18螺纹连接，框架5与合页18螺纹连接，旋转板3与电推杆4螺纹连接，电推杆4与框架5螺纹连接，旋转板3与伺服电机19螺纹连接
如图2所示，框架5上展开机构支座14两边还设置有铰链支座17，铰链支座17上连接有铰链支座扭杆16的一端，铰链支座扭杆16的另一端连接有太阳能电池板20。
太阳能电池板20与太阳能控制器MPPT21电性连接，太阳能控制器MPPT21与跟踪控制器22电性连接，跟踪控制器22与电机驱动器23电性连接,电机驱动器23与电机(7，19)电性连接，太阳能控制器MPPT21与蓄电池24电性连接，蓄电池24与逆变器25电性连接，逆变器25与房车电器26电性连接。减振部分基架1与缓冲块15螺纹连接，底板2与缓冲块15螺纹连接。
如图4所示，控制房车太阳能电池板折叠机构的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1：当太阳光照强度充足时，太阳能控制器MPPT控制蓄电池的充电和放电，逆变器将车载蓄电池中的直流电转变为交流电，用于房车日常电器。
步骤2：太阳能控制器MPPT将信号反馈给跟踪控制器，跟踪控制器将信号反馈给电机驱动器，电机改变该装置的俯仰角和方位角，能够提高光伏转化效率。
如图5所示，控制房车太阳能电池板折叠机构自动追光系统的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1：当光照强度大于设定的最小阙值200w/m2时，进行光电追踪方式，光电跟踪对其产生的积累误差进行校正。
步骤2：当光照强度小于设定的最小阙值200w/m2时，先进行视日运动轨迹跟踪，并同时对天气情况进行检测，一旦检测到太阳的光照强度大于设定的最小阙值200w/m2时，就启动光电跟踪方式就可以进行误差校正，两者形成闭环控制系统。
视日运动轨迹追踪方式与光电追踪方式相结合的方式既能保证较高的追踪精度，同时也能够适应复杂的天气状况，实现全天候的太阳追踪，达到扬长避短的效果。
本发明装置的工作原理:
房车太阳能电池板折叠机构结构简单、易于操作以及便于安装和调整，其中展开驱动部分通过步进电机、联轴器、减速器的转动带动齿轮轴的转动，从而控制太阳能电池板的转动；追光部分通过太阳能控制器MPPT实现最大功率点跟踪，实时将跟踪情况反馈给跟踪控制器，跟踪控制器对电机驱动器发出指令驱使电机的转动，实现自动追光，提高了光伏转化效率；减振部分采用缓冲块，缓冲块将房车在行使的过程产生的振动进行隔离，减少对太阳能电池板的损坏。本发明满足大多数房车用户的需求，极大的提高太阳能房车的可操作性，有利于房车的推广与发展。

Claims (3)

1.一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置，其特征在于，包括展开驱动、追光以及减振三部分；
所述展开驱动部分包括框架(5)，框架(5)的侧面设置有展开机构支座(14)，展开机构支座(14)的一侧螺纹连接有步进电机(7)，步进电机(7)依次键连接有联轴器(8)、谐波减速器(9)以及齿轮轴(11)，所述谐波减速器(9)键连接有编码器(13)，编码器(13)在步进电机(7)的相对一侧，齿轮轴(11)与扭杆(10)键连接，扭杆(10)为T形设置在齿轮轴(11)靠近谐波减速器(9)的一侧，扭杆(10)与太阳能电池板(20)螺纹连接，所述展开机构支座(14)与轴承座(12)螺纹连接，齿轮轴(11)与轴承座(12)过盈连接，轴承座(12)设置在齿轮轴的中段；
所述框架(5)上展开机构支座(14)两边还设置有铰链支座(17)，铰链支座(17)上连接有铰链支座扭杆(16)的一端，铰链支座扭杆(16)的另一端连接有太阳能电池板(20)；
所述减振部分包括基架(1)，基架(1)螺纹连接若干个缓冲块(15)的一端，缓冲块(15)的另一端螺纹连接底板(2)，底板(2)的上表面连接有旋转板(3)；
所述追光部分包括旋转板(3)，旋转板(3)的一侧螺纹连接有合页(18)，合页(18)螺纹连接框架(5)，旋转板(3)的中部螺纹连接电推杆(4)的一端，电推杆(4)的另一端与框架(5)螺纹连接，旋转板(3)螺纹连接有伺服电机(19)；所述太阳能电池板(20)导线连接太阳能控制器MPPT(21)的一端，太阳能控制器MPPT(21)的另一端与跟踪控制器(22)导线连接，跟踪控制器(22)与电机驱动器(23)导线连接，电机驱动器(23)与步进电机(7)，伺服电机(19)导线连接，太阳能控制器MPPT(21)的另一端与蓄电池(24)导线连接，蓄电池(24)与逆变器(25)导线连接，逆变器(25)与房车电器(26)导线连接；
所述缓冲块(15)设置有4个，分别分布在底板(2)的四个角。
2.一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置的控制方法，采用权利要求1所述的一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1：当太阳光照强度充足时，太阳能控制器MPPT控制蓄电池的充电和放电，逆变器将车载蓄电池中的直流电转变为交流电，用于房车日常电器；
步骤2：太阳能控制器MPPT将信号反馈给跟踪控制器，跟踪控制器将信号反馈给电机驱动器，电机改变该装置的俯仰角和方位角，能够提高光伏转化效率。
3.一种房车太阳能电池板折叠机构自动追光系统的控制方法，采用权利要求1所述的一种适用于房车太阳能电池板的折叠装置，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1：当光照强度大于设定的最小阙值200w/m2时，进行光电追踪方式，光电跟踪对其产生的积累误差进行校正；
步骤2：当光照强度小于设定的最小阙值200w/m2时，先进行视日运动轨迹跟踪，并同时对天气情况进行检测，一旦检测到太阳的光照强度大于设定的最小阙值200w/m2时，就启动光电跟踪方式就可以进行误差校正，两者形成闭环控制系统。
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