CN112217457B - 一种能够自动追光的车载太阳能风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新能源设备技术领域，具体涉及一种能够自动追光的车载太阳能风力发电装置，包括太阳能板、双轴旋转机构、光强传感器、三轴陀螺仪、电机、蓄电池、控制器、风轮、变速箱、发电机；光强传感器和三轴陀螺仪安装在太阳能板四周，将光强信息和太阳能板位置信息传递给控制器；控制器将信息整合计算并输出信号控制电机转动，从而控制太阳能板转动；风轮带动变速箱内的齿轮转动，从而带动发电机进行发电；本发明可以实现太阳能板自动追光，提高太阳能吸收效率，并且利用车辆行驶产生的风力驱动风轮转动发电，实现了环保节能的目的，其中太阳能和风能产生的电能将储存在蓄电池中，蓄电池中的电能将用于汽车供电和电机供电。

Description

一种能够自动追光的车载太阳能风力发电装置
技术领域：
本发明属于新能源设备技术领域，具体涉及一种能够自动追光的车载太阳能风力发电装置。
背景技术：
当今时代，随着工业和科技的飞速发展，不可再生能源日益短缺，太阳能、风能等可再生能源将成为未来能源的发展方向。太阳能——全球主要能源之一，是最原始的能源，地球上几乎所有其他能源都直接或间接来自太阳能。太阳能具有资源充足、安全、清洁和技术可靠等优点。由于太阳能可以转换成多种其他形式的能量，因此应用范围非常广泛，在热利用方面有太阳能温室、太阳灶和太阳能热水器等。经过多年的开发，太阳能发电也得到了长足的发展；风能是没有公害的能源之一，而且它取之不尽，用之不竭。风能作为一种清洁的可再生能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等。经过长期的发展，风能的应用也十分广泛，例如海陆风力发电等。
其中太阳能发电与风能发电被应用在汽车上：例如申请日为2012.12.21，申请号为201220714481.9的一种车载太阳能风力发电机，利用太阳能板和汽车行驶过程中产生的风能发电供应汽车用电。但是其仍存在一些问题：太阳能板被固定在汽车上，无法随着汽车转动方向去转动太阳能板的朝向，太阳能板不能随时与光线方向保持垂直，导致太阳能利用率不足。
发明内容：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能够自动追光的车载太阳能风力发电装置，该装置安装在车顶上，通过光强传感器、控制器和驱动执行装置能够实现太阳能板对准光强最强的方向转动，使得太阳能板能够始终正对太阳位置，达到光电转化效率最大化。产生的电能将储存在蓄电池中，用于此装置的电机转动和车辆用电。解决现有技术中存在的太阳能板被固定在汽车上，无法随着汽车转动方向去转动太阳能板朝向的问题。
本发明采用的技术方案为：一种能够自动追光的车载太阳能风力发电装置，所述发电装置包括太阳能发电系统、风力发电系统、外部壳体、控制器和蓄电池；所述太阳能发电系统包括太阳能板、双轴旋转机构、光强传感器和三轴陀螺仪；所述双轴旋转机构包括支撑杆、第一电机、被第一电机驱动的摇臂、第一齿轮、第二电机和被第二电机驱动的第二齿轮，其中第一齿轮与第二齿轮相互咬合，第一齿轮带动支撑杆一起转动，第一电机安装在支撑杆内，摇臂与太阳能板底部固定连接；所述双轴旋转机构安装于外部壳体一端的腔体内，所述光强传感器分为两组，一组安装于该腔体的外壁上，该组光强传感器的下方安装有三轴陀螺仪，另一组安装在太阳能板的两侧，该组光强传感器的内侧安装有三轴陀螺仪；所述控制器与光强传感器、三轴陀螺仪、第一电机和第二电机电连接，控制器安装有外部壳体上；所述蓄电池与太阳能板、第一电机和第二电机电连接，蓄电池安装于外部壳体内；所述风力发电部分包括2个风轮、2个发电机和变速箱；所述变速箱位于外部壳体的另一端，变速箱内安装有输入轴、中间轴和输出轴，输入轴的两端位于变速箱外，所述的2个风轮安装在输入轴的两端，输入轴上安装有对称分布的输入轴齿轮，输入轴齿轮与中间轴第一齿轮啮合，中间轴第一齿轮安装在中间轴上，2个中间轴第一齿轮之间的中间轴上安装有中间轴第二齿轮，中间轴第二齿轮与输出轴齿轮啮合，输出轴齿轮安装在输出轴上；所述的发电机安装在输出轴两端，发电机与蓄电池电连接。
进一步地，所述输入轴齿轮的半径大于中间轴第一齿轮的半径，所述中间轴第二齿轮的半径大于中间轴第一齿轮的半径，所述中间轴第二齿轮的半径大于输出轴齿轮的半径。
进一步地，所述光强传感器的数量为10个，其中一组为8个，且圆周均布地安装在外部壳体一端的腔体外壁上，另一组为2个，且对称地安装在太阳能板的两侧，该组光强传感器和其内侧的三轴陀螺仪均安装在与摇臂同一铅锤面上。
本发明的有益效果：提供了一种能够自动追光的车载太阳能风力发电装置，安装在车顶上方，外部壳体上面的八个光强传感器会实时监测八个方向的光强信息，并传递给控制器，一旦光强最强方向发生改变，控制器会迅速将光强最强方向的光强传感器下方的三轴陀螺仪与太阳能板上面的两个三轴陀螺仪进行角度计算，计算出最小角度，控制器会计划将产生最小角度的三轴陀螺仪去靠近最强光强方向的三轴陀螺仪，并计算出第二电机的旋转方向和旋转量。之后迅速控制第二电机旋转带动第二齿轮转动，再带动第一齿轮转动，使太阳能板上的三轴陀螺仪所在的铅垂面正好对准外部壳体上面光强最强方向的三轴陀螺仪。之后太阳能板上面的两个光强传感器会将光强信息传递给控制器，控制器会比较两者光强的大小，并计划将太阳能板朝着光强较强的光强传感器方向转动。之后迅速控制第一电机以一定的速率和某一旋转方向旋转，带动摇臂转动，使太阳能板转动，直到两个光强传感器的光强的差值在某一范围内时控制第一电机停止转动。这样会使本发明的太阳能板能够始终正对太阳位置，使其光电转化效率最大化。产生的电能将储存在蓄电池中，用于此装置的电机转动和车辆用电。
附图说明：
图1是实施例一的立体结构示意图；
图2是实施例一的俯视结构示意图；
图3是实施例一的主视结构示意图；
图4是实施例一中太阳能发电系统的结构示意图。
具体实施方式：
实施例一
参照各图，一种能够自动追光的车载太阳能风力发电装置，所述发电装置包括太阳能发电系统、风力发电系统、外部壳体2、控制器21和蓄电池6；所述太阳能发电系统包括太阳能板1、双轴旋转机构23、光强传感器3和三轴陀螺仪5；所述双轴旋转机构23包括支撑杆20、第一电机4、被第一电机4驱动的摇臂16、第一齿轮17、第二电机19和被第二电机19驱动的第二齿轮18，其中第一齿轮17与第二齿轮18相互咬合，第一齿轮17带动支撑杆20一起转动，第一电机4安装在支撑杆20内，摇臂16与太阳能板1底部固定连接；所述双轴旋转机构安装于外部壳体2一端的腔体内，所述光强传感器3分为两组，一组安装于该腔体的外壁上，该组光强传感器3的下方安装有三轴陀螺仪5，另一组安装在太阳能板1的两侧，该组光强传感器3的内侧安装有三轴陀螺仪5；所述控制器21与光强传感器3、三轴陀螺仪5、第一电机4和第二电机19电连接，控制器21安装有外部壳体2上；所述蓄电池6与太阳能板1、第一电机4和第二电机19电连接，蓄电池6安装于外部壳体2内；所述风力发电部分包括2个风轮8、2个发电机7和变速箱22；所述变速箱22位于外部壳体2的另一端，变速箱22内安装有输入轴10、中间轴12和输出轴14，输入轴10的两端位于变速箱22外，所述的2个风轮8安装在输入轴10的两端，输入轴10上安装有对称分布的输入轴齿轮9，输入轴齿轮9与中间轴第一齿轮11啮合，中间轴第一齿轮11安装在中间轴12上，2个中间轴第一齿轮11之间的中间轴12上安装有中间轴第二齿轮13，中间轴第二齿轮13与输出轴齿轮15啮合，输出轴齿轮15安装在输出轴14上；所述的发电机7安装在输出轴14两端，发电机7与蓄电池6电连接；所述输入轴齿轮9的半径大于中间轴第一齿轮11的半径，所述中间轴第二齿轮13的半径大于中间轴第一齿轮11的半径，所述中间轴第二齿轮13的半径大于输出轴齿轮15的半径；所述光强传感器3的数量为10个，其中一组为8个，且圆周均布地安装在外部壳体2一端的腔体外壁上，另一组为2个，且对称地安装在太阳能板1的两侧，该组光强传感器3和其内侧的三轴陀螺仪5均安装在与摇臂16同一铅锤面上。
自动追光的车载太阳能风力发电装置安装在车顶上方，外部壳体上面的八个光强传感器会实时监测八个方向的光强信息，并迅速传递给控制器，一旦光强最强方向发生改变，控制器会迅速将光强最强方向的光强传感器下方的三轴陀螺仪与太阳能板上面的两个三轴陀螺仪进行角度计算，计算出最小角度，控制器会计划将产生最小角度的三轴陀螺仪去靠近最强光强方向的三轴陀螺仪，并迅速计算出第二电机的旋转方向和旋转量。之后迅速控制第二电机旋转带动第二齿轮转动，再带动第一齿轮转动，使太阳能板上的三轴陀螺仪所在的铅垂面正好对准外部壳体上面光强最强方向的三轴陀螺仪。之后太阳能板上面的两个光强传感器会将光强信息传递给控制器，控制器会比较两者光强的大小，并计划将太阳能板朝着光强较强的光强传感器方向转动。之后控制第一电机以一定的速率和某一旋转方向旋转，带动摇臂转动，使太阳能板转动，直到两个光强传感器的光强的差值在某一范围内时控制第一电机停止转动。产生的电能将储存在蓄电池中，用于此装置的电机转动和车辆用电。该装置的风力发电部分是利用车辆行驶过程中或车辆停放时有风吹过的过程中，风力带动风轮转动，风轮带动输入轴转动，从而使输入轴齿轮转动，因为输入轴齿轮与中间轴第一齿轮相咬合，中间轴第一齿轮也随之转动，由于输入轴齿轮的半径要大于中间轴第一齿轮的半径，所以中间轴第一齿轮的转动速度要大于输入轴齿轮的转动速度；中间轴第一齿轮带动中间轴转动，中间轴上的中间轴第二齿轮也随之转动，因为中间轴第二齿轮与输出轴齿轮相咬合，所以输出轴齿轮也随之转动，由于中间轴第二齿轮的半径要大于输出轴齿轮的半径，所以输出轴齿轮的转动速度要大于中间轴第二齿轮的转动速度；输出轴齿轮带动输出轴转动，从而带动发电机转动实现发电，产生的电能将储存在蓄电池中，用于此装置的电机转动和车辆用电；在这个过程中，变速箱起到了加速作用，提高了发电机的发电效率。实现了太阳能板自动追光，提高太阳能吸收效率，并且利用车辆行驶产生的风力驱动风轮转动发电，实现了环保节能的目的，其中太阳能和风能产生的电能将储存在蓄电池中，蓄电池中的电能将用于汽车供电和电机供电
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种能够自动追光的车载太阳能风力发电装置，其特征在于：所述发电装置包括太阳能发电系统、风力发电系统、外部壳体（2）、控制器（21）和蓄电池（6）；所述太阳能发电系统包括太阳能板（1）、双轴旋转机构（23）、光强传感器（3）和三轴陀螺仪（5）；所述双轴旋转机构（23）包括支撑杆（20）、第一电机（4）、被第一电机（4）驱动的摇臂（16）、第一齿轮（17）、第二电机（19）和被第二电机（19）驱动的第二齿轮（18），其中第一齿轮（17）与第二齿轮（18）相互咬合，第一齿轮（17）带动支撑杆（20）一起转动，第一电机（4）安装在支撑杆（20）内，摇臂（16）与太阳能板（1）底部固定连接；所述双轴旋转机构安装于外部壳体（2）一端的腔体内，所述光强传感器（3）分为两组，一组安装于该腔体的外壁上，该组光强传感器（3）的下方安装有三轴陀螺仪（5），另一组安装在太阳能板（1）的两侧，该组光强传感器（3）的内侧安装有三轴陀螺仪（5）；所述控制器（21）与光强传感器（3）、三轴陀螺仪（5）、第一电机（4）和第二电机（19）电连接，控制器（21）安装有外部壳体（2）上；所述蓄电池（6）与太阳能板（1）、第一电机（4）和第二电机（19）电连接，蓄电池（6）安装于外部壳体（2）内；所述风力发电系统包括2个风轮（8）、2个发电机（7）和变速箱（22）；所述变速箱（22）位于外部壳体（2）的另一端，变速箱（22）内安装有输入轴（10）、中间轴（12）和输出轴（14），输入轴（10）的两端位于变速箱（22）外，所述的2个风轮（8）安装在输入轴（10）的两端，输入轴（10）上安装有对称分布的输入轴齿轮（9），输入轴齿轮（9）与中间轴第一齿轮（11）啮合，中间轴第一齿轮（11）安装在中间轴（12）上，2个中间轴第一齿轮（11）之间的中间轴（12）上安装有中间轴第二齿轮（13），中间轴第二齿轮（13）与输出轴齿轮（15）啮合，输出轴齿轮（15）安装在输出轴（14）上；所述的发电机（7）安装在输出轴（14）两端，发电机（7）与蓄电池（6）电连接；
所述光强传感器（3）的数量为10个，其中一组为8个，且圆周均布地安装在外部壳体（2）一端的腔体外壁上，另一组为2个，且对称地安装在太阳能板（1）的两侧，该组光强传感器（3）和其内侧的三轴陀螺仪（5）均安装在与摇臂（16）同一铅锤面上；外部壳体（2）上面的8个光强传感器（3）会实时监测八个方向的光强信息，并传递给控制器（21），若光强最强方向发生改变，控制器（21）会将光强最强方向的光强传感器（3）下方的三轴陀螺仪（5）与太阳能板（1）上面的2个三轴陀螺仪（5）进行角度计算，计算出最小角度，控制器（21）将会控制产生最小角度的三轴陀螺仪（5）靠近最强光强方向的三轴陀螺仪（5），并计算出第二电机（19）的旋转方向和旋转量，使太阳能板（1）上的三轴陀螺仪（5）所在的铅垂面正好对准外部壳体（2）上面光强最强方向的三轴陀螺仪（5）；太阳能板（1）上面的2个光强传感器（3）会将光强信息传递给控制器（21），控制器（21）将比较两者光强的大小，并将太阳能板（1）朝着光强较强的光强传感器（3）方向转动，直到2个光强传感器（3）的光强的差值在某一范围内时控制第一电机（4）停止转动。
2.根据权利要求1所述的一种能够自动追光的车载太阳能风力发电装置，其特征在于：所述输入轴齿轮（9）的半径大于中间轴第一齿轮（11）的半径，所述中间轴第二齿轮（13）的半径大于中间轴第一齿轮（11）的半径，所述中间轴第二齿轮（13）的半径大于输出轴齿轮（15）的半径。
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