CN113771636B - 一种新能源汽车太阳能板的方位调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新能源汽车太阳能板的方位调节装置。使用弹性网将多个电板片连接在一起，然后机动调节每一个电板片的高度，使得通过设置不同高度的调节底座实现弹性网带动电板片形成曲面。在电池板迎风面的前方和后方都设置导风板，且导风板的角度可以单独的调节，从而保证在车辆前进时导风板可以将风导入电池板的上方，即增强了电池板的散热效果又可以降低车辆前进的风阻；设置导风权重k1和光照权重k2来调节太阳能电板的形状，从而保证了可以兼顾风阻和光照；当风速较低时，优先考虑光照，选择k2大于k1，当风速较高时选择k2小于k1，这就可以按照预订的参数兼顾最优光照和最小风阻。

Description

一种新能源汽车太阳能板的方位调节装置
技术领域
本发明涉及太阳能发电领域，尤其涉及一种新能源汽车太阳能板的方位调节装置。
背景技术
太阳能电动车是将太阳能转化成电能对车进行供电的，在很大程度上降低了电动汽车的使用成本，而且非常环保。其结构性能更加卓越超群，及时有效地补充电动车野外行驶途中的电量，增强行驶电能，维护和延长蓄电池使用寿命。
CN108674196A公开了一种新能源汽车太阳能板的支撑及方位调节方法，将多个太阳能板以矩阵状固定在一个带有边框的放置架上，放置架以可拆分方式固定在汽车的车顶，其中在该放置架的两侧分别利用一个支撑机构进行单独的升降动作，该放置架2在一天内不同时刻利用不同的支撑机构进行升降支撑，使得太阳能板的倾斜角度实时正对当前时刻的光线。
CN108736807B新能源汽车太阳能板的方位调节装置，包括安装支架、放置架和位于放置架底部的调节组件，所述安装支架水平设置且安装支架上设有用以吸附新能源汽车的吸附件，所述调节组件位于安装支架的顶部并与安装支架固定连接，所述放置架为长方型结构，所述放置架位于调节组件上方并与调节组件相配合，所述调节组件包括第一调节件和第二调节件，所述第一调节件和第二调节件沿放置架长边中分面对称设置，第一调节件和第二调节件的顶部均与放置架固定连接。
上述装置虽然可以实现电板角度的调节，但是没有考虑车辆前进时的风阻系数，也没有考虑阳光的照射角度的兼顾。
发明内容
针对上述内容，为解决上述问题，提供一种新能源汽车太阳能板的方位调节装置，包括太阳能电板、电板调节模块、导风板、导风板调节模块、风速风向检测模块、车辆控制器、形状计算模块和光照方向检测模块；
太阳能电板包括多个小的电板片，每一个电板片能够单独调节高度，电板片安装在弹性网上，电板调节模块用于调节太阳能电板上电板片的高度；太阳能电板的前端和后端设置有导风板，导风板由于在车辆前进时进行导风；导风板能够调节高度和角度，导风板调节模块用于调节导风板的高度和角度；
电板调节模块和导风板调节模块连接车辆控制器，车辆控制器向电板调节模块和导风板调节模块发送调节参数；风速风向检测模块检测车辆前进时相对于车辆的风速和风向，并将风速风向数据实时发送给车辆控制器；
光照方向检测模块用于检测光照相对于车辆的角度，形状计算模块连接车辆控制器，形状计算模块用于根据风速风向数据和光照方向计算电板的最优形状，最优形状的数据包括每一个电板片的最优高度；车辆控制器根据形状计算模块发送的每一个电板片的最优高度向电板调节模块发送调节参数；
车辆控制器根据最靠前和最靠后的电板片的高度计算导风板的高度和角度，并向导风板调节模块发送调节参数。
太阳能电板包括多个小的电板片、弹性网、边框和电板调节底座；
电板片安装在电板调节底座上，电板调节底座包括调节气缸和支撑座，支撑座安装在车顶上，支撑座顶部设置调节气缸，调节气缸上方安装电板片；
电板片呈矩形，四个角安装在弹性网上，弹性网四周设置边框，边框具有弹性；电板片连接调节气缸的位置处设置球铰，电板片能够绕球铰中心摆动；
当相邻的调节底座高度不同时，电板片在弹性网的拉伸下自动实现倾斜，从而使得通过设置不同高度的调节底座实现弹性网带动电板片形成曲面。
导风板设置在太阳能电板的沿着车辆前进方向的上游和下游，用于在太阳能电板的前方和后方实现导风；导风板包括导风片和风板调节底座，导风片安装在风板调节底座上，风板调节底座能够在导风板调节模块的控制下升降，且导风片的迎风角度能够在导风板调节模块的控制下俯仰调节。
电板片的个数为m×n个，其中m为行数，n为列数；m×n个电板片组成一个m×n阵列；
导风板包括前风板和后风板，前风板和后风板的个数都是一个，前风板和后风板的长度超过太阳能电板的长度，保证前风板和后风板能够对整个太阳能电板起到导风效果。
风速和风向检测模块检测的参数为风速V和风向D；风速V的单位为m/s，风向D为来风方向与车辆前进方向的夹角；
光照方向检测模块检测的数据为光照方向与车辆前进方向的水平夹角S1和光照高度角S2；
形状计算模块内存储有最小风阻形状，最小风阻形状包括电板片的最小风阻的高度Hf；Hf为一个矩阵，其中的每一个元素对应一个电板片的高度；在最小风阻情况下车辆前进的风阻最小；Hf中每一个元素均为D的函数；
形状计算模块内存储有最优光照形状，最优光照形状包括电板片的最优光照的高度Hs；Hs为一个矩阵，其中的每一个元素对应一个电板片的高度；在最优光照情况下太阳能电板的光照效果最好；Hs中每一个元素均为S1和S2的函数；
形状计算模块内存储有不同风速下的导风权重k1和光照权重k2；
形状计算模块计算最优形状Hm＝k1·Hf+k2·Hs；Hm为一个矩阵，其中的每一个元素对应一个电板片的高度。
最靠近前风板的电板片的高度为H1,前风板的中心与电板片前端的间距为H0，则前风板的高度为H1/2，前风板的角度为α＝θ0+arctan(H1/(2×H0))；θ0为设置的一个固定角度；
最靠近后风板的电板片的高度为H2,后风板的中心与电板片后端的间距为H3，则后风板的高度为H2+H2/2，后风板的角度为α＝θ0+arctan(H2/(2×H3))；θ0为设置的一个固定角度。
其中k1+k2＝1。
本发明的有益效果为：
本发明使用弹性网将多个电板片连接在一起，然后机动调节每一个电板片的高度，使得通过设置不同高度的调节底座实现弹性网带动电板片形成曲面。在电池板迎风面的前方和后方都设置导风板，且导风板的角度可以单独的调节，从而保证在车辆前进时导风板可以将风导入电池板的上方，即增强了电池板的散热效果又可以降低车辆前进的风阻；
设置导风权重k1和光照权重k2来调节太阳能电板的形状，从而保证了可以兼顾风阻和光照；当风速较低时，优先考虑光照，选择k2大于k1，当风速较高时选择k2小于k1，这就可以按照预订的参数兼顾最优光照和最小风阻。
附图说明
图1为本发明的整体架构示意图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为太阳能电板的结构示意图。
具体实施方式
本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。
实施例1：
一种新能源汽车太阳能板的方位调节装置，包括太阳能电板、电板调节模块、导风板、导风板调节模块、风速风向检测模块、车辆控制器、形状计算模块和光照方向检测模块；
太阳能电板包括多个小的电板片，每一个电板片能够单独调节高度，电板片安装在弹性网上，电板调节模块用于调节太阳能电板上电板片的高度；太阳能电板的前端和后端设置有导风板，导风板由于在车辆前进时进行导风；导风板能够调节高度和角度，导风板调节模块用于调节导风板的高度和角度；
电板调节模块和导风板调节模块连接车辆控制器，车辆控制器向电板调节模块和导风板调节模块发送调节参数；风速风向检测模块检测车辆前进时相对于车辆的风速和风向，并将风速风向数据实时发送给车辆控制器；
光照方向检测模块用于检测光照相对于车辆的角度，形状计算模块连接车辆控制器，形状计算模块用于根据风速风向数据和光照方向计算电板的最优形状，最优形状的数据包括每一个电板片的最优高度；车辆控制器根据形状计算模块发送的每一个电板片的最优高度向电板调节模块发送调节参数；
车辆控制器根据最靠前和最靠后的电板片的高度计算导风板的高度和角度，并向导风板调节模块发送调节参数。
太阳能电板包括多个小的电板片、弹性网、边框和电板调节底座；
电板片安装在电板调节底座上，电板调节底座包括调节气缸和支撑座，支撑座安装在车顶上，支撑座顶部设置调节气缸，调节气缸上方安装电板片；
电板片呈矩形，四个角安装在弹性网上，弹性网四周设置边框，边框具有弹性；电板片连接调节气缸的位置处设置球铰，电板片能够绕球铰中心摆动；
当相邻的调节底座高度不同时，电板片在弹性网的拉伸下自动实现倾斜，从而使得通过设置不同高度的调节底座实现弹性网带动电板片形成曲面。
导风板设置在太阳能电板的沿着车辆前进方向的上游和下游，用于在太阳能电板的前方和后方实现导风；导风板包括导风片和风板调节底座，导风片安装在风板调节底座上，风板调节底座能够在导风板调节模块的控制下升降，且导风片的迎风角度能够在导风板调节模块的控制下俯仰调节。
电板片的个数为m×n个，其中m为行数，n为列数；m×n个电板片组成一个m×n阵列；
导风板包括前风板和后风板，前风板和后风板的个数都是一个，前风板和后风板的长度超过太阳能电板的长度，保证前风板和后风板能够对整个太阳能电板起到导风效果。
风速和风向检测模块检测的参数为风速V和风向D；风速V的单位为m/s，风向D为来风方向与车辆前进方向的夹角；
光照方向检测模块检测的数据为光照方向与车辆前进方向的水平夹角S1和光照高度角S2；
形状计算模块内存储有最小风阻形状，最小风阻形状包括电板片的最小风阻的高度Hf；Hf为一个矩阵，其中的每一个元素对应一个电板片的高度；在最小风阻情况下车辆前进的风阻最小；Hf中每一个元素均为D的函数；
形状计算模块内存储有最优光照形状，最优光照形状包括电板片的最优光照的高度Hs；Hs为一个矩阵，其中的每一个元素对应一个电板片的高度；在最优光照情况下太阳能电板的光照效果最好；Hs中每一个元素均为S1和S2的函数；
形状计算模块内存储有不同风速下的导风权重k1和光照权重k2；其中k1+k2＝1。
形状计算模块计算最优形状Hm＝k1·Hf+k2·Hs；Hm为一个矩阵，其中的每一个元素对应一个电板片的高度。
最靠近前风板的电板片的高度为H1,前风板的中心与电板片前端的间距为H0，则前风板的高度为H1/2，前风板的角度为α＝θ0+arctan(H1/(2×H0))；θ0为设置的一个固定角度；
最靠近后风板的电板片的高度为H2,后风板的中心与电板片后端的间距为H3，则后风板的高度为H2+H2/2，后风板的角度为α＝θ0+arctan(H2/(2×H3))；θ0为设置的一个固定角度。
实施例2：
电板片的个数为20个，其中4行数，5列数；20个电板片组成一个4×5阵列；其中：
形状计算模块内存储有不同风速下的导风权重k1和光照权重k2；其中k1+k2＝1。
当风速等于或小于20km/h时，k1＝0.1，风速每提高10km/h，k1增大0.1，也即是说当风速为80km/h时，k1＝0.7，当风速为大于或等于110km/h时，k1＝1；
形状计算模块计算最优形状Hm＝k1·Hf+k2·Hs；Hm为一个矩阵，其中的每一个元素对应一个电板片的高度。
最靠近前风板的电板片的高度为H1,前风板的中心与电板片前端的间距为H0，则前风板的高度为H1/2，前风板的角度为α＝θ0+arctan(H1/(2×H0))；θ0为设置的一个固定角度，等于10°；
最靠近后风板的电板片的高度为H2,后风板的中心与电板片后端的间距为H3，则后风板的高度为H2+H2/2，后风板的角度为α＝θ0+arctan(H2/(2×H3))；θ0为设置的一个固定角度，等于10°。
或者θ0为根据前风板或后风板的宽度选择的一个固定角度，为10°至15°。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种新能源汽车太阳能板的方位调节装置，包括太阳能电板、电板调节模块、导风板、导风板调节模块、风速风向检测模块、车辆控制器、形状计算模块和光照方向检测模块；其特征在于：
太阳能电板包括多个小的电板片，每一个电板片能够单独调节高度，电板片安装在弹性网上，电板调节模块用于调节太阳能电板上电板片的高度；太阳能电板的前端和后端设置有导风板，导风板由于在车辆前进时进行导风；导风板能够调节高度和角度，导风板调节模块用于调节导风板的高度和角度；
电板调节模块和导风板调节模块连接车辆控制器，车辆控制器向电板调节模块和导风板调节模块发送调节参数；风速风向检测模块检测车辆前进时相对于车辆的风速和风向，并将风速风向数据实时发送给车辆控制器；
光照方向检测模块用于检测光照相对于车辆的角度，形状计算模块连接车辆控制器，形状计算模块用于根据风速风向数据和光照方向计算电板的最优形状，最优形状的数据包括每一个电板片的最优高度；车辆控制器根据形状计算模块发送的每一个电板片的最优高度向电板调节模块发送调节参数；
车辆控制器根据最靠前和最靠后的电板片的高度计算导风板的高度和角度，并向导风板调节模块发送调节参数；
风速和风向检测模块检测的参数为风速V和风向D；风速V的单位为m/s，风向D为来风方向与车辆前进方向的夹角；
光照方向检测模块检测的数据为光照方向与车辆前进方向的水平夹角S1和光照高度角S2；
形状计算模块内存储有最小风阻形状，最小风阻形状包括电板片的最小风阻的高度Hf；Hf为一个矩阵，其中的每一个元素对应一个电板片的高度；在最小风阻情况下车辆前进的风阻最小；Hf中每一个元素均为D的函数；
形状计算模块内存储有最优光照形状，最优光照形状包括电板片的最优光照的高度Hs；Hs为一个矩阵，其中的每一个元素对应一个电板片的高度；在最优光照情况下太阳能电板的光照效果最好；Hs中每一个元素均为S1和S2的函数；
形状计算模块内存储有不同风速下的导风权重k1和光照权重k2；
形状计算模块计算最优形状Hm＝k1·Hf+k2·Hs；Hm为一个矩阵，其中的每一个元素对应一个电板片的高度；
最靠近前风板的电板片的高度为H1,前风板的中心与电板片前端的间距为H0，则前风板的高度为H1/2，前风板的角度为α＝θ0+arctan(H1/(2×H0))；θ0为设置的一个固定角度；
最靠近后风板的电板片的高度为H2,后风板的中心与电板片后端的间距为H3，则后风板的高度为H2+H2/2，后风板的角度为α＝θ0+arctan(H2/(2×H3))；θ0为设置的一个固定角度。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车太阳能板的方位调节装置，其特征在于：太阳能电板包括多个小的电板片、弹性网、边框和电板调节底座；
电板片安装在电板调节底座上，电板调节底座包括调节气缸和支撑座，支撑座安装在车顶上，支撑座顶部设置调节气缸，调节气缸上方安装电板片；
电板片呈矩形，四个角安装在弹性网上，弹性网四周设置边框，边框具有弹性；电板片连接调节气缸的位置处设置球铰，电板片能够绕球铰中心摆动；
当相邻的调节底座高度不同时，电板片在弹性网的拉伸下自动实现倾斜，从而使得通过设置不同高度的调节底座实现弹性网带动电板片形成曲面。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车太阳能板的方位调节装置，其特征在于：导风板设置在太阳能电板的沿着车辆前进方向的上游和下游，用于在太阳能电板的前方和后方实现导风；导风板包括导风片和风板调节底座，导风片安装在风板调节底座上，风板调节底座能够在导风板调节模块的控制下升降，且导风片的迎风角度能够在导风板调节模块的控制下俯仰调节。
4.根据权利要求3所述的新能源汽车太阳能板的方位调节装置，其特征在于：电板片的个数为m×n个，其中m为行数，n为列数；m×n个电板片组成一个m×n阵列；
导风板包括前风板和后风板，前风板和后风板的个数都是一个，前风板和后风板的长度超过太阳能电板的长度，保证前风板和后风板能够对整个太阳能电板起到导风效果。
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