CN205693626U - 基于超级电容器储能的光伏电站清扫机器人自供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于超级电容器储能的光伏电站清扫机器人自供电系统，包括太阳能板、控制器以及与控制器连接的超级电容器、DC‑DC转换器和电量检测通讯模块。其中超级电容器分别与DC‑DC转换器以及电量检测通讯模块连接，DC‑DC转换器与清扫机器人的主控制器和驱动器连接；电量检测通讯模块分别连接到DC‑DC转换器和清扫机器人的主控制器。本实用新型的自供电系统可以实现清扫机器人不依靠外部供给电源，只要吸收充足阳光即可自行完成清扫作业的自充电系统功能。

Description

基于超级电容器储能的光伏电站清扫机器人自供电系统

技术领域

本实用新型涉及一种光伏电站太阳能板智能清扫机器人的自供电系统，其涉及到太阳能光伏板发电、超级电容器储能和稳压电源、通讯等技术。

背景技术

光伏电站的太阳能板组件长期暴露野外环境，其表面会被灰尘、鸟粪、残叶等污浊物覆盖，影响采光，降低发电效率，同时也会产生热斑，损坏太阳能光伏板组件。

当前的几种自动化清扫设备，其供电方式均为太阳能板加电池储能供电的方式，这种供电方式存在以下问题：1.电池储能充电慢；2.电池在冬天的低温情况下，往往不能供出足够的电能，因此这些自动化清扫设备在冬天难以正常工作；3.电池的寿命有限，且人工更换电池比较困难；4.使用电池不利于环保。

发明内容

针对现有的技术问题，本实用新型采用了超级电容器储电，提供一种光伏电站清扫机器人自供电系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于超级电容器储能的光伏电站清扫机器人自供电系统，包括太阳能板、控制器以及与控制器连接的超级电容器、DC-DC转换器和电量检测通讯模块，所述超级电容器分别与DC-DC转换器以及电量检测通讯模块连接，所述DC-DC转换器与清扫机器人的主控制器和驱动器连接；所述电量检测通讯模块分别连接到所述DC-DC转换器和清扫机器人的主控制器。

优选地，所述太阳能板设置在清扫机器人机身的上表面。太阳能板面对阳光，可最大化吸收太阳光。

进一步地，所述太阳能板和超级电容器之间还设有防反向二极管。

优选地，所述超级电容器采用多个模组并联，每个模组由多个超级电容单体串联而成。

优选地，所述超级电容单体采用2.7V的小型单体。

优选地，所述超级电容器安装于清洁机器人的内腔中。超级电容器主要起储存电能的作用，同时还可为清扫机器人配重，使机器人重心更低，运行时更加平稳。

因为超级电容器的充放电是物理过程，充电时电压上升，放电时电压下降，超级电容器两端的电压一直随着充放电的进行而变化，所以本实用新型采用DC-DC转换器，将超级电容器模组两端变化的电压转换成稳定的直流电压，输出供给智能清洁机器人工作。机器人控制和清扫作业所需的电能量，来自于安装在清扫机器人上面的太阳能光伏板吸收太阳能，并转换为电能，将电能存储在超级电容器里，通过DC-DC转换稳压后，供机器人清扫作业时使用。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型采用超级电容器储电，超级电容器的工作温度范围为-40～70℃，在寒冷的冬季仍能可靠工作，且其循环充放电次数可达到50万次，解决了更换电池的问题，而且没有环境污染。

(2)本实用新型的自供电系统和清扫机器人的其它功能系统结构一体化，不用铺设专用轨道电缆、设立充电基站等辅助设施。

(3)本实用新型的自供电系统使得清扫机器人能适应更低温的工作环境；使用清洁能源，更加节能环保。

附图说明

图1是本实用新型实施例中清扫机器人系统结构图；

图2是本实用新型自供电系统结构图；

图3是自供电状态转换原理图；

图中：1是电源系统，2是行走系统，3是除尘系统，4是清扫系统，5是控制系统，6是太阳能板，7是防反向二极管，8是超级电容器，9是DC-DC转换器，10是电源管理和通讯接口。

具体实施方式

本实用新型用于太阳能板智能清扫机器人的自供给电，电源系统1包括太阳能板、控制器、与控制器连接的超级电容器、DC-DC转换器和电量检测通讯模块。行走系统2包括履带行走组件、行走电机等；除尘系统3包括离心风机、电机、输出风管等；清扫系统4包括盘刷组件、传动齿轮组件和驱动电机等。控制系统5包括主控制器、各种传感器接口及其集成电路等。

其中，清扫机器人上表面的太阳能板利用太阳能产生电能，超级电容器8将电能存储，存储到满电量时通过DC-DC转换器9给清扫机器人提供稳定的电能，供清扫机器人进行清扫作业。当超级电容器上电量用到低于某个设定的阈值时，清扫机器人进入休眠等待状态，超级电容器继续充电，充满电或电量达到某个设定的阈值时，启动清扫机器人继续作业。本实用新型的系统实现了清扫机器人不靠外部供给电源，只要吸收充足阳光就能自行完成清扫作业的功能。

电量检测通讯模块，用来测量电容的电压和电量，并计算储存能量，同时将充满电、电量告警、亏电等信号，以及电源输出正常、电源输出不正常等信号通过RS232总线和机器人的主控制器通讯，主控制器也将DC-DC转换启动/停止等控制信号通过RS232总线传输到电源系统1的控制器。

超级电容器8可采用多个模组并联，每个模组由多个超级电容单体串联而成，通过串并联组成所相应容量和工作电压的模组。本实施中，超级电容器采用4个2.7V的小型单体串联模组并联使用，安装于清洁机器人的内腔中，并置于除尘系统3的输出风道的旁侧。清扫机器人的前后左右盖板四周近乎密封，保护内部各工作系统。

如图3所示，本实施例的光伏电站清扫机器人根据阳光状态和超级电容器储能状态，在充电、休眠、工作状态之间转换。不用依靠外部供给电源，只要吸收充足阳光即可自行完成清扫作业的自充电系统功能。

Claims (6)

1.基于超级电容器储能的光伏电站清扫机器人自供电系统，其特征在于，包括太阳能板、控制器以及与控制器连接的超级电容器、DC-DC转换器和电量检测通讯模块，所述超级电容器分别与DC-DC转换器以及电量检测通讯模块连接，所述DC-DC转换器与清扫机器人的主控制器和驱动器连接；所述电量检测通讯模块分别连接到所述DC-DC转换器和清扫机器人的主控制器。

2.根据权利要求1所述的基于超级电容器储能的光伏电站清扫机器人自供电系统，其特征在于，所述太阳能板设置在清扫机器人机身的上表面。

3.根据权利要求1所述的基于超级电容器储能的光伏电站清扫机器人自供电系统，其特征在于，所述太阳能板和超级电容器之间还设有防反向二极管。

4.根据权利要求1所述的基于超级电容器储能的光伏电站清扫机器人自供电系统，其特征在于，所述超级电容器采用多个模组并联，每个模组由多个超级电容单体串联而成。

5.根据权利要求4所述的基于超级电容器储能的光伏电站清扫机器人自供电系统，其特征在于，所述超级电容单体采用2.7V的小型单体。

6.根据权利要求1至5之一所述的基于超级电容器储能的光伏电站清扫机器人自供电系统，其特征在于，所述超级电容器安装于清洁机器人的内腔中。