CN108508921A - 一种交通工具的光伏跟踪装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种交通工具的光伏跟踪装置及其使用方法，目的在于解决现有固定式光伏板不能够根据较强光强实时调整角度的问题，其包括转轴、光伏板、传感器装置以驱动模块，传感器装置包括第一传感器组件和第二传感器组件，第一传感器组件设置在传感器装置外侧表面，第二传感器组件设置在传感器装置底部。本发明通过驱动模块、转轴、光伏板、传感器装置以及设置在传感器装置外侧表面的第一传感器组件实现了交通工具的光伏跟踪装置的初步定位，并通过设置在传感器装置底侧平面的第二传感器组件在基于初步定位的基础上实现精准定位，在一定程度上解决了现有光伏板不能够根据较强光强实时调整交通工具的光伏跟踪装置的问题。

Description

一种交通工具的光伏跟踪装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及新能源交通设备领域，具体而言，本发明涉及一种交通工具的光伏跟踪装置及其使用方法。

背景技术

现有的光伏跟踪技术中，一般运用于大型光伏发电站，如果直接应用在交通工具上，成本比较高。部分改进方式是在现有的光伏交通设备中，采用固定式的光伏板安装，这种安装方式不能够根据较强光强实时调整光伏板角度，因此，光伏利用率比较低。

发明内容

为了解决现有固定式光伏板不能够根据较强光强实时调整角度的问题，本发明提供一种可以根据较强光强实时调整光伏板角度的一种交通工具的光伏跟踪装置及其使用方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种交通工具的光伏跟踪装置，所述交通工具的光伏跟踪装置包括与交通工具固定的转轴、与所述转轴固定的光伏板、设置在所述光伏板朝向光源一侧的传感器装置以及用于驱动所述转轴旋转的驱动模块，所述传感器装置包括第一传感器组件和与所述第一传感器组件适应设置的第二传感器组件，所述第一传感器组件设置在所述传感器装置外侧表面，所述第二传感器组件设置在所述传感器装置底部。

优选地，所述第一传感器组件包括传感器A、传感器B、传感器C以及传感器D，所述传感器A、传感器B、传感器C以及传感器D以共圆方式均匀分布在所述传感器装置外侧表面上；所述传感器A与传感器B相对设置且位于第一条直线上，传感器C与传感器D也相对设置且位于与所述第一条直线相垂直的第二条直线上。

优选地，所述第二传感器组件包括分别与所述传感器A、传感器B、传感器C以及传感器D相对应的传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d，所述传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d以共圆方式均匀分布在传感器装置10底侧平面上；所述传感器a与所述传感器b相对设置且位于与所述第一条直线相平行的第三条直线上，所述传感器c与所述传感器d也相对设置且位于与所述第二条直线相平行的第四条直线上。

优选地，所述传感器装置为一空心圆台，所述传感器装置的顶端直径小于底端直径。

优选地，所述驱动模块包括用于驱动所述转轴转动的步进电机、用于计算不同传感器之间电压差的减法器、比较器以及为所述步进电机、减法器、比较器提供工作电压的电源，所述减法器、比较器、步进电机顺次连接且分别与所述电源连接，所述比较器根据所述减法器输出的电压差与预设的参考电压值的比较结果生成控制信号，以控制所述步进电机运转状态。

方案二：

还提供一种交通工具的光伏跟踪装置的使用方法，所述交通工具的光伏跟踪装置的使用方法包括如下步骤：

步骤S1：通过设置在传感器装置外侧表面上的传感器A与传感器B或者传感器C与传感器D上的电压差值进行初步定位；

步骤S2：通过设置在传感器装置底侧平面上的传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d的电压差进行精准定位，其中所述电压差ΔU_abcd＝0为精准定位的结束标志。

优选地，所述交通工具的光伏跟踪装置的使用方法还包括如下步骤：

基于所述传感器A与所述传感器a或者所述传感器B与所述传感器b或者所述传感器C与所述传感器c或者所述传感器D与所述传感器d的电压差设置死区控制区间；

根据所述死去控制区间调整步进电机工作状态。

与现有技术相比，本发明一种交通工具的光伏跟踪装置及其使用方法具有如下有益效果：

本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置及其使用方法通过驱动模块、转轴、光伏板、传感器装置以及设置在传感器装置外侧表面的第一传感器组件之传感器A、传感器B、传感器C、传感器D实现了交通工具的光伏跟踪装置的初步定位，并通过设置在传感器装置底侧平面的第二传感器组件之传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d在基于初步定位的基础上实现精准定位，在一定程度上解决了现有光伏板不能够根据较强光强实时调整交通工具的光伏跟踪装置的问题，提高光伏利用率。

本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置及其使用方法还通过传感器A与传感器a或者传感器B与传感器b或者传感器C与传感器c或者传感器D与传感器d的对应关系引入死区控制，节省了电能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置的***结构示意图；

图2为本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置的传感器装置的放大结构示意图；

图3为本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置的传感器装置的截面结构示意图；

图4为本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置的驱动模块的电路结构示意图；

图5为本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置的交通工具由南向西拐弯的运行轨迹结构示意图；

图6为本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置的使用方法的方法流程示意图。

图中标识说明：

10、传感器装置；20、光伏板；30、转轴。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置，其包括与交通工具固定的转轴30、用于驱动转轴30的驱动模块、与转轴30固定的光伏板20、设置在光伏板20朝向光源一侧的传感器装置10，其中，传感器装置10整体呈为一空心圆台，其顶端直径小于底端直径。

请参阅图2-图3，传感器装置10包括第一传感器组件和与第一传感器组件适应设置的第二传感器组件，其中，第一传感器组件设置在传感器装置10外侧表面，第二传感器组件设置在传感器装置10底部。

第一传感器组件包括传感器A、传感器B、传感器C以及传感器D，其中，

传感器A、传感器B、传感器C以及传感器D以共圆方式均匀分布在传感器装置10外侧表面上；

传感器A与传感器B相对设置且位于第一条直线上，传感器C与传感器D也相对设置且位于与第一条直线相垂直的第二条直线上。

第二传感器组件包括分别与传感器A、传感器B、传感器C以及传感器D相对应的传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d，其中，

传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d以共圆方式均匀分布在传感器装置10底侧平面上；

传感器a与传感器b相对设置且位于与第一条直线相平行的第三条直线上，传感器c与传感器d也相对设置且位于与第二条直线相平行的第四条直线上。

为进一步理解本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置，下面简述本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置根据较强光强实时调整的工作原理，其中假定传感器B正对光源的光线：

步骤一，本发明实施例通过传感器装置10上的传感器B、与传感器B相对设置的传感器A的电压差以及与传感器A对应的传感器a进行该交通工具的光伏跟踪装置的初步定位。

详细地，由于传感器A和传感器B上感应的光线不同导致传感器A和传感器B上的电压U_A和电压U_B不同，也即，U_A＞U_B，此时电压差ΔU_AB＞0，开始初步定位；

当光线照照射到传感器a时，此时传感器A上的电压，并计算传感器A和传感器B之间电压差ΔU’_AB，若ΔU_AB＝ΔU’_AB，则终止初步定位，也即0＜ΔU_AB＜ΔU’_AB为初步定位过程。

步骤二，当该交通工具的光伏跟踪装置完成初步定位，本发明实施例通过传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d进行该交通工具的光伏跟踪装置的精准定位。

详细地，考虑到当较强光强照射到传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d时，该四个传感器上的光照强度应该是一样的，因此，传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d的电压值相等，也即ΔU_abcd＝0为精准定位的结束标志。

请参阅图4，值得注意的是，步骤一和步骤二的具体调整过程可以通过驱动模块驱动步进电机以带动与转轴30固定的光伏板20的旋转实现，其具体原理示意如下：

驱动模块包括用于驱动转轴30转动的步进电机、用于计算不同传感器之间电压差的减法器、比较器以及为步进电机、减法器、比较器提供工作电压的电源，其中，减法器、比较器、步进电机顺次连接且分别与电源连接；比较器根据减法器输出的电压差与预设的参考电压值的比较结果生成控制信号，以控制步进电机运转状态。

示例地，假设减法器输入的不同传感器的电压值分别为电压Ux和电压Uy，则经过减法器之后的输出为电压差△Uxy，然后将电压差△Uxy与参考电压值Uref进行比较，根据比较结果就可以生成控制步进电机运转状态控制信号。

优选地，传感器A与传感器a对应于地理位置中的北方；

传感器B与传感器b对应于地理位置中的南方；

传感器C与传感器c对应于地理位置中的西方；

传感器D与传感器d对应于地理位置中的东方。

请参阅图5，在一些实施方式中，由于交通路线时错综复杂的，如图5所示交通工具运行轨迹。应当理解的是，在一般情形下，交通工具会在第二段路线上启动本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置，而此时光伏板20自发的电量还不够该交通工具的光伏跟踪装置运转的方向。因此，为了解决这个问题，为了节省电能，本发明实施例还可以设置步进电机不旋转的死区控制区间，也即步骤三：利用传感器A与传感器a、传感器B与传感器b、传感器C与传感器c或者传感器D与传感器d之间的电压差确定死区控制的电压值。

示例地，从图5可以看出太阳位于第二段路线上的东侧，而交通工具则向西拐弯运行，此时利用传感器C上光照强度比传感器c上强，因此U_c＞U_C，也即在转弯开始时电压差为ΔU’_cC。假设交通工具稳定向西运行时压差为ΔU”_cC，并且ΔU’_cC＞ΔU”_cC，则ΔU’_cC≤ΔU_cC≤ΔU”_cC为死区控制电压值。

同理，当交通工具在由西向南转弯过程中，死区控制电压值仍为该取值范围。

在实际中，ΔU'_cC和ΔU”_cC的取值可以根据运行实验以及步骤一和步骤二中的传感器C和传感器c之间的电压差值比较确定，以减少死区控制对于步骤一和步骤二的干扰。

请参阅图6，基于同一种交通工具的光伏跟踪装置相同的发明构思，本发明实施例还提供一种交通工具的光伏跟踪装置的使用方法，其包括如下步骤：

步骤S1：通过设置在传感器装置10外侧表面上的传感器A与传感器B或者传感器C与传感器D上的电压差值进行初步定位；

步骤S2：通过设置在传感器装置10底侧平面上的传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d进行精准定位，其中电压差ΔU_abcd＝0为精准定位的结束标志。

在一些实施方式中，该交通工具的光伏跟踪装置的使用方法还包括如下步骤：

基于传感器A与传感器a或者传感器B与传感器b或者传感器C与传感器c或者传感器D与传感器d的电压差设置死区控制区间；

根据死去控制区间调整步进电机工作状态。

同上所述，传感器A与传感器a对应于地理位置中的北方；

传感器B与传感器b对应于地理位置中的南方；

传感器C与传感器c对应于地理位置中的西方；

传感器D与传感器d对应于地理位置中的东方。

与现有技术相比，本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置及其使用方法具有如下有益效果：

本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置及其使用方法通过驱动模块、转轴30、光伏板20、传感器装置10以及设置在传感器装置10外侧表面的第一传感器组件之传感器A、传感器B、传感器C、传感器D实现了交通工具的光伏跟踪装置的初步定位，并通过设置在传感器装置10底侧平面的第二传感器组件之传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d在基于初步定位的基础上实现精准定位，在一定程度上解决了现有光伏板不能够根据较强光强实时调整交通工具的光伏跟踪装置的问题，提高光伏利用率。

本发明实施例一种交通工具的光伏跟踪装置及其使用方法还通过传感器A与传感器a或者传感器B与传感器b或者传感器C与传感器c或者传感器D与传感器d的对应关系引入死区控制，节省了电能。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种交通工具的光伏跟踪装置，其特征在于，所述交通工具的光伏跟踪装置包括与交通工具固定的转轴、与所述转轴固定的光伏板、设置在所述光伏板朝向光源一侧的传感器装置以及用于驱动所述转轴旋转的驱动模块，所述传感器装置包括第一传感器组件和与所述第一传感器组件适应设置的第二传感器组件，所述第一传感器组件设置在所述传感器装置外侧表面，所述第二传感器组件设置在所述传感器装置底部。

2.如权利要求1所述的交通工具的光伏跟踪装置，其特征在于，所述第一传感器组件包括传感器A、传感器B、传感器C以及传感器D，所述传感器A、传感器B、传感器C以及传感器D以共圆方式均匀分布在所述传感器装置外侧表面上；所述传感器A与传感器B相对设置且位于第一条直线上，传感器C与传感器D也相对设置且位于与所述第一条直线相垂直的第二条直线上。

3.如权利要求2所述的交通工具的光伏跟踪装置，其特征在于，所述第二传感器组件包括分别与所述传感器A、传感器B、传感器C以及传感器D相对应的传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d，所述传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d以共圆方式均匀分布在传感器装置10底侧平面上；所述传感器a与所述传感器b相对设置且位于与所述第一条直线相平行的第三条直线上，所述传感器c与所述传感器d也相对设置且位于与所述第二条直线相平行的第四条直线上。

4.如权利要求1所述的交通工具的光伏跟踪装置，其特征在于，所述传感器装置为一空心圆台，所述传感器装置的顶端直径小于底端直径。

5.如权利要求1所述的交通工具的光伏跟踪装置，其特征在于，所述驱动模块包括用于驱动所述转轴转动的步进电机、用于计算不同传感器之间电压差的减法器、比较器以及为所述步进电机、减法器、比较器提供工作电压的电源，所述减法器、比较器、步进电机顺次连接且分别与所述电源连接，所述比较器根据所述减法器输出的电压差与预设的参考电压值的比较结果生成控制信号，以控制所述步进电机运转状态。

6.一种交通工具的光伏跟踪装置的使用方法，其特征在于，所述交通工具的光伏跟踪装置的使用方法包括如下步骤：

步骤S1：通过设置在传感器装置外侧表面上的传感器A与传感器B或者传感器C与传感器D上的电压差值进行初步定位；

步骤S2：通过设置在传感器装置底侧平面上的传感器a、传感器b、传感器c以及传感器d的电压差进行精准定位，其中所述电压差ΔU_abcd＝0为精准定位的结束标志。

7.如权利要求6所述的一种交通工具的光伏跟踪装置的使用方法，其特征在于，所述交通工具的光伏跟踪装置的使用方法还包括如下步骤：

基于所述传感器A与所述传感器a或者所述传感器B与所述传感器b或者所述传感器C与所述传感器c或者所述传感器D与所述传感器d的电压差设置死区控制区间；

根据所述死去控制区间调整步进电机工作状态。