專利名稱：智能太陽能車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能驅(qū)動的車，取能部件為太陽能電池板。
背景技術(shù)：
能源的穩(wěn)定供給對于經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展至關(guān)重要，然而由于全球化石燃料的大量使用，帶來了日益嚴(yán)重的環(huán)境問題和能源短缺問題。隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，能源需求量擴(kuò)大，能源的供應(yīng)仍然不斷趨緊，由此帶來的社會震蕩和擔(dān)憂也日益顯現(xiàn)。隨著化石能源的日漸枯竭，以太陽能為代表的新能源逐漸的為人們所重視。其實(shí)太陽能并不是一個新鮮話題，早在上世紀(jì)初就有太陽能利用的報(bào)道，在上世紀(jì)四十年代到六十年代就有了太陽能電利用。為了提高太陽能光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換率和太陽能利用的推廣，對太陽能車的研究是有必要的。太陽能汽車也頻有出現(xiàn)，太陽能汽車比賽也見諸報(bào)端，況于2011年5月13日世界首架太陽能飛機(jī)首次跨國飛行成功，也為太陽能的高效利用接起了序幕更起到了決定性的作用，世界廣泛高效利用太陽能勢在必然！目前太陽能的利用是極其局限的，它的最大應(yīng)用領(lǐng)域是光熱領(lǐng)域。相比而言，能夠遠(yuǎn)程傳輸?shù)牧硪环N能源形式，也就是電發(fā)展得并不順利，太陽能電利用，又叫光電技術(shù)，雖然早就有太陽能發(fā)電站并網(wǎng)發(fā)電的事實(shí)，但并網(wǎng)成本高的問題還沒有得到根本改善。本申請不涉及電能的遠(yuǎn)距離傳輸，僅是在車上的具體應(yīng)用。公知的太陽能車上的太陽能電池板都是固定設(shè)置的，取能效率有限。太陽能電利用存在的自動調(diào)整太陽能入射角度的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，但通常是考慮了經(jīng)緯度的復(fù)雜機(jī)構(gòu)，是按照設(shè)定程序自動運(yùn)行的，沒有自動根據(jù)汽車運(yùn)行情況調(diào)整的部分，還不能應(yīng)用到車上。
發(fā)明內(nèi)容因此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種對太陽能入射角度能夠快速響應(yīng)的智能太陽能車。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為本實(shí)用新型智能太陽能車，包括車體和其驅(qū)動裝置，以及為所述驅(qū)動裝置提供電力的太陽能電池板，還包括安裝在所述車體上的水平轉(zhuǎn)動裝置、安裝在水平轉(zhuǎn)動裝置上的豎直轉(zhuǎn)動裝置，輸出連接該水平轉(zhuǎn)動裝置和豎直轉(zhuǎn)動裝置上的控制器，以及該控制器輸入連接的太陽跟蹤裝置。依據(jù)本實(shí)用新型，采用水平轉(zhuǎn)動裝置和豎直轉(zhuǎn)動裝置相搭配的方式實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的轉(zhuǎn)動和俯仰控制，滿足太陽能電池板全鄉(xiāng)跟蹤的機(jī)械基礎(chǔ)，同時(shí)設(shè)置太陽跟蹤裝裝置，以跟蹤太陽的位置，實(shí)現(xiàn)太陽入射角度的定位，從而能夠快速的完成太陽能的跟蹤。另外，由于轉(zhuǎn)動是機(jī)械上基本運(yùn)動形式之一，成本低，設(shè)計(jì)制造簡單。上述智能太陽能車，所述水平轉(zhuǎn)動裝置包括驅(qū)動電機(jī)和由該驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的豎直設(shè)置的主軸；所述豎直轉(zhuǎn)動裝置包括設(shè)置在所述主軸上的以驅(qū)動所述太陽能電池板在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動的舵機(jī)。上述智能太陽能車，所述太陽能電池板通過轉(zhuǎn)軸連接在所述主軸上端，所述舵機(jī)則通過一驅(qū)動桿連接到太陽能電池板背面。上述智能太陽能車，所述驅(qū)動電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。上述智能太陽能車，所述太陽能跟蹤裝置包括四個光敏電阻，其一為設(shè)置在太陽能電池板背面的第一光敏電阻，另外三個則設(shè)置在太陽能電池板正面的呈三角形布局，且這三個光敏電阻相互間通過隔板隔開。上述智能太陽能車，所述太陽能電池板的引線通過設(shè)置在所述主軸上的電刷與車體上的電路相連接。上述智能太陽能車，還包括蓄電池以及連接該蓄電池、太陽能電池板供電電路的選擇電路，以選擇充放電模式。上述智能太陽能車，所述選擇電路與所述驅(qū)動裝置間設(shè)有穩(wěn)壓模塊。上述智能太陽能車，所述控制器為AVR單片機(jī)。上述智能太陽能車，還包括設(shè)置在車體前側(cè)并輸出連接于所述控制器的三個光電開關(guān)，三個光電開關(guān)依次設(shè)置在車體的左前部、正前部和右前部。

下面結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本實(shí)用新型，其中圖1為依據(jù)本實(shí)用新型的智能太陽能車機(jī)械驅(qū)動部分的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為一種太陽跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為智能太陽能車工作原理框圖。圖4為一種選擇電路的電路原理圖。圖5為另一種選擇電路的電路原理圖。圖中1、舵機(jī)，2、驅(qū)動桿，3、電刷，4、太陽能電池板，5、步進(jìn)電機(jī)，6、主軸，7、右光敏電阻，8、下光敏電阻，9、隔板，10、左光敏電阻。
具體實(shí)施方式
參照說明附圖1和3，一種智能太陽能車，包括車體和其驅(qū)動裝置，以及為所述驅(qū)動裝置提供電力的太陽能電池板4，還包括安裝在所述車體上的水平轉(zhuǎn)動裝置、安裝在水平轉(zhuǎn)動裝置上的豎直轉(zhuǎn)動裝置，輸出連接該水平轉(zhuǎn)動裝置和豎直轉(zhuǎn)動裝置上的控制器，以及該控制器輸入連接的太陽跟蹤裝置。關(guān)于車體的選擇，因其是驅(qū)動對象，所以對其要求只是驅(qū)動對象的選擇，如果要和控制器相關(guān)聯(lián)，以關(guān)聯(lián)其他的數(shù)據(jù)采集器件，則可以選擇前驅(qū)或者后驅(qū)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。對于水平轉(zhuǎn)動裝置和豎直轉(zhuǎn)動裝置，因其都是機(jī)械領(lǐng)域最常用的轉(zhuǎn)動驅(qū)動的方式，選擇比較方便。當(dāng)然，考慮到驅(qū)動響應(yīng)性能，可以采用特定的選擇方式。較佳地，參見說明書附圖1，所述水平轉(zhuǎn)動裝置包括驅(qū)動電機(jī)和由該驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的豎直設(shè)置的主軸6 ；所述豎直轉(zhuǎn)動裝置包括設(shè)置在所述主軸上的以驅(qū)動所述太陽能電池板在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動的舵機(jī)1，結(jié)構(gòu)簡單，并且直驅(qū)響應(yīng)速度快，利于快速響應(yīng)，尤其是適合在車體轉(zhuǎn)彎比較頻繁的場合。進(jìn)一步地，所述太陽能電池板通過轉(zhuǎn)軸連接在所述主軸上端，形成一個轉(zhuǎn)動副，所述舵機(jī)則通過一驅(qū)動桿2連接到太陽能電池板背面，驅(qū)動桿的連接也是轉(zhuǎn)動副連接。較佳地，所述驅(qū)動電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，可以精確控制，利于快速響應(yīng)。所述太陽能跟蹤裝置包括四個光敏電阻，其一為設(shè)置在太陽能電池板背面的第一光敏電阻，另外三個則設(shè)置在太陽能電池板正面的呈三角形布局，且這三個光敏電阻相互間通過隔板9隔開。那么，參見說明書附圖2，工作原理是如果太陽能電池板正面的3個光敏電阻采得的A/D值均大于第一光敏電阻，電池板將小角度(旋轉(zhuǎn)角度小于180° )旋轉(zhuǎn)至左光敏電阻9和右光敏電阻7的A/D采值在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)時(shí)步進(jìn)電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，如果外界條件突然變化導(dǎo)致左光敏電阻9和右光敏電阻7的采值不在誤差之內(nèi)，則步進(jìn)電機(jī)將會旋轉(zhuǎn)直至找到最合適點(diǎn)。如果太陽能電池板前面的3個光敏電阻采值均小于后面的光敏電阻采得的值，電池板將大角度的旋轉(zhuǎn)至前面的3個采值大于后面的采值后在精確定位。如果陽光從側(cè)面照射過來，此時(shí)會有下光敏電阻8和第一光敏電阻采值相近，由單片機(jī)進(jìn)一步判斷整個電池板的旋轉(zhuǎn)方向，做到旋轉(zhuǎn)角度最小、時(shí)間最短、耗能最小。以上基本實(shí)現(xiàn)了電池板的水平調(diào)節(jié)，經(jīng)多次試驗(yàn)測得平均調(diào)整時(shí)間為1.5秒；在水平調(diào)節(jié)完畢后舵機(jī)開始工作，舵機(jī)的工作使得電池板的仰角發(fā)生變化進(jìn)而導(dǎo)致左光敏電阻9與下光敏電阻8 (或由光敏電阻7與下光敏電阻8)的A/D采值之差變化。原理同上，平均調(diào)節(jié)時(shí)間0. 5秒。綜上小車通過對系統(tǒng)程序的精心設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對太陽能的更高效利用也實(shí)現(xiàn)了小車自動適應(yīng)環(huán)境的時(shí)間節(jié)約。這兩點(diǎn)大大的增加了車對能新能源的高效利用與節(jié)能。較佳地，所述太陽能電池板的引線通過設(shè)置在所述主軸上的電刷3與車體上的電路相連接。這樣可以避免電線因主軸的轉(zhuǎn)動調(diào)整而發(fā)生纏繞，從而可以避免由此所產(chǎn)生的電性連接等問題，并且結(jié)構(gòu)也更簡潔，不會因?yàn)殡娋€的存在而顯得凌亂。進(jìn)一步地，為了保證驅(qū)動的連續(xù)性，還包括蓄電池以及連接該蓄電池、太陽能電池板供電電路的選擇電路，以選擇充放電模式。關(guān)于蓄電池可以采用鋰電池或者選用比較大的鉛蓄電池，還可以選用超級電容。對于選擇電路，參見說明書附圖4所示的一種選擇電路，是一種最初的選擇電路，利用二極管的單向?qū)ㄌ匦裕x定最大輸出電壓為13. 2V最大輸出電流700mA的電池板和可輸出12V的鋰電池。由他們共同組成小車儲能部分，電池板可直接為小車提供能量也可為鋰電池充電。那么，參見說明書附圖4，當(dāng)陽光充足使太陽能電池板產(chǎn)生的電壓超過12v時(shí)，總線和2號支路導(dǎo)通，此時(shí)能為電池充電也能為車提供所需的電能，如果供電點(diǎn)位處的總開關(guān)為關(guān)閉狀態(tài)則電池板只為鋰電池充電；當(dāng)陽光不足使電池板產(chǎn)生的電壓低于12v時(shí)D2負(fù)極電壓高于其正極，電池板不再輸送電能過來，此刻只有1號支路導(dǎo)通即只有鋰電池提供為小車電能。這樣的電路雖然體現(xiàn)了電池板直接供能，但其供能易受環(huán)境影響進(jìn)而造成供能不穩(wěn)定，對車的各個模塊均有不同程度的損壞。出于此，該車裝備了如說明書附圖5的選擇電路，這樣的電路既能保證在陽光充足的條件下電池板為鋰電池充電和為車功能又能保證在陽光不足的條件下的車能正常的運(yùn)行，同時(shí)也節(jié)約了元器件。這里值得指出的是當(dāng)電池板產(chǎn)生的電壓高于12. 6v時(shí)，再給鋰電池充電會對其壽命有不良影響，為解決此問題可以專門為鋰電池另裝了 10歐姆的電阻(約為鋰電池內(nèi)阻)。[0037]較佳地，所述選擇電路與所述驅(qū)動裝置間設(shè)有穩(wěn)壓模塊，使小車的運(yùn)行更穩(wěn)定，且又增加了一份保障。較 佳地，所述控制器為AVR單片機(jī)。在國內(nèi)諸如太陽能車的研究已很多，在同等技術(shù)條件下現(xiàn)有方案幾乎全部是基于51單片機(jī)的，其弊端是內(nèi)存小，程序大會導(dǎo)致小車反應(yīng)速度較慢；實(shí)現(xiàn)多功能時(shí)需要另加芯片，造成資源浪費(fèi)；檢修困難。本方案使用AVR單片機(jī)可解決以上問題，也為無人駕駛汽車做了一次更為真切的試驗(yàn)。進(jìn)一步地，為了提高小車運(yùn)行的反應(yīng)速度，還包括設(shè)置在車體前側(cè)并輸出連接于所述控制器的三個光電開關(guān)，三個光電開關(guān)依次設(shè)置在車體的左前部、正前部和右前部。三個光電開關(guān)能感測到各自的正前方是否存在障礙物，并輸送回來電信號，以高低電平來表示(當(dāng)前方有障礙物時(shí)，本小車的光電開關(guān)輸送回低電平)，再通過程序判斷決定小車的運(yùn)動方向。若沒有障礙物小車將保持原運(yùn)動狀態(tài)；若左方有障礙物則右邊車輪靜止左邊車輪前進(jìn)，這樣實(shí)現(xiàn)了小車的右轉(zhuǎn)彎(也可以右輪反轉(zhuǎn)左輪正轉(zhuǎn)，當(dāng)檢測不到障礙時(shí)再一同正轉(zhuǎn)，這樣雖能加快轉(zhuǎn)彎時(shí)間但能量卻得到了浪費(fèi)?；诖吮拘≤囇b備了探測距離較長的光電開光以保證車能安全的轉(zhuǎn)彎和節(jié)能)；同理當(dāng)右方、前方、左前方、右前方有障礙時(shí)小車按程序做出相應(yīng)的調(diào)整，這里不再作介紹。小車轉(zhuǎn)180°的平均耗時(shí)2.0秒。小車也安裝了無線遙控裝置，可模擬無人駕駛。由于本小車?yán)昧?AVR單片機(jī)進(jìn)行控制，其功能更強(qiáng)。
權(quán)利要求1.一種智能太陽能車，包括車體和其驅(qū)動裝置，以及為所述驅(qū)動裝置提供電力的太陽能電池板(4)，其特征在于還包括安裝在所述車體上的水平轉(zhuǎn)動裝置、安裝在水平轉(zhuǎn)動裝置上的豎直轉(zhuǎn)動裝置，輸出連接該水平轉(zhuǎn)動裝置和豎直轉(zhuǎn)動裝置上的控制器，以及該控制器輸入連接的太陽跟蹤裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能太陽能車，其特征在于所述水平轉(zhuǎn)動裝置包括驅(qū)動電機(jī)和由該驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的豎直設(shè)置的主軸(6);所述豎直轉(zhuǎn)動裝置包括設(shè)置在所述主軸上的以驅(qū)動所述太陽能電池板在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動的舵機(jī)(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能太陽能車，其特征在于所述太陽能電池板通過轉(zhuǎn)軸連接在所述主軸上端，所述舵機(jī)則通過一驅(qū)動桿(2)連接到太陽能電池板背面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能太陽能車，其特征在于所述驅(qū)動電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的智能太陽能車，其特征在于所述太陽能跟蹤裝置包括四個光敏電阻，其一為設(shè)置在太陽能電池板背面的第一光敏電阻，另外三個則設(shè)置在太陽能電池板正面的呈三角形布局，且這三個光敏電阻相互間通過隔板(9)隔開。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一所述的智能太陽能車，其特征在于所述太陽能電池板的弓丨線通過設(shè)置在所述主軸上的電刷(3 )與車體上的電路相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的智能太陽能車，其特征在于還包括蓄電池以及連接該蓄電池、太陽能電池板供電電路的選擇電路，以選擇充放電模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能太陽能車，其特征在于所述選擇電路與所述驅(qū)動裝置間設(shè)有穩(wěn)壓模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能太陽能車，其特征在于所述控制器為AVR單片機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能太陽能車，其特征在于還包括設(shè)置在車體前側(cè)并輸出連接于所述控制器的三個光電開關(guān)，三個光電開關(guān)依次設(shè)置在車體的左前部、正前部和右前部。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能太陽能車，包括車體和其驅(qū)動裝置，以及為所述驅(qū)動裝置提供電力的太陽能電池板，還包括安裝在所述車體上的水平轉(zhuǎn)動裝置、安裝在水平轉(zhuǎn)動裝置上的豎直轉(zhuǎn)動裝置，輸出連接該水平轉(zhuǎn)動裝置和豎直轉(zhuǎn)動裝置上的控制器，以及該控制器輸入連接的太陽跟蹤裝置。依據(jù)本實(shí)用新型能夠?qū)μ柲苋肷浣嵌饶軌蚩焖夙憫?yīng)。
文檔編號B60L11/18GK202106863SQ201120200358
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者李海航, 楊嬌嬌, 馬國利 申請人:濱州學(xué)院