專利名稱：車輛用太陽光線跟蹤太陽能電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛用太陽光線跟蹤太陽能電池裝置。更特別地，本發(fā)明涉及一種車輛用太陽光線跟蹤太陽能電池裝置，其能夠依照太陽光線的照射角度以及車輛的位置和姿勢，通過調(diào)整太陽能電池所安裝的車身面板的傾斜度(tilt)而最優(yōu)化太陽光線收集。
背景技術(shù)：
隨著對生態(tài)友好能源領(lǐng)域的全球興趣的增長，已進(jìn)行了將例如太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)用于車輛的諸多研究。尤其是，對于開發(fā)車輛用太陽能電池的期望已激發(fā)了巨大的興趣。例如，安裝有硅太陽能電池板的天窗已應(yīng)用于混合電動車輛(HEV)的車身頂部。然而，當(dāng)太陽能電池安裝在車輛上時，太陽光線收集率基于車輛當(dāng)前位置和姿勢而顯著變化。因此，由于太陽光線收集率不能始終最優(yōu)化，所以車輛用太陽能電池具有比實(shí)際可能的發(fā)電效率低的缺點(diǎn)。另外，由于與通常安裝在建筑物的外墻或屋頂上的太陽能電池相比，安裝在車輛上的太陽能電池具有有限的可安裝空間，所以在占據(jù)盡可能少的空間的有限區(qū)域內(nèi)，盡可能多地獲得最大發(fā)電效率很重要。在本背景技術(shù)部分中公開的以上信息僅用于增強(qiáng)對于本發(fā)明背景的理解，因此其可能包含不構(gòu)成本國內(nèi)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種太陽光線跟蹤太陽能電池裝置，其被配置成通過在車輛面板上安裝能夠使安裝有太陽能電池的車輛面板升高和降低的致動器，并且通過基于車輛位置和姿勢以及太陽光線的照射角度控制致動器的操作，來調(diào)整安裝有太陽能電池的車身面板的傾斜度，而最優(yōu)化太陽光線收集。一方面，本發(fā)明提供一種車輛用太陽光線跟蹤太陽能電池裝置，包括車身面板，其具有安裝太陽能電池的頂面；一個或多個高度可調(diào)致動器，其安裝在車身面板的底面上并且上下移動；以及集成控制器，其通過綜合使用安裝在車輛上的各種傳感器所輸出的信號，控制高度可調(diào)致動器的操作。在一個示例性實(shí)施例中，高度可調(diào)致動器可安裝在車身面板底面的各個角部并且擴(kuò)張和收縮，以使車身面板的各個角部升高和降低。在另一示例性實(shí)施例中，高度可調(diào)致動器可另外安裝在車身面板底面的各個中間邊緣部并且擴(kuò)張和收縮，以使車身面板的各個邊緣升高和降低。在又一示例性實(shí)施例中，傳感器可選自以下裝置室外溫度傳感器、全球定位系統(tǒng)、磁場傳感器及其組合，并且集成控制器通過使用從至少一種傳感器輸出的信號，來控制高度可調(diào)致動器的操作。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，由于安裝在車身面板上的太陽能電池依照從安裝在車輛上的傳感器輸出的信息信號來跟蹤太陽光線，因此太陽能電池板能夠最佳地收集太陽光線以最大化太陽光線收集率，并且因而無論太陽光線的照射角度以及車輛的姿勢和位置如何，都能夠最大化發(fā)電效率。在下文中討論本發(fā)明的其他方面和示例性實(shí)施例。


現(xiàn)在將參照附圖中示出的某些示例性實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的上述和其他特征，附圖在下文中僅以例示的方式給出，因此不限制本發(fā)明，并且其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的車輛用太陽能電池裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的車輛用太陽能電池裝置的示意圖；并且圖3至6是示出圖I的太陽能電池裝置的各種操作狀態(tài)的視圖。附圖中給出的附圖標(biāo)記包括對以下進(jìn)一步討論的下列元件的參照10 :車輛表面11 :安裝太陽能電池的車身面板12 :面板支承13:支承14 :齒條(rack gear)15:電機(jī)16 :集成控制器17 :安裝在車輛上的傳感器18 :高度可調(diào)致動器18a :角部致動器18b、18c :中間邊緣致動器應(yīng)該理解的是，附圖不一定按照比例繪制，而是呈現(xiàn)出說明本發(fā)明的基本原理的各種示例性特征的某種程度的簡化表現(xiàn)形式。文中所公開的包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀的本發(fā)明的具體設(shè)計特征，將部分地由特定目的的應(yīng)用和使用環(huán)境來確定。在圖中，貫穿附圖的多幅圖中相同的附圖標(biāo)記表示本發(fā)明的相同或等價的部件。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的各種實(shí)施例，其實(shí)例在附圖中示出并在以下予以說明。雖然將結(jié)合示例性實(shí)施例說明本發(fā)明，但是將會理解的是，本說明并非意在將本發(fā)明限制于這些示例性實(shí)施例。相反，本發(fā)明的意圖在于不僅涵蓋這些示例性實(shí)施例，而且涵蓋可包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代方式、改型、等價方式以及其他實(shí)施例。應(yīng)該理解的是，本文所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或者其他類似術(shù)語包括通常的機(jī)動車輛，例如包括運(yùn)動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛在內(nèi)的客運(yùn)車輛，包括各種艇和船在內(nèi)的水運(yùn)工具、以及飛行器，等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合電動車輛、氫動力車輛和其他代用燃料車輛(例如，從石油之外的資源取得的燃料)。如本文所提及的，混合動力車輛是具有兩種或更多種動力源的車輛，例如同時擁有汽油動力和電動力的車輛。
本發(fā)明涉及一種車輛用太陽能電池裝置，其能夠依照太陽光線的照射角度，可變地改變安裝太陽能電池的車身面板的姿勢。車身面板被設(shè)計成，通過綜合使用從安裝在車輛上的多種傳感器輸出的信號執(zhí)行控制的集成控制器，依照太陽光線的照射角度以及車輛的位置和姿勢，在多種方向上傾斜。因此，本發(fā)明被設(shè)計成，通過依照太陽光線的照射角度以及車輛的姿勢和位置，控制安裝在車身面板上的太陽能電池的傾斜度，而最優(yōu)化太陽光線的收集。如圖I和2中所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的車輛用太陽能電池裝置可包括車身面板11，在其上安裝太陽能電池；多個高度可調(diào)致動器18，其安裝在車身面板11的底面上，并且被配置成根據(jù)集成控制器16執(zhí)行的控制而上下擴(kuò)張和收縮。集成控制器16通過綜合使用從安裝在車輛上的多種傳感器17輸出的信號，來執(zhí)行致動器的控制。該車輛面板11可安裝在車輛的朝外的表面上，例如車輛頂部?？赏ㄟ^高度可調(diào)致動器18的操作，有效地實(shí)現(xiàn)安裝太陽能電池的車身面板11的角度調(diào)整。例如，如圖I中所示，高度可調(diào)致動器18可劃分為角部致動器18a和中間致動器18b。角部致動器18a可分別設(shè)置在車身面板11的下表面或底面的角部。角部致動器18a上下擴(kuò)張和收縮操作，從而取決于特定的致動器被指示如何移動，而使車身面板11的各個角部升高或降低。例如，可控制一個致動器18c移動第一規(guī)定距離，同時可控制其它致動器移動第二規(guī)定距離。替換性地，為了為車身面板11提供更穩(wěn)定的支撐，可在車身面板11的相反角部之間的車身面板11的邊緣的中間部分(也稱為“中間邊緣部”)布置中間致動器18b。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，如圖2中所示，高度可調(diào)致動器18c可安裝在車身面板11的底面/下表面的邊緣的中間部分，以便在豎直方向上擴(kuò)張或收縮，從而使車身面板11的至少一個邊緣以及車輛面板的兩個其他邊緣的至少一部分升高或降低。例如，可以任何方向的角度使面板傾斜，該角度能夠通過以特定組合擴(kuò)張和收縮致動器而適當(dāng)形成。如圖I中所示，當(dāng)在車身面板11的角部布置角部致動器18a時，車身面板11的至少一個選定的角部通過集成控制器16的控制而被升高或降低。當(dāng)車身面板11除了一個角部之外的所有角部均被升高時，車身面板11的左前、左后、右前和右后部分的其中之一被舉起。參照圖6，當(dāng)車身面板11除了左前角部之外的所有角部均被升高時，車身面板11在右后部分被舉起。此時，右后致動器18a的擴(kuò)張長度處于其最聞點(diǎn)，而左后和右如致動器18a以及中間(中間邊緣)致動器18b依照要求的車身面板11的傾斜度，收縮/擴(kuò)張至適當(dāng)?shù)拈L度。即，當(dāng)車身面板11的角部之一被舉起時，致動器18響應(yīng)于車身面板11的傾斜度而擴(kuò)張，并因此支撐車身面板11。另外，當(dāng)直線排列的致動器18擴(kuò)張時，如圖4和5中所示，車身面板11的后部或右部可被舉起?？稍谂c上述相反的方面將車身面板11舉起。也就是說，可依照太陽光線的照射角度(或太陽的位置)，使車身面板11的前、后、左、右側(cè)的其中之一升高或返回至初始姿勢。致動器18的上述操作由集成控制器16控制。也就是說，安裝在車身面板11的下表面/底面上的致動器18的擴(kuò)張和收縮或者縮進(jìn)和降低長度由集成控制器16確定，后者通過使用從安裝在車輛上的多種不同傳感器17輸入的信息而整體控制各個致動器18的操作。通過所確定的擴(kuò)張和收縮長度，能夠控制車身面板11的傾斜度。如上所述，能夠通過高度可調(diào)致動器18將安裝有太陽能電池的車身面板11在其前、后、左、右及對角線部分自由地舉起。因此，能夠響應(yīng)于太陽的位置調(diào)整車身面板11的姿勢(或傾斜度)，從而依照車輛的位置和姿勢以及太陽光線的照射角度，最大化太陽光線的收集效率。參照圖I和圖2，面板支承12安裝在車身面板11的下表面/底面的各個角部和中間邊緣部，并且高度可調(diào)致動器18安裝在各個面板支承12與車輛表面10之間。任何能夠在豎直方向上擴(kuò)張和收縮或者縮回和降低以便上下移動各個支承13且因此升高和降低車身面板11的裝置均可用作高度可調(diào)致動器18。另外，可使用構(gòu)成常規(guī)致動器的組件。例如，參照圖I和圖2，高度可調(diào)致動器18可包括安裝在車輛表面或襯底10上的電機(jī)15 ;連接于電機(jī)15的驅(qū)動軸的小齒輪(未示出)；齒條14，具有與小齒輪嚙合的第一端和連結(jié)于支承的第二端，并且被配置成沿支承13的引導(dǎo)部上下移動；以及支承，其中插入齒條的第二端，并且其連結(jié)于面板支承12的底面。此處，引導(dǎo)部形成在支承13的內(nèi)壁上，以起到引導(dǎo)齒條14的上下移動的作用。另外，高度可調(diào)致動器18可使用液壓缸、氣動缸、電動缸、機(jī)械缸中的任何一種及其組合。此外，可使用例如蝸輪、錐齒輪等的各種齒輪作為齒輪組件。另外，可使用室外溫度傳感器、全球定位系統(tǒng)(GPS)、磁場傳感器、傾斜傳感器等作為傳感器17，為集成控制器控制高度可調(diào)致動器18的操作提供信息。也可使用能夠安裝在車輛上的其他傳感器。集成控制器16基于從至少一種傳感器接收到的信號控制致動器18的操作。室外溫度傳感器用于檢測車輛的室外溫度。通過使用室外溫度傳感器，可記錄當(dāng)前太陽光線的強(qiáng)度。GPS用于識別車輛的當(dāng)前位置。通過使用GPS，可獲得車輛的絕對時間，由此可識別關(guān)于車輛當(dāng)前位置和太陽姿態(tài)的信息。磁場傳感器用于通過檢測地球內(nèi)流動的弱磁場的方向，來檢測車輛的移動方向。通過使用磁場傳感器，可確定車輛的移動方向。傾斜傳感器用于基于車輛是否向前、向后、向左或向右傾斜來檢測車輛的當(dāng)前姿勢。通過使用傾斜傳感器，可識別車輛當(dāng)前傾斜度。集成控制器16可配置成通過綜合使用從傳感器17獲得的信息，依照太陽光線的照射角度以及車輛的姿勢和位置，最優(yōu)化安裝在車身面板11上的太陽能電池的傾斜度。在上述傳感器17當(dāng)中，可使用至少一種或多種傳感器。然而，為了有效地跟蹤太陽光線，可通過向集成控制器16提供各種傳感器信號來實(shí)現(xiàn)集成控制器16的控制。也就是說，通過使用各種傳感器而非使用一種傳感器，可集成室外溫度信息、車輛的姿勢(或傾斜度)和位置信息、車輛的移動方向信息、以及太陽姿態(tài)的信息，并且因此可依照太陽的位置最優(yōu)化地移動安裝在車身面板11上的太陽能電池。如上所述，可通過集成太陽光線當(dāng)前強(qiáng)度的信息、太陽姿態(tài)的信息、以及車輛的位置和傾斜度的信息，來確定車身面板11關(guān)于太陽光線的照射角度的最優(yōu)化位置和姿勢，這些信息可從例如室外溫度傳感器、GPS、磁場傳感器和傾斜傳感器等的傳感器17輸出的信息信號獲得。也就是說，集成控制器16基于該信息，控制各個致動器18的操作，使得車身面板11具有最優(yōu)化位置和姿勢。此外，能夠不同地實(shí)現(xiàn)高度可調(diào)致動器18對車身面板11的傾斜姿勢的控制。這將在下文中說明。圖3至6是示例性示出圖I的示例性實(shí)施例的操作狀態(tài)的視圖。圖3示出在所有的致動器18操作之前，車身面板11被緊密收縮至車輛表面10的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，所有的致動器18均收縮(降低)。因此，車輛表面10的開口處于關(guān)閉狀態(tài)。圖4示出車身面板11如通常的天窗一樣傾斜的狀態(tài)。因此，車身面板11向前傾斜(即車身面板11的前部緊密接觸車輛表面10)，因而車身面板11的后部被舉起。相反，也可使車身面板11向后傾斜(即車身面板11的后部緊密接觸車輛表面10)，因而車身面板11的前部被舉起。圖5與圖4類似。然而，圖5示出車身面板11向左傾斜的狀態(tài)。也就是說，車身面板11的左部緊密接觸車輛表面10，而車身面板11的右部被舉起。如上所述，圖6示出車身面板11除了左前部之外的所有部分被舉起的狀態(tài)。也就是說，車身面板11的左前部緊密接觸車輛表面10，而面板的其余部分被致動器18舉起。另夕卜，也可使車身面板11向左后、右前或右后傾斜，因而除了左后、右前和右后部之一以外的其余致動器和面板部分被舉起。如上所述，由于車身面板11能夠依照太陽的位置可變地自由傾斜，因此能夠最大化具有有限面積并且安裝在車身面板11上的太陽能電池的發(fā)電效率。同時，作為車身的一部分，車身面板11能夠通過依照高度可調(diào)致動器18的操作上下移動，而開啟和關(guān)閉露出的車輛表面10。如圖I中所示，可通過安裝在車身面板11的角部的致動器18，使車身面板11向左、向右、向前、向后和在對角線方向傾斜。另外，當(dāng)車身面板11被設(shè)計成具有與車頂?shù)恼麄€區(qū)域相似或相同的區(qū)域時，如圖2中所示，可將致動器18僅安裝在車身面板11的邊緣的中間部分，使得能夠考慮車輛的運(yùn)行性能，而使車身面板11僅向前、向后、向左和向右傾斜。另外，當(dāng)支撐太陽能電池的車身面板11在車輛行駛或停止時連續(xù)移動時，電力消耗和動力消耗增加。因此，可控制車身面板11使得車身面板11在預(yù)定時間改變其傾斜度(例如，每十分鐘改變其傾斜度)，從而降低車輛的電力消耗和動力消耗，并且防止車身面板阻礙車輛的性能。此外，當(dāng)車輛的運(yùn)行性能由于車身面板11的傾斜度調(diào)整而受到損害時，例如當(dāng)車身面板11的前部被舉起時，為了自然地保持越過和通過車身面板11的氣流，類似于常規(guī)的全景天窗，可在車身面板11的前緣或所有邊緣安裝遮風(fēng)檐(visor)。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的車輛用太陽能電池裝置通常可應(yīng)用于車輛頂板，其在車輛外表面中具有最大面積。然而，本發(fā)明不限于此。該太陽能電池裝置可應(yīng)用于能夠安裝太陽能電池的任何部分，例如發(fā)動機(jī)罩板、行李箱板、翼子板等等。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的車輛用太陽能電池裝置可通過在車輛上安裝太陽能電池、致動器和適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，而?yīng)用于各種車輛，例如汽車、腳踏車、自行車等等。另外，還可通過在建筑物上安裝太陽能電池、致動器和適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳎鴮⑻柲茈姵匮b置應(yīng)用于建筑物。在附圖中，為了本發(fā)明的車輛用太陽能電池裝置的清晰，可能夸大了組件的尺寸。另外，取決于車輛設(shè)計，車身面板可以彎曲。然而為了方便，在附圖中示出了平坦的車身面板，但其不限制本發(fā)明。已參照其示例性實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的是，在不偏離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對這些實(shí)施例進(jìn)行改變，本發(fā)明的范圍限定在所附權(quán)利要求及其等效形式中。
權(quán)利要求
1.一種車輛用太陽光線跟蹤太陽能電池裝置，包括 車身面板，具有安裝太陽能電池的頂面； 一個或多個高度可調(diào)致動器，安裝在所述車身面板的底面上，并且上下移動；以及 集成控制器，其配置成基于從安裝在所述車輛上的各種傳感器輸出的信號，控制所述高度可調(diào)致動器的操作，所述信號被所述集成控制器用于確定所述太陽能電池的最高效定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽光線跟蹤太陽能電池裝置，其中所述高度可調(diào)致動器安裝在所述車身面板的底面的各個角部，并且縮進(jìn)和降低，以使所述車身面板的角部升高和降低。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽光線跟蹤太陽能電池裝置，其中所述高度可調(diào)致動器安裝在所述車身面板的底面的各個中間邊緣部，并且縮進(jìn)和降低，以使所述車身面板的邊緣升聞和降低。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽光線跟蹤太陽能電池裝置，其中所述傳感器選自室外溫度傳感器、全球定位系統(tǒng)、磁場傳感器及其組合，并且所述集成控制器通過使用從至少一種所述傳感器輸出的信號來控制所述高度可調(diào)致動器的操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽光線跟蹤太陽能電池裝置，其中所述高度可調(diào)致動器各自基于所述太陽能電池的期望的傾斜方向而被獨(dú)立控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車輛用太陽光線跟蹤太陽能電池裝置。該裝置包括車身面板，其具有安裝太陽能電池的頂面；一個或多個高度可調(diào)致動器，其安裝在車身面板的底面上并且上下移動；以及集成控制器，其通過綜合使用從安裝在車輛上的各種傳感器輸出的信號來控制高度可調(diào)致動器的操作，該信號由集成控制器用于確定太陽能電池的最高效定位。
文檔編號H01L31/042GK102975597SQ201110371938
公開日2013年3月20日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者金元中, 張容準(zhǔn), 金容九, 宋仁雨, 宋美蓮, 李起春, 金相學(xué), 李芝容 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社