基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的光伏電站清掃機(jī)器人自供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的光伏電站清掃機(jī)器人自供電系統(tǒng)，包括太陽能板、控制器以及與控制器連接的超級(jí)電容器、DC?DC轉(zhuǎn)換器和電量檢測(cè)通訊模塊。其中超級(jí)電容器分別與DC?DC轉(zhuǎn)換器以及電量檢測(cè)通訊模塊連接，DC?DC轉(zhuǎn)換器與清掃機(jī)器人的主控制器和驅(qū)動(dòng)器連接；電量檢測(cè)通訊模塊分別連接到DC?DC轉(zhuǎn)換器和清掃機(jī)器人的主控制器。本實(shí)用新型的自供電系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)清掃機(jī)器人不依靠外部供給電源，只要吸收充足陽光即可自行完成清掃作業(yè)的自充電系統(tǒng)功能。
【專利說明】
基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的光伏電站清掃機(jī)器人自供電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光伏電站太陽能板智能清掃機(jī)器人的自供電系統(tǒng)，其涉及到太陽能光伏板發(fā)電、超級(jí)電容器儲(chǔ)能和穩(wěn)壓電源、通訊等技術(shù)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]光伏電站的太陽能板組件長(zhǎng)期暴露野外環(huán)境，其表面會(huì)被灰塵、鳥糞、殘葉等污濁物覆蓋，影響采光，降低發(fā)電效率，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生熱斑，損壞太陽能光伏板組件。
[0003]當(dāng)前的幾種自動(dòng)化清掃設(shè)備，其供電方式均為太陽能板加電池儲(chǔ)能供電的方式， 這種供電方式存在以下問題:1.電池儲(chǔ)能充電慢;2.電池在冬天的低溫情況下，往往不能供出足夠的電能，因此這些自動(dòng)化清掃設(shè)備在冬天難以正常工作;3.電池的壽命有限，且人工更換電池比較困難;4.使用電池不利于環(huán)保。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了超級(jí)電容器儲(chǔ)電，提供一種光伏電站清掃機(jī)器人自供電系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的光伏電站清掃機(jī)器人自供電系統(tǒng)，包括太陽能板、控制器以及與控制器連接的超級(jí)電容器、DC-DC轉(zhuǎn)換器和電量檢測(cè)通訊模塊，所述超級(jí)電容器分別與DC-DC轉(zhuǎn)換器以及電量檢測(cè)通訊模塊連接，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器與清掃機(jī)器人的主控制器和驅(qū)動(dòng)器連接;所述電量檢測(cè)通訊模塊分別連接到所述DC-DC轉(zhuǎn)換器和清掃機(jī)器人的主控制器。
[0007]優(yōu)選地，所述太陽能板設(shè)置在清掃機(jī)器人機(jī)身的上表面。太陽能板面對(duì)陽光，可最大化吸收太陽光。
[0008]進(jìn)一步地，所述太陽能板和超級(jí)電容器之間還設(shè)有防反向二極管。
[0009]優(yōu)選地，所述超級(jí)電容器采用多個(gè)模組并聯(lián)，每個(gè)模組由多個(gè)超級(jí)電容單體串聯(lián)而成。
[0010]優(yōu)選地，所述超級(jí)電容單體采用2.7V的小型單體。[〇〇11]優(yōu)選地，所述超級(jí)電容器安裝于清潔機(jī)器人的內(nèi)腔中。超級(jí)電容器主要起儲(chǔ)存電能的作用，同時(shí)還可為清掃機(jī)器人配重，使機(jī)器人重心更低，運(yùn)行時(shí)更加平穩(wěn)。[0012 ]因?yàn)槌?jí)電容器的充放電是物理過程，充電時(shí)電壓上升，放電時(shí)電壓下降，超級(jí)電容器兩端的電壓一直隨著充放電的進(jìn)行而變化，所以本實(shí)用新型采用DC-DC轉(zhuǎn)換器，將超級(jí)電容器模組兩端變化的電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓，輸出供給智能清潔機(jī)器人工作。機(jī)器人控制和清掃作業(yè)所需的電能量，來自于安裝在清掃機(jī)器人上面的太陽能光伏板吸收太陽能，并轉(zhuǎn)換為電能，將電能存儲(chǔ)在超級(jí)電容器里，通過DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓后，供機(jī)器人清掃作業(yè)時(shí)使用。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:
[0014](1)本實(shí)用新型采用超級(jí)電容器儲(chǔ)電，超級(jí)電容器的工作溫度范圍為-40?70°C， 在寒冷的冬季仍能可靠工作，且其循環(huán)充放電次數(shù)可達(dá)到50萬次，解決了更換電池的問題， 而且沒有環(huán)境污染。
[0015](2)本實(shí)用新型的自供電系統(tǒng)和清掃機(jī)器人的其它功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一體化，不用鋪設(shè)專用軌道電纜、設(shè)立充電基站等輔助設(shè)施。
[0016](3)本實(shí)用新型的自供電系統(tǒng)使得清掃機(jī)器人能適應(yīng)更低溫的工作環(huán)境;使用清潔能源，更加節(jié)能環(huán)保?！靖綀D說明】

[0017]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中清掃機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型自供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖3是自供電狀態(tài)轉(zhuǎn)換原理圖；
[0020]圖中:1是電源系統(tǒng)，2是行走系統(tǒng)，3是除塵系統(tǒng)，4是清掃系統(tǒng)，5是控制系統(tǒng)，6是太陽能板，7是防反向二極管，8是超級(jí)電容器，9是DC-DC轉(zhuǎn)換器，10是電源管理和通訊接口?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用新型用于太陽能板智能清掃機(jī)器人的自供給電，電源系統(tǒng)1包括太陽能板、 控制器、與控制器連接的超級(jí)電容器、DC-DC轉(zhuǎn)換器和電量檢測(cè)通訊模塊。行走系統(tǒng)2包括履帶行走組件、行走電機(jī)等;除塵系統(tǒng)3包括離心風(fēng)機(jī)、電機(jī)、輸出風(fēng)管等;清掃系統(tǒng)4包括盤刷組件、傳動(dòng)齒輪組件和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等?？刂葡到y(tǒng)5包括主控制器、各種傳感器接口及其集成電路等。
[0022]其中，清掃機(jī)器人上表面的太陽能板利用太陽能產(chǎn)生電能，超級(jí)電容器8將電能存儲(chǔ)，存儲(chǔ)到滿電量時(shí)通過DC-DC轉(zhuǎn)換器9給清掃機(jī)器人提供穩(wěn)定的電能，供清掃機(jī)器人進(jìn)行清掃作業(yè)。當(dāng)超級(jí)電容器上電量用到低于某個(gè)設(shè)定的閾值時(shí)，清掃機(jī)器人進(jìn)入休眠等待狀態(tài)，超級(jí)電容器繼續(xù)充電，充滿電或電量達(dá)到某個(gè)設(shè)定的閾值時(shí)，啟動(dòng)清掃機(jī)器人繼續(xù)作業(yè)。本實(shí)用新型的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了清掃機(jī)器人不靠外部供給電源，只要吸收充足陽光就能自行完成清掃作業(yè)的功能。
[0023]電量檢測(cè)通訊模塊，用來測(cè)量電容的電壓和電量，并計(jì)算儲(chǔ)存能量，同時(shí)將充滿電、電量告警、虧電等信號(hào)，以及電源輸出正常、電源輸出不正常等信號(hào)通過RS232總線和機(jī)器人的主控制器通訊，主控制器也將DC-DC轉(zhuǎn)換啟動(dòng)/停止等控制信號(hào)通過RS232總線傳輸?shù)诫娫聪到y(tǒng)1的控制器。
[0024]超級(jí)電容器8可采用多個(gè)模組并聯(lián)，每個(gè)模組由多個(gè)超級(jí)電容單體串聯(lián)而成，通過串并聯(lián)組成所相應(yīng)容量和工作電壓的模組。本實(shí)施中，超級(jí)電容器采用4個(gè)2.7V的小型單體串聯(lián)模組并聯(lián)使用，安裝于清潔機(jī)器人的內(nèi)腔中，并置于除塵系統(tǒng)3的輸出風(fēng)道的旁側(cè)。清掃機(jī)器人的前后左右蓋板四周近乎密封，保護(hù)內(nèi)部各工作系統(tǒng)。
[0025]如圖3所示，本實(shí)施例的光伏電站清掃機(jī)器人根據(jù)陽光狀態(tài)和超級(jí)電容器儲(chǔ)能狀態(tài)，在充電、休眠、工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。不用依靠外部供給電源，只要吸收充足陽光即可自行完成清掃作業(yè)的自充電系統(tǒng)功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的光伏電站清掃機(jī)器人自供電系統(tǒng)，其特征在于，包括太陽能 板、控制器以及與控制器連接的超級(jí)電容器、DC-DC轉(zhuǎn)換器和電量檢測(cè)通訊模塊，所述超級(jí) 電容器分別與DC-DC轉(zhuǎn)換器以及電量檢測(cè)通訊模塊連接，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器與清掃機(jī)器人的 主控制器和驅(qū)動(dòng)器連接;所述電量檢測(cè)通訊模塊分別連接到所述DC-DC轉(zhuǎn)換器和清掃機(jī)器 人的主控制器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的光伏電站清掃機(jī)器人自供電系統(tǒng)，其 特征在于，所述太陽能板設(shè)置在清掃機(jī)器人機(jī)身的上表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的光伏電站清掃機(jī)器人自供電系統(tǒng)，其 特征在于，所述太陽能板和超級(jí)電容器之間還設(shè)有防反向二極管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的光伏電站清掃機(jī)器人自供電系統(tǒng)，其 特征在于，所述超級(jí)電容器采用多個(gè)模組并聯(lián)，每個(gè)模組由多個(gè)超級(jí)電容單體串聯(lián)而成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的光伏電站清掃機(jī)器人自供電系統(tǒng)，其 特征在于，所述超級(jí)電容單體采用2.7V的小型單體。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的光伏電站清掃機(jī)器人自供電 系統(tǒng)，其特征在于，所述超級(jí)電容器安裝于清潔機(jī)器人的內(nèi)腔中。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK205693626SQ201620602103
【公開日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日 公開號(hào)201620602103.X, CN 201620602103, CN 205693626 U, CN 205693626U, CN-U-205693626, CN201620602103, CN201620602103.X, CN205693626 U, CN205693626U
【發(fā)明人】蔣麒麟, 葛東陽, 王偉建, 陳健飛, 馮越寧
【申請(qǐng)人】南京仁義機(jī)器人有限公司