基于超級電容器儲能的光伏電站清掃機器人自供電系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于超級電容器儲能的光伏電站清掃機器人自供電系統，包括太陽能板、控制器以及與控制器連接的超級電容器、DC?DC轉換器和電量檢測通訊模塊。其中超級電容器分別與DC?DC轉換器以及電量檢測通訊模塊連接，DC?DC轉換器與清掃機器人的主控制器和驅動器連接；電量檢測通訊模塊分別連接到DC?DC轉換器和清掃機器人的主控制器。本實用新型的自供電系統可以實現清掃機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的自充電系統功能。
【專利說明】
基于超級電容器儲能的光伏電站清掃機器人自供電系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種光伏電站太陽能板智能清掃機器人的自供電系統，其涉及到太陽能光伏板發電、超級電容器儲能和穩壓電源、通訊等技術。【背景技術】
[0002]光伏電站的太陽能板組件長期暴露野外環境，其表面會被灰塵、鳥糞、殘葉等污濁物覆蓋，影響采光，降低發電效率，同時也會產生熱斑，損壞太陽能光伏板組件。
[0003]當前的幾種自動化清掃設備，其供電方式均為太陽能板加電池儲能供電的方式， 這種供電方式存在以下問題:1.電池儲能充電慢;2.電池在冬天的低溫情況下，往往不能供出足夠的電能，因此這些自動化清掃設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.使用電池不利于環保。
【發明內容】
[0004]針對現有的技術問題，本實用新型采用了超級電容器儲電，提供一種光伏電站清掃機器人自供電系統。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]基于超級電容器儲能的光伏電站清掃機器人自供電系統，包括太陽能板、控制器以及與控制器連接的超級電容器、DC-DC轉換器和電量檢測通訊模塊，所述超級電容器分別與DC-DC轉換器以及電量檢測通訊模塊連接，所述DC-DC轉換器與清掃機器人的主控制器和驅動器連接;所述電量檢測通訊模塊分別連接到所述DC-DC轉換器和清掃機器人的主控制器。
[0007]優選地，所述太陽能板設置在清掃機器人機身的上表面。太陽能板面對陽光，可最大化吸收太陽光。
[0008]進一步地，所述太陽能板和超級電容器之間還設有防反向二極管。
[0009]優選地，所述超級電容器采用多個模組并聯，每個模組由多個超級電容單體串聯而成。
[0010]優選地，所述超級電容單體采用2.7V的小型單體。[〇〇11]優選地，所述超級電容器安裝于清潔機器人的內腔中。超級電容器主要起儲存電能的作用，同時還可為清掃機器人配重，使機器人重心更低，運行時更加平穩。[0012 ]因為超級電容器的充放電是物理過程，充電時電壓上升，放電時電壓下降，超級電容器兩端的電壓一直隨著充放電的進行而變化，所以本實用新型采用DC-DC轉換器，將超級電容器模組兩端變化的電壓轉換成穩定的直流電壓，輸出供給智能清潔機器人工作。機器人控制和清掃作業所需的電能量，來自于安裝在清掃機器人上面的太陽能光伏板吸收太陽能，并轉換為電能，將電能存儲在超級電容器里，通過DC-DC轉換穩壓后，供機器人清掃作業時使用。
[0013]本實用新型的有益效果:
[0014](1)本實用新型采用超級電容器儲電，超級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，且其循環充放電次數可達到50萬次，解決了更換電池的問題， 而且沒有環境污染。
[0015](2)本實用新型的自供電系統和清掃機器人的其它功能系統結構一體化，不用鋪設專用軌道電纜、設立充電基站等輔助設施。
[0016](3)本實用新型的自供電系統使得清掃機器人能適應更低溫的工作環境;使用清潔能源，更加節能環保。【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型實施例中清掃機器人系統結構圖；
[0018]圖2是本實用新型自供電系統結構圖；
[0019]圖3是自供電狀態轉換原理圖；
[0020]圖中:1是電源系統，2是行走系統，3是除塵系統，4是清掃系統，5是控制系統，6是太陽能板，7是防反向二極管，8是超級電容器，9是DC-DC轉換器，10是電源管理和通訊接口。【具體實施方式】
[0021]本實用新型用于太陽能板智能清掃機器人的自供給電，電源系統1包括太陽能板、 控制器、與控制器連接的超級電容器、DC-DC轉換器和電量檢測通訊模塊。行走系統2包括履帶行走組件、行走電機等;除塵系統3包括離心風機、電機、輸出風管等;清掃系統4包括盤刷組件、傳動齒輪組件和驅動電機等。控制系統5包括主控制器、各種傳感器接口及其集成電路等。
[0022]其中，清掃機器人上表面的太陽能板利用太陽能產生電能，超級電容器8將電能存儲，存儲到滿電量時通過DC-DC轉換器9給清掃機器人提供穩定的電能，供清掃機器人進行清掃作業。當超級電容器上電量用到低于某個設定的閾值時，清掃機器人進入休眠等待狀態，超級電容器繼續充電，充滿電或電量達到某個設定的閾值時，啟動清掃機器人繼續作業。本實用新型的系統實現了清掃機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的功能。
[0023]電量檢測通訊模塊，用來測量電容的電壓和電量，并計算儲存能量，同時將充滿電、電量告警、虧電等信號，以及電源輸出正常、電源輸出不正常等信號通過RS232總線和機器人的主控制器通訊，主控制器也將DC-DC轉換啟動/停止等控制信號通過RS232總線傳輸到電源系統1的控制器。
[0024]超級電容器8可采用多個模組并聯，每個模組由多個超級電容單體串聯而成，通過串并聯組成所相應容量和工作電壓的模組。本實施中，超級電容器采用4個2.7V的小型單體串聯模組并聯使用，安裝于清潔機器人的內腔中，并置于除塵系統3的輸出風道的旁側。清掃機器人的前后左右蓋板四周近乎密封，保護內部各工作系統。
[0025]如圖3所示，本實施例的光伏電站清掃機器人根據陽光狀態和超級電容器儲能狀態，在充電、休眠、工作狀態之間轉換。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的自充電系統功能。
【主權項】
1.基于超級電容器儲能的光伏電站清掃機器人自供電系統，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電容器、DC-DC轉換器和電量檢測通訊模塊，所述超級 電容器分別與DC-DC轉換器以及電量檢測通訊模塊連接，所述DC-DC轉換器與清掃機器人的 主控制器和驅動器連接;所述電量檢測通訊模塊分別連接到所述DC-DC轉換器和清掃機器 人的主控制器。2.根據權利要求1所述的基于超級電容器儲能的光伏電站清掃機器人自供電系統，其 特征在于，所述太陽能板設置在清掃機器人機身的上表面。3.根據權利要求1所述的基于超級電容器儲能的光伏電站清掃機器人自供電系統，其 特征在于，所述太陽能板和超級電容器之間還設有防反向二極管。4.根據權利要求1所述的基于超級電容器儲能的光伏電站清掃機器人自供電系統，其 特征在于，所述超級電容器采用多個模組并聯，每個模組由多個超級電容單體串聯而成。5.根據權利要求4所述的基于超級電容器儲能的光伏電站清掃機器人自供電系統，其 特征在于，所述超級電容單體采用2.7V的小型單體。6.根據權利要求1至5之一所述的基于超級電容器儲能的光伏電站清掃機器人自供電 系統，其特征在于，所述超級電容器安裝于清潔機器人的內腔中。
【文檔編號】H02J7/00GK205693626SQ201620602103
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月17日 公開號201620602103.X, CN 201620602103, CN 205693626 U, CN 205693626U, CN-U-205693626, CN201620602103, CN201620602103.X, CN205693626 U, CN205693626U
【發明人】蔣麒麟, 葛東陽, 王偉建, 陳健飛, 馮越寧
【申請人】南京仁義機器人有限公司