本发明涉及一种电动车辆，并且更具体地但非排他性地涉及一种太阳能跟踪式电动车辆，该太阳能跟踪式电动车辆的车架相对于车辆的车轮可选择性地调节。
背景技术：
电动车辆是一种利用电动机进行推进的车辆。电动车辆因此可以采取许多不同形式的电源供电。在一种实施方式中，推进车辆所需的全部或至少部分能量可以源于转化为电能的太阳能。这通常通过使用太阳能电池板、更具体地通过使用光伏电池板来实现，其中，光伏电池板使用呈现光伏效应的半导体材料来将太阳能转换成直流电。
由太阳能完全或至少大幅度供电的电动车辆被称为太阳能车辆。然而，本说明书中描述的技术不限于在太阳能车辆中使用，并且将在任何利用太阳能电池板以至少在某种程度上作为主要能源或者能量增加源的车辆中获得应用。因此，在说明书中使用术语“电动车辆”，并且应该被解释为描述包括至少部分地增加其动力的太阳能电池板的任何车辆。
太阳能电池板通常被构造成能够跟踪太阳的移动，以使进入的太阳光与电池板之间的入射角最小化。这提高了太阳能电池板的效率，并且小角度的跟踪通常会导致效率的显著提高，特别是在太阳处于其周日弧中的低点处的情况下。
本领域中已知能够在一定程度上进行太阳能跟踪的电动车辆。在现有的实施方式中，通过使铰接式太阳能电池板相对于车辆的车身和车架移位来实现太阳能跟踪。例如，us2012/0043143公开了一种具有较大的可折叠表面区域的太阳能电动车辆，该可折叠表面区域可以朝向太阳定向以产生最多的电力。通过使可折叠太阳能电池板相对于车辆的车架移位来实现太阳能跟踪。因此，在车辆车架保持静止的同时使太阳能电池板相对于车架移位。与可独立移位的太阳能电池板相关联的问题是与可靠的太阳能跟踪和铰接系统相关联的成本和复杂性。如果在车辆移动的同时使用可独立移位的太阳能电池板，则可独立移位的太阳能电池板也可能具有不利的空气动力学影响。
us2014/0297072还公开了一种可以倾斜的太阳能电池板，同时该电池板也可以在展开位置与收起位置之间移位。然而，在该示例中使用从车辆车架延伸的车载液压缸来使整个车辆倾斜。然而，显而易见的是，这种构型只能在车辆静止时使用。在us2014/0297072中提出的系统在驾驶时不会提高车辆的效率。另外，所提出的构型需要完全独立且附加的致动系统，而这增加了车辆的成本和复杂性。
cn103481786公开了一种机器人车辆，该机器人车辆具有车架以及设置在车架的每侧上的可调节悬架装置。每个悬架装置均包括单个致动器，该致动器通过两个可枢转的连接臂来控制两个车轮相对于车架的位移。因此四个车轮不是可独立控制的，其中，两个车轮共用一个共同的悬架装置。机器人车辆确实包括太阳能电池板，但由于四个车轮不能独立移位，所以它们可以倾斜的程度受到限制。该文献并未公开任何将车辆的倾斜能力用于任何形式的太阳能跟踪的意图，并且该车辆并不是按照这种意图来进行相应地设计，而这从太阳能电池板的定向来看是很明显的。车辆的倾斜将导致一个电池板的入射角的改善，但对于相反的太阳能电池板的入射角会受到不利影响。此外，车身运动不是围绕现有的汽车或悬架系统设计，而是整个汽车围绕需要穿越复杂和恶劣地形并需要适应该地形而设计，而这实际上是该发明的悬架-车身系统的唯一目的。
因此，本发明的目的是提供一种将至少部分地减少上述缺点的电动车辆。
本发明的另一个目的是提供一种将是现有电动车辆的有用替代品的电动车辆。
技术实现要素：
根据本发明，提供了一种电动车辆，包括：
车架；
悬架装置，该悬架装置用于将车架连接至车辆的车轮；
相对于车架可固定的太阳能电池板；
其特征在于，可以通过调节悬架装置来选择性地调节车架的至少一部分相对于由车辆的车轮限定的平面的定向，以同时调节太阳能电池板的角度定向。
在一种实施方式中，车辆的整个车架设置成能够相对于由车辆的车轮限定的平面移位，并且在替代实施方式中仅车辆的车架的一部分设置成能够相对于由车辆的车轮限定的平面移位。
太阳能电池板设置成固定至车架，或者太阳能电池板设置成固定至车身，车身又固定至车架。
在优选实施方式中，太阳能电池板刚性地固定至车架或车身，以使太阳能电池板不能相对于车架或车身移位。
悬架装置设置成包括多个悬架子装置，其中，每个悬架子装置与车辆的单独的车轮相关联。
优选地，每个悬架子装置均是可独立调节的。更具体地，每个悬架子装置的有效高度优选是可独立调节的。
每个悬架子装置的有效高度设置成是可调节的，以使悬架子装置的上端点限定可以相对于由车辆的车轮限定的平面成角度地移位的平面，由此限定相对于车辆所处的表面成角度地移位的平面。
在车辆的第一侧上的悬架子装置的有效高度设置成在车辆的第二侧上的悬架子装置的有效高度减小的同时增加，以使车架能够以振荡或跷跷板的方式移位。
在一种实施方式中，车架设置成可相对于车轮枢转地安装，并且更具体地，车架设置成安装在设置在车架与车辆的车轴之间的纵向机械枢轴上，以允许车架能够以振荡或跷跷板的方式移位。
悬架装置可以是可气动地、液压地或机械地调节的。
在悬架装置是可气动或液压地调节的情况下，悬架装置的工作流体设置成可以从车辆的第一侧上的悬架子装置移位至车辆的第二侧上的悬架子装置，并且反之亦然，以允许车架能够以摆动或跷跷板的方式移位。
在一种实施方式中，悬架子装置可以包括位于子装置的减震器与车架之间或者替代性地地位于减震器与悬架子装置的连接杆之间的高度调节装置。
高度调节装置可以包括活塞和缸体装置，并且可以调节活塞和缸体装置的有效长度以便调节悬架子装置的有效高度。
高度调节装置可以包括从减震器延伸的螺杆和互配的调节螺母，该调节螺母可以调节成调节螺杆的有效长度，并由此调节悬架子装置的有效高度。
太阳能电池板设置为非聚光式太阳能电池板，优选为光伏电池板，更优选为平面光伏电池板或符合车身轮廓的光伏电池板。
车辆还可以包括用于自动确定太阳相对于车辆的位置的太阳传感器。
车辆还设置成包括控制系统，该控制系统适于接收来自太阳检测器的信号作为输入信号、计算车辆的所需定向以及产生用于悬架装置的位移信号。
附图说明
通过非限制性示例并参照附图来描述本发明的优选实施方式，在附图中：
图1是本领域已知的电动车辆、更具体地说是典型的太阳能车辆的立体图；
图2是根据本发明的电动车辆的悬架装置的截面图；
图3是根据本发明的一种实施方式的第一高度调节装置的示意图；
图4是根据本发明另一实施方式的第二高度调节装置的示意图；
图5是根据本发明另一实施方式的第三高度调节装置的示意图。
具体实施方式
在详细说明本发明的任何实施方式之前，应该理解的是，本发明在其应用中并不限于以下描述中阐述的或以下附图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其他实施方式并且能够以各种方式实践或执行。而且，应该理解的是，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应该被认为是限制。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意味着囊括其后列出的项目和其等价物以及附加项目。除非另外指明或限制，否则广泛地使用术语“安装”、“连接”、“支承”和“联接”及其变型并且囊括直接和间接安装、连接、支承和联接，并由此旨在包括其间没有插入任何其他构件的两个构件之间的直接连接以及其间插入有一个或多个其他构件的构件之间的间接连接。此外，“连接”和“联接”不限于物理或机械连接或联接。另外，词语“下”、“上”、“向上”、“下方”和“向下”表明所参照附图中的方向。术语包括上述具体提到的词语、其派生词以及类似含义的词语。要注意的是，如在本说明书和所附权利要求中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”以及任何单词的任何单数均包括复数指示物，除非明确地且毫不含糊地限于一个指示物。如本文所使用的术语“包括”及其语法变体旨在是非限制性的，使得列表中的项目的叙述不排除可被替换或添加至所列项目的其他类似项目。
参照附图，其中，相同的附图标记表示相同的特征，根据本发明的电动车辆的非限制性示例总体上由附图标记10表示。
电动车辆10包括车架11，车架11通过悬架装置(未示出)连接至车辆10的车轮13。在该示例中，车架11与车辆的车身一体地形成，因此不能识别分离的车架和车身。多个太阳能电池板12、更优选地多个光伏电池板被固定至或安装在车辆10的车架或车身11上，并提供必要的能量以相对于车辆所位于的道路14来推进车辆10。
根据本发明的电动车辆10包括新颖的且创造性的悬架装置20，该悬架装置20使得车架11能够相对于车轮13选择性地移位。每个车轮13与其自身的悬架子装置相关联，并且这些悬架子装置中的每一个悬架子装置相对于其所固定的车轮13是可独立移位的。这一点是重要的，因为其目的不仅在于相对于车轮13提升或降低车架11，而是选择性地使车架11相对于由车轮13限定的平面(例如，车轮的中心线之间的平面)倾斜，并因此相对于车辆10所处的道路14倾斜。而这又将导致固定至车架11的太阳能电池板12同样相对于道路14倾斜，因此太阳射线相对于太阳能电池板12的入射角是可调节的。悬架子装置的独立调节导致车架或车身在许多不同的平面中是可倾斜的/围绕许多轴线是可倾斜的。这对于太阳能跟踪的目的很重要，因为它使得车辆能够更准确地跟踪太阳以保持最佳的太阳能入射角。
在一种实施方式中，如图2中所示，电动车辆10的悬架装置20将包括与标准悬架装置相关联的标准部件，但是除此之外然后还将包括另外的高度调节装置24。悬架装置20通常包括连接臂21，连接臂21可以例如呈叉形结构或控制臂的形式或者呈任何其他功能类似的派生形式。连接臂21是车轮13和车架11之间的铰接悬架连接件。在该实施方式中，连接臂21中的一个连接臂然后还通过减震器22和卷簧23连接至车架11，减震器22和卷弹簧23在该示例中被固定至上连接臂21。就本发明而言，车架11与连接臂21之间的有效距离是可选择性调节的(除了由悬架装置的弹性性质引起的自动高度调节之外)，这使得车架相对于连接臂21以及因此相对于车轮13的位置能够调节。高度调节装置24可以采取许多不同的布置，下面将更详细地描述一些实施方式。
图3中示出机械调节装置30。在该示例中，长形的、带螺纹的导螺杆31从减震器22上的靠近车架11的端部处延伸。互配的带螺纹的导螺杆螺母32与导螺杆31接合以便通过螺母32的旋转来引起导螺杆31的纵向位移。这实际上可导致减震器22的端部相对于车架11移位，并且更具体地可相对于容置有机械调节装置30的壳体35移位。在一种实施方式中，导螺杆螺母32可以手动调节，但是在优选实施方式中，通过马达齿轮33使导螺杆螺母32旋转，马达齿轮33又由电动马达34驱动。
在图4中示出了气动或液压调节装置40。在该特定实施方式中，调节装置40包括固定至减震器22的端部的外部杯状件41以及固定至车辆10的车架11的内部杯状件42。活塞装置43从外部杯状件41的基部延伸，并且相对于内部杯状件42、更具体地相对于内部杯状件的内表面可滑动地移位，以限定活塞和缸体装置。现在可选择性地对活塞43与内部杯状件42的基部之间的空腔44进行加压或减压，以便使外部杯状件41相对于内部杯状件42移位，并因此使车架11相对于减震器22的端部移位。
图5中示出了另一种气动调节装置50。在这种情况下，悬架装置20包括减震器51以及形成车辆的标准气动悬架装置的一部分的气囊或致动器52。在这种情况下，车辆10的控制系统构造成调节气囊52内的压力，以降低或升高四个悬架子装置的气囊52的压力，从而使车辆的车架11移位至所需的角度。根据本发明，四个气囊将是可独立调节的，这与现有技术中的构型相反，在现有技术中，气囊仅作为单个组或者作为前后组而可选择性地调节，以增大或减小车辆的间隙。根据该特定实施方式，可以使用现有的机械部件，但是控制系统将显著地改变，以使得气囊可独立调节，从而调节车辆的角度，而不仅是高度。该构型也可以如下：来自待提升的致动器52的空气可以由其他致动器中的一个致动器供应，所以导致该致动器同时被降低。这将导致两个相对的致动器之间的跷跷板式位移或振荡位移，并且车架的平面的改变将是更有效的过程。
还预见到可以使用形状记忆合金来调节车架11的高度。
在一个示例中，可以在使用中基于待行驶的路线和行驶时间——即，基于车辆与太阳之间的预定几何关系——来为特定的行程调节车辆的车架、更具体地是车辆的悬架装置。例如，如果已知大部分行程将在南半球由东向西行驶，则车辆将被调节成使得其向右手边倾斜。在该示例中，由于将预设车架的角度，所以不需要太阳能跟踪系统。然而，将理解的是，车辆也可以设计成通过反馈控制系统来自动调节悬架装置，在这种情况下，车辆将包括太阳能跟踪装置。控制系统还可以包括用于在倾斜的同时保持最佳空气动力学的算法。这在车辆长时间处于停放位置时也将是有益的，因为这将使得太阳能电池板能够更有效地跟踪太阳，这是由于潜在更大的可允许的固定倾斜角度，以及车架定向与太阳的位置之间的实时优化。例如，它将可以自动调节调节装置，以便响应于从例如光电二极管和/或入射角传感器的太阳传感器接收的信号来改变悬架装置的有效角度定向。然后，通过将车辆的四个独立的悬架子装置设置在产生期望的倾斜平面所需的相应高度处来实现所需的倾斜角度和定向。当车辆静止时，倾斜角度可以高达30度，但当车辆处于运动状态时，倾斜角度更可能在0度到10度之间。
通过本发明实现的主要目的是提高由太阳能电池板跟踪产生的效率，同时使对车辆的操纵和空气动力学的不利影响最小化，而不影响甚至改善车辆的操纵和空气动力学，并且也不会引入独立铰接式太阳能电池板的复杂性。本发明已经在太阳能赛车上实施，但是本发明的构思同样可以应用于电动通勤车辆。
通过本发明实现的另一目的是减少改变车架的角度定向所需的工作。如上所述，为了减少使车辆朝向太阳倾斜所使用的能量，可以利用跷跷板效应(其中，车辆的一侧因另一侧升高而下降，由此显著地减少倾斜所需的能量)。这可能特别适用于某些卡车和卡车拖车，这些卡车和卡车拖车非常重，并且其中，在车轴与车架或其一部分之间可以结合有纵向机械枢轴。另一个这样的系统将涉及跷跷板方法的等价方法，但应用在具有空气悬架的车辆上。如果将空气从汽车一侧的悬架泵送至另一侧的悬架(直接地)，汽车将以类似于机械跷跷板的方式再次以最小的能量需求倾斜。车架或车身将在气动工作流体被移除的一侧下降，并且将在添加工作流体的一侧上升。这同样显然也适用于液压系统。
将理解的是，以上仅是本发明的一种实施方式，并且在不脱离本发明的主旨和/或范围的情况下可以存在许多变型。例如，尽管示出的实施方式表示使车辆的整个车架移位的构型，但也可以预见的是，仅有车辆的车身或车架的一部分可以被倾斜，比如仅卡车的拖车或者仅卡车的拖车的一部分可以被倾斜。