自动折叠式光储设备的制作方法

本申请涉及新能源技术领域，尤其涉及一种自动折叠式光储设备。

背景技术：

目前太阳能的利用主要还是依赖晶硅材料制成的太阳能电池板，其主要发电原件为电池片，但实际使用时还需要eva板、背板材料、钢化玻璃、铝合金压件、接线盒等材料共同组成太阳能电池组件。在中西部日照强的田野上经常看到大面积的太阳能光伏板铺架在固定的地面上进行光能储存，随着光电转换的技术提高，加上政府的大力推广，越来越多的农村地区也开始小范围的应用这项技术。这类固定的安装方式只能为固定地区和人员使用。

随着户外活动的增加，人们对移动充电设备的需求也在增加，小型的充电宝设备已经无法满足人们的用电需求。目前常见的便携式光伏储能设备(即光储设备)仍是以小功率设备为主，普遍功率在100w以下，只能为小功率设备使用，常见的便携式光储设备是将电池片通过简单包装放入折叠包或折叠箱内，通过电压控制器可以直接对手机、电脑、充电宝、gps等便携式电子设备进行充电。相关技术中，还有一种常见的相对功率较大的光储设备，该光储设备通过增加光伏板数量来提高自身功率，这类光储设备主要是将光伏板粘贴在eva板上来实现，将此板通过裁剪或折叠安置在房车表面实现移动储能或铺设在建筑物外表面实现储能。

目前，为了满足光储设备兼具较高功率和便携性的要求，主要通过折叠光伏板来减小光储设备的体积，以便灵活移动光储设备。然而，目前光储设备主要为简单的光伏板手动折叠，耗费人力，精准度差，而且操作不便，便携程度不够。而支持电动折叠的光储设备又只能在一个方向折叠，可安装的光伏板数量有限，也无法有效减小光储设备的体积，故该光储设备的光能利用率也依然较低，并且普遍缺乏移动灵活性，无法兼具较高功率和较好的移动灵活性。

技术实现要素：

为部分地或全部地解决上述技术问题以及其他的技术问题，期望提供一种可兼具较高功率和较好移动灵活性的自动折叠式光储设备。

根据本申请的一个方面，提供了一种自动折叠式光储设备，包括：

光伏板底座；

多块光伏板，相邻的所述光伏板之间活动连接，完全折叠时所述多块光伏板呈层叠结构且每层为一块所述光伏板，所述层叠结构中最底层的光伏板固定在所述光伏板底座上，完全展开时所述多块光伏板将处于同一层；

支撑机构，包括支撑底座和固定在所述支撑底座上的支撑杆，所述支撑杆配置为支撑所述光伏板底座；

上下折叠机构，配置为在控制器的控制下向前展开或向后折叠所述多块光伏板中的至少一部分光伏板；

左右折叠机构，配置为在控制器的控制下向左右方向展开或向右左方向折叠所述多块光伏板中的至少一部分光伏板；

控制器，分别与所述上下折叠结构和左右折叠机构电连接，配置为控制所述上下折叠机构和所述左右折叠机构。

一些示例中，所述上下折叠机构包括第一电动拉杆、第二电动拉杆和联动座，所述第一电动拉杆的一端固定于所述层叠结构中最底层光伏板的背部，另一端通过所述联动座与所述第二电动拉杆的一端机械连接，所述第二电动拉杆的另一端固定于所述层叠结构中最上层光伏板的背部。

一些示例中，所述第一电动拉杆和所述第二电动拉杆受所述控制器发出的动作指令触发而协调运动，以将所述层叠结构中上层的所述光伏板向上拉起180°，从而向前展开或向后折叠所述光伏板。

一些示例中，所述层叠结构中最底层光伏板与其左侧和/或右侧相邻的光伏板之间设有转轴；所述左右折叠机构，包括至少一个步进电机，所述步进电机固定于所述光伏板底座上且其电机输出轴与所述转轴活动连接，以带动所述层叠结构中最底层光伏板左侧或右侧的光伏板展开或折叠。

一些示例中，所述步进电机的电机输出轴与所述转轴通过联轴器连接。

一些示例中，所述步进电机可配置为通过电机输出轴带动所述转轴转动，以将所述层叠结构中最底层光伏板左侧或右侧的光伏板向左或向右旋转180°，从而向左右展开或向右左折叠所述光伏板。

一些示例中，上述自动折叠式光储设备还包括：倾斜机构，配置为在所述控制器的控制下推拉一块或多块光伏板以使所述多块光伏板的整体倾斜；所述控制器，还配置为通过控制所述倾斜机构来调整所述多块光伏板整体的对光角度。

一些示例中，所述倾斜机构包括第一电动伸缩杆，设置在所述支撑杆的左侧或右侧且与所述控制器电连接，配置为在所述控制器的控制下进行伸缩以推拉一块或多块所述光伏板，从而带动所述多块光伏板整体上左右倾斜。

一些示例中，所述倾斜机构包括第二电动伸缩杆，设置在所述支撑杆的后侧或前侧且与所述控制器电连接，配置为在所述控制器的控制下进行伸缩以推拉一块或多块所述光伏板，从而带动所述多块光伏板整体上俯仰倾斜。

一些示例中，所述支撑底座底部设置有万向轮，且所述支撑底座由所述万向轮支撑。

本申请实施例的自动折叠式光储设备能够自动地在多个方向折叠光伏板，不仅可安装的光伏板数量多，而且可通过折叠光伏板大幅度减小光储设备的体积，从而兼具较高功率和较好的移动灵活性。

附图说明

图1为本申请实施例中自动折叠式光储设备处于完全折叠状态时的结构示意图。

图2为本申请实施例中自动折叠式光储设备处于完全展开状态时的结构示意图。

图3为本申请实施例中自动折叠式光储设备中部分光伏板向上展开后的结构示意图；

图4为本申请实施例中自动折叠式光储设备中部分光伏板向右展开后的结构示意图。

附图标记说明：

1、支撑底座；2、步进电机；3、光伏板；4、光伏板底座；5、电机输出轴；6、第一电动拉杆；7、第二电动拉杆；8、第一电动伸缩杆；9、第二电动伸缩杆；10、支撑杆；11、联动座；12、万向轮；13、控制箱；14、光伏板的转轴。

具体实施方式

下文将结合附图对本申请实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的各个实施例及其中的各特征可以相互任意组合。

如前文所述，光储设备主要通过折叠光伏板来达到兼具较高功率和移动灵活性的目的。

目前，对于光储设备的光伏板的机械折叠，上海大学的瞿宇毅等发明的《折叠式太阳能光伏板固定装置》实现了光伏板的折叠功能，但其光伏板利用率较低只能实现两块板安装，且折叠需要人工实现。西安银河网电智能电气有限公司制作的《一种汽车用折叠太阳能光伏发电机构的光伏板组件》可以实现5块板的折叠，但其折叠方式主要依赖人力折叠，其原理只是简单合页连接的光伏板。浙江欧宝能源有限公司制作的《一种折叠式太阳能光伏板》也仅能实现两块板的反转，储能量较低。陕西刘学武等制作的《一种旋转折叠展开的光伏发电跟踪装置》开发了一种旋转打开的光伏机构，其外观较为新颖，但其缺陷也比较明显，首先其光伏板利用率降低，我们知道光伏电池片最小单位都是长方型，当其均匀铺设在扇形衬板上时，势必要浪费许多空间；此外其旋转机构复杂，展开后整个圆形光伏板机构重心不在中心位置，造成重心不稳，影响光储设备抵抗恶劣天气的能力。虽然其折叠起来后空间较小，但由于其工作时需要固定安装，不具备移动性，也就使其失去了折叠的意义。绍兴蓝能光伏科技有限公司的周汉军等开发《一种可折叠的光伏发电机构》可实现电机控制的5块光伏板折叠，但其目的是使光伏板旋转适当角度，以减少恶劣天气的风雨的影响，假如该产品能够实现最大空间的折叠，并具有移动性转移到安全的地方，其安全性将得到真正的保障。在折叠移动方面，江苏晶科天晟能源有限公司开发了《一种具有折叠功能的光伏组件升降机构》，其可实现光伏板的向上展开以实现最大面积光的吸收，向下折叠以收拢成一块板的面积，并且底座安装有滑轮，具有移动便捷性。但由于其伸展方向单一向上，无法左右倾斜，使得光伏板仅能在一个特定的角度与太阳光最佳对接，而在其余的角度都与最佳太阳光线角度有一定偏斜，这就降低了光能吸收率，使得光储设备功率较低。在追光功能方面，南京理工大学的张庆等开发了《一种多点支撑太阳能光伏板支架同步调节机构》可手动光伏板折叠角度，该功能同样仅靠手动摇杆才能实现。

综上可以看出，光储设备主要为简单的光伏板手动折叠，耗费人力，精准度差，便携程度不够。而电动折叠的便携式光储设备又只能在一个方向折叠，无法实现很好的对光，仅仅实现了光伏板折叠的机械化，其光能利用率依然较低，并且普遍缺乏移动灵活性，无法兼具较高功率和较好的移动灵活性。

针对相关技术中的上述技术问题，本申请实施例提供了一种自动折叠式光储设备及其控制方法。下面对本申请实施例的具体细节进行详细说明。

图1示出了本申请实施例提供的自动折叠式光储设备处于完全折叠状态时的结构，图2示出了本申请实施例提供的自动折叠式光储设备处于完全展开状态时的结构。

需要说明的是，尽管本文中图1、图2以及下文的图3和图4均以6块光伏板为例来示例性的展示本申请实施例自动折叠式光储设备的结构，但可以理解的是，本申请实施例中的自动折叠式光储设备可以是少于6块光伏板的结构、也可以是超过6块光伏板的结构，可以是包含偶数块光伏板的结构，更可以是包含奇数块光伏板的结构，其原理与图1～图4相同。本领域技术人员无需作出创造性劳动，即可根据实际需要，参考图1～图4的示例来实现自动折叠式光储设备的这些替代性的实现方式。

如图1和图2所示，本申请实施例的自动折叠式光储设备可以包括支撑机构、多块光伏板3、光伏板底座4、上下折叠机构、左右折叠机构和控制器(图中未示出)。

如图1和图2所示，多块光伏板3中相邻的光伏板3之间活动连接，以便这多块光伏板3可以灵活折叠和展开。如图1所示，完全折叠时这多块光伏板3呈层叠结构且每层为一块光伏板3，这样，完全折叠状态下全部光伏板3将铺在一块光伏板3上，不仅可以最大程度减少强风的吹力，而且可以大幅减小光储设备的体积，移动储存时也减少了运送空间，光储设备的移动灵活性更好。如图1和图2所示，该层叠结构中的最底层光伏板固定在光伏板底座4上，以便通过该光伏板底座4支撑所有光伏板3的同时，还可方便部分光伏板3的折叠和展开。如图2所示，完全展开时所有的光伏板3将处于同一层，可以以最大面积吸收光并进行光电转化，这使得光储设备可以具有较高功率。需要说明的是，实际应用中可以根据需要展开或折叠部分的光伏板3(例如，光储设备可以在下文图3或图4所示的部分展开状态下工作)，以适应具体应用场景中诸如功率、环境空间有限等各种要求。

如图1和图2所示，支撑机构可以包括支撑底座1和固定在支撑底座1上的支撑杆11，支撑杆11可以配置为支撑光伏板底座4。具体来说，支撑杆11的底部固定在支撑底座1上，顶部则固定在光伏板底座4的底部以支撑光光伏板底座4。一些示例中，支撑底座1的底部可以设置有万向轮12，且支撑底座1由这些万向轮12支撑，这样，通过万向轮12可以灵活地移动光储设备，只需一个人可实现整套光储设备的移动，并根据现场实际情况安装展开。

本申请实施例中，上下折叠机构可以配置为在控制器的控制下向前展开或向后折叠多块光伏板3中的至少一部分光伏板3。

一些示例中，如图1和图2所示，上下折叠机构可以包括第一电动拉杆6、第二电动拉杆7和联动座11，第一电动拉杆6的一端固定于层叠结构中最底层光伏板3的背部(例如，固定在该光伏板3背部的中间位置，图中被遮挡)，另一端通过联动座11与第二电动拉杆7的一端机械连接，第二电动拉杆7的另一端固定于层叠结构中最上层光伏板3的背部。这里，第一电动拉杆6和第二电动拉杆7可以受控制器发出的动作指令触发而协调运动，以将层叠结构中上层的光伏板3向上拉起180°，从而向前展开或向后折叠光伏板3。实际应用中，该通过电动拉杆实现光伏板180°精确旋转的上下折叠机构中，其连杆机构及长度可以通过精确计算及模拟来确定。

本申请实施例中，层叠结构中最底层光伏板与其左侧和/或右侧相邻的光伏板之间设有转轴14。左右折叠机构可以包括至少一个步进电机2，步进电机2固定于光伏板底座4上且其电机输出轴5与转轴14活动连接，以带动层叠结构中最底层光伏板左侧或右侧的光伏板3展开或折叠。一些示例中，步进电机2的电机输出轴5与转轴14之间可以通过联轴器连接。一些示例中，步进电机2可配置为通过电机输出轴带动转轴14转动，以将所述层叠结构中最底层光伏板左侧或右侧的光伏板3向左或向右旋转180°，从而向左右展开或向右左折叠所述光伏板。

以图1和图2为例，可以通过框架机构将步进电机2机身固定在光伏板底座4上，电机输出轴5与光伏板3的转轴14通过联轴器(图中未示出)连接，用于控制光伏板3左右展开。

仍以图1和图2为例，左右折叠机构中可以包含有两个步进电机2。其中，一个步进电机2固定于光伏板底座1的左侧且其电机输出轴5与最底层光伏板左侧的转轴14通过联轴器连接，可以向左展开或向右折叠光伏板。另一个步进电机2固定于光伏板底座1的右侧且其电机输出轴5与最底层光伏板右侧的转轴14通过联轴器连接，可以向右展开或向左折叠光伏板。实际应用中，该步进电机2可以是旋转型步进电机或其他任何可适用于本申请实施例的步进电机。

以图1和图2中包含6块光伏板3的结构为例，控制器控制左右折叠机构和上下折叠机构完全展开光伏板的过程可以包括：在如图1所示的完全折叠状态下，控制器向第二电动拉杆7和第一电动拉杆6发送动作指令，第二电动拉杆7和第一电动拉杆6在该动作指令的触发下协调运动，共同将最上方三块光伏板拉起180°，向上展开最上方三块光伏板，使得自动折叠式光储设备进入图3所示的第一部分展开状态。在图3所示的部分展开状态下，控制器向右侧的步进电机2发送动作指令，右侧的步进电机2在该动作指令的触发下启动并驱动其电机输出轴5旋转，电机输出轴5带动转轴14旋转，进而将最底层光伏板右侧的两块光伏板向右旋转180°，向右展开最底层光伏板右侧的两块光伏板，光储设备进入如图4所示的第二部分展开状态。在图4所示的第二部分展开状态下，控制器继续向左侧的步进电机2发送动作指令，左侧的步进电机2在该动作指令的触发下启动并驱动其电机输出轴5旋转，电机输出轴5带动转轴14旋转，进而将最底层光伏板左侧的两块光伏板向左旋转180°，向左展开最底层光伏板左侧的两块光伏板，光储设备进入如图2所示的完全展开状态。该示例中，控制器控制左右折叠机构和上下折叠机构完全折叠光伏板的过程是上述完全展开光伏板的过程的逆过程，不再赘述。

由上可见，本申请实施例的自动折叠式光储设备，可自动折叠或展开其上布设的全部光伏板或部分光伏板，其结构不仅便于布设更多数量的光伏板(例如，六块或以上的光伏板)，可以通过完全展开这些光伏板来大面积吸收光并进行光电转化，而且折叠后所有光伏板都会铺设在一块光伏板上，可以最大程度地缩小光储设备的体积，由此，本申请实施例自动折叠式光储设备具备能量密度较高、自动化程度高、方便移动与收取等多种优点，兼具较高功率和较好的移动灵活性，既可以居家使用，也非常适合各种组织团体的户外活动。此外，其外形美观，科技感强，也适合公司集团的电力储能及展示。

此外，本申请实施例的上述自动折叠式光储设备，在光伏板展开的动力设计上，采用电机控制左右两侧光伏板的展开，通过电动拉杆控制光伏板的前后展开，这样既避免了全电机转动势必转轴交叉，结构复杂的情况，又降低了成本，从经济上及外观上都有很大改善。

至少一些实施例中，本申请实施例的自动折叠式光储设备中还可以包括倾斜机构。该倾斜机构可以配置为在控制器的控制下推拉一块或多块光伏板以使多块光伏板3整体倾斜，进而达到调整多块光伏板对光角度的目的。这里，控制器，还配置为通过控制所述倾斜机构来调整所述多块光伏板整体的对光角度。

如图1和图2所示，倾斜机构可以包括第一电动伸缩杆8，设置在支撑杆10的左侧或右侧且与控制器电连接，配置为在控制器的控制下进行伸缩以推拉一块或多块光伏板3，从而带动多块光伏板3整体上左右倾斜。

如图1和图2所示，倾斜机构可以包括第二电动伸缩杆9，设置在支撑杆10的后侧或前侧且与控制器电连接，配置为在控制器的控制下进行伸缩以推拉一块或多块光伏板3，从而带动多块光伏板3整体上俯仰倾斜。实际应用中，控制器可以通过自动检测当地太阳光角度来确定光伏板的对光角度，并根据该对光角度生成针对第一电动伸缩杆8和/或第二电动伸缩杆9的动作指令。需要向左或向右整体倾斜光伏板至指定角度时，控制器向第一电动伸缩杆8发送动作指令，第一电动伸缩杆8根据该动作指令收缩来拉动光伏板向左倾斜或根据该动作指令伸长来推动光伏板向右倾斜，直到光伏板向左或向右倾斜至指定角度。需要向前或向后整体倾斜光伏板至指定角度时，控制器向第二电动伸缩杆9发送动作指令，第一电动伸缩杆9根据该动作指令收缩来拉动光伏板向后倾斜或根据该动作指令伸长来推动光伏板向前倾斜，直到光伏板的俯仰倾斜角度满足指定要求。可见，可以通过控制器的控制倾斜机构来实现光伏板整体的前后左右自动倾斜，真正实现360°绕轴转动，方便在任意时刻调整光伏板至最佳对光角度。

本申请实施例中，控制器与上下折叠机构和左右折叠机构分别电连接，可以配置为控制上下折叠机构和左右折叠机构来自动地展开或自动地折叠光伏板。一些示例中，可以预先编写计算机程序并写入控制器中，控制器可以通过读取并执行该计算机程序来自动检测当前环境和光储设备的工作状态并控制上下折叠机构和左右折叠机构展开或自动地折叠光伏板。该示例中，控制器可以可以通过读取并执行相应的计算机程序来自动检测当地太阳光角度并控制倾斜机构来调整光伏板的对光角度。一些示例中，控制器可以响应于用户的操作(例如，通过用户界面输入的用户指令或者通过物理按键输出的诸如展开或折叠的指令等)来控制上下折叠机构和左右折叠机构展开或自动地折叠光伏板。该示例中，控制器也可以响应于用户的操作(例如，调整至指定的对光角度)来控制倾斜机构调整光伏板的对光角度。具体过程可参照上文相关部分的描述，不再赘述。

至少一些实施例中，自动折叠式光储设备可以包括控制箱13，控制器可以置于控制箱13内，以防止控制器暴露在外而发生故障。

至少一些实施例中，本申请实施例的自动折叠式光储设备还可以包括其他所需的电气配件，这些电气配件也可以置于控制箱13内。一些示例中，这些电气配件包括但不限于蓄电池组和逆变器等。其中，蓄电池组可以配置为储存由所述多块光伏板通过光电转化而获得的电能，逆变器可以配置为将所述蓄电池组转化为交流输出电源以直接提供给用户侧使用。上述的控制器还可以配置为将光伏板通过光电转化而获得的电能储存至蓄电池组中，以及控制蓄电池组的充放电。此外，上述控制器还可配置为实现各个电气配件进行通讯和电连接等。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。