CN105009303B - 模块化太阳能移动发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在可自动或半自动运输的展开/折叠系统中自主并持续供电的移动太阳能发电机。该移动太阳能发电机通常包括光伏模块、能量存储器(锂离子电池)、功率转换器和用于折叠/展开光伏模块的机械系统。该移动太阳能发电机也可以可选地包括可拆卸的拖车。该移动太阳能发电机典型地具有提供单相120V或230V或者三相400V/460V、50或60HZ交流电的能力。通常由12个、16个或24个光伏模块提供的电是347W。取决于产品的版本，光伏功率典型地是4、5或8kWp。该移动太阳能发电机能够优选地为了运输目的自折叠。SMG也能够包括用于水处理的滑动器或使用由SMG产生的电力的其它滑动器。

Description

模块化太阳能移动发电机

相关申请的交叉引用

本专利申请要求名称为“GROUPE ELECTROGENE SOLARIRE MOBILE”并且于2012年12月20日提交至加拿大知识产权局的被共同转让的加拿大专利申请号2800039的优先权的利益。

技术领域

本发明通常涉及移动太阳能发电系统和装置。

背景技术

即使直到今天，地球上的数十亿人生活在不容易获取电的情形下。因为已知电是各个地区经济发展的主要推动力，必须强调需要不断提高对电的获取。进一步，若个区域在难以用正常电网达到的偏远位置需要电。当今，在这种区域，能量大部分采用易燃化石例如汽油、石油、煤炭和气体产生。

人们已经做出努力来设计使用太阳能板来从太阳能板产生电力的装置。例如，专利号为7,230,819的美国专利描述了一种由“硬盘驱动器状的隔室”制成的小的部署系统，该“硬盘驱动器状的隔室”用于存储由一个或两个使用机械风扇的板产生的能量。公开号为2006/0137348的美国专利申请描述了一种能量站，该能量站包括固定于巨大的箱式卡车的太阳能板，该箱式卡车也具有风力涡轮机和电池存储器、氢气存储器等。专利号为6,396,239的美国专利描述了便携式太阳能阵列，该太阳能阵列由具有太阳能板的箱子组成，该太阳能板以如美国专利号7,230,819中Muchow等人建议的类似方式连接于该箱子。Johnson等人，(美国专利号5,111,127)，Benn等人，(美国专利号6,396,239)，Fuji等人(美国专利号4,786,851)，Azzam的具有轮子和板的箱子(美国专利号6,201,181)以及Glidden的拖车而不是箱子(美国专利号5,969,501)讨论了各种布置。Hickson(美国专利号4,481,562)和Bienville(美国专利号4,315,163)讨论了太阳能供电的能量站，该能量站是非便携式的并具有固定的角度支撑结构。简单的太阳能板可以传输几百瓦特，但没有附接于诸如Spencer等人(美国专利号5,522,943)的任何形式的脚手架。

尽管各种各样的太阳能系统解决方案是可获得的，该可获得的系统依然难以操作，需要大量的维护和监督，并且就能量产出方面来说欠缺优化。而且，已知的系统具有很少或没有用于太阳能板相对于太阳光线的定向的调节。在太阳能发电中，板的排列越好，能量产出的结果将越好。充其量，已知的移动太阳能发电站或系统提供一个维度的调节，其中操作者被要求来转动发电站以获得额外的定向调节。本发明将提供一种系统，该系统至少减轻现有技术的系统的缺点。

发明内容

本发明的上述和其他目标大体上通过提供一种相对自主模块化太阳能移动发电机来实现。

这里讨论的系统和方法涉及能量传输系统或站。该系统将试图改善在从可再生能量源便携式能量传输方面的实用性和易用性。该系统和方法提供不需要电网连接的自含便携式系统。该系统或站是完全可收回的并且易于调节或成一定角度的以优化能量转化。该系统可以提供部署系统、太阳能板、升起机构和能量存储系统。

根据本发明的系统可以实施为模块化太阳能移动发电机，该模块化太阳能移动发电机包括基部，该基部包括具有中心孔的顶部，其中该基部包括一个包括具有中心孔的顶部的基部。该基部包括框架和控制板。该系统进一步包括枢转机构，该枢转机构允许在平面内的所有方向的枢转。该系统进一步包括可消耗的纵向支撑臂，其中该可消耗的纵向支撑臂包括底端和顶端，其中该可消耗的纵向利用允许在所有方向枢转的机构附接于框架，以及其中该可消耗的纵向支撑臂伸出该中心孔。该系统包括太阳能发电部件，该太阳能发电部件包括附接于可消耗的纵向支撑臂的顶端的中心太阳能板以及至少一个可旋转地附接于中心太阳能板的主要太阳能板。

根据本发明的另一方面，模块化太阳能移动发电机可以进一步包括至少一个次要太阳能板，该次要太阳能板可旋转地附接于该至少一个主要太阳能板中的一个。

根据本发明的另一方面，该至少一个次要太阳能板是包括可滑动太阳能板的抽屉型板。

根据本发明的另一方面，该中心太阳能板是包括可滑动太阳能板的抽屉型板。

根据另一方面，该基部进一步包括位于每一个顶部末端上的至少一个附接点，并且其中该中心太阳能板包括顶面和底面，以及位于该底面上的至少一个接收附接点。

根据本发明的另一方面，位于基部上的至少一个附接点是球形接头，位于中心太阳能板的底面上的至少一个接收附接点是液压驱动的。

根据本发明的进一方面，绳缆附接于至少一个附接锚，并且基站附加于中心太阳能板和至少一个附接锚，该至少一个附接锚附加于基站的顶部。

也公开了一种用于部署模块化太阳能移动发电机的方法，其中该方法包括如下步骤，将模块化太阳能移动发电机运送到期望的场所，激活部署，展开太阳能产生部件的多个太阳能板，伸展可消耗的纵向支撑臂以允许太阳能产生部件以期望的角度纵向或横向倾斜，以及激活能量的产生。

根据本发明的另一方面，这里描述的模块化太阳能移动发电机(SMG)依然提供了其所包括的太阳能板的数量的多样性。这样，取决于实施方式，本发明对于用户的需要将是可适配的。SMG的模块化方面也使得该移动能量再生站适用于各种用户。该移动能量再生站可以适用于民用和军用。类似地，该移动能量再生站可以用于私人居民、公司或公共部门。这种公共部门使用可以是用于紧急服务、偏远场所或用于在高能量消耗时的一般的能量使用。

根据本发明的一个方面，SMG提供一种适用于通过各种方式运输的移动能量产生方案。这样，SMG可以地面运输、空运或水上运输。该系统因此适于通过拖车常规的或使用其集成的地面运输平台运输。该装置也允许通过直升机向偏远场所运输。后一运输有时在发生自燃灾害的地方以及当一些场所不能使用传统的能量源时特别有用。最后，SMG可以在船上或水陆两用的车上运输。因此，根据本发明的一个方面的SMG对军用将非常有用，从而提供在各种地区和在无论环境恶劣与否的情况下工作需要的电力。

根据本发明的一个方面，这里描述的SMG的设计用于各种设置下的部署。SMG的设计用于手动和自主部署。

根据本发明的一个方面，SMG提供用于能量产生的合适的方案，同时具有用作能量存储系统的能力。在这样的实施方式中，SMG提供用于增强在一定系统或局域电网内能量弹性的能力。因此，系统被设计为用于当低能量消耗时存储能量以及当能量消耗高于能量产出时提供能量。SMG的这种特征典型地通过利用包括在SMG内的能量存储系统实现。一种典型的能量存储部件是锂离子电池。取决于SMG的使用，该能量存储装置可以调节以增强或降低能量弹性。

根据本发明的一个方面，SMG被设计为自主使能量产生部(是展开的太阳能板)与太阳对准以优化能量产出，而不需要任何人类互动或需要最少的人类干扰。结果，根据本发明的SMG在工作过程中要求很少或不要求监督，而通常提供优化的能量产出。

根据本发明的一个方面，SMG提供直接进入电网的可替代的电以改善电网的效率。这样，SMG可以在高能量消耗时用作支撑机构。

根据本发明的一个方面，SMG可以在紧急时刻或自然灾害时提供能量的紧急源。它可以因此用作对系统失效的保护并确保服务的持续性。

根据本发明的一个方面，SMG可以用作发展中国家的电网的支撑机构，发展中国家的电网具有差的质量并要求用于支持的能量输入。

根据本发明的一个方面，SMG可以用于最小化燃料消耗并用于改善发电机组的性能。SMG也可以被配置为向微发电机的网络注入电。

根据本发明的一个方面，SMG可以贡献能量多样性的策略并通过向其他环境依赖的能量网络(风力/液压)注入能量来降低间歇性能量缺失。

根据本发明的一个方面，SMG可以利用已经存在的电源(即电网)来重载或再充电它的能量存储部件从而变为运输的可靠的能量源。这样，SMG可以存储来自一个场所的当前可获得的能量并且可以将该电能提供给电能量缺失的场所(即偏远场所)。

根据本发明的另一个方面，SMG可以被配置有额外的模块从而向居住偏远的用户提供综合功能。被想象为SMG的设计的一部分的额外模块中的一个是水处理模块，优选为翻转渗透水处理模块。这种模块将典型地被容纳在基部内，优选容纳在提供于SMG后部的大的基部内。例如，水处理模块的添加可以有利地使其中周围的水不适于人类消耗的各种情况的用户受益。

根据本发明的一个方面，SMG的基部适用于绝大部分的实施例。这样，对用户来说通过仅将SMG的能量产生部件替换而将12板SMG转化为24板SMG成为可能。结果，由于装置分享了可以在其上安装功能和/或模块的相似的基部，SMG的设计有利于降低制造成本和要求。此外，装置的不同的附加物/模块/部件可以被彼此互换，导致模块化和可适配的系统。类似地，由于太阳能板的数量是各个单元之间的主要区别，具有在不同的单元之间分享的基部对各种尺寸的SMG的任何阵列都是有益的。结果，SMB的这样的阵列的数量替换和维护部分的类型可以在它们被所有的单元分享时保持到最低。

本发明的被相信是新颖的特征在所附的权利要求书中被特别详尽地解释。

附图说明

本发明的上述和其他目的、特征和优点将从下文的描述中变得更加明显，其中被引用的附图为：

图1为折叠的24板SMG实施例的后视图。

图2为图1的折叠的SMG的透视图。

图3为折叠的24板SMG的侧视图。

图4为其中容纳模块的门被打开的SMG实施例的侧视图。

图5为图1的SMG的基部的顶剖面图。

图6为具有主要支撑构件的SMG实施例的透视图。

图7为其中容纳模块的门被打开的SMG实施例的后视图。

图8为图6中折叠的SMG的透视图。

图9为图6中SMG的透视图。

图10为具有次要支撑构件的折叠的24板SMG实施例的侧视图。

图11为图10中SMG的后视图。

图12为图10中SMG的透视图。

图13为图10中SMG的俯视图。

图14为具有次要支撑构件的展开的24板SMG实施例的横向视图。

图15为图14中SMG的后视图。

图16为图14中SMG的主支撑臂的关闭的视图。

图17为具有主要支撑构件的展开的24板SMG实施例的透视图。

图18为具有主要支撑构件的部分展开的24板SMG实施例的透视图。

图19为具有主要支撑构件的折叠的24板SMG实施例的透视图。

图20为也具有次要支撑构件的图19中的SMG的透视图。

图21-27为部署于运输平台上的折叠的12板SMG实施例的俯视图和侧视图。

图28-31为部署于运输平台上的16板SMG实施例的后视图和侧视图。

图32为在没有运输平台的情况下部署的16板SMG实施例的侧视图。

图33-38为部署于运输平台上的各种实施例的后视图和侧视图。

图39-42为示例性固定机构的剖面图、透视图和后视图。

具体实施方式

一种新颖的模块化太阳能移动发电机将在下文描述。尽管本发明是就特定的说明性的实施例来描述，应该理解为这里描述的实施例仅仅是示例性的并且本发明的保护范围无意于限于此。

现参照附图1-3，根据本发明的一种模块化的太阳能移动发电机(SMG)5被示出。SMG 5包括基部20和太阳能产生部件10。

基部20典型地由框架50制成。现参考附图4-7，框架50典型地形成矩形的棱柱体或箱子并且被内部地分为一个或多个部或隔室。在优选的实施方式中，第一部包括控制板和辅助系统。第二部包括如锂离子电池的能量存储系统。第三部包括液压系统。最后一个部可以用于存储或可以包括如水处理系统或柴油发电机的附加的系统。典型地，框架50包括由多个部件制成的刚性电枢或结构。刚性电枢典型地由金属制成但可以采用任何被设计为用于抵抗重度充电(heavy charge)的刚性材料制成。每一个隔室可以被配置为用于接收不同类型的模块或滑动器，或者可以被配置为形成存储隔室。现参考附图4-9，在一个优选的实施方式中，一种被命名为容纳隔室22的通用的中心隔室包括可消耗的主伸缩式支撑臂40，该主伸缩式支撑臂40可以伸展或收缩。

仍然参照附图4-9，图中显示容纳隔室22被置于基部20的中心。因此，居于中心的容纳隔室22向伸缩式主支撑臂40提供更好的稳定性，从而允许SMG5支撑更大的负载。伸缩式主支撑臂40通常被附接于太阳能产生部10。这样，框架通常被朝容纳隔室22加固以确保基部20能够承受展开的太阳能产生模块的重量。

在一种优选实施方式中，现参照附图8-13，基部20包括用于一个或多个隔室中的每一个的门52和54。门52和54典型地被配置为在垂直定向是打开的或者是可移除的以允许打开的门52和54向一个或多个隔室提供清楚的进入。当向隔室添加或从中移除一个或多个模块时，可以需要这种进入。

现参照附图14-16，基部20容纳主伸缩式臂40。本领域技术人员将理解，伸缩式臂40用于最小化需要的臂40的体积。但是，在另一个实施例中，任何允许支撑臂40具有收缩和伸展功能而又能最小化臂40的复杂性和体积的机构和装置都是可以的。现具体参照附图16，主支撑臂40被固定于框架50的增强部电枢。

仍然参照附图14-16，主伸缩臂40包括两个端200和210。第一端200由允许臂40在所有的方向枢转的机构联接。该机构典型地被实施为球形接头。第二端210自由移动。主伸缩臂40进一步包括位于第一端200与第二端210之间的机构200以允许臂40在第二位置的所有方向枢转，优选地在扩展的伸缩臂40的低端(如图16所示)。这样，主可扩展的臂40可以在所有的方向枢转。典型地，这样的机构200将可以被实施为双球形接头系统以允许在两个不同的方向枢转。

系统被配置为允许能量产生部件的附件被在至少两个附接点附接，该两个附接点具有位于太阳能产生部10上的阴端和位于基部20的每一个角的阳端以限制向具体方向的运动，或者横向(图17)或者纵向(图18)，用于在总共4个不同的位置放置板320。附接联接件200将主伸缩臂40连接至框架50并且包括两个枢转机构，从而允许主臂40横向或纵向移动。伸缩臂40的伸展可以是手动或自主启动的，例如有液压或电系统驱动的自动系统。伸缩支撑臂40的第二端210被利用枢转机构例如球形接头附接于主能量产生部320。主能量产生部320的最大倾斜角从而通过附接联接件200的枢转角的最大倾斜和第二端210的枢转机构的最大倾斜实现。结果，球形接头200和210的组合以及附接件在容纳隔室22处的运动自由度允许太阳能产生部10的倾斜横向高达55度(图15)和纵向高达45度(图14)。

仍然参照附图14-16，基部20包括位于角单元122顶部的每一个上边角315的至少一个附接点310。这些附接点310被附接于太阳能产生部件10的中心部320。当SMG 5在能量产生模式工作时，手动或自动模式允许控制模块620包括一个或多个太阳能传感器以自主探测太阳能产生部件10将被置于其中的最佳定向。太阳能产生部件的最佳位置可以通过位于基部10的控制模块620计算，该计算考虑两个可能的运动轴。控制模块620选择性地使能四个附接点310(每一个上边角上一个)中的两个附接点的附接机构并激活主伸缩臂40以伸展至最佳长度。

仍然参照附图14-16，基部20的上部和太阳能产生部件10的下部可以包括用于绳缆的附接锚340和345。当在具有恶劣天气条件例如强风的区域使用时，附接锚340和345用于加固倾斜的太阳能产生部件。锚340和345被典型地坚固焊接或集成于基部20的框架50。附接意味着在对能量产生的优化调节之前进一步固定展开的板360。绳缆通常被锚固于太阳能产生部件10的附接锚345和其对应的框架的附接锚340。在没有自主控制系统的实施例中，绳缆被典型地用于限制伸缩臂的伸展至特定的预定的临界角度或至太阳能板320不应该倾斜超过的长度以避免对所述太阳能板320的损坏。

典型地，绳缆700和710应该由刚性材料例如扭曲金属制成。

现参照附图17-20，太阳能产生部10包括中心太阳能板113和多个额外的太阳能板例如板111和112。主太阳能板113被附接于SMG5的基部20。在一种优选的实施方式中，第一额外的太阳能板112被枢转地附接于主太阳能板113，以及第二额外的太阳能板111被枢转地附接于第一额外的太阳能板112。在这种实施方式中，太阳能板111-113可以一个折叠在一个上。互连机构18可以手动或自动激活。典型地，互连机构18包括液压的或电旋转的驱动器。太阳能板112、112和113的折叠最小化和/或最优化需要的体积以用于运输，如图112所示。

现参照附图4-5、7和14-15，太阳能产生部10包括在中心太阳能板320的每一个边角上的附接点312。这些附接点312在工作期间向系统提供稳定性。两个附接点312通常与它们的相应的位于基部20的上边角315上的附接点310接合。附接点310与312之间的接合应该在倾斜展开的板360之前完成。附接点310与312允许SMG用于恶劣的天气条件。稳定性水平的提高增加了SMG的多样性并使得它更适于各种应用例如救灾工作。

现参照附图39-42，图中示出了典型地用于固定太阳能产生部件至基部附接点的固定机构的例子。这种示例性的固定机构75包括闭锁构件80、锁定构件82和具有侧孔89的管状壳体84。这样，固定机构75选择性地允许两个自由度，从而使太阳能产生部10能够横向和纵向倾斜。可以理解地，示例性的固定机构75能够被配置为使得闭锁构件80和壳体84集成到基部20的上边角315或者集成到中心太阳能板320的每一个边角，在互补侧(基部20的上边角315或中心太阳能板320的边角)有锁定构件82。固定机构75可以手动或自主解锁。机构的驱动将触发驱动活塞86，驱动活塞86将向闭锁构件80的上部88施压，从而使锁定构件82从闭锁构件80分离。为了接合，锁定构件82应插入到管状壳体84内。闭锁构件80应在锁定构件82的力下将向外枢转，从而允许锁定构件82被完全插入管状壳体84内。一旦锁定构件82被完全插入，闭锁构件80在弹簧83的弹力下向内枢转。

在另一个实施方式中，SMG 5可以包括代表太阳能产生部10的太阳能板的不同的类型和构造。SMG5的太阳能产生部10通常被调整以适应电站的使用和要求能量的水平。例如，对于低能量要求，12板的构造(如图21-27所示)可以是足够的，然而高能量需要可以要求24板(如图1-20和38所示)能量产生部。在这种实施方式中，多个板111、112和113包括被配置为用于接收滑动板410(如图18所示)的侧壳体430。滑动板410可以扩展以进一步增加展开的能量产生部件10的面积。这种滑动板410由于它们可以用作典型的具有锁定位置的抽屉而被称为抽屉型板。抽屉型板410的数量适应于SMG 5要求的板的数量以产生特定的能量水平。

抽屉型板410可以手动或自动扩展。此外，SMG 5可以包括用于探测太阳能产生部承受的压力例如雪或泥的压力的量。这样，SMG5可以被编程为当达到特定的临界压力阈值时自动抽回抽屉型板以避免被外部环境损坏。当抽屉型板的自动抽回不足以降低所述压力，系统可以自动触发板的折叠。这种预防的折叠机构增强系统的自主性，从而降低系统在工作过程中的监督要求。此外，当系统被配置为允许折叠的构造具有朝外的板时，SMG 5可以在保持折叠构造的同时保持产生能量。系统可以接着被编程为一旦压力传感器探测到压力降低，则自主展开板至它们完全部署的位置，从而重新开始初始的能量产生工作。

在优选的实施例中，系统的模块性允许单个太阳能板(不论是抽屉型板410或框架型板420)被单独地替换或修理，不需要替换抽屉型板410或框架型板420整体。系统的模块性进一步强化了系统的增强的多样性。

在12板的实施例中，SMG 5可以在多种构造中被部署。例如，12板实施例可以包括6个框架型板420，每一个框架型板420包括两个板(6*2)。12板实施例也可以包括4个框架型板420，每一个框架型板420包括两个板并且每一个框架型板420具有一个抽屉型板410(4*3)。

在16板构造中，SMG 5也可以在多种构造中被部署。例如，16板实施例可以包括6个框架型板，每一个框架型板包括两个板和另外的位于中心的框架型板420的任一侧的抽屉型板410(6*2+4)。16板实施例也可以包括4个框架型板420，每一个框架型板420包括两个板并且每一个框架型板420在任一侧具有一个抽屉型板410(4*4)。

在24板构造中，SMG 5通常包括6个框架型板420，每一个框架型板420包括两个板和另外的位于每一个框架型板420的任一侧的抽屉型板410(6*4)。

本领域技术人员将理解根据本发明的SMG 5可以在多种构造中被配置以适用于不同的环境和要求。太阳能板的构造和数量将取决于所需要的能量、场所或设备的使用。在有强风或大雪的区域，没有抽屉的构造可以是更适合的。

在另一个实施例中，现参照附图6-9，SMG可以额外包括多个主要支撑构件30。在这种实施例中，基部20是SMG 5的中间部分。基部20被置于太阳能产生部10下方并且被主要支撑构件30支撑。

仍然参照附图6-9，基部20包括多个角单元122，每一个角单元122容纳一个或多个在SMG 5下方连接到SMG 5的主要支撑构件30。在这个其它实施例中，通过将主要支撑构件30附接至基部20，SMG 5是稳定的。在优选的实施例中，SMG 5包括4个主要支撑构件30，该4个主要支撑构件30全部附接或集成至SMG 5的角单元122以为基部20提供稳定的支撑。

主要支撑构件30可以手动固定于SMG 5的每一个角单元122的下面。在优选的实施例中，集成在基部30的角单元122内的主要支撑构件30被优选地用驱动器例如液压驱动器控制。在这种优选的实施例中，单元的部署所要求的人类干扰被最小化。此外，液压控制的主要支撑构件30可以利用包括在基部20内的水平系统自主调节。这样，这种实施例中的主要支撑构件30可以自部署至基部20希望的水平。因此，需要最少的人力来部署系统。这种部署系统允许SMG 5的快速的和高效的部署。

在另一个实施例中，在需要更强的支撑的情况下，SMG 5可以进一步包括次要支撑构件124。次要支撑构件124增强SMG 5的稳定性。这样的次要支撑构件124最可能在有风的环境或地势不平的区域是需要的并且优选地用于能量产生部件10被配置有16板(附图32-36)和24板(附图1-20和38)的情形。在这种实施例中，次要支撑构件124典型地是可调节的以适应更多的地势不平的区域。这样，次要支撑构件124可以被调节以允许基部20保持在期望的角度。次要支撑构件被典型地容纳在角单元122内并且可以被门覆盖以方便接近。

在一个包括次要支撑构件124的实施例中，主要支撑构件30是可选的。

在另一个实施例中，SMG 5可以包括主要支撑构件30和次要支撑构件124。这样，SMG 5的实施例可以包括集成在基部20内的自主受控的主要支撑构件30和次要支撑构件124。在这种实施例中，支撑构件30和124被典型地容纳在角单元122内。如图20所示，可扩展的主要支撑构件30通常被设置为向内并且次要支撑构件124被设置为向外。

在进一步的实施例中，SMG 5可以包括自动受控的次要支撑构件和手动操作的主要支撑构件。在后一种情形，次要支撑构件124将被容纳在角单元122内，而主要支撑构件30将被手动固定在这种角单元122下方。这样，次要支撑构件124可以足够强以支撑SMG 5的重量，因此它们可以是对单元的唯一支撑。

次要支撑构件124可以在与运输平台一起使用时是非常有用的。在SMG 5与各种拖车的运输平台一起使用的情况下，次要支撑构件124便于用于从拖车顶起SMG 5，从而允许移除拖车。在这种工作的情形下，次要支撑构件124增强了部署的自动性。类似地，它允许有限的人为参与的部署。

在另一个实施例中，主要构件可以附接至地面。至地面的附接典型地通过使用紧固件或通过使用桩实现。至地面的附接向系统提供额外的稳定性，同时固定SMG 5以保证对恶劣的天气条件的抵抗。

此外，实施例也可以额外地包括集成的运输部500(附图22-31)。

进一步地，为了增强系统的多样性，根据优选实施例的SMG 5可以包括使用气体或柴油的可选的发电机。

现参照附图4-5和19，在优选的实施例中，基部20包括多个用于附加模块的容纳隔室24和28。典型地包括在优选实施例的基部20内的模块是控制板620、能量存储模块26、液压模块610和能量管理模块615。基部优选地为各种连接器以及维修和调节需要的设备提供存储空间。基部20容纳集成在SMG 5内的能量存储模块26。

SMG5可以被配置为两种主工作模式：运输模式和工作模式。在运输模式，SMG 5的太阳能板是折叠的并且可以用于运输(如附图21所示)。当被配置为运输模式时，SMG 5需要对运输最优的最少和/或最优的体积。当被配置为工作模式时，SMG 5如图17-18和32-39所示那样扩展和/或展开。在这种构造中，产生部被扩展并且覆盖更大的面积。扩展的板110(附图6、9、14、15)允许SMG 5捕获最大的太阳光，以使SMG 5产生能量的水平最大化。

根据本发明的一个实施例，利用SMG 5的能量的产生通常需要将SMG 5运输到期望的场所并且在它使用控制板的折叠构造中激活它的能量产生模式。在一些实施例中，能量产生部件10可以被展开使用。在这种构造中，向外朝向太阳的上框架型板420产生能量。这样，在不可能展开板的极端天气条件下仍可以提供合适的电力源。

在优选的实施例中，能量的产生典型地要求通过控制板620激活工作模式。工作模式的激活将通常触发一系列可以手动或自动完成的事件。

自主部署系统允许SMG 5以非常有限的人为互动部署。系统要求用户将系统移动至期望的场所并且激活部署程序。尽管在拖车上使用SMG不是最优的(由于它可以限制展开的板的调节)，但它在拖车或运输平台上可以足以产生能量。

在优选的实施例中，SMG5将被或手动地或自动地从拖车或运输平台移除或卸下。

因此，取决于SMG 5所在的场所，尽管它安装在拖车上或集成至传输平台500，第二支撑臂124可以扩展并且将SMG 5升高到运输车辆的上方。这种升高程序允许SMG 5成为自我支撑的并且允许移除拖车或平台500。然后，当拖车或平台500被移除时，用户可以执行部署的第二阶段。在它的自动版本中，传感器可以被编程为自动探测部署过程的进展和触发第一阶段(拖车的移除)的完成以及开启下一部署步骤。当拖车或运输平台500被移除时，SMG 5可以保持不动(被次要支撑构件支撑)或使用主要支撑构件30。

当使用主要支撑构件30时，SMG 5的后续步骤是伸展主要支撑构件124和假设那种特征调节SMG5至水平位置。取决于负载和地形，第二臂124可以被保持在额外支撑的位置或被抽回至它们的抽回位置。

在另一个实施例中，现参照附图6-9，主要支撑构件30可以被手动固定在角单元122下方。本领域技术人员将理解SMG在没有任何支撑构件时可以足以发挥作用(附图1-3)。但是，在使用这种支撑构件30的情况下，这种支撑的高度应该优选地大于门52和54的高度以允许门52和54垂直打开(附图8)。在另一个实施例中，门52和54被设计为可易于移除。即使基部50直接安装在地面或包括具有缩小长度的支撑构件30，这种设计仍允许易于进入模块化隔室。移除可移除的门使得用户能改善进入模块化隔室的途径，尤其是在系统的支撑构件缺失的情况下。

在坚实支撑上部署基部20时，能量产生部10的部署可以被开启。再次，能量产生部10的部署可以是手动开启或自主管理的，这取决于本发明的实施例。能量产生部10的部署包括展开多个框架型太阳能板420的起始步骤。取决于系统的构造和太阳能板的数量，太阳能板将被以受控的方式展开以在单个展开的板60内扩展。如果SMG 5包括横向封闭的板或抽屉型板410，展开步骤一完成所述抽屉型板410的部署就被激活。能量产生部10的展开完成部署程序。

根据一个实施例，现参照附图18，尽管完全展开是优选的，在空间受限的情况下或由于天气条件完全展开可能导致SMG上的更大应力的情况下，部分展开可以是优选的。类似地，部分展开也可以与抽屉型板的部署相组合。

在另一个实施例中，当板完全展开时，系统可以额外锁定板作为一个大的太阳能板。这种机构对防止折叠或展开机构的失败最有用。

当部署完成时，工作模式可以开启。工作模式通常利用控制板620开启。但是，也可以想象工作模式的开始是远程开启的。工作模式典型地开始于对板在SMG 5限制内的最优调节的分析。然后，控制驱动主可扩展臂40的纵向或横向的附接。当主可扩展臂40的方向被锁定时，两个附接点也被锁定以获得展开板的最优决定的位置。

太阳能产生部10需要被倾斜至驱动构件22面向太阳。手动部署最经常用于自主部署不可能被激活的情况下。手动部署也在自主部署机构脆弱的情况下用作保险机构。

一旦完全到位，SMG 5可以用作能量产生系统。也可以一展开就开始产生能量。这样，当系统调节至其最优位置时，SMG可以已经产生能量。当实施为自主版本时，能量产生的激活驱动内嵌的太阳探测功能。在一个实施例中，SMG 5自主调节太阳能产生部10的定向至4个可能的角度中的一个以及自主调节梯度以优化能量产生。在进一步的实施例中，太阳跟踪系统可以集成至SMG 5，目的是系统随着时光流逝自主调节部署的太阳能板的定向朝向太阳，从而优化能量产生。

支撑构件部署的增加的多样性在多种紧急情况下是非常期望的。类似地，在不友好部署中自部署能力是需要的，这使得当前系统适用于军用和准军用。

能量存储模块典型地装配有锂离子电池26。就容量而言，电池的容量在不同的构造中可实现。不脱离本发明创造性思想的情况下，可以使用任何合适的能量存储模块。

在一个优选实施例中，SMG 5提供单相120V或230V或者三相400V、460V的50或60HZ交流电压。电流通常由12个(附图21-24)、16个(附图32-36)或24个(附图1-20和38)光伏模块独立供给。本领域技术人员可以理解可以使用任何其他构造以适用于特定的环境和条件。典型地，每一个光伏模块产生345W的能量，光伏功率为4、5或8kWp。除了光伏模块，SMG 5典型地包括锂离子电池和一个或多个柴油或气体发电机备用设备(也在实现它们持续供电的功能中提供帮助)。

本发明的一个特征是SMG的如下能力：利用锂离子电池存储在低耗电周期没有消耗的电从而以持续的方式供电并且在更高需求周期期间提供这样的能量的能力。可选地，移动太阳能发电机能够处理峰值消耗的周期。

根据本发明的一个实施例，移动太阳能发电机装配有自动部署系统。在这样的实施例中，利用液压缸和抽屉的系统自动或半自动地展开或折叠光伏模块。在一种优选的构造中，“折叠的”模块系统的占位面积典型地为2.25m*4m*2m(宽*长*高)，而“展开的”模块系统的占位面积典型地为25、33或50m²。

根据本发明的另一个实施例，SMG 5被提供有增强移动性和便携性的系统。SMG 5可以置于可选的拖车以用于利用车辆运送SMG 5。它也可以被置于小卡车上。移动的SMG5被提供有如传统的拖车同样的限制(柏油路或具有高质量的森林)。进一步地，系统被设计为允许独立地从拖车卸载发电机。具有或没有可选的拖车的SMG 5能被吊起或直升机运输。不包括拖车的设备的总重量典型地为大约1.5吨。

SMG 5将光伏模块、能量存储器(锂离子电池)、功率转换器、网络管理、用于扩展/收缩光电模块的机械的和快速的方式，允许基于MSG距太阳的位置对光伏模块的倾斜进行调整的机械系统、以及所有可选的可拆卸的拖车和/或备用的电力包装件一起带进单个可运输的系统部件中。这样，可扩展的主臂支撑40可以使板360倾斜以优化产生的能量的产率，同时维持两个轴(纵向和横向)的自由度对主可消耗的臂40是可用的。

根据本发明的使用SMG 5的方法通常如下：

a.网络的创建：SMG 5需要频率和电压。一种SMG 5中包括的可选的发电机(柴油、气体等)能够改善电力服务的持续性。偶尔，SMG 5能够从墙壁插座再充电。

b.功能备份/可免打扰供电：SMG 5仅当网络故障时工作。当耗电装置被干线供电时，电池SMG 5再充电。当干线发生故障时，中继被激活并且提供SMG 5的电力给耗电装置。该转换可以是自动的，而不需要存在供电故障或手动。

c.在网络上注入群组发电机：SMG 5持续地注入能量进入网络。在白天，一些发电机(如果必要)被用于给SMG 5再充电。在夜间，电池将降低由发电机产生的分享。SMG 5帮助改善系统的稳定性、频率和电压。

在另一个实施例中，几个SMG 5能够被捆扎或者串联或并联连接以增强系统的总功率。可以想象SMG 5的各种组合或者添加到当地的电网或创建局域电网。

SMG 5可以使用现有的电源(即电网)以重新加载其能量存储部件，从而变成用于运输的可靠的能量源。这样，SMG 5能够存储来自一个场所的当前可获得的能量并且可以向贫困的场所提供电能。为了利用这个特点，用户被要求将电能源连接至控制板以给没有电的电池充电。然后，在电池充电之后，用户可能运输SMG至需求电力的场所并且依本身的情况使用它。

虽然上文详细描述了示例性的和当前优选的实施例，但权利要求的范围不应该受在例子中提出的优选实施例的限制，而是应该给予作为整体与描述一致的最广义的解释。

Claims (18)

1.一种模块化太阳能移动发电机，包括：

a)基部，包括

i)框架；

ii)具有中心孔的顶部；

iii)至少两个附接点；

b)至少一个枢转机构，其适于围绕至少两个不同非平面板枢转，

c)可伸展的纵向支撑臂，包括底端和顶端，其中该可伸展的纵向支撑臂的底端附接于框架并伸出该中心孔；

d)太阳能产生部件，包括：

i)附接于该可伸展的纵向支撑臂的顶端的中心太阳能板；

ii)至少一个可旋转地附接于中心太阳能板的主要太阳能板；以及

iii)底面，具有位于底面的至少两个附接点，该底面的每个附接点适于与所述基部的至少一个附接点紧密配合；

e)用于固定太阳能产生部件至该基部的至少一个附接点的固定机构；

其中该可伸展的纵向支撑臂附接于该太阳能产生部件，该可伸展的纵向支撑臂适于使用所述至少一个枢转机构枢转；以及

其中该太阳能产生部件被配置为附接于还可拆卸于该基部，具有至少两对该基部的和该太阳能产生部件的附接点，以限制该太阳能产生部件朝特定方向的运动。

2.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，该基部对于该可伸展的纵向支撑臂底端的附接是该枢转机构。

3.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，该可伸展的纵向支撑臂顶端对于该太阳能产生部件的附接是该枢转机构。

4.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，该基部对于该可伸展的纵向支撑臂底端的附接是第一枢转机构，该可伸展的纵向支撑臂顶端对于该太阳能产生部件的附接是第二枢转机构。

5.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，其特征在于，该模块化太阳能移动发电机进一步包括至少一个次要太阳能板，该次要太阳能板可旋转地附接于该至少一个主要太阳能板中的一个。

6.如权利要求5所述的模块化太阳能移动发电机，其特征在于，该至少一个次要太阳能板是包括可滑动太阳能板的抽屉型板。

7.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，其中该附接点使用固定结构被附接，该固定机构包括闭锁构件、锁定构件和具有侧孔的管状壳体，用于选择性地允许两个自由度且使得太阳能产生部件能够横向和纵向倾斜。

8.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，其特征在于，该至少一个主要太阳能板是包括可滑动太阳能板的抽屉型板。

9.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，其特征在于，该可伸展的纵向支撑臂为伸缩支撑臂。

10.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，其特征在于，附接于该可伸展的纵向支撑臂的上端的该中心太阳能板的附接部包括至少一个球形接头。

11.如权利要求10所述的模块化太阳能移动发电机，其特征在于，位于基部上的该至少一个附接点是球形接头，并且位于中心太阳能板的底面上的该至少一个附接点是液压驱动的。

12.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，其特征在于，该基部包括接纳至少一个控制模块的隔室，该控制模块用于选择性地使能该附接点的附接并且激活该可伸展的纵向支撑臂以伸长至最优长度。

13.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，其特征在于，该模块化太阳能移动发电机进一步包括多个垂直可伸展的主要支撑构件，该主要支撑构件用液压驱动器控制。

14.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，其特征在于，该模块化太阳能移动发电机进一步包括多个垂直可伸展的次要支撑构件，该次要支撑构件容纳在该基部的角单元内。

15.如权利要求1所述的模块化太阳能移动发电机，其特征在于，绳缆被附接至附加于该中心太阳能板的该太阳能产生部件的至少一个附接锚，以及附接至附加于该基部的上部的至少一个附接锚。

16.一种用于部署包括基部的模块化太阳能移动发电机的方法，所述基部包括框架，该模块化太阳能移动发电机进一步包括控制板、太阳能产生部件、附接点以及具有中心孔和适于从该中心孔中伸出的可伸展的纵向支撑臂的顶部，该移动发电机进一步包括适于围绕至少两个不同非平面板枢转的至少一个枢转机构，所述可伸展的纵向支撑臂包括底端和顶端，该可伸展的纵向支撑臂的底端附接到该框架，该太阳能产生部件包括附接于可伸展的纵向支撑臂的顶端的中心太阳能板和至少一个可旋转地附接于该中心太阳能板的主要太阳能板，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a)运输该模块化太阳能移动发电机至期望的场所；

b)激活该太阳能产生部件的部署；

c)展开该太阳能产生部件的多个太阳能板；

d)激活固定机构以固定该太阳能产生部件至该基部的附接点；

e)伸长该可伸展的纵向支撑臂以允许该太阳能产生部件在该至少两个不同非平面板内在期望的角度纵向或横向倾斜；

f)激活能量的产生。

17.如权利要求16中所述的方法，其中该基部进一步包括在每一个顶部端的至少一个附接点，并且其中该中心太阳能板包括顶面和底面以及位于该底面上的至少一个接收附接点，并且其中该方法进一步包括锁定该至少一个附接点至该至少一个接收附接点。

18.如权利要求16或17中任一项所述的方法，其中该模块化太阳能移动发电机进一步包括至少一个次要抽屉型太阳能板，并且该方法进一步包括滑出该至少一个抽屉型太阳能板的步骤。