具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

一种应用于光伏巴士的三轴支架系统，用于支撑光伏板，如图1所示，包括控制器1、驱动机构2、光线检测模块3和三根伸缩杆；控制器1连接驱动机构2和光线检测模块3，光线检测模块3用于检测太阳光线的入射角度，驱动机构2用于调节伸缩杆的伸缩量，控制器1生成控制信号并发送至驱动机构2；伸缩杆的底端固定连接至巴士的车顶，伸缩杆的顶端与光伏板的底部可转动连接，本实施例中，伸缩杆的顶端通过万向节与光伏板的底部可转动连接。

驱动机构2包括三个步进电机，每个步进电机对应一根伸缩杆，伸缩杆包括套筒和螺纹杆，套筒连接至光伏板的底部，套筒内设有与螺纹杆相配合的螺纹，螺纹杆与步进电机的输出轴啮合，步进电机的输出轴的旋转带动螺纹杆旋入或旋出套筒，从而改变伸缩杆的长度；控制器1发出脉冲信号，控制步进电机输出轴的转速和方向，从而伸长或缩短伸缩杆。

当步进电机接收到一个脉冲信号,就按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。光伏板的运动通过步进电机对伸缩杆的伸缩来实现。通过角度计算，将位置偏移量转换为控制脉冲个数，即可以实现光伏板的位置控制。

相较于双轴支架，三轴支架的力学稳定性更好，降低了支撑光伏板所需要承受的应力，能够提高光伏系统面对极端天气时的稳定性，更利于光伏巴士的运行。

由于空间几何中3点确定1个平面，3根伸缩杆连接至光伏板的底部，3根伸缩杆不同长度的组合使得光伏板与水平面呈不同的夹角，在理想情况下光伏板转动的角度范围为0～360°。因此，控制器1生成3组脉冲信号，分别发送至各个步进电机，分别改变每根伸缩杆的长度，从而将光伏板调节至合适的角度和位置。

在实际应用中，由于伸缩杆的长度有限，因此光伏板不能达到360°旋转，而且巴士车顶安装多块光伏板，考虑到各个光伏板的三轴支架系统，光伏板的实际旋转角度范围根据控制算法和实际需要设计。

如图2所示，光线检测模块3包括标杆301和光线传感器，标杆301在太阳光线下的投影落在光线传感器上。光线传感器包括8块S1133硅光电池302，8块S1133硅光电池302绕标杆301均匀环向分布。

标杆301在太阳光线下的投影落在光线传感器上。本实施例中，光线传感器包括8块S1133硅光电池302，体积小，灵敏度高。

标杆301的投影会随着太阳光线的角度变化而变化，使得投影覆盖在光线传感器的不同位置，且阴影大小有所不同，因此，获取光线传感器输出的电子流信号即可确定太阳光线的入射角度，实际应用中可以为S1133硅光电池302标号，预设置角度模型，接收到当前时刻光线传感器发出的电子流信号后，根据信号来自哪个S1133硅光电池302以及信号的大小，直接确定太阳光线的入射角度。

光线检测模块3安装在光伏板的上表面，并与光伏板平行，由于光线传感器的体积较小，基本不会影响光伏发电。

由于光线传感器产生的电子流信号较微弱，为加强光线的检测精度，本实施例中光线传感器与前置放大电路、有源滤波电路等相连，将检测到的信号进行去噪、放大处理，得到易识别的信号，以便进行分析。

三轴支架系统还包括上位机4和通讯模块5，控制器1通过通讯模块5与上位机4通信连接，上位机4上设置有用于控制驱动机构2的操作键。实车应用时，工作人员或巴士司机可以通过上位机4手动调节三轴支架系统，也可以在上位机4上查看当前三轴支架系统的工作状态(如动画演示光伏板的旋转角度、太阳光线入射角度等)。

通讯模块5为Zigbee模块。相比于蓝牙通讯，Zigbee模块的功耗非常低，应用在光伏巴士上的工作占空比较低，同等条件下Zigbee模块电池的寿命是蓝牙设备的数倍，Zigbee模块还提供了数据完整性检查和鉴权功能，即便存在个别设备，也能保证通讯的安全性。

控制器1为51单片机，内置有上电复位程序，控制器1上还设置有手动复位按钮，两种复位方式结合，方便使用，也方便进行测试和调试。

一种控制方法，用于控制三轴支架系统，如图3所示，包括以下步骤：

S1、获取巴士所在地的经纬度信息和当前的时间信息；

S2、基于经纬度信息和时间信息计算太阳的高度角和方位角；

S3、控制器1基于太阳的高度角和方位角控制驱动机构2，驱动机构2分别调节三根伸缩杆的伸缩量，将光伏板的角度调节至初始位置；

S4、控制器1基于光线检测模块3得到的太阳光线的入射角度，并控制驱动机构2分别调节三根伸缩杆的伸缩量，使太阳光线直射光伏板，重复此步骤，直至停止光伏发电。

首先利用时间和巴士所在地的经纬度信息计算太阳的高度角和方位角，以便确定太阳位置，初始调节三轴支架系统中的三根伸缩杆，将光伏板的角度调节至初始位置。

由光线检测模块3收集当前太阳光的光线信息，后经放大、A/D转换等将光信号转换成电信号，控制器1根据接收到的光线信息，控制驱动机构2，对伸缩杆进行微调，对太阳光线进行精确定位追踪，使得太阳始终直射光伏板，从而获得最大的电光转化率。

一个合理的光伏发电系统对于巴士的运行十分重要，本申请能够很好的满足巴士运行的需要，根据太阳位置、实际光线入射方向等实时计算光伏板的最佳位置，通过驱动机构2调节三根伸缩杆，保证太阳始终直射光伏板，获得最大的光电转化效率，提高了光伏系统的整体发电效率，进一步了提高光伏巴士的经济性和环保性，对于光伏巴士的稳定性和经济学都具有很大的现实意义。

光伏巴士的车顶上安装多个光伏板，各个光伏板的角度由各种的三轴支架系统控制，通过合理设置各个光伏板的高度和角度，可以减少光伏板之间的相互影响，提高了太阳能利用率。巴士车顶对于太阳来说可近似看作一点，为了减少成本，可以在车顶上的一个光伏板上设置光线检测模块3，所有的光伏板都根据这个光线检测模块3的检测结果进行角度调节。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。