SEGUIDOR SOLAR PARA MONTAJE EN EL TECHO DE UN VEHÍCULO Y VEHÍCULO EQUIPADO CON UN SEGUIDOR SOLAR.

Seguidor solar para montaje en el techo de un vehículo y vehículo equipado con un seguidor solar.

El seguidor solar comprende una base (1) fijada al techo (61) del vehículo (60) y un panel solar (2) que puede pivotar respecto a la base (1) alternadamente alrededor de unos primer y segundo ejes (E1, E2) paralelos situados en extremos opuestos del mismo pasando por una posición intermedia en la que el panel solar (2) está paralelo y adyacente a la base (1) bajo el accionamiento de un mecanismo elevador motorizado. Un dispositivo de control controla el funcionamiento de un actuador (10) de dicho mecanismo elevador motorizado en base a un algoritmo de seguimiento adaptativo configurado para proporcionar una orientación óptima del panel solar (2) dentro de su rango de movimientos independientemente de la orientación inicial de los primer y segundo ejes (E1, E2).

SEGUIDOR SOLAR PARA MONTAJE EN EL TECHO DE UN VEHÍCULO Y VEHÍCULO

EQUIPADO CON UN SEGUIDOR SOLAR

Campo de la técnica

5 La presente invención concierne en un primer aspecto a un seguidor solar que

es simple, compacto y económico, adecuado para paneles solares fotovoltaicos de

pequeñas dimensiones, como por ejemplo con una única placa fotovoltaica. El seguidor

solar de la presente invención incluye dos eje de rotación paralelos para efectuar el

seguimiento diurno con un resultado equivalente a un seguidor solar de un solo eje.

1O Debido a su reducido tamaño y bajo peso, el seguidor solar de la presente invención

tiene una especial aplicación como unidad de energía solar portátil aplicable a techos

de vehículos terrestres o marítimos, pudiendo ser dichos vehículos convencionales,

eléctricos o híbridos, y aplicándose el seguidor solar en particular para carga de unas

baterías de los mismos.

15 En un segundo aspecto la invención propone un vehículo equipado con uno o

más seguidores solares.

Antecedentes de la invención

El documento US 4421943 A describe un seguidor solar que pivota alrededor de

20 un eje horizontal y que es susceptible de disponer el panel en una posición de

abatimiento, almacenado en una cavidad, compatible con un transporte del seguidor.

En la US 5379753 A se describe un dispositivo para control de un panel solar

montado en el techo de un vehículo tal como una auto-caravana y describe un conjunto

de soporte complejo para orientar el panel solar convenientemente para un óptimo

25 aprovechamiento de la luz diurna incidente.

En la FR2798718 A 1 se propone disponer un panel solar sobre el techo de una

caravana, y asociarlo a un mástil ubicado en el interior de la misma, para el ajuste de su

movimiento según dos ejes desde el interior del vehículo, por ejemplo mediante un

sistema electrónico de control que actúa en función de la potencia eléctrica

30 suministrada por el panel solar.

En la W003102477 se describe un dispositivo automático de orientación según

la posición del sol para módulos solares con una subestructura para fijar el dispositivo a

un vehículo, en donde se describe un conjunto de plato giratorio con un accionamiento

y bastidor pivotante.

Otras propuestas que describen seguidores solares y estructuras de soporte y

de desplazamiento de los mismos, asociados a techos de vehículos aparecen en los

documentos US 20010039960 A, FR2928497 A y US 7 459880.

La presente invención propone un seguidor solar ligero· y económico dotado de

5 un único mecanismo de seguimiento para orientar al menos un panel solar en la

dirección este-oeste, teniendo en cuenta que el panel solar y el mecanismo de

seguimiento están soportados en una base fijada al techo de un vehículo y que puede

ser instalada de manera estacionaria a una inclinación promedio en la dirección norte-

sur de acuerdo con la latitud del lugar donde está instalado. La ligera pérdida de

1O eficiencia debida al seguimiento en un solo eje se compensa con el bajo coste, la

ligereza, la facilidad de transporte al poder compactar el conjunto del seguidor en un

volumen mínimo, de forma muy simple, y la facilidad de instalación del seguidor solar

en diferentes tipos de vehículos.

15 Exposición de la invención

De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención aporta seguidor solar

para montaje en el techo de un vehículo que representa una propuesta constructiva

simplificada respecto a la mayoría de los seguidores solares referidos en los

antecedentes citados, y que podría considerarse como una evolución del seguidor

20 descrito en la US 4421943 A, dotándolo de posibilidad de inclinación alrededor de dos

ejes paralelos.

El seguidor solar para montaje en el techo de un vehículo del primer aspecto de

la presente invención comprende una base, fijada al techo de un vehículo, sobre la cual

está instalado un panel solar que tiene unos primer y segundo extremos opuestos. Los

25 mencionados primer y segundo extremos del panel solar pueden ser conectado

alternadamente a dicha base por unos respectivos primer y segundo ejes mutuamente

paralelos mediante un dispositivo automático de conexión/desconexión que conecta el

segundo extremo del panel solar a la base al mismo tiempo que desconecta el primer

extremo del panel solar de la base, y viceversa cada vez que el panel solar alcanza un

30 posición paralela a la base, de manera que el panel solar, bajo el accionamiento de un

mecanismo elevador motorizado, puede pivotar respecto a la base alrededor de dicho

primer eje cuando el primer extremo está conectado a la base y el segundo extremo

está desconectado de la base y el panel solar puede pivotar respecto a la base

alrededor de dicho segundo eje cuando el segundo extremo está conectado a la base y

35

Además, el seguidor solar para montaje en el techo de un vehículo del primer aspecto de la presente invención comprende un dispositivo de control que controla el funcionamiento de un actuador de dicho mecanismo elevador en base a un algoritmo de seguimiento adaptativo configurado para proporcionar una orientación óptima del panel solar dentro de su rango de movimientos independientemente de la orientación inicial de los primer y segundo ejes.

En una realización, dicho dispositivo de control comprende medios en cooperación con dicho algoritmo de seguimiento adaptativo para: a) adquirir información acerca de la posición geográfica, incluyendo latitud y longitud, de la zona donde el vehículo está estacionado, la fecha y la hora del día, así como información acerca de la orientación, o acimut, y la inclinación respecto a la horizontal, o elevación, de dichos primer y segundo ejes en la posición de estacionamiento del vehículo; b) calcular sobre la base de dichas posición geográfica, acimut y elevación de los primer y segundo ejes, fecha y hora un vector posición sol-captador paralelo a los rayos solares, el cual define la orientación del sol respecto al panel solar; e) calcular un plano de seguimiento a partir de un primer vector de plano de seguimiento correspondiente a uno de los primer y segundo ejes y un segundo vector de plano de seguimiento obtenido del producto vectorial entre dicho vector de posición sol-seguidor y dicho primer vector de plano de seguimiento; y d) obtener un vector consigna perpendicular a dicho plano de seguimiento por producto vectorial entre dichos primer y segundo vectores de plano de seguimiento y utilizar la orientación de dicho vector consigna como consigna de posicionamiento de dicho dispositivo de control.

En otra realización, el dispositivo de control comprende medios en cooperación con dicho algoritmo de seguimiento adaptativo para: a) adquirir información acerca de la posición geográfica, incluyendo latitud y longitud, de la zona donde el vehículo está estacionado, la fecha y la hora del día, así como información acerca de la orientación, o acimut, y la inclinación respecto a la horizontal, o elevación, de dichos primer y segundo ejes en la posición de estacionamiento del vehículo; b) calcular sobre la base de dichas posición geográfica, acimut y elevación de los primer y segundo ejes, fecha y hora un vector posición sol-captador paralelo a los rayos solares, el cual define la orientación del sol respecto al panel solar; y e) calcular el ángulo entre cada uno de una pluralidad

Preferiblemente, el seguidor solar se utiliza para proporcionar corriente eléctrica al vehículo o a otra aplicación cuando el vehículo está estacionado. Cuando el vehículo está en marcha, el seguidor solar se dispone en una posición plegada con el panel solar en dicha posición paralela a la base, y el seguidor solar está protegido al menos en su región frontal, respecto al sentido de avance del vehículo, por un elemento deflector asociado al techo del vehículo para desviación del aire producido a consecuencia de la marcha del vehículo. En general, los primer y segundo ejes del seguidor solar se disponen sobre el techo del vehículo paralelos a un plano medio longitudinal del vehículo, y la distancia entre dichos primer y segundo ejes es inferior a la anchura del techo del vehículo.

En una realización,...

1. Seguidor solar para montaje en el techo de un vehículo, que comprende:

5 una base (1) fijada a un techo (61) de un vehículo (60) ;

un panel solar (2) que tiene unos primer y segundo extremos (~~a. 2b) opuestos,

donde dicho primer extremo (2a) está conectado a dicha base (1) por un primer eje (E1)

de manera que dicho panel solar (2) puede pivotar respecto a la base (1) alrededor de

dicho primer eje (E1 ) ;

1 O un mecanismo elevador conectado al panel solar (2) en una n3gión intermedia

entre dichos primer y segundo extremos (2a, 2b) para producir dicha pivotación; y

un actuador (10) conectado operativamente para mover dicho mecanismo

elevador y con ello hacer pivotar dicho panel solar (2) alrededor del primer eje (E1) de

acuerdo con los movimientos relativos del sol;

15 caracterizado porque:

dicho actuador (10) y el mecanismo elevador están configurados para hacer

pivotar el panel solar (2) entre una posición elevada y una posición paralela a la base

(1 ) ;

el primer extremo (2a) del panel solar (2) es desconectable de la base (1 ) ;

20 el segundo extremo (2b) del panel solar (2) es conectable a la base (1) por un

segundo eje (E2) paralelo al primer eje (E1) de manera que el panel solar (2) puede

pivotar respecto a la base (1) alrededor de dicho segundo eje (E2) cuando el segundo

extremo (2b) está conectado a la base (1) y el primer extremo (2a) está desconectado

de la base (1 ) ;

25 el seguidor solar comprende además un dispositivo automático de

conexión/desconexión que conecta el segundo extremo (2b) del pan«31 solar (2) a la

base (1) al mismo tiempo que desconecta el primer extremo (2a) del panel solar (2) de

la base (1 ) , y viceversa, cada vez que el panel solar (2) alcanza dicha posición paralela

a la base (1) para invertir la inclinación del panel solar (2) respecto a la base (1) cuando

30 el mecanismo elevador es accionado para mover el panel solar (2) desde la posición

paralela a la base ( 1) hacia dicha posición elevada, y

un dispositivo de control que controla el funcionamiento de dicho actuador (1 O)

en base a un algoritmo de seguimiento adaptativo configurado para proporcionar una

orientación óptima del panel solar (2) dentro de su rango de movimientos

35 independientemente de la orientación inicial de los primer y segundo ejes (E1, E2) .

2. Seguidor solar según la reivindicación 1, caracterizado porque el seguidor solar con el panel solar (2) en dicha posición paralela a la base (1) está protegido al menos en su región frontal, respecto al sentido de avance de dicho vehículo (60) , por un elemento deflector (62) asociado a dicho techo (61) del vehículo (60) para desviación del aire durante la marcha del vehículo (60) .

3. Seguidor solar según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque dichos primer y segundo ejes (E1, E2) se disponen paralelos a un plano medio longitudinal del vehículo (60) y la distancia entre dichos primer y segundo ejes (E1, E2) es inferior a la anchura del techo (61) del vehículo (60) .

4. Seguidor solar según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo de control comprende medios en cooperación con dicho algoritmo de seguimiento adaptativo para: a) adquirir información acerca de la posición geográfica, incluyendo latitud y longitud,

de la zona donde el vehículo (60) está estacionado, la fecha y la hora del día, así como información acerca de la orientación, o acimut, y la inclinación respecto a la horizontal, o elevación, de dichos primer y segundo ejes (E1, E2) en la posición de estacionamiento del vehículo (60) ;

b) calcular sobre la base de dichas posición geográfica, acimut y elevación de los primer y segundo ejes (E1, E2) , fecha y hora un vector posición sol-captador paralelo a los rayos solares, el cual define la orientación del sol respecto al panel solar (2) ;

c1) calcular un plano de seguimiento a partir de un primer vector de plano de seguimiento correspondiente a uno de los primer y segundo ejes (E1, E2) y un segundo vector de plano de seguimiento obtenido del producto vectorial entre dicho vector de posición sol-seguidor y dicho primer vector de plano de seguimiento;

d1) obtener un vector consigna perpendicular a dicho plano de seguimiento por producto vectorial entre dichos primer y segundo vectores de plano de seguimiento y utilizar la orientación de dicho vector consigna como consigna de posicionamiento mediante dicho dispositivo de control.

5. Seguidor solar según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo de control comprende medios en cooperación con dicho algoritmo de seguimiento adaptativo para: a) adquirir información acerca de la posición geográfica, incluyendo latitud y longitud,

horizontal, o elevación, de dichos primer y segundo ejes (E1, E2) en la posición de

estacionamiento del vehículo (60) ;

b) calcular sobre la base de dichas posición geográfica, acimut y eh:wación de los

primer y segundo ejes (E1, E2) , fecha y hora un vector posición sol-captador

5 paralelo a los rayos solares, el cual define la orientación del sol respecto al panel

solar (2) ;

c2) calcular el ángulo entre cada uno de una pluralidad de vectores normales a una

pluralidad de planos de seguimiento posibles y dicho vector posición sol-captador, y

escoger aquel vector normal que forme un ángulo más pequeño con el vector de

1 O posición del sol como vector consigna y utilizar la orientación de dicho vector

consigna como consigna de posicionamiento mediante dicho dispositivo de control.

6. Seguidor solar según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,

caracterizado porque dicho primer eje (E1) está definido por al menos un primer gorrón

(4) fijado a la base (1) y al menos un correspondiente primer semicojinete (8) fijado al

15 panel solar (2) , o viceversa, estando dicho primer semicojinete (8) configurado y

dispuesto para recibir dicho primer gorrón ( 4) en una dirección radial cuando el panel

solar (2) alcanza dicha posición paralela a la base (1 ) , y dicho segundo eje (E2) está

definido por al menos un segundo gorrón (5) fijado a la base (1) y al menos un

correspondiente segundo semicojinete (9) fijado al panel solar (2) , o vic1eversa, estando

20 dicho segundo semicojinete (9) configurado y dispuesto para recibir dicho segundo

gorrón (5) en una dirección radial cuando el panel solar (2) alcanza dicha posición

paralela a la base ( 1 ) .

7. Seguidor solar según la reivindicación 6, caracterizado porque dicho

dispositivo automático de conexión/desconexión comprende al menos un primer

25 elemento de cierre ( 18) movible en relación con dicho primer semicojinete (8) entre una

posición cerrada, en la que dicho primer elemento de cierre (18) retiene el primer gorrón

(4) acoplado al primer semicojinete (8) , y una posición abierta, en la que el primer

elemento de cierre (18) permite que el primer gorrón (4) sea acoplado y desacoplado

del primer semicojinete (8) , y al menos un segundo elemento de cierre (19} movible en

30 relación con dicho segundo semicojinete (9) entre una posición cerrada, en la que el

segundo elemento de cierre (19) retiene el segundo gorrón (5) acoplado al segundo

semicojinete (9) , y una posición abierta, en la que el segundo elemento de cierre (19)

permite que el segundo gorrón (5) sea acoplado y desacoplado del segundo

semicojinete (9) .

35

dispositivo automático de conexión/desconexión comprende adamáis al menos un

miembro de vinculación (20) que vincula cinemáticamente dichos plquot;imer y segundo

elementos de cierre (18, 19) el uno al otro de manera que cuando el primer elemento de

cierre (18) es movido a dicha posición abierta el segundo elemento de cierre (19) es

movido a dicha posición cerrada, y viceversa.

5 9. Seguidor solar según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo

automático de conexión/desconexión comprende además al menos un elemento

elástico (23, 24) instalado en una disposición biestable por la cual dicho elemento

elástico (23, 24) empuja dichos primer y segundo elementos de ciern~ (18) hacia sus

posiciones cerrada y abierta a partir de una posición neutra intermedia.

1 O 10. Seguidor solar según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque el

dispositivo automático de conexión/desconexión comprende ademüs una primera

palanca de activación (21) posicionada de manera que es empujada desde una

posición de espera a una posición de activación por un elemento unido a la base ( 1) o

al panel solar (2) cuando el panel solar (2) pivotando alrededor del segundo eje (E2)

15 alcanza dicha posición paralela a la base ( 1 ) , estando dicha primera palanca de

activación (21) vinculada cinemática mente a un primer empujador (27) dispuesto para

mover dicho primer elemento de cierre (18) desde la posición abierta hasta más allá de

dicha posición neutra intermedia cuando la primera palanca de activación (21) es

empujada a dicha posición de activación, y una segunda palanca de activación (22)

20 posicionada de manera que es empujada desde una posición de espera a una posición

de activación por un elemento unido a la base (1) o al panel solar (2) cuando el panel

solar (2) pivotando alrededor del primer eje (E1) alcanza dicha posición paralela a la

base (1 ) , estando dicha segunda palanca de activación (22) vinculada cinemáticamente

a un segundo empujador (28) dispuesto para mover dicho segundo elemento de cierre

25 (19) desde la posición abierta hasta más allá de dicha posición neutra intermedia

cuando la segunda palanca de activación (22) es empujada a dicha posición de

activación.

11. Seguidor solar según la reivindicación 7, caracterizado porque dicho

dispositivo automático de conexión/desconexión comprende además un primer

30 miembro de bloqueo (29) movible entre una posición bloqueada, en la que dicho primer

miembro de bloqueo (29) bloquea el primer elemento de cierre (18) en dicha posición

cerrada, y una posición desbloqueada, en la que el primer miembro de bloqueo (29)

permite al primer elemento de cierre (18) moverse entre dichas posiciones cerrada y

abierta, un segundo miembro de bloqueo (30) movible entre una posición bloqueada, en

35 la que dicho segundo miembro de bloqueo (30) bloquea el segundo elemento de cierre

miembro de bloqueo (30) permite al segundo elemento de cierre (19) moverse entre dichas posiciones cerrada y abierta, y un miembro de vinculación (20) que vincula cinemáticamente dichos primer y segundo elementos de bloqueo (29, ~10) el uno al otro de manera que cuando el primer elemento de bloqueo (29) es movido a dicha posición bloqueada el segundo elemento de bloqueo (30) es movido a dicha posición desbloqueada, y viceversa.

12. Seguidor solar según la reivindicación 11, caracterizado porque el dispositivo automático de conexión/desconexión comprende además al menos un elemento elástico (23, 24) instalado en una disposición biestable por la cual dicho elemento elástico (23, 24) empuja dichos primer y segundo elementos de bloqueo (29, 30) hacia sus posiciones bloqueada y desbloqueada a partir de una posición neutra intermedia.

13. Seguidor solar según la reivindicación 11 o 12, caracterizado porque el dispositivo automático de conexión/desconexión comprende adem~ís una primera palanca de activación (21) posicionada de manera que es empujada desde una posición de espera a una posición de activación por un elemento unido a la base ( 1) o al panel solar (2) cuando el panel solar (2) pivotando alrededor del s13gundo eje (E2) alcanza dicha posición paralela a la base (1 ) , estando dicha primera palanca de activación (21) vinculada cinemáticamente a un primer empujador (27) dispuesto para mover dicho primer elemento de bloqueo (29) desde la posición desbloqueada hasta más allá de dicha posición neutra intermedia cuando la primera palanca de activación

(21) es empujada a dicha posición de activación, y una segunda palanca de activación

(22) posicionada de manera que es empujada desde una posición de espera a una posición de activación por un elemento unido a la base (1) o al panel solar (2) cuando el panel solar (2) pivotando alrededor del primer eje (E1) alcanza dicha posición paralela a la base (1 ) , estando dicha segunda palanca de activación (22) vinculada cinemáticamente a un segundo empujador (28) dispuesto para mover dicho segundo elemento de bloqueo (30) desde la posición desbloqueada hasta mé1s allá de dicha posición neutra intermedia cuando la segunda palanca de activación (22) es empujada a dicha posición de activación.

de activación por el segundo gorrón (5) cuando el segundo gorrón (5) es recibido en el

segundo semicojinete (9) .

15. Seguidor solar según una cualquiera de las reivindicaciiones 6 a 14,

caracterizado porque dicho panel solar (2) comprende una estructura de soporte (25)

5 que soporta al menos una placa fotovoltaica (26) , y porque dichos primer y segundo

semicojinetes (8, 9) junto con el dispositivo automático de conexión/desconexión están

fijados a dicha estructura de soporte (25) del panel solar (2) y dichos primer y segundo

gorrones (4, 5) están fijados a la base (1 ) .

16. Seguidor solar según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15,

1 O caracterizado porque dicho mecanismo de elevación comprende al menos un primer

brazo móvil (6) que tiene un extremo superior conectado al panel solar (2) por una

primera articulación (3) y un extremo inferior conectado por una segunda articulación

(11) a una primera tuerca (12) acoplada a una primera región fileteada (15a) de un

husillo ( 15) soportado en la base ( 1) y accionado giratoriamente por dicho actuador

15 (10) .

17. Seguidor solar según la reivindicación 16, caracterizado porque el

mecanismo de elevación comprende además al menos un segundo brazo móvil (7) que

tiene un extremo superior conectado al panel solar (2) por la primera articulación (3) y

un extremo inferior conectado por una tercera articulación ( 13) a una segunda tuerca

20 (14) acoplada a una segunda región fileteada (15a) de dicho husillo (15) , teniendo

dichas primera y segunda porciones fileteadas ( 15a, 15b) del husillo ('15) sentidos de

rosca opuestos.

18. Seguidor solar según la reivindicación 17, caracterizado porque el husillo

(15) tiene un eje de rotación dispuesto en una dirección perpendicular a los primer y

25 segundo ejes (E1, E2) .

19. Seguidor solar según la reivindicación 18, caracterizado porque el husillo

( 15) , dichas primera y segunda tuercas ( 14) y el actuador ( 1 O) están instalados de

manera que se mueven libremente respecto a la base (1) a lo largo de una guía (17)

orientada en una dirección paralela a dicho eje de rotación del husillo (15) .

30 20. Vehículo equipado con un seguidor solar según una cualquiera de las