[发明专利]一种内接多面体的能源自给球形装置

说明书

本发明公开了一种内接多面体的能源自给球体装置。该装置克服了已有球体装置滚动和能源获取相互制约的矛盾，在球体滚动过程中，内接多面体上的几个能够接受太阳光的面太阳电池持续发电，支撑感知环境状况的传感器探测单元、信息处理单元、球体驱动装置持续工作，能够在滚动过程中兼顾发电与环境感知探测、信号发射、球体驱动等功能。

技术领域

本发明涉及一种内接多面体的能源自给球形装置。

背景技术

当前的无线监视监测装置一般无法同时兼备能源自给、自主移动、目标检测和集群协调移动等功能，现代的军事与民用都亟需一种能够具有上述四种功能的装置。能源自给是指装置自身收集外界能量并转换成电能供自己使用而不是靠外部输入电能或者带周期充电的储能电池。现实中，能源自给是造成这些器件失效或者根本无法实现的主要障碍。各种能量自给装置中，都希望能够利用太阳能这一自然界永恒能源作为来源转换成电能供给移动和监测器件使用，或者储存起来在需要使用的时候释放出来，有效利用太阳光的根本前提是受光面永远面对太阳，通常这一要求限制了该类装置的移动能力、隐蔽能力等性能。在所有的几何体中，球体具备能够最高效接受太阳光的集合形状，无论球体如何移动或者处于何种位置，总有面对阳光的地方。然而，太阳电池要高效工作的前提是入射太阳光的照射角度必须一致，否则会产生不均匀光照射所引起的器件发热损毁，即热斑效应。要将能够把太阳光转换成电能的太阳电池有效的贴装在球体表面并实现高效发电并不可行，这主要因为太阳光基本是平行的，而球体表面各处的曲率并不相同，导致入射太阳光与太阳电池表面各处的夹角各不相同，这就严重削弱了太阳电池效率同时引起器件发热烧毁，如图1。

发明内容

本发明涉及一种内接多面体的可移动能源自给球体装置，内接多面体的每个面上贴装有将入射太阳光转换成电能的太阳电池，该装置克服了太阳电池与球体无法有效集成并高效发电的缺点，实现了在每个面上的太阳电池确保入射的太阳光以同样的角度入射，同时内接多面体的支撑装置上集成有储能和信号处理装置，能够驱动信号处理和移动装置，进而能够保证球体在滚动前进中持续发电工作，同时由于球体的体积可以任意尺寸放大与缩小，因此该装置可以应用在隐蔽或者体积狭小处所。

为了达到上述目的，本发明提供了一种内接多面体的可移动能源自给球体装置，该可移动能源自给球体装置从外向内依次包括球形罩、内接多面体和多面体支撑结构三部分。

其中，所述的球形罩本身由轻质透明塑料材料组成，该塑料材料对300-1700纳米范围内的太阳光具有高达90％以上的透过率，球形罩的外面镀有光学膜。

其中，所述的球形罩还可以由电致变色材料组成，当需要隐蔽的时候，球体内储存的电施加在球形罩上，使其将颜色变换到外界不易察觉的程度。

其中所述的光学膜系通常由氧化物组成，对300-1700纳米范围的太阳光具有10％的反射率，更进一步，所述的光学膜系表面有光学微结构球能够使300-1700纳米范围的太阳光具有适当的光线偏转，使其能够有效聚焦在内接多面体的每个表面上的太阳电池上。

其中，所述的内接多面体通常由五角十二面体、三角二十面体等正多面体或每个面为正三角形和正方形之一的不规则多面体组成，多面体的各个表面由收集外界能量(包括太阳光或者红外辐射能)并转换成电能的太阳电池组成，即面太阳电池，所述的组成多面体的面太阳电池的面积与球形罩的体积之间严格满足正多面体或不规则多面体的几何关联关系。

其中所述的面太阳电池由电池本体、栅线和汇流端组成，栅线包含环形与交叉连接两部分，环形部分该多面体的面图形类似，呈现从里向外的层层嵌套，交叉部分是从重心到边中点的线，将所有的环形部分连接起来以方便太阳电池电流的收集。以三角形面为例，分别是外面的三角形套内部的小三角形，每个三角形边的宽度与通常电池栅线的宽度一样，两个相邻三角形的距离取决于电池表面的迁移率和总的电流密度，从太阳电池的重心到三条边的中点存在三条直线链接，太阳电池的电流通过三角形的三个顶点的汇流端输出。