CN102529692A - 利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统，该冷却风扇马达通过从电池接收电力而进行工作，所述系统包括：冷却风扇马达，所述冷却风扇马达在冷却模式或电力产生模式中工作，在所述冷却模式中，利用所供应的电力对热交换器进行冷却，在所述电力产生模式中，由行驶风使得冷却风扇旋转进而产生电；以及控制设备，所述控制设备控制所述冷却风扇马达的旋转，并确定所述冷却风扇马达是在所述电力产生模式还是所述冷却模式中工作。

Description

利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统
与相关申请的交叉引用
本申请要求2010年11月26日提交的韩国专利申请第10-2010-118477号的优先权，上述申请的全部内容结合于此用于这种引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统，并且更特别地，本发明涉及一种用于车辆的风能发电系统，其设置为产生了冷却风扇的马达，并且依据冷却水的温度和车辆的速度而分别主动地执行冷却或电力产生功能。
背景技术
当由发动机产生的燃烧气体使温度升高时，内部零件的硬度会变差，并且因此会出现损坏。车辆中安装有冷却设备以防止零件出现损坏。按照惯例，车辆中使用水冷却型冷却系统，其是利用冷却水的循环来进行冷却。在水冷却型冷却系统中，使冷却水循环的通道安装在发动机的机身中，从而使得冷却水循环，并且热交换器安装在车辆的发动机室的前面，以通过利用外部空气而冷却已经加热了的冷却水。另外，安装了冷却风扇以使更多的外部空气能够流入到热交换器。此外，由于空调装置的热交换器(冷凝器)通常位于上述热交换器的前面，所以冷却风扇可以额外用于促使空调装置的热交换器进行散热。
同时，已知的冷却风扇通过电线与车辆的主电池连接。发动机ECU通过冷却风扇的自动逻辑电路而通过利用继电器或冷却风扇控制器而控制从电池供应到马达的电力，从而驱动冷却风扇。亦即，使冷却风扇旋转的马达具有一定的旋转速度，该旋转速度是根据从主电池供应的电压的水平来确定的，并且该马达通过单向电路进行配置。因此，所述马达是不能产生和存储电的系统。
同时，为了提高车辆的燃料效率，已经开发出了利用行驶风(drivingwind)的电力产生系统。然而，在已知的系统中，风能产生风扇安装在车辆的前格栅部件处、侧视镜的侧面、保险杠的侧面以及其它行驶风可以从前面吹过的地方，并且当车辆行驶时，风扇旋转从而产生电流。因此，已知的系统破坏了车辆的美观性，并且在并未产生电力而常规驾驶的情形中，该系统对于车辆来说就是负担，从而从效果而言该系统不能提供出具有实际意义的优点。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面提供一种用于车辆的风能发电系统，其能够利用已有的冷却风扇马达来产生风能，而不需要重新安装额外的风扇，从而防止风扇甚至在常规驾驶的情形中成为负担。
本发明的各个方面提供一种利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统，该冷却风扇马达根据(发动机)ECU的信号从主电池接收电力而运行，所述系统包括：冷却风扇马达，所述冷却风扇马达在冷却模式或电力产生模式中运行，在所述冷却模式中，利用所供应的电力对热交换器进行冷却，在所述电力产生模式中，由行驶风旋转冷却风扇进而产生电；以及控制设备，所述控制设备通过联通发动机ECU而控制所述冷却风扇马达的电力，并确定所述冷却风扇马达是在所述电力产生模式还是所述冷却模式中工作。
所述系统可以进一步包括存储直流电的辅助电池。亦即，所述控制设备可以选择地将在电力产生模式中工作的冷却风扇马达所产生的电存储在所述主电池或所述辅助电池中。另外，所述辅助电池和所述主电池可以根据每一个电池的充电状态而供应所存储的电。
此外，所述辅助电池可以通过交流发电机的充电电路而将电供应到所述主电池，该交流发电机通过由于发动机的旋转所产生的电而对主电池进行充电。
所述控制设备根据预定的控制逻辑而确定所述冷却风扇的操作，并且所述控制逻辑通过利用冷却水的温度和车辆的速度作为变量而针对每一种情况进行预先确定并设定。
由于冷风风扇还用于对空调装置的热交换器进行冷却，所以控制逻辑的变量可以进一步包括空调装置的开/关状态和/或空调装置的制冷剂压力。此外，所述控制设备与其它设备(例如ECU、FATC、HCU等等)的控制器联通，所述其它设备感测关于冷却水的温度、车辆的速度、以及制冷剂压力的数据，从而不用额外增加具有相同功能的设备。
根据本发明的各个方面，由于电的产生不会使车辆的驾驶性能变差，所以可以减少能源消耗率(即燃料效率)。
另外，额外产生的电可以使交流发电机的电容和相关部件的制造成本降低，并且随着可产生的电容量的增加，电设备的可靠性提高。
此外，由于使用已知的冷却风扇而不需要额外增加发电风扇，所以产品额外增加的成本最小化，并且车辆内在布局的改变也可以最小化，从而使得本发明的各个实施方式甚至可以轻易地应用于现有的车辆中。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
附图说明
图1是显示了根据本发明的利用冷却风扇马达的示例性车辆风能发电系统的构造的概念图。
图2A和图2B是显示了根据本发明的利用冷却风扇马达的示例性车辆风能发电系统的构造的概念图。
图3是显示了根据本发明的利用冷却风扇马达的示例性车辆风能发电系统的构造的概念图。
具体实施方式
现在将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。
在下文中，将对根据本发明各个实施方式的利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统进行详细描述。
如上所述，安装在车辆上的冷却风扇联接至冷却风扇马达的转子。冷却风扇马达通过从主电池(如图1所示)接收电力而工作，并且根据由控制设备执行的控制而在制冷模式或电力产生模式中工作。也就是说，当发动机ECU感测冷却水的温度并将感测到的数据传输至控制设备时，控制设备将主电池的电力供应到冷却风扇马达，该冷却风扇马达在冷却模式中工作从而使更多的外部空气流入到热交换器中，并且控制设备根据车辆的速度和外面的温度而控制冷却风扇马达在电力产生模式中工作(在此情形中不需要对冷却水进行冷却)。在冷却风扇马达中，冷却风扇通过由于车辆行驶而流入的外部空气的风能而旋转，从而使得转子带动马达旋转，并进而产生电。
如图1所示，通过冷却风扇马达产生的电被充电到主电池中，或者如图2A所示，将电存储在额外安装的辅助电池中。另外，如图2B所示，辅助电池可以由电线连接，从而可以将电供应给主电池或接收存储在主电池中的电(根据每一个的充电状态)。因此，存储在辅助电池中的电可以被设置为利用主电池的电能而供应给车辆中的电设备。另外，在如图3所示的各个实施方式中，通过冷却风扇马达产生的电被连接至交流发电机(该交流发电机根据发动机的旋转而使主电池充电)的充电电路，从而充电到主电池中。
同时，控制设备设定为根据预定的控制逻辑而确定冷却风扇马达的操作模式。也就是说，通过利用被输入到控制设备中的作为变量的冷却水的温度、车辆的速度、空调装置的开/关状态和空调(制冷剂)的压力，以及通过利用传输到控制设备的由水温传感器、车辆速度传感器、外部温度传感器等感测到的冷却水的温度和车辆的速度，从而使控制逻辑针对与每一种情形相配的每一种情况而预先地确定。
作为参考，车辆的空调装置的热交换器通常位于冷却水的热交换器的前面，由于制冷剂的液化效率取决于冷却风扇马达的旋转速度，因此控制逻辑的变量可以进一步包括空调装置的热交换器的内部压力。如果处于气态的制冷剂的压力低于预定的参考值，那么制冷剂正在被有效地液化，并且因此冷却风扇马达可以设置为在电力产生模式进行工作。相反地，如果气态的制冷剂的压力高于预定的参考值，那么冷却风扇马达可以设置为在制冷模式中工作。
另外，所述的控制逻辑可以使用已知的冷却风扇马达的控制逻辑，并且可以设置为当冷却风扇马达空闲时在电力产生模式中工作。
亦即，根据本发明各个实施方式的利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统通常在高速行驶情况下(例如高于预定的速度)有充足的外部空气流入时，可以使用于电力产生模式。相应地，本系统在高速行驶时比在城市中行驶时会更有效率，并且在高速行驶时可以进一步提高燃料效率。
同时，根据本发明各个实施方式的风能发电系统可以应用于具有冷却风扇马达所有的车辆(包括将来面世的电动车辆、燃料电池车辆等等)以及一般的内燃机车辆，并且可以在风能发电系统中安装额外的风扇(仅用于电力产生模式)从而提高电力产生模式的效率。另外，对应控制冷却马达所必须的感测数据(例如冷却水的温度和车辆的速度)可以被设置为：通过发动机ECU、全自动温度控制器(FATC)、混合控制单元(HCU)等等所感测的数据被收集在控制设备中，从而不用额外增加具有相同功能的设备。
为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“前”等等用于参考在图中所示的示例性实施方式的特征的位置来对这些特征进行描述。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (7)

1.一种利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统，该冷却风扇马达从主电池接收电力，所述系统包括：
冷却风扇马达，所述冷却风扇马达在冷却模式或电力产生模式中进行工作，在所述冷却模式中，利用从主电池供应的电力而对热交换器进行冷却，在所述电力产生模式中，通过行驶风来使得冷却风扇旋转从而产生电；以及
控制设备，所述控制设备控制所述冷却风扇马达的旋转，并确定所述冷却风扇马达是在所述电力产生模式还是所述冷却模式中进行工作；
其中，所述控制设备根据预定的控制逻辑而确定所述冷却风扇马达的操作，并且所述控制逻辑通过利用冷却水的温度和车辆的速度作为变量而针对每一种情况预先地确定。
2.根据权利要求1所述的利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统，其中所述控制设备将在电力产生模式中工作的冷却风扇马达所产生的电存储在主电池中。
3.根据权利要求2所述的利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统，所述系统进一步包括辅助电池用来存储电；
其中所述控制设备将在电力产生模式中工作的冷却风扇马达所产生的电存储在所述主电池或所述辅助电池中。
4.根据权利要求3所述的利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统，其中所述辅助电池和所述主电池由电线连接，从而根据每一个电池的充电状态而交换所存储的电流。
5.根据权利要求2所述的利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统，其中对所述主电池进行充电的交流发电机的充电电路连接至所述控制设备，并且在电力产生模式中工作的所述冷却风扇马达所产生的电通过所述交流发电机的所述充电电路而被充电到所述主电池当中。
6.根据权利要求1所述的利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统，其中所述控制逻辑的变量进一步包括空调装置的制冷剂压力以及空调装置的开/关状态。
7.根据权利要求6所述的利用冷却风扇马达的车辆风能发电系统，其中所述控制设备与其它设备的控制器通信，所述其它设备感测关于冷却水的温度、车辆的速度、制冷剂压力以及空调装置的开/关状态的数据。
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