CN102795113A - 一种发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用发电设备，包括可拆卸地固定在汽车尾部的外壳以及可旋转地支撑第一设备的旋转支撑件，所述旋转支撑件与所述外壳活动连接，其中所述第一设备包括在暴露在气流中时能产生电能的转子叶片。另外，所述旋转支撑件可以在介于旋转支撑件和转子叶片置于外壳内部的第一位置和旋转支撑件和转子叶片置于外壳外部的第二位置之间的范围内铰接转动。

Description

一种发电设备

技术领域

本发明涉及发电设备领域，尤其是涉及一种可拆卸地连接到汽车上的发电设备及其方法。

背景技术

现代的电动汽车为短程运行而设计，并主要用于城市环境中的驾驶或短程往返。这些电动车在行驶距离上的限制，主要是因为这些汽车上的电池的蓄电能力不足以应付长途行驶的需要。电池技术的现状导致了其较长的充电时间，较短的运行时间，以及在离开（比如某人住宅）时缺乏有效地给这些车辆充电的既定的基础设施。

解决此问题的一个方案是将电气系统与内燃机结合起来以此产生一种可运行在电气系统、燃烧系统或者两者组合上的混合动力车辆。采用这些系统，司机可以凭借内燃机和已有的加油站等基础设施行驶较长的距离。然而，却因此忽略了采用内燃机驱动时这些汽车在环境影响上的削弱。

因此，这就需要一种可以在减少充电所需时间的同时增加这些电动汽车的行程的发电和/或充电系统。相应地，这也需要一种具有其它优点和进步的新颖的系统和方法，以对汽车的可充电系统（如，电池组）进行充电。这样，市场渴望得到一种能够解决上述缺点并具有上述优点的发电设备。

发明内容

本发明确认了之前提及的这些已有发电设备的缺点或者劣势，本发明还通过提出一个富有创造性的发电设备阐述了其技术方案，所述发电设备含有一个由车辆携带的发电设备或者系统，其中车辆还含有可拆卸地固定在车辆后面的外壳。本发明还提供了一个旋转支撑件，用于可旋转地支撑第一设备，其中所述旋转支撑件与所述外壳活动地连接并用于将支撑物的第一端在所述外壳中转入和转出。所述第一设备还包括有一个或者多个在气流中产生电能的转子叶片。另外，所述旋转的支撑件和所述第一设备可以在以下范围内铰接转动：从一个在其中第一设备的可旋转支撑件和转子叶片收藏于所述外壳内的第一（比如存放（stored））位置，到一个在其中第一设备的可旋转支撑件和转子叶片打开于所述外壳外的第二（比如展开）位置。

在进一步的示范性的实施例中，前述发电设备还可以包含有一个可拆卸地固定在车辆后面的外壳，所述外壳通过一个拖车挂钩固定，该拖车挂钩可以可拆卸地插入一个安装在汽车尾部的拖车挂钩接收器中。在另一个示范性的实施例中，所述外壳的高度设置为小于或者等于车辆的第一表面（比如尾端下部或者底部）和车辆的第二表面（比如尾端上部或顶部）之间的距离以最小化对气流的阻碍。此外另一个实施例提供了一个能够在暴露于辐射光源中时产生电能第二设备（比如太阳能板、太阳能电池阵、光伏器件等等），其中所述第二设备位于所述外壳的一个表面上以接收辐射光。进一步，所述外壳可以打开让气流借此通过，或者关闭：在配置为打开时，所述转子叶片在车辆移动时依靠通过所述外壳的气流在所述外壳内自由转动，而配置为关闭时，所述装置可以使用一个铰接的能够在第一设备展开时开合的盖子或门。举例来说，在所述铰接式盖子处于闭合位置时，所述外壳的第一位置、第二位置以及其尾部对气流来说是闭合的。

在另外一些示范性的实施例中，前述发电设备还可以含有转子叶片，所述转子叶片包括至少一个轴向对称的翼片（比如径向相对的翼片对），其中所述翼片的弦长大于其跨度。在另一个实施例中，所述转子叶片包括一第一末端和一第二末端，限定了各自的第一和第二开口，其中所述第一末端通过多个间隔的叶片与所述第二末端相连接。另外的例子包括：每一个叶片的第一末端与转子叶片组件的第一末端相连接，与和所述转子叶片的第二末端相连接的每一叶片的第二末端在径向上偏离，从而构成了螺旋形的叶片结构。进一步，所述系统可以包括用于储存转化的太阳能和风能的能量储存系统。所述能量储存系统可以，例如，设置在所述外壳内。

本发明的另一方面包括了可安装在汽车上的发电设备或系统，所述发电设备或系统包括一个具有高度小于或者等于汽车的下表面和上表面之间的距离的外壳。所述外壳还包括了一个支撑所述外壳的拖车挂钩，所述拖车挂钩可拆卸地插入汽车的拖车挂钩接收器中。所述系统还可以包括至少一个铰接式支撑件，所述铰接式支撑件与所述外壳活动地连接并可旋转地支撑至少一个风力涡轮机组件，其中所述风力涡轮机组件将风的动能转化为机械能（如，在其被旋转时）。另外，所述支撑件和风力涡轮机组件适用于铰接、枢接或者旋接以在第一位置和第二位置之间转动，其中第一位置为将所述支撑件和风力涡轮机组件放置于所述外壳内的存放位置，第二位置为将所述支撑件和风力涡轮机组件放置于所述外壳外部的展开位置。

在另外一些示范性的实施例中，所述设备包括：一个与所述外壳活动连接的第一（比如下方的）枢转式支撑件，其中所述第一支撑件可旋转地支撑第一风力涡轮机组件（比如在一个垂直方向上）；一个与所述外壳活动连接的第二(比如上方的)枢转式支撑件，其中所述第二支撑件可旋转地支撑（比如悬挂）第二风力涡轮机组件（比如在一个垂直方向上）；其中在第一和第二支撑件铰接在第一和第二位置之间时，第一和第二支撑件可以在相反的方向上枢转。通过此种方式，所述支撑件和风力涡轮机可以很方便地以相对或镜像的布置存放。

在本发明的另外一个方面中，适用于可拆卸安装在汽车的拖车挂钩上的发电装置包括：设置在支撑结构上的外壳，其中所述外壳的高度小于或者等于车辆的上表面和下表面之间的距离；所述支撑结构包括可拆卸地插入安装在汽车上的拖车挂钩接收器的拖车挂钩，其中所述支撑结构用来通过所述拖车挂钩支撑所述外壳；与所述外壳活动连接并在朝上的垂直方向上可旋转地支撑第一风力涡轮机组件的第一或者下部枢转式支撑件；与所述外壳活动连接并在朝下的垂直方向上可旋转地支撑或悬挂第二风力涡轮机组件的第二或者上部枢转式支撑件；其中所述第一和第二风力涡轮机组件用来在转动时将风的动能转化为机械能；另外，所述下部、上部支撑件以及第一、第二风力涡轮机可以在第一存放位置和第二展开位置之间的范围内枢转，其中所述第一存放位置为将所述支撑件和风力涡轮机放置在所述外壳内的位置，所述第二展开位置为将所述支撑件和风力涡轮机放置在所述外壳外部的位置；其中所述下部和上部支撑件在第一和第二位置之间移动时可以朝相反的方向枢转；所述设备还包括太阳能电池板，以在暴露于辐射光源下时产生电能，其中所述太阳能电池板布置在所述外壳的表面上以接收辐射光；所述装置还包括一个能量转化系统，以将所述由风力涡轮机转动产生的转动能转化为电荷；一个能量储存系统，以将由所述转化系统以及太阳能电池板所产生的电荷储存起来。

在本发明的另外一个方面，一种利用拖车挂钩安装的车用发电设备包括可以可拆卸地固定在车辆尾部的外壳，其中所述外壳对气流开放以使气流通过。举例来说，除了所述外壳的结构部件外，所述外壳的侧面和后部可以打开，或者可以包括穿孔的侧面和/或后部，以在车辆移动时允许气流通过并流出所述外壳。另外，暴露在气流中时，包括转子叶片的第一设备有效地构造用于产生电能，并且空气流经所述外壳时，第一设备与所述外壳活动连接以便转动。也就是说，所述第一设备不需要朝外转出接收风能而是能在所述外壳的范围内接收风能，这是由所述外壳的相对开放的性质所决定的。在一个示范性的实施例中，所述外壳的第一侧面、第二侧面（与第一侧面相对）、和后侧对于气流是敞开的，所述外壳的前侧（相对于后侧）也可以是开放式的。

本发明在另一个方面还公开了一种利用可再充电的能源对车辆的进行充电的方法。比如：提供一种具有发电设备的汽车，包括：可拆卸地固定在车辆尾部的外壳；可旋转地支撑风力涡轮机的旋转支撑件，其中所述旋转支撑件与所述外壳活动地连接；其中所述风力涡轮机暴露在气流中时产生电能；所述旋转支撑件用于在第一位置和一个第二位置之间枢转，其中所述第一位置为所述旋转支撑件和风力涡轮机设置于所述外壳内的位置，而所述第二位置为所述旋转支撑件和风力涡轮机设置于所述外壳外的位置；所述具有发电设备的汽车还包括光伏器件，以在其暴露于辐射光源中时产生电能，其中所述光伏器件安装在所述外壳的表面上（比如顶部、侧面和/或后面），以接收辐射光能。所述方法还包括：提供用于检测汽车可再充电电源的电荷传感器；提供用于检测汽车移动的运动传感器；提供利用来自所述风力涡轮机的电荷对可再充电电源进行充电的第一充电电路；提供利用来自所述光伏器件的电荷对可再充电电源进行充电的第二充电电路。还包括：检测所述可充电能源的电荷是否减少一预设量，如果减少了，则激活所述光伏器件的第二充电电路以使可再充电电源接收来自所述光伏器件的电荷；检测汽车的移动，如果检测到汽车移动，激活所述风力涡轮机的第一充电电路以使可再充电电源接收来自所述风力涡轮机的电荷；检测所述可再充电电源的电荷是否超过第二预设量，如果超过，则断开第一和第二充电电路以防止可再充电电源出现过冲状况。所述方法还可以包括：在检测到移动时，展开风力涡轮机至第二位置并激活风力涡轮机的第一充电电路以使可再充电电源接收处于第二位置的风力涡轮机所产生的电荷。

下面结合详细说明和附图更清楚的说明本发明的其它目标、优点和特征。就其本身而言，以上的简要说明概括地阐述了本发明较为重要的特征，因此可以更好地理解接下来的具体说明并更好地领会本发明对于现有技术的贡献。当然，还有许多其他特征在下文中会得到详述以构成本发明权利要求的主题。 

在这点上，在具体解释本专利申请说明书中的优选实施方式之前，必须明白本专利并不局限于下文中或附图中阐述的其结构细节的应用。也就是说，本专利所提出的发电设备、系统和方法可以通过其它实施方案实现并以多种方式实施。另外，还需明白在此使用的措辞和术语是出于描述的目的而非限制性的。对于说明书和/或权利要求书中包括的又或者是被略去的，或者两者都存在时，详细尺寸和材料规格，同样必须明白它们不包含在权利要求中的，除非明确要求。

另外，当就安装于汽车的组件对此公开的具有创造性的发电设备的本申请进行讨论时，大量的其它类型的用途也是可以想象的，在此讨论的系统也可以用于无论动力源在何地和何时有效地连接（直接或者间接），拖曳在车后或者以另外的方式连接到一辆移动的车辆上。

同样地，本领域的技术人员可以领会到本专利所基于的概念可以很容易的作为设计其它结构、方法和系统的基础，以实现本发明的数个目标。因此重要的是将权利要求视为包括有如此的等同结构，只要它们未脱离本发明的实质和范围。

另外，摘要的目的在于使专利相关部门、公众尤其是本领域内熟悉专利和法律相关术语和措辞的科学家、工程师和实践者可以从初略的审查中快速地理解本申请所公开技术的本质。因此，此摘要的目的并不在于界定本发明或者本申请，而本申请只能由其权利要求限定，此摘要的目的并不在于以任何方式限定本发明的范围。

本公开所附的权利要求以及本公开的一部分中指出了本发明的这些或者其它的目标以及各种各样的特征和结构的特性。为更好地理解本专利所提出的发电装置，及其优点和在其应用中所得到的具体特征，应引用阐释和说明本发明的优选实施例的附图和其它描述性的内容。

同样地，当对本发明所提出的发电装置的具体实施方式进行阐释和说明时，应理解能进行各种各样的变化、调整和修改，其并不脱离由权利要求所限定的本发明的实质和范围。

附图说明

作为说明书的补充并为了更好地理解本专利，本专利的说明书一共公开了10幅附图以提供更多的信息而不是对本发明进行限制。

图1是本发明所提出的发电装置的一个实施例的后部示意图；

图2是图1所示的本发明所提出的发电装置的后部示意图，其在第一位置具有第一和第三设备；

图3是图1所示的本发明所提出的发电装置的后部示意图，其具有关闭了的盖子；

图4是所述发电装置的另一个实施例的后部示意图；

图5是所述发电装置的另一个实施例的后视图；

图6A是图5所示发电装置的俯视图；

图6B所述发电装置的一个实施例的爆炸图，其中外壳在一个示意图中显示；

图7是图1所示发电装置的侧视图；

图8是所述发电装置的转子叶片的正视图；

图9是所述发电装置的转子叶片的另一个实施例的正视图；

图10是环绕一辆汽车的空气流动的示意图；

图11是图10所示空气流动的示意图，其包括有本发明的第一和第三设备。

具体实施方式

进一步，实施本发明的最佳模式通过优选的实施例进行阐释，其中在附图中类似的标号对应于相应的特征。

出于说明的目的，本发明中的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“后”、“前”、“纵向”、“横向”以及它们的衍生应以出自于图1的应用为参考。然而，应该明白，除了清楚地表明用于对比的方向之外，本发明还可以采用不同的可替代的定位。还需明白在附图中显示并在以下说明书中描述的具体的设备和过程只是本发明所提出并在权利要求中定义的概念的示范性实施例。因此，与在此公开的实施例相关的具体的尺寸和其它物理上的特性并不被认为是对本发明的限制，除非其在权利要求中得到明确地声明。

本发明会采用详细引用的方式以介绍其优选实施例以及在其附图中显示的范例。在可能的情况下，附图中的相同或类似部件使用相同的附图标记。不同实施例中的类似特征也采用相似的数字标记。在适当的情况下，通过字母标号对多种类似的特征进行进一步的区分，其中相应的字母标号有所改变。另外，在附图中显示的尺寸（如果有）包括在示范性的目的内，而不是用于限制本发明的范围。另外，附图中个别用隐藏线或者虚线显示的细节是不属于本发明的部分。

这里使用的术语“汽车”，其定义和常用的意思一样，即用于运载或输送物质、物体以及人的运输工具，例如，小车、卡车或者类似说法。当然，这并不意味着以任何方式进行限制，正如在本领域内众所周知的那样，这些汽车可以具有许多不同的结构，并可以用于许多不同的用途。

在此使用的术语“风力涡轮机”也正如其常用和普通的意思一样。也就是说，其为一种可以将气流中的动能转化成机械能的旋转电机。当然，这也不是意味着以任何方式对其进行限制，这种设备可能具有多种结构，并可用于多种用途，正如其在本领域内众所周知的那样。

这里使用的术语“转子叶片”，其定义也和常用的意思一样，也就是说，其为转子、叶片、螺旋桨、笼架、翼片、涡轮以及其它可响应气流转动的结构或者装置。当然，这也不是意味着以任何方式对其进行限制，正如其在本领域内众所周知的那样，这种装置可能具有多种结构，并可用于多种用途。

这里使用的术语“太阳能电池板”、“太阳能电池阵”或“光伏器件”，其定义也和常用的意思一样，也就是说，其为一种可以将辐射能转化为电能的设备。举例来说，一种将太阳能转化为电能的装置。当然，这也不是意味着以任何方式对其进行限制，正如其在本领域内众所周知的那样，这种装置可能具有多种结构，并可用于多种用途。

这里使用的术语“铰接”，其定义也和常用的意思一样，也就是说，其允许移动、打开或者关闭，与使用哪种具体连接方式无关。举例来说，在此公开的铰接件可以是铰链式、旋转式、枢接式或者其它任何可相对移动的连接方式。当然，这也不是意味着以任何方式对其进行限制，正如其在本领域内众所周知的那样，这种装置可能具有多种结构，并可用于多种用途。

在某种更广泛的非限制性的意义上，现有的电动汽车主要为短途运行而设计，其中对这些汽车行程的限制主要是来源于蓄电池容量并不能满足长距离行驶。另外，现有的电池技术导致了漫长的充电时间，较短的工作时间，并由于缺乏有效地对这些汽车进行充电的基础设施，这些电动系统的充电已经成为了问题。

对于此问题的解决方案可以是将内燃机与电力系统结合起来以产生一种可以运行在电力系统、燃烧系统或者两者的组合上的混合动力汽车。在这些混合动力系统的帮助下，司机能够使用内燃机和现有的加油站基础设施行驶较长的距离。然而，在采用内燃机驱动时，这些汽车对环境影响的削弱却因此被忽略了。

因此，这就需要一种发电装置和方法，具有便携性、易用性、低成本、适合多种状况和环境等特点，并且在减少充电时间的同时增加行驶里程。所以，这里公开了一种解决前面所述的缺陷并具有上述优点的发电设备。

对应这些需要的解决方案在以下专利文件中有所公开：2009年12月3日申请的Vo的名为“发电设备”（Power Generation Device）的同时待审的美国专利申请12/630,010，以及2010年6月28日申请的Vo的名为“发电设备”（Power Generation Device）的PCT申请PCT/US2010/040256，这两个专利的内容在此全文引用作为本专利的一部分，本发明所提出的发电装置克服了在先技术的缺点和缺陷同时也得到，其中附图1-5显示了优选的实施方式。

现参照图1，其显示了一种用于汽车2的发电设备或系统10，发电设备或系统10包括可拆卸地固定于汽车2后部的外壳20。发电设备或系统10还包括了可旋转地支撑第一设备40的旋转支撑件26，其中旋转支撑件26与外壳20活动地连接以使旋转支撑件26旋转或枢转进出外壳20，更具体的说，使第一末端旋转进出具有存放和展开的功能的外壳20。第一设备40包括了可以在暴露于气流中时通过旋转产生电能的转子叶片46。另外，旋转支撑件26和第一设备40可以在第一位置32和第二位置34之间铰接旋转、枢转、摇摆或者移动，其中第一位置32（例如存放位置）为旋转支撑件26和包括转子叶片46的第一设备40设置在外壳20内的位置（参见图2），第二位置34（例如延伸或者展开位置）为旋转支撑件26和包括转子叶片46的第一设备40设置在外壳20外部的位置（参见图1）。

参照图1，其显示了一个便携式发电设备10，包括了壳20、第一设备40。尽管不需要，此示范性的实施例还描述了第三设备50。因此，这里的说明会对第一、第三设备40、50分别进行讨论，不过，需要明白所述设备可以独立使用或者结合使用。

外壳20包括铰接的盖子24和第一旋转支撑件26（比如上部），以及在此示范性实施例中的第二旋转支撑件28（比如下部）。第一及第三设备40、50均包括转子叶片46，以在暴露于气流F中时产生电能。第一和第三设备40、50可以用于在以下范围内铰接旋转、枢转、摇摆或者产生另外类型的旋转：从一个如图2所示的转子叶片46、第一和第二旋转支撑件26、28位于外壳20内的第一存放位置，到一个如图1所示的转子叶片46、第一和第二旋转支撑件26、28位于外壳20外的第二展开位置。发电设备10可能还包括第二设备80，以在暴露在辐射光源中时产生电能，其中第二设备80设置于外壳20的外表面上，其能够接收辐射光。举例来说，设置在铰接的盖子24的外表面82上。

应该注意的是，盖子24可以是铰接的，这样所述盖子可以如图1、2所描述的那样旋转打开，所述盖子可以存放在外壳20的顶部84上或者在其上滑动从而不伸出外壳20（附图描述了处于延伸状态的盖子24）。另外，这种结构还可以构造成，当在其处于存放或放置时（比如当朝上旋转并滑进接收凹槽时（未在图中显示）），将第二设备80放置（比如存放）在顶部表面84上并使其处于一种非延伸的方式，第二设备80（设置在外表面82上）可以接收并转化辐射光。当然，第二设备80还可以在处于延伸状态时，或处于如图3所示的关闭位置时接收并转化辐射光。

如图1所示，外壳20可以包括有任何合适的外壳、盖子或者其它适合用于将第一和第三设备40、50保持在第一存放位置32的类似部件；其可以将第一和第三设备40、50放置在第二展开位置34，其还可以固定到汽车上。在一个实施例中（图3），外壳20为一个通过其第一侧面86、第二侧面88、后面或后部90和前面或前部92封闭气流的外壳。在另外一个实施例中（图4），外壳20’为开放式的并允许气流通过，其中其第一侧面86’、第二侧面88’、后面或后部90’、前面或者前部92’对于气流是敞开的。图5显示了带有单个转子叶片46的实施例，其中转子叶片46可以从第一位置32旋转到第二位置34。当然，如此前所描述的那样，第二转子叶片也可以包括在内。

在另一个实施例中（图6A和6B），外壳20包括一个从外壳20延伸出来并可拆卸地插入安装在汽车2尾部的拖车挂钩接收器68的拖车挂钩60，其中外壳20由拖车挂钩60支撑。对于外壳20，任何合适的结构或者框架62均可与外壳20联合使用以为外壳20、20’和/或拖车挂钩60提供额外的支撑。

于此描述并由图6A显示的实施例中，外壳或外罩20的宽度W1（比如第一宽度）通常小于或者等于汽车2尾部的宽度W2（比如第二宽度）（比如在第一尾部侧面63和第二尾部侧面65之间的宽度）。当然，如果需要的话，外壳20还可以更大。然而，通过将外壳20的宽度W1限制在小于或者等于宽度W2，外壳20产生的阻力可以最小化，因此任何对汽车空气动力学的负面的影响可以最小化。

这里描述并由图7显示的实施例中，外壳或者外罩20的H通常小于或者等于处于第一表面64和第二表面66之间的距离D，在此实例中，第一表面64为汽车2的底部或者尾端下部，第二表面66为汽车2的顶部或者尾端上部。当然，如果需要的话，外壳20可以更大。然而，通过将外壳20的高度H限制在小于或者等于距离D，外壳20所产生的阻力可以最小化，因此任何对汽车空气动力学的负面的影响可以最小化。

如上所述的那样，发电装置10还包括至少一个（比如第一）旋转支撑件26以旋转地支撑第一设备40，其中旋转支撑件26与外壳20活动地连接以从第一位置32旋转或枢转至第二位置34，其移动范围即在所述两个位置之间。另外，所述实施例还包括（比如第二）旋转支撑件28以旋转地支撑第三设备50，其中旋转支撑件28与外壳20活动连接，以使旋转支撑件28从第一位置32旋转或枢转至第二位置34，其移动范围即在所述两个位置之间。通过这种方式，当在第一存放位置32时，外壳20可用于保护第一和第三设备40、50，而当在第二展开位置34时，气流被第一和第三设备40、50接收。

在图示的实施例中，第一设备40包括第一风力涡轮机42，第三设备50包括第二风力涡轮机52，所述两个涡轮机42和52与能量转化系统或发电机94活动连接，或采用任何已知的方式，通过涡轮机42和52的旋转移动驱动发电机94，并借此令发电机94产生，比如，电能。

发电机94可以包括任何已知的将第一和第三设备40、50的旋转移动转化为其他形式的能量的设备。在此实施例中，仅出于示范的目的，发电机94通过转轴（未显示）与转子叶片46活动连接。当然，发电机94可以放置在其它位置，并通过任何已知的方式与第一和第三设备40、50相连接。

如图8所示，第一和第三设备40、50包括任何已知的将旋转动能转化为电能的设备。如以上所述，第一和第三设备40、50包括接收气流F的转子叶片46，借此使气流F引起转子叶片46转动以产生能量。另外，第一和第三设备40、50可以在第一存放位置32和第二展开位置34之间的范围内铰接转动，其中在第一存放位置32上，如图2所示，第一和第三设备40、50的转子叶片46放置于外壳20之中，而在第二展开位置34上，如图1所示，第一和第三设备40、50的转子叶片46放置于外壳20之外并能够接收气流。当然第三设备40、50可以包括任何能将移动的流体（比如气流）的动能转化为机械能的设备或机器，在一个优选的实施例中，第一和第三设备40、50分别为带有由叶片48组成的转子叶片组件46的第一和第二风力涡轮机。

在图8所示的实施例中，转子叶片46可以包括一个或者多个间隔的叶片48，叶片48轴向对称以此实现转动能的产生。在一个实施例中，转子叶片46包括第一末端54和第二末端56，此第一末端54与第二末端56通过多个间隔的叶片48连接。在图示的实施例中，与转子叶片组件46的第一末端54相连接的每一叶片48的第一末端58在径向上偏离其与转子叶片组件46的第二末端56相连接的第二末端58’，以此构成图示的螺旋叶片结构。

在图9所示的实施例中，转子叶片46还包括轴向对称的翼片48A，例如，一对轴向对称的翼片，或在图示的实施例中，两对轴向对称的翼片，所述翼片具有一个比其跨度S大的弦长C。举例来说，可以使用至少一对翼片48A，在图示的例子中，使用了两对（比如4个）轴向对称的翼片。然而，也可以使用一个或者多个间隔的叶片48的任何轴向对称的结构。这样，转子叶片46可以在其沿着纵轴V定位时产生电能。

如图3所示，外壳20上设置一个用于在暴露在辐射光源下时产生电能的第二设备80，其中第二设备80可以放置在外壳20的任何一个能够接收辐射光的外表面上。在一个实施例中，第二设备80包括有多个光伏器件，构成光伏阵列或者太阳能板81。如图3所示示例，可以将太阳能板81放置在盖子24的外表面82上，以在所述盖子处于存放位置时（比如，当所述盖子向上转动并滑入接收凹槽（未显示）时）使其以非延伸的形式置于顶面84之上产生电能。当然，第二设备80还可以设置为在处于延伸位置时，处于如图3所示的存放位置，或处于其它任何能够接收辐射光的位置时接收并转化辐射光。

如图1所示，发电设备10还可以包括一个能量储存系统96，以储存转化的太阳能和风能，在一个实施例中，发电设备10设置在外壳20内。任何已知的能量储存系统均可用于此处，举例来说，如使用现有技术中人们熟知的一个或者多个蓄电池。另外，外壳20还可以包括一个或者多个可以控制所述能量储存系统的充电循环、旋转支撑件26、28的伸出和回缩动作的控制系统（未显示），或者是根据其它的具体需求需要的系统，同时任何已知的控制系统均可用于此处。

进一步，还可以采用一个或者多个用于检测移动（例如，汽车的移动）的运动传感器（未显示）。当运动传感器感应到车辆移动时，其可以使风力涡轮机42、52自动移动进入展开位置34。举例来说，当运动传感器感应到车辆移动，并且控制系统或者充电电路感应到蓄电池需要充电时，所述控制系统将风力涡轮机42、52移动到展开位置34，而在所述控制系统或充电电路感应到蓄电池充满电时，控制系统将风力涡轮机42、52移动到存放位置32。当然，这还可以通过将汽车已有的速度测定和感应装置连接（比如，通信）起来而实现。同样，任何已知的运动传感器均可用在此处。

当与汽车2组合使用时，在大多数情况和时间下（比如，白天和夜里，在行驶或静止中），发电设备10能够产生电能，这是因为其含有无论汽车是否在移动都可运行的第一和/或第三设备40、50，以及能够收集和转化辐射光能（比如太阳能）的第二设备80。通过这种方式，无论汽车2处于停放或者行驶状态，无论是晴天还是有风的天气，所述设备都能产生电能，尤其是对一辆电动或者混合动力汽车的电源（仅作为例子，蓄电池）进行充电。

举例来说，在停车时，系统10可以使用一个或者多个风力涡轮机42、52和太阳能板81对车辆的蓄电池进行充电，或者是通过将环境光线和气流转化成电能以产生可用的或储存起来的能量。另外，在行驶中，系统10可以再次使用一个或者多个风力涡轮机42、52和太阳能板81对车辆的蓄电池进行充电，或者产生可用的或需储存的能量。进一步，系统10可以通过储存系统96将产生的电能储存起来，系统10还可以通过已知的连接方式以及设备与汽车的动力系统直接或者间接连接。基于特定的蓄电池充电阈值，系统10也能够自动激活风力涡轮机42、52以及光伏系统81中的一个或它们的组合。比如，可采用已知的系统或者方法确定汽车蓄电池的电量，以及需要对蓄电池进行充电的电量水平，其中优选的放电百分比可以基于，举例来说，生产厂家的推荐值，系统10可以有选择地激活系统40、50和80中的一个或它们的组合。也就是说，如果系统10检测到移动，所述系统能够展开并激活风力涡轮机42、52，和/或阵列81；同样，当需要时，断开并存放（或缩回）风力涡轮机42、52，和/或断开阵列81。可选地，如果系统10没有检测到移动，所述系统可以展开并激活风力涡轮机42、52（比如当通过风力传感器（未显示）检测到足够的风能时），和/或阵列81；同样，当需要时，断开并存放（或缩回）风力涡轮机42、52，和/或断开阵列81。也就是说，发电系统10可以在蓄电池需要充电时激活，并在蓄电池充满电时关闭。这样，无论汽车行驶与否，也无论有无环境光线和/或气流，便携式的发电设备10可以全自动地根据汽车的需要展开、激活、关闭和存放。

如图4所示，该图公开了可供选择的发电设备的实施例10A，其包括如前所述的能够可拆卸地固定在车辆尾部的外壳20’。举例来说，通过拖车挂钩60固定。在这个实施例中，外壳20’不是如图1-3所示的封闭第一设备40和/或第三设备50的结构，外壳20’是开放式的，以允许气流通过。这样，当设计成图示的实施例中的开放式的外壳20时，不需要将旋转支撑件26、28包括在内，举例来说，第一设备40和/或第三设备50可以固定在外壳20’内。在图示的实施例中，外壳20’的第一侧面86’、第二侧面88’和后面90’处对于气流是开放的。附图还显示了一种结构框架10以支撑第一设备40、第三设备50、和/或储存系统96，其包括，举例来说，垂直构件152和横向构件154。当然，许多其它的结构也是可以的。

图10显示了常规的空气流动示意图，此图显示了车尾风速的具代表性的区间X1-X9。一般而言，在区间X1风速最低，并以不同的数量值逐渐递增，在区间X9达到最高。这样，如图11所示，当转子叶片46位于如图所示的汽车2的后方4时，转子叶片46顺时针旋转，同时转子叶片46’逆时针旋转。这是因为处于外侧面100的气流F的流量（或速度）S1大于处于内侧面102的气流F的流量（或速度）S2。另外，外侧面100上的压力P1一般也大于内侧面102的压力P2。这样，在汽车向前行驶时，转子叶片46和46’转动并以此通过发电机94产生电能，所述电能存储在能量储存系统96。这样，可在减少由将系统10放置在汽车的其它位置时所产生的负面影响的同时将风能（和太阳能）中一部分转化为电能。

本发明还公开了一种使用可充电电源对汽车进行充电的方法，包括为汽车2提供一个发电设备10，其中发电设备10包含有可拆卸地固定在汽车2的后面4的外壳20。提供一个（比如，第一）可旋转地支撑邻接在其第一末端30的（比如，第一）风力涡轮机42的旋转支撑件26，其中旋转支撑件26与外壳20活动连接并适合将其第一末端旋进或出外壳20，并借此令风力涡轮机42暴露在气流F中产生电能。旋转支撑件26和风力涡轮机42可以在由第一（比如，存放）位置32和第二（比如，展开）位置34界定的范围内铰接转动，其中第一位置32为旋转支撑件26和风力涡轮机42收入外壳20内的位置，而第二位置34为旋转支撑件26和风力涡轮机42伸出外壳20外的位置。本发明还采用了一种光伏器件81，当其暴露在辐射光源中时可以产生电能，其中此光伏器件81放置于外壳20的表面上以接收辐射光。举例来说，所述表面可以是第一侧面86、第二侧面88、后面90，外壳的顶部84，或者是铰接的盖子24的外表面82。本发明还采用了一个电荷传感器（未显示），其可以测量汽车2的可充电电源或者能量储存系统96的电量。本发明还采用了一个用于测量汽车2的移动的运动传感器（未显示）。本发明还采用了第一充电电路，用于使用来自风力涡轮机42的电能对可充电电源或者能量储存系统96进行充电。本发明还采用了第二充电电路用于使用来自光伏器件81的电能对可充电电源或者能量储存系统96进行充电。此方法还包括检测可充电电源或者能量储存系统96的电荷是否减少到一个预设量，并且在电荷减少到预设量时激活光伏器件81的第二充电电路，这样可充电电源或者能量储存系统96可以接收来自光伏器件81的电荷；此方法还包括对汽车2的移动进行检测，如果检测到移动则激活风力涡轮机42的第一充电电路，这样可充电电源或者能量储存系统96可以接收来自风力涡轮机42的电荷；此方法还包括检测可充电电源或者能量储存系统96的电荷是否超出预设的第二预设量，如果超出，则关闭第一和第二充电电路以防止可充电电源或者能量储存系统96出现过冲状况。

使用可充电电源对汽车进行充电的方法还可以包括如下步骤：在检测到移动时，将风力涡轮机42展开至第二位置34并激活风力涡轮机42的第一充电电路，这样可充电电源或者能量储存系统96可以接收电荷，所述电荷由风力涡轮机42在第二位置34通过发电机94所产生。

根据具体的需要，发电设备10的具体结构和特征是各种各样的。在一个优选的实施例中，设备10通常含有外壳20、第一设备40（比如，一个风力涡轮机42）、第二设备80（比如，太阳能阵列81），和将设备10与汽车2的后面4活动地连接起来的支架62（比如，通过挂钩60）。这种结构可以是由多个组件组装而成并使用多种在现有技术中众所周知的材料、系统和装配技术。继续进一步，可以想象到外壳20、设备40、设备80和支架62的结构或者类型可以是各种各样的，其它的结构也可以结合到一起。举例来说，其表面可以为任何的几何形状以满足具体的需要。另外，使用可充电电源或者能量储存系统96对汽车进行充电的方法可以以不同的次序实现一个或者多个这里所描述的步骤。这样，所述方法并不一定需要直线式作业顺序。因此，当通过引用不同的在其中执行的步骤描述此方法时，还需明白此方法、此方法的步骤以及其它类似的内容可以在不偏离本发明的情况下具有不同的修改和变型，并且还需明白此说明书所包含的内容仅仅是优选的实施方案，并不是对本发明的限制，除非其在别处申明。

有利地，在此公开的所述发电设备和方法尤其具有便携性、易用性、低成本、对不同环境和状态的适应性，并在减少了电动汽车的充电时间的同时增加了电动汽车的行程。

这样，在这里通过一个经济的、务实的和易于实现的方式得到了本发明所公开的技术方案。也就是说，得到一种新颖的、低成本的、便携的、易于安装拆卸的、强大的、能适应不同的环境和状况的发电设备，其中此发电设备还在减少电动汽车的充电时间的同时增加了电动汽车的行程。在本发明的优选实施方式和示范性的结构在此得到阐述的同时，我们必须理解不同的变化、调整以及修改在不偏离由本发明的权利要求所界定的范围的情况下是可能的。在此公开的具体的实施方式以及结构是对本发明的优选和最好的实施模式的说明，而不应被理解为对本发明的权利要求所界定的范围的限制，我们还需理解不同的变化、调整和修改在不偏离本发明的权利要求所界定的范围的前提下是可能的。

Claims (26)

1.一种车用发电设备，包括：

可拆卸地固定在汽车尾部的外壳；

可旋转地支撑第一设备的旋转支撑件，所述旋转支撑件与所述外壳活动地连接；

所述第一设备包含暴露在气流中时产生电能的转子叶片；

所述旋转支撑件可以在第一位置和第二位置之间的范围内铰接转动，其中所述第一位置为旋转支撑件和转子叶片位于外壳内部的位置，而第二位置为旋转支撑件和转子叶片位于所述外壳外部的位置。

2.根据权利要求1所述的一种发电设备，其中：所述外壳还包括可拆卸地与安装在汽车尾部的拖车挂钩接收器相连接的拖车挂钩，所述拖车挂钩用于支撑所述外壳。

3.根据权利要求1所述的一种发电设备，其中：所述外壳的高度小于汽车第一表面和第二表面之间的距离；所述外壳的宽度小于汽车后表面的宽度。

4.根据权利要求1所述的一种发电设备，还包括在暴露于辐射光源中时产生电能的第二设备，所述第二设备安装在外壳的表面上以接收辐射光。

5.根据权利要求1所述的一种发电设备，其中：所述外壳还包括铰接的盖子。

6.根据权利要求5所述的一种发电设备，其中：所述铰接的盖子处于关闭位置时，所述外壳的第一侧面、第二侧面和后部对于气流是闭合的。

7.根据权利要求1所述的一种发电设备，其中：所述转子叶片包括至少一对轴向对称的翼片，所述翼片的弦长大于其跨度。

8.根据权利要求1所述的一种发电设备，其中：所述转子叶片包括第一和第二末端，所述第一末端和第二末端通过间隔的多个叶片连接。

9.根据权利要求8所述的一种发电设备，其中：与所述转子叶片的第一末端相连接的每一间隔叶片的第一末端在径向上偏离与所述转子叶片的第二末端相连接的每一间隔叶片的第二末端，以此构成螺旋叶片结构。

10.根据权利要求4所述的一种发电设备，还包括：用于储存太阳能和风能的能量储存系统，所述能量储存系统安装于所述外壳内。

11.一种可安装于汽车的发电系统包括：

外壳，其中所述外壳的高度小于或者等于汽车尾部下表面和汽车尾部上表面之间的距离，并且所述外壳的第一宽度小于或者等于所述汽车尾部的第二宽度；

所述外壳包括有可拆卸地与安装在汽车尾部的拖车挂钩接收器连接的拖车挂钩，所述拖车挂钩用于支撑所述外壳；

至少一个与所述外壳活动连接的旋转支撑件，所述至少一个旋转支撑件可旋转地支撑至少一个风力涡轮机组件；

所述风力涡轮机组件可以在旋转时将气流的动能转化为机械能；

所述支撑件和风力涡轮机组件在第一存放位置和第二展开位置之间的范围内铰接转动，其中所述第一存放位置为支撑件和风力涡轮机组件放置于所述外壳内的位置，而所述第二展开位置为支撑件和风力涡轮机组件设置于所述外壳外的位置。

12.根据权利要求11所述的一种发电系统，还包括：

与所述外壳活动连接的第一下部枢转支撑件，其在垂直方向上可旋转地支撑第一风力涡轮机组件；以及与所述外壳活动连接的第二上部枢转支撑件，其在垂直方向上可旋转地支撑第二风力涡轮机组件；

所述第一下部枢转支撑件和第二上部枢转支撑件在第一位置和第二位置之间旋转时可以在相反的方向上枢转。

13.根据权利要求12所述的一种发电系统，还包括：在暴露于辐射光中时产生电能的太阳能板，所述太阳能板安装在所述外壳的表面上以接收辐射光能。

14.根据权利要求13所述的一种发电系统，其中：所述外壳还包括有铰接的盖子，并在所述铰接的盖子处于闭合位置时，所述外壳的第一侧面、第二侧面以及后侧对于气流是闭合的。

15.根据权利要求13所述的一种发电系统，其中：所述风力涡轮机组件组件包括至少一对轴向对称的翼片，所述翼片的弦长大于其跨度。

16.根据权利要求13所述的一种发电系统，其中：所述风力涡轮机组件包括第一和第二末端，所述第一末端与第二末端通过多个间隔叶片相连接。

17.根据权利要求16所述的一种发电系统，其中：与所述转子叶片的第一末端相连接的每一间隔叶片的第一末端在径向上偏离与所述转子叶片的第二末端相连接的每一间隔叶片的第二末端，以此构成螺旋叶片结构。

18.根据权利要求14所述的一种发电系统，还包括：用于储存由太阳能板和风力涡轮机产生的太阳能和风能的能量储存系统，所述能量储存系统安装于所述外壳内。

19.一种可拆卸地安装在汽车拖车挂钩装置上的发电设备，包括：

外壳，其中所述外壳的高度小于汽车尾部下表面和汽车尾部上表面之间的距离，其中所述外壳的宽度小于或者等于所述汽车尾部的宽度；

所述外壳包括有从其上延伸出并可拆卸地与安装在汽车尾部的拖车挂钩接收器相连接的拖车挂钩，所述拖车挂钩用于支撑所述外壳；

与所述外壳活动连接的下部枢转支撑件，所述下部支撑件在朝上的垂直方向上可旋转地支撑第一风力涡轮机组件； 

与所述外壳活动连接的上部枢转支撑件，所述上部支撑件在朝下的垂直方向上可旋转地悬挂第二风力涡轮机组件；

所述第一和第二风力涡轮机可以在旋转时将气流中的动能转化为机械能；

所述下部、上部枢转支撑件以及第一、第二风力涡轮机组件可以在第一存放位置和第二展开位置之间的范围内铰接转动，其中所述第一存放位置为支撑件和风力涡轮机组件放置于所述外壳内的位置，而所述第二展开位置为支撑件和风力涡轮机组件放置于所述外壳外的位置；

所述下部、上部枢转支撑件在所述第一存放位置和第二展开位置之间移动时可以在相反的方向上枢转；

在暴露于辐射光中时产生电能的太阳能板，所述太阳能板安装在所述外壳的表面上以接收辐射光能；

将由所述风力涡轮机组件产生的旋转能转化为电荷的能量转化系统；以及

用于储存能量转化系统和太阳能板的电荷的能量储存系统。

20.根据权利要求19所述的一种发电设备，其中：所述风力涡轮机组件包括有至少一个轴向对称的翼片，所述翼片的弦长大于其跨度。

21.根据权利要求19所述的一种发电系统，其中：所述第一和第二风力涡轮机组件包括第一和第二末端，所述第一末端与第二末端通过多个间隔叶片相连接。

22.根据权利要求21所述的一种发电系统，其中：与所述第一和第二风力涡轮机组件的第一末端相连接的每一间隔叶片的第一末端在径向上偏离与所述第一和第二风力涡轮机组件的第二末端相连接的每一间隔叶片的第二末端，以此构成螺旋叶片结构。

23.一种采用拖车挂钩安装的发电设备，包括：

可拆卸固定至拖车挂钩的外壳，所述外壳允许气流从中流过；

第一设备，包括有效地构造用于在暴露于气流中时产生电能的转子叶片，所述第一设备与所述外壳活动地连接并设置在所述外壳内部。

24.根据权利要求23所述的一种发电设备，其中：所述外壳的第一侧面、第二侧面和后侧面对空气是开放的。

25.一种使用可再充电电源的对汽车进行充电的方法，包括：为汽车提供一种发电设备，所述发电设备包括：

可拆卸地安装在汽车尾部的外壳；

可旋转地支撑风力涡轮机的旋转支撑件，所述旋转支撑件与所述外壳活动地连接；

所述风力涡轮机可以在暴露于气流中时产生电能；

所述旋转支撑件和风力涡轮机可以在第一位置和第二位置之间的范围内铰接转动，其中所述第一位置为支撑件和风力涡轮机放置于所述外壳内的位置，而所述第二位置为支撑件和风力涡轮机放置于所述外壳外的位置；

用于在暴露于辐射光中时产生电能的光伏器件，所述光伏器件设置在所述外壳的表面上以接收辐射光能；

提供用于检测能量储存系统的电荷的电荷传感器；

提供用于检测汽车移动的运动传感器；

提供用于利用来自风力涡轮机的电荷对所述能量储存系统进行充电的第一充电电路；

提供用于利用来自光伏器件的电荷对所述能量储存系统进行充电的第二充电电路；

检测所述可再充电能源的电荷是否减少一预设量，如果减少，则激活所述光伏器件的第二充电电路以使所述能量储存系统接收来自所述光伏器件的电荷；

检测汽车的移动，如果检测到汽车移动，则激活所述风力涡轮机的第一充电电路以使所述能量储存系统接收来自所述风力涡轮机的电荷； 

检测所述能量储存系统的电荷是否超过第二预设量，如果超过，则断开所述第一和第二充电电路以防止所述能量储存系统出现过冲状况。

26.根据权利要求25所述的方法，其中：在检测到移动时，展开所述风力涡轮机至第二位置并激活所述风力涡轮机的第一充电电路，从而使所述能量储存系统接收处于所述第二位置的风力涡轮机所产生的电荷。

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