CN103318034A - 一种风动力蓄能式电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用绿色无污染的风能和蓄电池互补的绿色节能汽车。本发明的特点在于：采用多组蓄电池并联列装循环式供电，通过超级电容器与用电器管理连接，可以在行进过程中随时对电量耗尽的蓄电池充电，循环使用；通过独特的进风口设计和风叶设计，大幅度提高了风能的利用率，大大提高了汽车的单次续航能力。

Description

一种风动力蓄能式电动汽车

技术领域

本发明属于交通领域中的新型汽车领域，特别是涉及一种采用绿色无污染的风能和蓄电池互补的绿色节能汽车。

背景技术

汽车技术发展至今天。有一百多年的历史，在这段时间里科学家对汽车进行了不断改进，现代汽车技术已到了很高的境界，但也存在致命的缺点，就是尾气排放，对环境的污染，也是世界性难题。电动汽车存在充电难，运行成本高（厂家生产电动汽车容易，卖车难，用户买车容易，运行难），针对以上问题，近年来出现了很多利用绿色能源作为汽车动力的发明：CN90102200.4，CN91226475.6，CN94100946.7等都公开了一种利用风能和电能作为汽车能源的电动汽车。但这些发明中仅给出了简单的构思，未考虑到汽车整体的设计以及风能的利用，所以至今未能达到规模生产和实用的阶段。同时这些设计都存在风能利用率不足，汽车续航能力不够，充电麻烦等缺点。

本发明是在现有的各种汽车技术上，最大可能的利用现代车的优点，保存其高速、高效、舒适、美观、安全性好等优点，去掉水箱、水泵、发动机、离合器、变速箱、前后传动轴（针对2t一下车辆）等部件，利用多个并列电池组来给汽车提供电源，通过风动蓄能联动装置和车载发电机对接，在车辆运行过程中能随时给缺电电池充电，解决了汽车运行充电的问题，同时通过独特的进风口设计和风叶设计，大幅度提高了风能的利用率，大大提高了汽车的单次续航能力。

发明内容

本发明要解决现代汽车污染，电动汽车充电难，运行成本高等问题解决这些问题就是利用风能取代石油、天燃汽、外部电源，用风能发电随时给汽车充电，并要达到发电大于用电，解决这一世界汽车领域难题。

本发明的技术方案如下：一种风动力蓄能式电动汽车，其特征在于：1、采用多个并列的电池组为汽车提供电源，优选3个及以上的电池组并列，其中所使用的电池组为铅酸蓄电池组； 2、每一个电池组通过超级电容器连接到变频器上，通过变频器管理分配充电、用电并对车用电器给予调配；3、车前部装有前进风口，风口高优选0.6m，宽优选1.2-1.5m；在风道内装有散风变道装置，其由安装在风道底部的风力控制装置和延展到驾驶室内的散风变道操纵装置组成，风力控制装置由前后两块铁板组成，成45°角对焊在一个轴上，装在风道底板上，可通过驾驶仓内的散风变道操纵装置进行调节；4、风动蓄能联动机构对接在风道中，处在散风变道装置之后，其接口处风道底板呈凹形，风动蓄能装置应安装在凹形槽内。

下面结合附图来详细说明本发明的技术方案：

图1中的A、B、C为三组并列的蓄电池组，它们每一个都通过超级电容器与变频器D相联，加装超级电容器主要是在尖峰用电时起到对电池组的保护，同时当电量多余时超级电容器还能起到蓄存多余电量的功能。3组电池工作的顺序是A组工作，B组、C组备份。变频器D对3组电池进行管理分配充电、用电并对与车上各用电单元连接，并对车用电单元给予调配用电。车载发电机组F发出电后，经变压、整流、并流后，经调节器H后，一部分电流直接供应到变频器D，供车用电器使用,主要电流经充电器I通过超级电容器对缺电电池组随时进行补电作业，整个工作流程如下：当蓄电池A组电量不足时，启动B组工作，这样就形成了A组充电，B组工作,C组备份。当B组工作电量不足时，启动C组工作，这时可能有两种情况出现：一是A组电没有充满，需继续充电，不能转入备份，而B组已转入急需充电状态。如果出现这种情况应继续对A组充电，充满为止，转入备份组，B组电瓶再次进行补电作业，这种情况只有在路况差，车速慢的情况下出现。二是A组和超级电容的电已充满，直接对   B组充电。

图2为本申请独创的风力发电系统设计；由于本申请中的电动汽车完全不需要装载水箱、水泵、发动机、离合器、变速箱，前后传动轴，排气管，消声器，油箱等设备，因此拆除这些设备后，引擎盖下就形成了很大空间,拆下汽车前脸改装成进风口1，风口高优选在0.6m，宽优选在1.2-1.5m。风道2的底部底板最好与前工字梁上方约0.1m处成喇叭口状。风道2底板和两面侧板用镀锌铁皮做成凹形水槽。为密封好，在凹形水槽上方加盖镀锌铁皮。

为了增强风道内的风速，更好的利用风力，本申请中的风道进行两次变道缩小。第一次风道变道缩小：进风口在引擎盖下方,前脸后方0.2-0.3m处变小，风道底板不变，侧板和底板相接处不变，侧板由前向后方向，前高后低成斜坡状，加上风道上盖，使之成形后为再次变道提供方便；第一次变道后，引擎盖下，进风道上方，形成约0.2m高，1m宽的空间预留作为车用电器安装空间。此空间有两大好处：一是空间安装各种电器提供方便。二是密封好，免除了雨水、风尘对电器的伤害，形成了保护空间。第二次风道变道缩小：进风底板不变，侧板和底板联接处不变。以第一次变道由前向后方向，前高后低、以进风道上盖距驾驶室底板0.1m左右便于操作为准。经二次变道后，基本形成高0.6m，宽0.8m的风道。

如图3所示，本发明的风动蓄能联动机构由风轴定位装置5、变速齿轮6和车载发电机7组成。每个风轴定位装置由3-4根轴组成，每个轴安装风叶装置2个，每个风叶装置安装4个叶片，每轴共装8片叶片，轴的两端各装轴承1个，固定在轴承架内，轴承在风道内，留轴长0.05-0.07m，并开有槽，按转速比装主动齿轮，加装风道上盖，轴和车载发电机对接处应在风道外，每一根轴的两头装车载发电机各一台和主动齿轮对接。

风动装置对接在风道中，处在散风变道装置之后，优选在风道第二次变道后形成0.6m高0.8m宽的长方形后对接。其接口处风道底板呈凹形，凹形底板以车前桥、后桥高度为准，不能低于前、后桥轴线，否则会对风动蓄能装置产生危害。风动蓄能装置安装在凹形槽内，风叶轴心线优选高于凹形槽0.02-0.04m，使受力风叶，工作面全部在受风范围，而工作结束后的风叶，迅速下降在凹形槽内，这样最大限度降低工作完成后风叶的阻力。

本发明在风道内装有独创的散风变道装置：其由安装在风道底部的风力控制装置3和延展到驾驶室内的散风变道操纵装置4组成；风力控制装置3由前后两块铁板组成，成45°角对焊在一个轴上，装在风道底板上，轴的两端加装轴承及轴承座固定在风道底板上，并通过联动装置将操纵装置安装到驾驶室内，驾驶员可以通过操纵装置对风力控制装置进行操纵。

在一个优选的实施方案中，操纵装置为安装在驾驶室内的一个踏板，此板下方装置球头弹簧锁1套，1次踏下锁住，2次踏下弹开，来操控风力控制装置中轴的转动。实际工作中，当车速达到50-100km/h，后铁板成45°后仰角，使风变道直接作用在风机轴的叶片上，一是能增加风力，提高风的利用率；二是能起到减小风的阻力，使工作完成的风叶，迅速脱离风源进入再循环状态。当车速在100-140km/h，通过驾驶室内的操纵装置使得后铁板和风道底板上平行紧接，前铁板上扬45°角，在前铁板下方开小于前铁板尺寸周边0.03-0.04m的放风口1个。前板此时作用是阻挡强劲风流，使风顺利通过放风口，以达到保护风机联动装置和车载发电机组的作用，既能高效发电，又能平稳运行。

附图说明

﹙1﹚附图1《风动蓄能式电动汽车》总体思图 ,主要说明电瓶提供一次电源,汽车运行产生风源,用风发电,给缺电电瓶随时充电的同时可给车用电器供电,实现用电,发电,充电循环工作,达到零排放,零污染,零消费,﹙2t以下车辆对比油、汽、电﹚

﹙2﹚附图2  是进风口中,散风装置,风动机构及车载发电机位置﹙2t以下车辆对比油、汽、电﹚示意图

﹙3﹚附图3  是风动机组装置联动,车载发电机位置图

1、进风口，2、风道，3、风力控制装置，4、散风变道操纵装置，5、风轴定位装置，6、变速齿轮，7、车载发电机，A、B、C、蓄电池组，D、变频器，H、调节器，I、充电器。

具体实施方式

以现在运行的2t以下车辆改装为例，首选车辆应是4X4前后驱动，地盘稍高，车轮胎直径稍大的汽车，例郑州日产皮卡车、汽车车身、底盘、转向、刹车、前桥差速器、后桥差速器、减震弹簧装置、减震器都保存原装置。拆下汽车前脸、水箱、水泵、发动机总成、离合器、变速箱、排汽管,消声器,油箱,油管,前后传动轴、汽车电线线路总成、驾驶室内仪表盘总成，转向灯、前大灯、刹车灯、指示灯，空调设备，音响，所有用电电器等，在不改变车外表的情况（前脸除外）在汽车后箱装铅酸蓄电池12v、60AH电瓶12块，分三组串联成48v共计装量60kwh，按现在运行的电动汽车计算，其电量运行里程在500-600公里。采用电瓶负极打铁，打铁线接在电瓶支架上即可。3组火线经车箱底板穿到引擎盖下方预留空间处，每组火线接一个超级电容器，三组电瓶共同装变频器上。车用牵引电机48v、7.5kw前后各装1台，装载前后桥差速器上，固定在加焊的横梁上，前桥驱动为备装，上坡，并且是大坡情况下，车打滑，道路不好，用前后4X4驱动，一般情况下用后驱动就够了。负极搭铁，正极线穿到引擎盖下方预留工间处,接到变频器上,仪表盘总成换成48v用电仪表.车用空调、音响、各种灯换成48v装上线路总成，使其正常工作（可按现在运行的电瓶汽车电器装置安装）。前脸应改装成网状为稳固和美观，在网状前应加装。0.1m镀锌钢管为支架，在前大灯、转向灯留下位置的同时，把进风口尽量作大。进风口、风道变道装置，风机联动等在前面有说明（发明内容）下面着重说明车载发电机的安装对接。我们选用现在一般汽车配件店都能买到的24v、1.5kw车载发电机（县市级城市）其优点是重量轻，2kg左右，对动能的需求量少，一个手指就能拨动，性能稳定，已有百年历史，转速面宽2800-4800转/分。本发明为防止发明试验车载发电机的转速，因车速高、风速大、风力强等原因超过原车载发电机的转速2800-4800转/分，特加装了散风变道装置，为的就是保护车载发电机免受高速运转的伤害。车载发电机体积小，便于安装，在驾驶员、副驾驶和乘客座位下有1.2m宽、高0.6m其长度近2m，除中间风机联动装置外，留下了足够的空间装载车载发电机，车载发电机拆下皮带盘。装上被动齿轮，齿轮6个或8个。在风机联动装置风道外露轴上装主动齿轮轴，齿数36个或48个，速比为6:1。主动齿轮和被动齿轮对接时一定要注意齿轮不能装的太紧，用手抓住齿轮来回运动能感觉到一定间隙，转动自如，没有卡滞和杂音。把车载发电机的负极搭铁线装载车梁上，正极线索引到引擎盖下方预留空间处。经并流、调压为48v、6台车载发电机：6x1.5kw=9kw，48v、8台车载发电机：8x1.5kw=12kw。

电线线路有2个走向。一是直接与变频器相接经变频器直接给用电器用电。二是经快速充电器到变频器随时给缺电超级电容器缺电电池组充电。经致此安装，“风动蓄能式电动汽车”改装完成。启动试用车辆，A组电瓶组工作加速到50km/h，时间应为7.8s。车辆平稳加速运行，在车速30-50km/h运行时，运行1500公里需充电一次；当车速在60-70km/h运行时，运行3000公里需充电一次；当车速在80-100km/h运行时，运行6000公里充电一次。

针对大中型长途客车,市内公交客车,采用顶进风口进风,由于长途客车上方平面面积大,车身长,是风动蓄能式电动汽车最理想车型,例,北京奥运会用的电瓶公交车,上海世博会用的电瓶公交车等,实施方式是进风口在顶上面,其余﹙风道,风机联动装置,风叶,变速,调速装置,车载发电机﹚等都和﹙2t以下车辆﹚相同,加装风动蓄能式电动汽车装置能使长途大中型客车实现零排放,零污染,零消费,市内公交车节能减排50%-70%。

底进风口主要是针对20t以上大型货运汽车，采用“风动蓄能式电动汽车”技术，在不改变原车所有装置的情况下，在被动车桥上，加装差速器地轴与被动轮轴头联接，使其成为主动车轮，差速器前装磁力离合器与牵引电机相联。当汽车起步，上坡或道路不好的情况下，用原车动力。当车速达到60-80km/h且在路况视野较好的情况下，断掉原车动力，启动牵引电机，牵引车继续运行，能保持在原车速情况下运行很长时间，很长距离。在车辆空载的情况下，除启动运行外，牵引电机可以长时间、长距离运行达到节能减排的目的。

侧进风口主要是补充风源对大型货车补充风源。大型货车、车头、车身是分离的，对风道的安装造成一定难度，取风量受到限制但车两侧风源丰富。在不影响美观、不超宽的情况下加装侧风口，起到增大风量，风机多发电保证货车有足够的电源随时启用。

Claims (4)

1.一种风动力蓄能式电动汽车，其特征在于：利用多个并列电池组来给汽车提供电源，每一个电池组通过超级电容器连接到变频器上，通过变频器管理分配充电、用电并对车用电器给予调配；通过风动蓄能联动装置和车载发电机组对接，在车辆运行过程中能随时给缺电电池充电，所述的车载发电机组由多组发电机构成。

2.如权利要求1所述的风动力蓄能式电动汽车，还装有散风变道装置，其由安装在风道底部的风力控制装置和延展到驾驶室内的散风变道操纵装置组成，风力控制装置由前后两块铁板组成，成45°角对焊在一个轴上，装在风道底板上，可通过驾驶仓内的散风变道操纵装置进行调节。

3.如权利要求1和2所述的风动力蓄能式电动汽车，其特征在于风道中存在凹槽，风动蓄能装置应安装在凹形槽内。

4.如上所述的风动力蓄能式电动汽车，其中所使用的电池组为铅酸蓄电池组。

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