CN103358917A - 并联式风能油电混合动力汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联式风能油电混合动力汽车可以在长距离快速行驶中为车载蓄电池补充电能，现有增程式混合动力汽车是以燃油为动力的发电装置。本发明的技术方案是：在现有增程式混合动力汽车的基础上，建立一个移动式风能发电站，安装两台以上扭矩力平衡发电机，该发电机利用内转子扇叶和外转子扇叶的扭矩力平衡特点极大的降低了发电机内的电磁阻力，并利用混合动力汽车在行驶中与空气摩擦形成的一种相对流动的空气气流发电，为蓄电池补充电能，减少对石油的消耗，在运载工具中形成一种新的能源的利用方式，达到延长续驶里程的目地。

Description

并联式风能油电混合动力汽车

技术领域

本发明涉及一种风能油电混合动力汽车。可以在长距离快速行驶中为车载蓄电池补充电能。 

背景技术

并联式混合动力汽车是“为了推动车辆的革新，至少拥有两个能量变换器和两个能量储存系统(车载状态)”的车辆。并联式混合动力电动汽车主要由发动机、油箱、发电机、电动机和蓄电池组等部件组成。并联式驱动系统可以单独使用发动机或电动机作为动力源，也可以同时使用电动机和发动机作为动力源来驱动汽车。 

通过混合动力汽车的工况分析，节能时断在起步和制动阶段。匀速工况和加速工况由发动机驱动车辆，同时还为发电机输出部分能量，广义上讲是以燃油为主，电力为辅的混合动力汽车，虽然在部分工况独立使用电机驱动，也是在消费石油的基础上获得，从整体运行效率中还没有摆脱对石油的依赖。本发明涉及一种风能油电混合动力汽车。可以在长距离快速行驶中为车载蓄电池补充电能。 

众所周知能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。在全球经济高速发展的今天，人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。中国自1993年成为原油净进口国，当年的依存度为6％，随后该数据不断飙升，2009年首次突破50％的警戒线，达到51.3％；2011年，根据国家统计局数据，该数据上升到56.5％，比2010年上升了1.7个百分点。2011年中国原油对外依存度，再次创出历史新高。 

发明内容

风的形成是空气流动的结果。不管你愿意不愿意汽车在向前行驶时，与空气摩擦形成的一种相对流动的空气气流永远存在，这对于汽车而言就是产生了空气阻力。而且，随着车速的增加所形成的空气阻力也就是掠过汽车的动态气流也在增加。空气阻力对于电动汽车有着极大的能量消耗，而且是不可避免和永远产生的瞬间现象。但是从汽车风能发电技术来讲这种动态气流又是非常好的清洁能源。而且汽车在行驶中产生的动态气流比自然空气气流具有更好的优势：其一、汽车在向前行驶中风向绝对稳定。其二、汽车在匀速行驶下风速相对稳定。其三、汽车在高速行驶中可以得到比自然风大的多的风压。有了这三个条件也就具备了汽车风能发电的可能性，所以我们是在汽车行驶中所产生的风能的基础上完成了发电循环。这种风能你不去利用它会即刻消逝，同时也不会减轻汽车的空气阻力。根据以上客观条件我们发明了一个移动式风能发电站的技术。然而传统的发电机在行进的汽车中是不能完成这个工作的，传统发电机不论是直流的还是交流的都有一个与机座固定的定子和可以旋转的转子组成，转动转子切割磁力线，完成发电的循环。虽然说转子和定子之间没有直接的摩擦接触，但是定子磁场中的磁力线会通过与转子之间的气隙牢牢的吸住转子线圈中的铁芯，使之形成一种强大的电磁阻力。这种阻力会通过定子与发电机的底座转移到汽车的车身上，反而使并联式混合动力汽车在原有 向前行驶驱动功率的基础上又增加了这部分电磁阻力功率。 

为了节约地球上有限的石油资源和保护生态环境，本发明提出的在行进中的并联式混合动力汽车建立移动式风能发电站的技术，如果要实现该项技术就必需采用专业的轴向扭矩力平衡发电机，这样就基本可以在汽车行进中借助与空气摩擦形成的一种相对流动的空气气流发电，为车载蓄电池补充电能，减少并联式混合动力汽车燃油机的发电能耗从而达到节油的目地。 

为了说明扭矩力平衡发电机的特点我们做一个小试验；把带有的双扇叶扭矩力平衡风能发电机安装在一个带有轮子的小车上正前方以每秒10米的风速吹动前方固装在转子上(也称内转子)的一只扇叶做顺时针旋转，同时在正后方也以每秒10米的风速吹动后方固装在外转子另一只扇叶做逆时针旋转，此时带有轮子的小车应该静止在原地不动。它基本体现了扭矩力的平衡关系。随着两侧风力同时、同等力度的逐步加大，通过风力作用的两只相互旋转的扇叶也完成了切割磁力线的作用，达到了风能发电的目地。这就说明被两个大小相等，方向相反，在一条直线上，作用在同一个物体上的两个风力给平衡了。在实际汽车向前行驶的时候，永远也不会有相等风量的后面来风，但是，我们可以通过改变扇叶的受力角度，且内转子扇叶组和外转子扇叶组的转向为相反设置，强迫它在一面来风的条件下实现相互旋转的目地，通过两个相互旋转的扭矩力，切割磁场的滋力线，达到风能发电的目的。简单地说：我们是在行驶中的混合动力汽车上，人为的制造了一个扭力力矩的平衡点，这个平衡点对发电机转子和定子之间的磁场产生了相互的作用力和反作用力。相当于在向前行驶的汽车上建立了一个移动风能发电站，对混合动力汽车的动力系统没有直接关係。扭矩力平衡风能汽车发电机在混合动力汽车行驶中的表现则认为是，发电机整体外形的空气阻力和发电机重量对混合动力汽车的影响，混合动力汽车只增加了这部分的阻力功率。对于发电机磁场阻力的这一部分阻力，我认为可以不计，因为它在平衡力的工作点上。所以我们近似的认为扭矩力平衡风能汽车发电机在捕捉风能发电的瞬间，在没有大幅增加混合动力汽车动力的条下获得了电能。 

由于采用上述技术方案，本发明的技术效果有： 

1、不必配置太大容量的动力电池也可长距离行驶。 

2、电池组也不会产生过充和缺电现象延长电池使用寿命。 

3、针对混合动力汽车可全部继承传统的汽车的服务设施。 

4、不需要建设大量的充、换电站节省土地资源和工作人员。 

5、不需要充、换电的周转电池降低企业投入。 

6、根据汽车的使用性能不一定用价格昂贵的锂离子电池，而用铅酸电池降底整车成本。 

7、根据各汽车生产企业的现有技术和设备很容易地把风能发电技术容入到新能源汽车中。 

8、随着汽车风能发电技术的完善，政府补贴负担将减轻，且易过度到无补贴。 

9、一块铅酸电瓶在发电机正常工作的范围内能使用4-5年，主要原因是没有过充和过放的现象，电瓶始终处于满电荷状况。如果风能发电这一技术得以应用，电池的使用寿命将得到极大的延长，其整车的造价也就非常低，而最主要的是：在降低行车成本的同时，也不必担心续航的问题。 

附图说明

图1是并联式风能油电混合动力汽车布置示意图； 

图2是并联式风能油电混合动力汽车系统原理图； 

图3是扭矩力平衡发电机的剖面结构示意图； 

图4是扭矩力平衡发电机的立体结构示意图； 

附图1中标示：1、扭矩力平衡发电机，2、水箱散热器，3、前轮驱动半轴，4、燃油发动机，5、空调蒸发器，6、变速箱，7、轮毂式电动机，8、车轮。 

附图2中标示：1、燃油发动机，2、中央控制器，3、扭矩力平衡发电机，4、发电机调节器，5、蓄电池组，6、轮毂式电动机，7、车轮。 

附图3中标示：1主轴，2电枢集电环，3、电枢电刷刷握，4、电枢线圈，5、电枢接线端子，6、励磁线圈，7、励磁导电滑环，8、励磁电刷刷握，9、励磁接线端子，10、发电机固定端盖，11、内转子叶轮组，12、外转子叶轮组，13、发电机外转子壳体，14、发电机座架，15、发电机内转子连接轴承，16、发电机外转子连接轴承，17、集风筒，18、轴承盖，19、轴承盖。 

具体实施方式

本发明的设计思路为；全部继承目前现有的并联式混合动力汽车的技术，在并联式混合动力汽车的基础上，合并移动式风能发电站技术，最终达到真正意义上的降低燃油消耗。要想实现这一目标就必须采用扭矩力平衡发电机的技术。 

具体实施方式如附图3所示的实施例，一种扭矩平衡风能发电机，包括主轴1、电枢集电环2、内转子电枢线圈4、内转子叶轮组11、发电机固定端盖10、发电机内转子连接轴承15，安装在座架14上；励磁线圈6、励磁导电滑环7、外转子叶轮组12、发电机外转子壳体13，通过发电机外转子连接轴承16安装在主轴1上；电枢电刷刷握3、电枢接线端子5、励磁电刷刷握8、励磁接线端子9，通过绝缘装置安装在发电机固定端盖10上；励磁导电滑环7，通过绝缘装置安装在发电机外转子壳体13上；集风筒17，安装在发电机座架14上；包括主轴1、内转子叶轮组11、外转子叶轮组12、发电机外转子壳体13、电枢集电环2、电刷、电刷接线端子、励磁导电滑环、励磁滑环电刷、电刷接线端子、固定单侧端盖和座架；所述的主轴1通过发电机内转子连接轴承15安装在发电机座架14上，内转子叶轮组11装在主轴1上，所述的内转子叶轮组11包括转子、第一叶轮、第一连接件，所述的第一叶轮外径与发电机外转子壳体13外径相匹配，通过第一连接件固装在主轴1上，所述的由电磁驱动的转子固装在主轴1上；所述外转子叶轮组12安装在发电机外转子壳体13并通过发电机外转子连接轴承16安装在主轴1上，所述外转子叶轮组12包括由电磁驱动的定子、第二叶轮、第二连接件，所述定子扣合在转子外部，且固装在第二连接件上，所述第二连接件通过轴承安装在主轴1上，第二叶轮固装在第二连接件上，所述的第二叶轮外径与集风筒17内径相匹配，实现了内转子叶轮组11与外转子叶轮组12互不挡风，风压逐步增强的效果。并且第一叶轮的叶轮扭曲方向与第二叶轮的叶轮扭曲方向相反，达到内转子叶轮组11和外转子叶轮组12的转向为相反设置的目的；所述的电枢集电环2固装在主轴1上，且与内转子叶轮组11相连接，所述的电枢电刷刷握3固装在发电机固定端盖10上，电枢电刷刷握3的电刷与电枢集电环2滑动连接，所述电枢接线端子5与电枢电刷刷握3的电刷相连接；所述励磁导电滑环7固装在发电机外转子壳体13内，所述电刷刷握固装在发电机单侧端盖上，电刷与励磁导电滑环滑动连接，所述接线端子与电刷相连接。 

进一步的，扩大汽车前机仓进风格栅，在进风格栅后安装一组风能发电设备，视空间容量最少安装两台，发电机组后面安装燃油发动机的水箱与空调蒸发器，利用贯通气流为燃油发动机的水箱与空调蒸发器散热，燃油发动机和变速箱总成安在水箱与空调蒸发器之后，通过半轴与前轮结合，两只后轮安装两台轮毂式电动机，以此来执行电驱动的工作工况。 

本发明在风能发电技术的基础上设计一种以风能发电、电力驱动为主，燃油发动机驱动为辅的并联式混合动力汽车。为了区别现有的混合动力汽车技术工况模式，请参看下面对照表； 

通过上述对照表我们发现与现有混合动力汽车运行模式相反的混合动力汽车。在匀速工况和高速工况下完全利用风能发电驱动车辆行驶，节约了大部分燃油。在长时间长距离低速运行时又不会被续航能力所限制，利用燃油发动机工作驱动车辆。 

本发明的并联式风能油电混合动力汽车的概念是：基本保持现在整车的技术路线上，进一步地在其可供安装的位置上(包括大客车的车顶等部位)建立移动发电设备和电驱动设备，最大程度的捕捉并利用了这瞬间即逝风能，在运载工具中形成一种新的能源的利用方式。为了区分汽车在行进中的风能概念我们首先要确定是只要汽车向前行驶就有风这是第一条件，而且车速越高风速越大这是第二条件，而不是为了发电去制造风能。我们只是科学的利用了这股瞬间即逝风能，把已经形成的风能通过用平衡力原理的发电机，回收了部分能量并得以利用。虽然目前还没有整车的试验数据来支持这一理论，但是在节能减排的大背景下哪怕有一部分的节能量也具有较大的意义。 

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。 

Claims (6)

1.一种并联式风能油电混合动力汽车的技术设计工艺。

2.根据权利要求1所述的技术其特征在于移动发电站的技术；其特征在于：在汽车最有利的位置安装发电机(1)。

3.根据权利要求2所述的技术含意一种扭矩平衡风能发电机的技术，其特征在于：包括主轴(1)、电枢集电环(2)，内转子电枢线圈(4)，内转子叶轮组(11)，发电机固定端盖(10)，发电机内转子连接轴承(15)，安装在座架(14)上，励磁线圈(6)，励磁导电滑环(7)，外转子叶轮组(12)、发电机外转子壳体(13)，通过发电机外转子连接轴承(16)安装在主轴(1)上，电枢电刷刷握(3)，电枢接线端子(5)，励磁电刷刷握(8)，励磁接线端子(9)，通过绝缘装置安装在发电机固定端盖(10)上，励磁导电滑环(7)，通过绝缘装置安装在发电机外转子壳体(13)上，集风筒(17)，安装在发电机座架(14)上。

4.根据权利要求3所述的涡扇式双扇叶水平轴轴向扭矩平衡风能发电机，其特征在于：它还包括端盖(10)，所述端盖(10)通过轴承安装在主轴(1)的一端。

5.根据权利要求3所述的涡扇式双扇叶水平轴轴向扭矩平衡风能发电机，其特征在于：所述电枢电刷刷握(3)，电枢接线端子(5)，励磁电刷刷握(8)，励磁接线端子(9)，通过绝缘装置安装在发电机固定端盖(10)上。

6.根据权利要求3所述的涡扇式双扇叶水平轴轴向扭矩平衡风能发电机，其特征在于：它还包括集风筒(17)，安装在发电机座架(14)上。

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