CN103465792A

CN103465792A - 风/光能电动汽车

Info

Publication number: CN103465792A
Application number: CN2013100642600A
Authority: CN
Inventors: 陈宗林; 陈伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2013-12-25

Abstract

一种以风、光能为动力的电动汽车，在电动汽车储能系统中加装超级电容器，与蓄电池组成优势互补的储能装置。由风能发电和光伏发电两个子系统构成发电供电系统。风能发电系统在车顶的光伏电池板下面，装有两台永磁风能发电装置。车顶前端是进风口盖，后端是出风口，风速仪装于车头中心位置，达到额定风速便可发电；光伏发电系统是将车表面安装单晶硅光伏电池，将薄膜硅光伏电池贴在车窗玻璃上。两种子系统可动态发电或静态发电，可单独也可同时充电，做到边用电边充电，保证汽车动力供给。此种电动汽车，无需外接电源，靠自身发电供电系统提供动力，续航力强，单次充电可行驶约400公里，中途多次充电，可行驶1600公里，更适用于长途行驶。

Description

风/光能电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其是一种以风能和光能为混合动力的纯电动汽车。

背景技术

目前，电动汽车的清洁环保节能已被市场广泛认可，但是由于电动汽车的蓄电池容量有限，充电时间过长，不适合长途运行，不能完全满足用户的消费习惯，这些都是制约市场发展的重要因素。本发明的背景技术包括风能发电技术、光伏发电技术、超级电容器技术。

1.风能发电技术就是将风的动能转化为机械能，带动发电机发电，将风能转换为电能。风能发电机由风力机和发电机两部分组成。风力机分为水平轴式和垂直轴式两种形式。风能发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。其功能是：叶片用来接受风力并通过机头转化为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向，从而获得最大的风能；转体能使机头灵活转动以实现尾翼调整方向的功能；机头内的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能，再经充电器整流给蓄电池充电，使风力发电机产生的电能转化成化学能，储存备用。

2.光伏发电技术是用光伏电池把太阳的光能直接转化为电能。目前地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池。可分为单晶硅、多晶硅光伏电池。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面，单晶硅光伏电池优于其它品种。单晶硅光伏电池光电转换效率为18％，使用寿命达20年。按照应用需求，光伏电池经过一定的组合，达到额定输出功率和电压的一组光伏电池叫光伏组件。将光伏组件与外电路连接，通过充电器直接为蓄电池充电，将电能转化为化学能。上述第一代光伏电池技术较为成熟。第二代光伏电池为薄膜太阳能电池，已产业化的有薄膜硅光伏电池，其转换效率为10％，应用范围日益广泛。

3.超级电容器是利用双电层原理的电容器，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场。这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层称为双电层。超级电容器是一种新型储能单元。它的特点是电容量大、功率密度高、充电时间短、可靠性高、免维护、经济环保、循环使用寿命长等。将蓄电池与超级电容器组合起来使用，可以优势互补，成为很好的储能装置。

发明内容

本发明提供一种以风能和光能为混合动力的纯电动汽车。在电动汽车上加装了由风能发电子系统和光伏发电子系统构成的发电供电系统。在储能系统中加装了超级电容器，与蓄电池组成了优势互补的储能装置。这种电动汽车可以不用外接电源充电，也不用充电站和充电桩充电，而是靠大自然提供的风能和太阳光能，利用自身的风能发电子系统和光伏发电子系统，在满足各自发电条件的前提下，发出电能，可单独、可轮换、可共同给储能装置充电，一次充电时间很短(约18分钟)。如电动汽车在行驶途中电量不足，可启动风能发电子系统，在阳光充足的情况下也可同时启动光伏发电子系统，为电动汽车充电。即电动汽车一边行驶、一边用电、一边充电。

本发明的风能发电子系统是由风速仪、进风口盖、风道、两台永磁风能发电装置、出风口、充电控制器组成，并用导线连接好。其中风速仪安装在车头前端中心位置，随时提供风速、风向信息。风能发电子系统其他装置安装在电动汽车顶部，车顶光伏电池板下面。车顶前端是进风口盖，起到开关作用；其后方是风道，即进风通过的空间；两台永磁风能发电装置内风轮的一半置于风道中，交错左右两边固定好。该发电装置采用的是垂直轴式风力机，与永磁发电机为同轴。采用直驱式永磁风能发电机，发电量比励磁发电机提高一倍；出风口位于电动汽车顶部后端，其作用是进入风道的风做功发电后排出车外，同时产生一定的反作用力。该系统的工作原理是打开进风口盖后，风即进入风道，快速流动，吹动风轮叶片旋转，带动永磁发电机转子旋转，切割磁力线发电，发出的电能经过风能发电装置内整流器整成直流电，经由充电控制器给储能装置充电。系统效率约为70％。

风能发电子系统可动态发电也可静态发电。其中动态发电是电动汽车在行驶途中需要充电时，可根据风速仪显示的数据，当切入风速达到3.5米/秒以上时，开启进风口盖，风能发电子系统即可发电，给超级电容器充电，时长约为18分钟，保证充足的电能使电动汽车行驶；静态发电是电动汽车停车时，如需充电，可观察风速仪和风向，在切入风速达到4.5米/秒以上时，将电动汽车车头对准风向，开启进风口盖，风能发电子系统即可发电充电。若蓄电池电量不足(余量约为20％)，由超级电容为蓄电池充电，为电动汽车提供动力。

本发明的光伏发电子系统由单晶硅光伏电池、薄膜硅光伏电池和充电控制器组成，用导线连接好。将单晶硅光伏电池安装在电动汽车表面上(挡风玻璃和车窗除外)，将薄膜硅光伏电池贴在车窗玻璃上(挡风玻璃除外)，再用导线将各部件和充电控制器连接好组成光伏组件，便可发电。系统效率约为88％。光伏发电子系统就像一个可移动的小型太阳能发电站，可动态发电也可静态发电。该系统动态发电是在有阳光的条件下，电动汽车在行驶中需充电时，可开启光伏发电子系统发电，发出的电能直接经由充电控制器给超级电容充电，即一边行驶、一边用电、一边充电；该系统静态发电是在电动汽车停止时，只要有阳光，同样可用该系统发电。

在条件允许的情况下，光伏发电子系统和风能发电子系统可同时发电，共同为超级电容充电，这样充电时间更短，可根据需要为电动汽车提供充足的动力。

本发明的显著优点是：其一，电动汽车行驶所需电能无需公共充电站和充电桩等外接电源，依靠自身的发电供电系统——风能发电和光伏发电子系统，即可解决电动汽车动力来源问题。它利用大自然提供的风能、太阳光能以及电动汽车行驶时产生的风速风力来发电，是最具活力的可再生清洁能源，具有无污染、无毒害、无成本、零排放的优点，取之不尽、用之不竭，是可循环利用的绿色能源。不仅节能环保，还节省了大量的石油和电力，也无需投资建充电站，消费者也不需要坐等充电几小时，为电动汽车的推广清除了障碍，有巨大的经济效益和社会效益。其二，这种电动汽车在行驶途中如需充电，可利用风能发电子系统和光伏发电子系统(视天气情况而定)为电动汽车充电，做到边行驶、边用电、边充电，不需要外接电源也不会半路抛锚，省时省钱，极大地方便了用户，更适用于长途行驶。其三，续航能力强。一次性充电可单程行驶约400公里，若途中多次充电续航里程可达约1600公里(之后需维护保养)，是现有电动汽车续航力的6-8倍。上述优点说明，本发明电动汽车性能优越，其现实意义和深远意义不言而喻。

附图说明

说明书附图为本发明一个实施例的侧视图。

图中1.电动汽车；2.风速仪；3.进风口盖；4.风道；5.两台永磁风能发电装置；6.出风口；7.薄膜硅光伏电池；8.单晶硅光伏电池；9.超级电容器。

具体实施方式

在电动汽车1的储能系统中装有镍氢蓄电池和超级电容器9，组成了优势互补的储能装置。在电动汽车1上加装了由风能发电子系统和光伏发电子系统构成的发电供电系统，其功能是充分利用大自然的风能、太阳能和汽车行驶产生的风速风力，将其转化为电能，为电动汽车1运行提供充足的动力。

风能发电子系统由风速仪2、进风口盖3、风道4、两台永磁风能发电装置5、出风口6和充电控制器组成，用导线连接好。其系统效率约为70％。其功能是利用风能可动态发电或静态发电。动态发电是利用电动汽车1行驶动力的反作用力产生的风速风力来做功发电。当电动汽车1在行驶途中需要充电时，可根据风速仪2显示的数据，当切入风速达到3.5米/秒以上时，开启进风口盖3，风即进入风道4，吹动风轮叶片快速旋转，带动两台永磁风能发电装置5发电，风力越强，发电功率越大，但不能达到“失速”状态(切出风速为21米/秒以上)，进入风道4的风做功后通过出风口6排出车外。发出的电流经整流器转变成直流电，经充电控制器给超级电容器9充电，一次充电时长约为18分钟。若镍氢蓄电池电量不足(余量约为20％)，由超级电容器9为蓄电池充电，充满后，二者分别经控制系统给驱动电机提供电力，驱动电动汽车1行驶；静态发电是电动汽车1停止时，利用自然风发电，在电动汽车1需要充电时，当切入风速达到4.5米/秒以上时，将电动汽车1车头对准风向，开启风能发电子系统，同样可以发电充电。

光伏发电子系统是由薄膜硅光伏电池7、单晶硅光伏电池8和充电控制器组成，用导线连接好。其系统效率约为88％。该子系统的功能是将太阳光能转化为直流电，经充电控制器给电动汽车1充电。光伏发电子系统可动态发电也可静态发电。动态发电是电动汽车1在行驶中如需充电，在满足有阳光的条件下，就可开启光伏发电子系统，将太阳光能经由薄膜硅光伏电池7组件和单晶硅光伏电池8组件给超级电容器9充电，为电动汽车1提供动力；静态发电是在电动汽车1停止时，在有阳光的条件下，同样可用该系统发电。

总之，本发明电动汽车1的发电供电系统由风能发电子系统和光伏发电子系统组成，均可动态发电和静态发电，可根据外届天气环境情况，选择一种或两种方式发电，始终为电动汽车1提供充足动力，确保其正常行驶。此外，超级电容器9具备的电容量大、功率密度高、充电时间短、使用寿命长等特性，为本发明的实施提供了可靠保障，使电动汽车1的续航能力大大增强，一次充电单程行驶约400公里，中途多次充电，总续航力可达1600公里，更适用于长途行驶。

Claims

1.一种风/光能混合动力电动汽车，其主要特征是在电动汽车上装有由风能发电子系统和光伏发电子系统组成的发电供电系统，其中风能发电子系统由风速仪、进风口盖、风道、两台永磁风能发电装置、出风口、充电控制器组成；光伏发电子系统由单晶硅光伏电池、薄膜硅光伏电池和充电控制器组成，并用导线连接好。

2.上述两种发电子系统均可动态发电也可静态发电，当电动汽车需要充电时，视天气情况，选择利用一种或者两种发电方式为电动汽车充电，做到一边行驶、一边用电、一边充电。

3.在电动汽车上不仅装有镍氢蓄电池，还加装了超级电容器，组成了优势互补的储能系统，由于超级电容器具备电容量大、功率密度高、充电时间短、使用寿命长等特性，使电动汽车的续航能力大大增强，一次充电单程行驶约400公里，中途多次充电，总续航力可达1600公里，更适用于长途行驶。