CN105539161B - 电动车车载风能发电系统及提高风能发电效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种电动车车载风能发电系统及提高风能发电效率的方法。它解决了现有技术设计不合理等技术问题。本电动车车载风能发电系统，电动车包括车身和设置在车身上的蓄电池，蓄电池与驱动轴电动机连接，本风能发电系统包括沿着车身宽度方向设置且与车身转动连接的至少一个滚筒风轮，所述的滚筒风轮上连接有与驱动轴电动机和/或蓄电池相连的发电机，所述的车身前端具有向后朝上倾斜设置的导风斜面，所述滚筒风轮位于导风斜面顶侧后方且在一水平面上所述滚筒风轮的轴心线不高于导风斜面顶侧。本提高风能发电效率的方法。本发明优点在于：提高了发电效率且风阻小。

Description

电动车车载风能发电系统及提高风能发电效率的方法

技术领域

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种电动车车载风能发电系统及提高风能发电效率的方法。

背景技术

为了响应国家的节能环保政策，现在越来越多的企业都在研制各种节能环保电动车。电动车包括：电动汽车、电瓶车、电动玩具车、电动二轮车、电动独轮车、电动三轮车、观光电动车、电动高尔夫车、电动自行车、电动多轮残疾车、儿童电动车和电动老年车等等电动车。现有的这些电动车其动力都源于内置电池，电能驱动的电动车主要是利用蓄电池单独向动力电机提供电能。从而驱动车的行驶。然而，这些电池的供电能力有限，则需要定时的充电。因此，在使用过程中受到了种种限制。

为了能改进现有技术从而提供一种更加节能的电动车。例如，中国专利文献公开了一种车用风力发电机,[申请号：99106541.7]，它是根据空气流动的作用力和反作用力发明的,该机主要解决电动汽车不能跑长途就需要不断充电的问题,该机利用漏斗型的外壳,在高速行驶过程中被挤压的空气有力的推动前后两组风力发电机时发电。又通过我自行设计的自动调节器来完成两组电池交替充电供电,汽车就能正常运行了。两组发电机又能解决电动汽车的夜间照明问题,前组充电后组照明,充电切换过程完全自动化,汽车可以连续行驶。另外，中国专利文献还公开了一种车载风力发电法,[申请号：99121184.7]，主要技术特征和用途是将风力发电机安装在汽车或火车车厢顶部利用车辆行驶产生的风能和自然风发电,用在汽车上可以推动电动汽车行驶,用在火车上可以冬季取暖夏季降温或其它用途。

上述的方案虽然各自具有以上的多个优点，但是，这两种方案至少存在以下缺陷：设计不合理，由于风力发电机的风轮阻力大，导致转速降低，即发电效率低且实用性差。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计更合理，风阻小且能提高发电效率，实用性强的电动车车载风能发电系统。

本发明的另外一个目的是针对上述问题，提供一种方法简单且发电效率更高的提高风能发电效率的方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本电动车车载风能发电系统，电动车包括车身和设置在车身上的蓄电池，蓄电池与驱动轴电动机连接，本风能发电系统包括沿着车身宽度方向设置且与车身转动连接的至少一个滚筒风轮，所述的滚筒风轮上连接有与驱动轴电动机和/或蓄电池相连的发电机，所述的车身前端具有向后朝上倾斜设置的导风斜面，所述滚筒风轮位于导风斜面顶侧后方且在一水平面上所述滚筒风轮的轴心线不高于导风斜面顶侧。

在本申请中，由于设置了导风斜面结合滚筒风轮位于导风斜面顶侧后方且在同一水平面上所述滚筒风轮的轴心线不高于导风斜面顶侧的结构，不仅能够大幅降低风阻，即滚筒风轮受力面积小且始终在一个方向转动，无形中提高了滚筒风轮转速，而且还大大提高了发电效率，使用寿命长且实用性强。

在上述的电动车车载风能发电系统中，所述滚筒风轮的轴心线与导风斜面顶侧位于同一水平面上；所述滚筒风轮包括水平设置的滚筒转轴，所述的滚筒转轴周向具有若干圆周均匀分布的叶片，所述的滚筒转轴位于导风斜面顶侧后方且滚筒风轮的轴心线与导风斜面顶侧位于同一水平面上，所述的滚筒转轴通过传动结构与发电机相连。

在上述的电动车车载风能发电系统中，所述叶片的横向截面呈圆弧形且叶片的内侧为内圆弧表面，外侧为外圆弧表面，当风从导风斜面顶侧经过时该风吹向所述叶片的内圆弧表面从而带动滚筒转轴转动。

在上述的电动车车载风能发电系统中，所述的滚筒转轴上套设有若干沿着滚筒转轴轴向间隔设置的分隔加强环，相邻的两个分隔加强环之间分别设有若干上述的叶片。

在上述的电动车车载风能发电系统中，连接在一个分隔加强环两端的所述叶片两两对齐设置；或者连接在一个分隔加强环两端的所述叶片错位设置。

在上述的电动车车载风能发电系统中，所述的导风斜面上设有能与导风斜面形成至少一个倾斜聚风槽的聚风结构，倾斜聚风槽倾斜方向与导风斜面倾斜方向一致，所述的倾斜聚风槽出风口朝向所述的滚筒风轮。

在上述的电动车车载风能发电系统中，所述的导风斜面为前挡风玻璃外表面，在车身顶部设有位于导风斜面顶侧后方的安装槽，所述的安装槽的轴心线与导风斜面顶侧位于同一水平面上，所述的滚筒风轮转动设置在安装槽上且滚筒风轮的轴心线与安装槽轴心线位于同一水平面上，所述的发电机设置在安装槽内或者设置在车身头部。发电机设置在安装槽内且发电机上侧面与安装槽槽口齐平。

作为另外一种方案，在上述的电动车车载风能发电系统中，所述的车身头部前端设有至少一个沿着车身宽度方向设置且具有所述导风斜面的条形进风孔，滚筒风轮设置在最下方条形进风孔出风口端且滚筒风轮的轴心线与导风斜面的顶侧位于同一水平面上。

本提高风能发电效率的方法包括如下步骤：

A、在车身前端设置一向后朝上倾斜设置的导风斜面，导风斜面能够加快风的流动速度；

B、在导风斜面的顶侧后方设置与车身转动连接的至少一个滚筒风轮，所述滚筒风轮轴心线与导风斜面顶侧位于同一水平面上，滚筒风轮与发电机连接。

在上述的提高风能发电效率的方法中，在上述的A步骤中，在导风斜面上设有能与导风斜面形成至少一个倾斜聚风槽的聚风结构，且倾斜聚风槽倾斜方向与导风斜面倾斜方向一致。倾斜聚风槽槽宽相等；或者倾斜聚风槽呈进风口端大，出风口端小的锥形结构。

与现有的技术相比，本电动车车载风能发电系统及方法的优点在于：1、设计更合理，由于设置了导风斜面结合滚筒风轮位于导风斜面顶侧后方且滚筒风轮的轴心线与导风斜面顶侧位于同一水平面上的结构，不仅能够大幅降低风轮风阻，即滚筒风轮受力面积小且始终在一个方向转动，无形中提高了滚筒风轮转速，而且还大大提高了发电效率，使用寿命长且实用性强。2、结构简单且易于制造。3、方法简单且提高了发电效率，易于被推广应用，符合当前社会技术的发展趋势。

附图说明

图1是本发明提供的结构示意图。

图2是本发明提供的立体结构示意图。

图3是本发明提供的滚筒风轮与发电机连接结构示意图。

图4是本发明提供的控制系统框架图。

图5是本发明提供的滚筒风轮横向截面结构示意图。

图6是本发明提供的滚筒风轮与安装座连接结构示意图。

图7是本发明提供的实施例二结构示意图。

图8是本发明提供的实施例三结构示意图。

图9是本发明提供的实施例四结构示意图。

图中，车身11、安装槽11a、条形进风孔11b、蓄电池12、驱动轴电动机13、滚筒风轮2、滚筒转轴21、外环形槽21a、叶片22、内圆弧表面22a、外圆弧表面22b、分隔加强环23、发电机3、同步带4、聚风块5、安装座6、自润滑轴承61、环阻挡面62、卡簧63、内环形槽64、轴向定位套7、轴向锁止销8、导风斜面a、倾斜聚风槽b。

具体实施方式

以下是发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。、

实施例一

如图1-6所示，本电动车车载风能发电系统,电动车包括车身11和设置在车身11上的蓄电池12，蓄电池12与驱动轴电动机13连接，本风能发电系统包括沿着车身11宽度方向设置且与车身11转动连接的至少一个滚筒风轮2，所述的滚筒风轮2上连接有与驱动轴电动机13和/或蓄电池12相连的发电机3，所述的车身11前端具有向后朝上倾斜设置的导风斜面a，所述滚筒风轮2位于导风斜面a顶侧后方且在一水平面上所述滚筒风轮2的轴心线不高于导风斜面a顶侧。最优化方案，本实施例的滚筒风轮2的轴心线与导风斜面a顶侧位于同一水平面上。电动车在行驶的过程中，由于设置了导风斜面a再结合行驶的速度可以使风速加快，即风从导风斜面a顶侧经过并水平吹向滚筒风轮2，滚筒风轮2转动从而带动发电机3启动并发电。由于设置了滚筒风轮2位于导风斜面a顶侧后方且滚筒风轮2的轴心线与导风斜面a顶侧位于同一水平面上的结构，能够减小滚筒风轮2受力面积，即降低行驶中的阻力，避免风吹向整个滚筒风轮2时滚筒风轮2转速低、以及滚筒风轮2正转和反转交叉现象，同时，通过这种结构还可以大幅提高发电效率。

具体地，本实施例的滚筒风轮2包括水平设置的滚筒转轴21，所述的滚筒转轴21周向具有若干圆周均匀分布的叶片22，所述的滚筒转轴21位于导风斜面a顶侧后方且滚筒风轮2的轴心线与导风斜面a顶侧位于同一水平面上，所述的滚筒转轴21通过传动结构与发电机3相连。进一步地，这里的叶片22的横向截面呈圆弧形且叶片22的内侧为内圆弧表面22a，外侧为外圆弧表面22b，内圆弧表面22a和外圆弧表面22b圆心重合，当风从导风斜面a顶侧经过时该风吹向所述叶片22的内圆弧表面22a从而带动滚筒转轴21转动。内圆弧表面22a能够增大受力面积并具有显著提高滚筒风轮2转速的作用。

优化方案，在滚筒转轴21上套设有若干沿着滚筒转轴21轴向间隔设置的分隔加强环23，相邻的两个分隔加强环23之间分别设有若干上述的叶片22。连接在一个分隔加强环23两端的所述叶片22两两对齐设置。

优化方案，在导风斜面a上设有能与导风斜面a形成至少一个倾斜聚风槽b的聚风结构，倾斜聚风槽b倾斜方向与导风斜面a倾斜方向一致，所述的倾斜聚风槽b出风口朝向所述的滚筒风轮2。本实施例的聚风结构包括设置在导风斜面a两侧的聚风块5，聚风块一端延伸至导风斜面a顶侧，另一端向下延伸至导风斜面a中部，所述的聚风块相互平行或者呈八字形设置。

其次，本实施例的导风斜面a为前挡风玻璃外表面，聚风块5设置在前挡风玻璃两侧，为了避免影响视线，聚风块一端延伸至前挡风玻璃顶侧，另一端向下延伸至前挡风玻璃中部。还有，为了提高电动车的美观性，在车身11顶部设有位于导风斜面a顶侧后方的安装槽11a，所述的安装槽11a的轴心线与导风斜面a顶侧位于同一水平面上，所述的滚筒风轮2转动设置在安装槽11a上且滚筒风轮2的轴心线与安装槽11a轴心线位于同一水平面上，所述的发电机3设置在安装槽11a内。进一步地，本实施例的传动结构包括联轴器。

另外，在本实施例的安装槽11a两端分别设有一个安装座6，滚筒转轴21的两端分别穿设在安装座6上且与安装座6转动连接。进一步地，在每个安装座6内设有轴承孔和设置在轴承孔中的自润滑轴承61，所述的滚筒转轴21插于自润滑轴承61中，所述的安装座6上设有用于防止自润滑轴承61轴向窜动的轴向定位结构。轴向定位结构包括设置在轴承孔一端的环阻挡面62，自润滑轴承61的外圈一端抵靠在环阻挡面上，在安装座6上设有内端面贴靠在自润滑轴承61外圈另一端的卡簧63。在滚筒转轴21上设有位于自润滑轴承61一端的外环形槽21a，在安装座6轴承孔一端设有内环形槽64，外环形槽和内环形槽形成轴向定位套安装空间，轴向定位套7固定在轴向定位套安装空间内，在自润滑轴承61另一端设有抵靠在自润滑轴承61内圈上的轴向锁止销8，轴向定位套和轴向锁止销相结合能够防止滚筒转轴21轴向窜动。

自润滑轴承61的内圈内壁设有若干储油盲孔，在每个储油盲孔中分别嵌固有固体润滑剂，固体润滑剂由添加润滑油的石墨粉末制成。在自润滑轴承61的内圈内表面设有渗流层。金属零件经过渗硫处理后，可在表面形成一层硫化物的渗硫层，这层硫化物层渗硫层具有良好的耐磨润滑作用。固体润滑剂内端面与自润滑轴承61的内圈内壁齐平。

本实施例的附图以电动汽车为例，当然还可以将本实施例应用于电瓶车、电动玩具车、电动二轮车、电动独轮车、电动三轮车、观光电动车、电动高尔夫车、电动自行车、电动多轮残疾车、儿童电动车、电动老年车、电动火车等等电动车。另外，电动车在行驶状态时，风吹向滚筒风轮2并带动滚筒风轮2转动从而使发电机向蓄电池12或驱动轴电动机13供电，因此可以减少充电次数，进一步起到节能的目的。

电动车在未启动的状态下，如果有风吹向滚筒风轮2并带动滚筒风轮2转动时，发电机向蓄电池12供电。

本提高风能发电效率的方法包括如下步骤：

A、在车身11前端设置一向后朝上倾斜设置的导风斜面a，导风斜面a能够加快风的流动速度；

B、在导风斜面a的顶侧后方设置与车身11转动连接的至少一个滚筒风轮2，所述滚筒风轮2轴心线与导风斜面a顶侧位于同一水平面上，滚筒风轮2与发电机3连接。

在上述的A步骤中，在导风斜面a上设有能与导风斜面a形成至少一个倾斜聚风槽b的聚风结构，且倾斜聚风槽b倾斜方向与导风斜面a倾斜方向一致。

实施例二

如图7所示，本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，固在此不作赘述，而不一样的地方在于：车身11头部前端设有至少一个沿着车身11宽度方向设置且具有所述导风斜面a的条形进风孔11b，滚筒风轮2设置在最下方条形进风孔11b出风口端且滚筒风轮2的轴心线与导风斜面a的顶侧位于同一水平面上。条形进风孔11b为矩形中，导风斜面a设置在条形进风孔11b下侧边。条形进风孔11b的形状可以根据要求进行相适应的结构设计，例如，椭圆形、正方形、各种不规则的条形孔等等。条形进风孔11b为锥形孔，且条形进风孔11b的进风口端内径大于出风口端的内径。

实施例三

如图8所示，本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，固在此不作赘述，而不一样的地方在于：本实施例的发电机3设置在车身11头部，而传动结构包括设置在滚筒风轮2一端的主动传动轮，在发电机3上设有从动传动轮，主动传动轮和从动传动轮之间通过同步带或者皮带连接。在车身位于挡风玻璃一侧具有供同步带4或者皮带放置的安装槽。

实施例四

如图9所示，本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，固在此不作赘述，而不一样的地方在于：连接在一个分隔加强环23两端的所述叶片22错位设置。当分隔加强环数量多于2个时，相邻的两个分隔加强环形成分隔区，设置在奇数(例如第一分隔区、第三分隔区等等)分隔区内的叶片22一一对齐，设置在偶数(例如第二分隔区、第四分隔区等等)分隔区内的叶片22一一对齐，奇数内的叶片22与设置在偶数分隔区内的叶片22错位设置。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了车身11、安装槽11a、条形进风孔11b、蓄电池12、驱动轴电动机13、滚筒风轮2、滚筒转轴21、外环形槽21a、叶片22、内圆弧表面22a、外圆弧表面22b、分隔加强环23、发电机3、同步带4、聚风块5、安装座6、自润滑轴承61、环阻挡面62、卡簧63、内环形槽64、轴向定位套7、轴向锁止销8、导风斜面a、倾斜聚风槽b等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种电动车车载风能发电系统，电动车包括车身(11)和设置在车身(11)上的蓄电池(12)，蓄电池(12)与驱动轴电动机(13)连接，其特征在于，本风能发电系统包括沿着车身(11)宽度方向设置且与车身(11)转动连接的至少一个滚筒风轮(2)，所述的滚筒风轮(2)上连接有与驱动轴电动机(13)和/或蓄电池(12)相连的发电机(3)，所述的车身(11)前端具有向后朝上倾斜设置的导风斜面(a)，所述滚筒风轮(2)位于导风斜面(a)顶侧后方且在一水平面上所述滚筒风轮(2)的轴心线不高于风斜面(a)顶侧；

所述滚筒风轮(2)包括水平设置的滚筒转轴(21)，所述的滚筒转轴(21)周向具有若干圆周均匀分布的叶片(22)；

所述的滚筒转轴(21)上套设有若干沿着滚筒转轴(21)轴向间隔设置的分隔加强环(23)，相邻的两个分隔加强环(23)之间分别设有若干上述的叶片(22)；

在车身(11)顶部设有位于导风斜面(a)顶侧后方的安装槽(11a)，所述的安装槽(11a)的轴心线与导风斜面(a)顶侧位于同一水平面上，所述的滚筒风轮(2)转动设置在安装槽(11a)上且滚筒风轮(2)的轴心线与安装槽(11a)轴心线位于同一水平面上，所述的发电机(3)设置在安装槽(11a)内或者设置在车身(11)头部；

安装槽(11a)两端分别设有一个安装座(6)，滚筒转轴(21)的两端分别穿设在安装座(6)上且与安装座(6)转动连接；在每个安装座(6)内设有轴承孔和设置在轴承孔中的自润滑轴承(61)，所述的滚筒转轴(21)插于自润滑轴承(61)中，所述的安装座(6)上设有用于防止自润滑轴承(61)轴向窜动的轴向定位结构；轴向定位结构包括设置在轴承孔一端的环阻挡面(62)，自润滑轴承(61)的外圈一端抵靠在环阻挡面上，在安装座(6)上设有内端面贴靠在自润滑轴承(61)外圈另一端的卡簧(63)；在滚筒转轴(21)上设有位于自润滑轴承(61)一端的外环形槽(21a)，在安装座(6)轴承孔一端设有内环形槽(64)，外环形槽和内环形槽形成轴向定位套安装空间，轴向定位套(7)固定在轴向定位套安装空间内，在自润滑轴承(61)另一端设有抵靠在自润滑轴承(61)内圈上的轴向锁止销(8)，轴向定位套和轴向锁止销相结合能够防止滚筒转轴(21)轴向窜动。

2.根据权利要求1所述的电动车车载风能发电系统，其特征在于，所述滚筒风轮(2)的轴心线与导风斜面(a)顶侧位于同一水平面上；所述的滚筒转轴(21)位于导风斜面(a)顶侧后方且滚筒风轮(2)的轴心线与导风斜面(a)顶侧位于同一水平面上，所述的滚筒转轴(21)通过传动结构与发电机(3)相连。

3.根据权利要求2所述的电动车车载风能发电系统，其特征在于，所述叶片(22)的横向截面呈圆弧形且叶片(22)的内侧为内圆弧表面(22a)，外侧为外圆弧表面(22b)，当风从导风斜面(a)顶侧经过时该风吹向所述叶片(22)的内圆弧表面(22a)从而带动滚筒转轴(21)转动。

4.根据权利要求1所述的电动车车载风能发电系统，其特征在于，连接在一个分隔加强环(23)两端的所述叶片(22)两两对齐设置；或者连接在一个分隔加强环(23)两端的所述叶片(22)错位设置。

5.根据权利要求1或2或3所述的电动车车载风能发电系统，其特征在于，所述的导风斜面(a)上设有能与导风斜面(a)形成至少一个倾斜聚风槽(b)的聚风结构，倾斜聚风槽(b)倾斜方向与导风斜面(a)倾斜方向一致，所述的倾斜聚风槽(b)出风口朝向所述的滚筒风轮(2)。

6.根据权利要求1或2或3所述的电动车车载风能发电系统，其特征在于，所述的导风斜面(a)为前挡风玻璃外表面。

7.根据权利要求1或2或3所述的电动车车载风能发电系统，其特征在于，所述的车身(11)头部前端设有至少一个沿着车身(11)宽度方向设置且具有所述导风斜面(a)的条形进风孔(11b)，滚筒风轮(2)设置在最下方条形进风孔(11b)出风口端且滚筒风轮(2)的轴心线与导风斜面(a)的顶侧位于同一水平面上。

8.一种基于权利要求1-7任意一项所述的电动车车载风能发电系统的提高风能发电效率的方法，其特征在于，本方法包括如下步骤：

A、在车身(11)前端设置一向后朝上倾斜设置的导风斜面(a)，导风斜面(a)能够加快风的流动速度；

B、在导风斜面(a)的顶侧后方设置与车身(11)转动连接的至少一个滚筒风轮(2)，所述滚筒风轮(2)轴心线与导风斜面(a)顶侧位于同一水平面上，滚筒风轮(2)与发电机(3)连接。

9.根据权利要求8所述的提高风能发电效率的方法，其特征在于，在上述的A步骤中，在导风斜面(a)上设有能与导风斜面(a)形成至少一个倾斜聚风槽(b)的聚风结构，且倾斜聚风槽(b)倾斜方向与导风斜面(a)倾斜方向一致。