CN105751889A - 一种搭载风力发电系统的电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种搭载风力发电系统的电动汽车，包括车身、底盘以及车轮；在所述底盘的上方设置有蓄电池、风力发电机组以及风道系统；所述风道系统包括安装于电动汽车底盘上方的风道下板部、位于所述风道下板部的上方的风道上板部、在宽方向上连接所述风道上、下板部的两端的侧板部，所述风道上、下板部与所述侧板部共同形成在长方向上两端开口的容腔，所述容腔的一端开口为进风口，另一端开口为出风口，所述进风口与所述出风口之间形成风道；所述风道的至少一部分，在所述进风口向所述出风口的延伸方向上，截面积呈减小趋势。采用上述技术方案，车身内部空间能够得到合理利用，并且捕捉到的风在流道内能够被高效利用。

Description

一种搭载风力发电系统的电动汽车
技术领域
本发明涉及一种搭载风力发电系统的电动汽车，属于新能源在汽车技术领域的应用。
背景技术
风力发电是把风的动能转为电能的发电方式，即把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。风力发电所需要的装置大体上包括风轮以及发电机两部分，风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，当风吹向风轮时，风轮上的叶片受风力作用从而驱动风轮转动。发电机的作用是把机械能转变为电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是电压变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能，然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。风力发电目前被应用在诸多领域中，例如中国专利文献CN204140278U公开的一种应用于纯电动汽车的风力发电装置。当汽车在高速行驶时，迎风面形成的强气流，与汽车表面强摩擦，产生大量的热量然后被空气带走。而安装了风力发电机的电动汽车，迎风面形成的强气流风力发电机，而经过发电机后出来成了弱气流，因为强气流的动能转换成了电能，气流速度小了。此时与汽车表面摩擦损耗的热能大幅减少，而这些能量被发电机回收变成电能。因此，装了风力发电机的汽车，行驶中耗电总的做功基本没变，但很大一部分部分电耗被回收。而普通汽车，很大一部分电耗被摩擦产生的热能、空气动能等带走了。然而，现有技术中的车载风力发电系统中车身内部空间没有得到合理利用，发电机的排布也不甚合理，从而导致风能捕捉的利用率比较低。
发明内容
因此，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种车身内部空间能够得到合理利用，并且捕捉到的风在流道内能够被高效利用的搭载风力发电系统的电动汽车。
为了实现上述目的，本发明的一种搭载风力发电系统的电动汽车，包括车身、安装所述车身的底盘以及支撑所述车身和底盘的车轮；在所述底盘的上方设置有蓄电池、风力发电机组以及风道系统；所述风道系统包括安装于电动汽车底盘上方的风道下板部、位于所述风道下板部的上方的风道上板部、在宽方向上连接所述风道上、下板部的两端的侧板部，所述风道上、下板部与所述侧板部共同形成在长方向上两端开口的容腔，所述容腔的一端开口为进风口，另一端开口为出风口，所述进风口与所述出风口之间形成风道；风力发电机组包括多个风力发电机，多个所述风力发电机分布于所述风道内；所述风道的至少一部分，在所述进风口向所述出风口的延伸方向上，截面积呈减小趋势。
所述风力发电机与所述侧板部之间具有间隙。
所述风道从车身的头部一直延伸到车身的尾部。
所述出风口位于车身尾部的尾门下沿处。
所述蓄电池安装于所述底盘的上端面并位于安装车轮的前、后轴之间，所述风道下板部位于所述蓄电池上。
所述风力发电机为垂直轴风力发电机。
采用上述技术方案，本发明的搭载风力发电系统的电动汽车，具有以下有益效果：
1、利用相对运动原理，当汽车高速运行时，与空气相对运动所产生的能量带动发电机风轮高速旋转，将风能转化为机械能，最优直驱式风力发电机转化为储存在电动车蓄能系统的电能，大大增加电动车的续航能力；
2、由于布置于风道中的风力发电机在吸收风能后会导致风速降低，为使后面的风力发电机获得更高的风速，所述风道的至少一部分，在所述进风口向所述出风口的延伸方向上，截面积呈减小趋势，例如在风道的前段和尾段被设计成前宽厚窄的形态，侧壁由前到后收紧呈喇叭状，以提高风速，同时，由前到后收紧的风道还可以避免内部形成涡流，涡流会增加气动阻力；
3、在所述风力发电机与所述侧板部之间具有间隙，以便引入一定的侧面气流，并且风道内部横截面积始终大于风力发电机迎风面积，让侧面气流始终存在，其目的也是避免涡流，同时减少湍流；
4、将发电机合理分布于车身内部，所述风道从车身的头部一直延伸到车身的尾部，在整个车身内部形成空气流场，保证能量的最大程度获取，形成完整的风力发电系统；
5、蓄电池安放在前后轴之间、风道系统之下的底盘位置，可使底盘重心较低，非常利于车辆的高速稳定性；
6、所述出风口位于车身尾部的尾门下沿处，原因是经空气动力学分析后发现气流在流过车身上端面后会在后挡风玻璃后侧产生涡流，这种涡流会与流经尾门上方的气流作用，将在汽车尾部形成一对旋转相反的拖拽涡，这对尾流区域的拖拽涡极大地增加了汽车行驶过程中的气动阻力，为解决这一问题，本发明所述出风口位于车身尾部的尾门下沿处，将空气经气道引流到汽车尾部，减少汽车尾部形成的负压，从而缓解气流分离点的过早出现，减小尾流分离带来的气动阻力。
附图说明
图1为本发明的局部剖视的主视图。
图2为本发明的局部剖视的俯视图。
图3为本发明中风道系统的安装结构俯视图。
图4为本发明中风道系统的俯视图。
图5为本发明的车身的尾部示意图。
图6为本发明中风道系统的安装结构主视图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1-4所示，本实施例提供一种搭载风力发电系统的电动汽车，包括车身1、安装所述车身1的底盘2以及支撑所述车身1和底盘2的车轮3；在所述底盘2的上方设置有蓄电池4、风力发电机组以及风道系统；所述风道系统包括安装于电动汽车底盘2上方的风道下板部51、位于所述风道下板部51的上方的风道上板部52、在宽方向上连接所述风道上、下板部52、51的两端的侧板部53，所述风道上、下板部52、51与所述侧板53部共同形成在长方向上两端开口的容腔，所述容腔的一端开口为进风口54，另一端开口为出风口55，所述进风口54与所述出风口55之间形成风道100；风力发电机组包括多个风力发电机6，多个所述风力发电机6分布于所述风道内100；所述风道100的至少一部分，在所述进风口54向所述出风口55的延伸方向上，也就是在风道100内风的流向上，截面积呈减小趋势。
本发明的电动汽车，利用相对运动原理，当汽车高速运行时，与空气相对运动所产生的能量带动发电机风轮高速旋转，将风能转化为机械能，最优直驱式风力发电机转化为储存在电动车蓄能系统的电能，大大增加电动车的续航能力。
由于布置于风道中的风力发电机在吸收风能后会导致风速降低，为使后面的风力发电机获得更高的风速，所述风道的至少一部分，在所述进风口向所述出风口的延伸方向上，截面积呈减小趋势，例如在风道的前段和尾段被设计成前宽厚窄的形态，侧壁由前到后收紧呈喇叭状，以提高风速，同时，由前到后收紧的风道还可以避免内部形成涡流，涡流会增加气动阻力。
在所述风力发电机6与所述侧板部53之间具有间隙，以便引入一定的侧面气流，并且风道内部横截面积始终大于风力发电机迎风面积，让侧面气流始终存在，其目的也是避免涡流，同时减少湍流。
如图1、3、6所示，所述风道100从车身1的头部一直延伸到车身1的尾部，风道100根据进气格栅造型布置于车身1前舱及座椅正下方的底盘当中，从前舱延伸到车尾，在整个车身内部形成空气流场，保证能量的最大程度获取，形成完整的风力发电系统，同时风道和风力发电机布置于整车的前舱及驾驶员正下方的底盘当中，有利于减小风机之间的尾流影响。
如图5所示，所述出风口55位于车身1尾部的尾门下沿处，原因是经空气动力学分析后发现气流在流过车身上端面后会在后挡风玻璃后侧产生涡流，这种涡流会与流经尾门上方的气流作用，将在汽车尾部形成一对旋转相反的拖拽涡，这对尾流区域的拖拽涡极大地增加了汽车行驶过程中的气动阻力，为解决这一问题，本发明所述出风口位于车身尾部的尾门下沿处，将空气经气道引流到汽车尾部，减少汽车尾部形成的负压，从而缓解气流分离点的过早出现，减小尾流分离带来的气动阻力。
如图1、6所示，所述蓄电池4安装于所述底盘2的上端面并位于安装车轮3的前、后轴之间，所述风道下板部51位于所述蓄电池4上，电动机7位于车身尾部，可使底盘重心较低，非常利于车辆的高速稳定性。风力发电机和蓄电池几乎占据车辆底盘的全部，但风力发电机和蓄电池并没有作为承受力的主体，它们有加强筋和受力框架保护，大大减低碰撞时的爆炸危险。
所述风力发电机优选为垂直轴风力发电机。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种搭载风力发电系统的电动汽车，其特征在于：包括车身、安装所述车身的底盘以及支撑所述车身和底盘的车轮；在所述底盘的上方设置有蓄电池、风力发电机组以及风道系统；所述风道系统包括安装于电动汽车底盘上方的风道下板部、位于所述风道下板部的上方的风道上板部、在宽方向上连接所述风道上、下板部的两端的侧板部，所述风道上、下板部与所述侧板部共同形成在长方向上两端开口的容腔，所述容腔的一端开口为进风口，另一端开口为出风口，所述进风口与所述出风口之间形成风道；风力发电机组包括多个风力发电机，多个所述风力发电机分布于所述风道内；所述风道的至少一部分，在所述进风口向所述出风口的延伸方向上，截面积呈减小趋势。
2.根据权利要求1所述的搭载风力发电系统的电动汽车，其特征在于：所述风力发电机与所述侧板部之间具有间隙。
3.根据权利要求1所述的搭载风力发电系统的电动汽车，其特征在于：所述风道从车身的头部一直延伸到车身的尾部。
4.根据权利要求1-3任一项所述的搭载风力发电系统的电动汽车，其特征在于：所述出风口位于车身尾部的尾门下沿处。
5.根据权利要求1-3任一项所述的搭载风力发电系统的电动汽车，其特征在于：所述蓄电池安装于所述底盘的上端面并位于安装车轮的前、后轴之间，所述风道下板部位于所述蓄电池上。
6.根据权利要求1-3任一项所述的搭载风力发电系统的电动汽车，其特征在于：所述风力发电机为垂直轴风力发电机。
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