CN106004465A - 一种电动汽车风能利用装置及其实现方法 - Google Patents

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高桂革
曾宪文
汪笃军
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车风能利用装置及其实现方法，该装置包括：风力发电装置，用于捕获电动汽车运行时的风能，并通过风力发电机将其转化为电能；整流器，用于对该风力发电装置产生的电能进行整流，以输出稳定的直流信号；控制开关，连接于该整流器与电动汽车的蓄电池或负载之间，以在控制单元的控制下，将该整流器的输出提供给负载或蓄电池；控制单元，连接该风力发电装置、控制开关以及电动汽车的蓄电池及负载，根据该风力发电装置的输出及蓄电池、负载的反馈信号产生控制该控制开关的控制信号，通过本发明，提高了电动汽车的性能和能源利用效率。

Description

一种电动汽车风能利用装置及其实现方法
技术领域
本发明涉及风能利用领域，特别是涉及一种电动汽车风能利用装置及其实现方法。
背景技术
随着世界风机装机容量的逐步扩大，风力发电成为了能源领域不可或缺的成员。随着风机行业的飞速发展。风能转化装置也逐渐应用到了人们的日常生活中来，比如室内排风风能转化装置、空调风机一体发电装置等都是利用风能来转化能量的例子。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对电动汽车充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。
目前，能源危机、环境污染引起了世界范围内的汽车动力系统革命。为保自然环境，节约不可再生能源，改善能源使用结构,研发新能源动力汽车势在必行能源危机潜在的威胁着人类的生存，随着人们生后水平的提高，汽车的使用会越来越普遍，必然会导致能源的大量消耗，不利于人类社会的可持续发展，因此推广新能源汽车是今后汽车行业发展的一大趋势。
因此，若能提供一种技术手段将风力发电机和电动汽车进行结合，即将电动汽车行车时产生的风能加以利用，又使得电动汽车续航能力得以提高，将会对大大有利于缓解能源危机。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种电动汽车风能利用装置及其实现方法，其通过合理的设计风力发电机的结构以及安装位置，将风能发电机技术应用到电动汽车上使装置成本合理，工作可靠，提高电动汽车的性能和能源利用效率。
为达上述及其它目的，本发明提出一种电动汽车风能利用装置，包括：
风力发电装置，用于捕获电动汽车运行时的风能，并通过风力发电机将其转化为电能；
整流器，用于对该风力发电装置产生的电能进行整流，以输出稳定的直流信号；
控制开关，连接于该整流器与电动汽车的蓄电池或负载之间，以在控制单元的控制下，将该整流器的输出提供给负载或蓄电池；
控制单元，连接该风力发电装置、控制开关以及电动汽车的蓄电池及负载，根据该风力发电装置的输出及蓄电池、负载的反馈信号产生控制该控制开关的控制信号。
进一步地，该风力发电装置包括叶轮部，该叶轮部包括风叶主轴(3)以及设置在风叶主轴(3)上并可带动风叶主轴(3)转动的多个叶片(2)，该风叶主轴(3)内具有齿轮箱及发电机，由叶轮部将捕获的风能转变成机械能，然后通过该齿轮箱传递给发电机，最终产生电能。
进一步地，该叶轮部通过支撑装置(5)固定于电动汽车上。
进一步地，所述支撑装置(5)为特殊形状组合而成的三角支撑。
进一步地，所述叶片(2)采用水平轴式。
进一步地，所述叶片直径为0.5m～0.7m。
进一步地，所述发电机采用永磁式发电机。
进一步地，所述风叶主轴(3)的前端设置一前罩(1)。
为达到上述目的，本发明还提供一种电动汽车风能利用装置的实现方法，包括如下步骤：
步骤一，利用风力发电装置捕获电动汽车运行时的风能，并通过其风力发电机将捕获的风能转化为电能；
步骤二，利用整流器对风力发电装置产生的电能进行整流，以输出稳定的直流信号。
步骤三，当控制单元监测到风力发电装置的电流信号时，控制控制开关闭合，将整流器的输出提供给电动汽车的负载或蓄电池。
进一步地，该控制单元还根据电动汽车的负载或蓄电池的反馈信号，产生对该控制开关的控制信号。
与现有技术相比，本发明一种电动汽车风能利用装置及其实现方法通过于电动汽车中安装风能发电装置，利用风能发电装置捕获电动汽车运行时的风能并转换为电能，并利用控制单元控制将该电能对电动汽车的负载或蓄电池进行供电或充电，提高了电动汽车的性能和能源利用效率。
附图说明
图1为本发明一种电动汽车风能利用装置的结构示意图；
图2为本发明较佳实施例中风力发电装置的结构示意图；
图3为本发明一种电动汽车风能利用装置的实现方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种电动汽车风能利用装置的结构示意图。如图1所示，本发明一种电动汽车风能利用装置，包括：风力发电装置10、整流器11、控制单元12以及控制开关s。
其中，风力发电装置10用于获取电动汽车运行时的风能，并通过风力发电机将其转化为电能；整流器11，用于对风力发电装置10产生的电能进行整流，以输出稳定的直流信号；控制开关s连接于整流器11与电动汽车的蓄电池或负载之间，以在控制单元12的控制下，将整流器11的输出提供给负载或蓄电池；控制单元12，连接该风力发电装置10、控制开关s以及电动汽车的蓄电池及负载，根据风力发电装置10的输出及蓄电池、负载的反馈信号产生控制控制开关s的控制信号。
图2为本发明较佳实施例中风力发电装置的结构示意图。如图2所示，风力发电装置10包括叶轮部，该叶轮部包括风叶主轴(3)以及设置在风叶主轴(3)上并可带动风叶主轴(3)转动的多个叶片(2)，风叶主轴(3)内具有齿轮箱及发电机，由叶轮将捕获的风能转变成机械能，然后通过齿轮箱传递给发电机，最终产生电能，所述叶轮部通过支撑装置(5)固定于电动汽车上，较佳地，所述支撑装置(5)为特殊形状组合而成的三角支撑，叶片(2)采用水平轴式，叶片直径D为0.5m～0.7m，本发明具体实施例中采用0.6m，所述发电机采用永磁式发电机。较佳地，风叶主轴(3)的前端可设置一前罩(1)。
具体地说，当采用本发明的电动汽车车辆启动后，与风产生相对运动，当风速达到风机的启动速度一般为1～3m/s(车速达到4～10km/h)时就可以驱动叶轮旋转，叶轮将捕获的风能转变成机械能，然后通过齿轮箱传递给发电机，最终产生电能。
通常，车辆是以一定车速行驶，如60、80、100km/h等车速，但由于路况的变化需要随时改变档位、天气影响、启动时加速、制动时减速等多方面的影响，会导致产生的电流大小会随之波动，这时本发明中的整流器就发挥了巨大的作用。
当风力发电装置的永磁式发电机工作时，会输出电流，当控制单元接收到电流和充电信号后就会发出整流信号，此时控制开关闭合，整流器工作，并输出稳定的电流为电动汽车的蓄电设备和用电设备(负载)供电。
图3为本发明一种电动汽车风能利用装置的实现方法的步骤流程图。如图3所示，本发明一种电动汽车风能利用装置的实现方法，包括如下步骤：
步骤301，利用风力发电装置捕获电动汽车运行时的风能，并通过其风力发电机将捕获的风能转化为电能。在本发明中，风力发电装置包括叶轮部，该叶轮部包括风叶主轴以及设置在风叶主轴上并可带动风叶主轴转动的多个叶片，风叶主轴内具有齿轮箱及发电机，由叶轮将捕获的风能转变成机械能，然后通过齿轮箱传递给发电机，最终产生电能。
步骤302，利用整流器对风力发电装置产生的电能进行整流，以输出稳定的直流信号。
步骤303，当控制单元监测到风力发电装置的电流信号时，控制控制开关闭合，将整流器的输出提供给电动汽车的负载或蓄电池，较佳地，控制单元还根据电动汽车的负载或蓄电池的反馈信号，对控制开关进一步控制，例如，当监测到蓄电池的充电信号已充满时，为避免过冲，此时应控制控制开关断开。
综上所述，本发明一种电动汽车风能利用装置及其实现方法通过于电动汽车中安装风能发电装置，利用风能发电装置捕获电动汽车运行时的风能并转换为电能，并利用控制单元控制将该电能对电动汽车的负载或蓄电池进行供电或充电，提高了电动汽车的性能和能源利用效率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种电动汽车风能利用装置，包括：
风力发电装置，用于捕获电动汽车运行时的风能，并通过风力发电机将其转化为电能；
整流器，用于对该风力发电装置产生的电能进行整流，以输出稳定的直流信号；
控制开关，连接于该整流器与电动汽车的蓄电池或负载之间，以在控制单元的控制下，将该整流器的输出提供给负载或蓄电池；
控制单元，连接该风力发电装置、控制开关以及电动汽车的蓄电池及负载，根据该风力发电装置的输出及蓄电池、负载的反馈信号产生控制该控制开关的控制信号。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车风能利用装置，其特征在于：该风力发电装置包括叶轮部，该叶轮部包括风叶主轴(3)以及设置在风叶主轴(3)上并可带动风叶主轴(3)转动的多个叶片(2)，该风叶主轴(3)内具有齿轮箱及发电机，由叶轮部将捕获的风能转变成机械能，然后通过该齿轮箱传递给发电机，最终产生电能。
3.如权利要求2所述的一种电动汽车风能利用装置，其特征在于：该叶轮部通过支撑装置(5)固定于电动汽车上。
4.如权利要求2所述的一种电动汽车风能利用装置，其特征在于：所述支撑装置(5)为特殊形状组合而成的三角支撑。
5.如权利要求2所述的一种电动汽车风能利用装置，其特征在于：所述叶片(2)采用水平轴式。
6.如权利要求5所述的一种电动汽车风能利用装置，其特征在于：所述叶片直径为0.5m～0.7m。
7.如权利要求2所述的一种电动汽车风能利用装置，其特征在于：所述发电机采用永磁式发电机。
8.如权利要求2所述的一种电动汽车风能利用装置，其特征在于：所述风叶主轴(3)的前端设置一前罩(1)。
9.一种电动汽车风能利用装置的实现方法，包括如下步骤：
步骤一，利用风力发电装置捕获电动汽车运行时的风能，并通过其风力发电机将捕获的风能转化为电能；
步骤二，利用整流器对风力发电装置产生的电能进行整流，以输出稳定的直流信号。
步骤三，当控制单元监测到风力发电装置的电流信号时，控制控制开关闭合，将整流器的输出提供给电动汽车的负载或蓄电池。
10.如权利要求9所述的一种电动汽车风能利用装置的实现方法，其特征在于，该控制单元还根据电动汽车的负载或蓄电池的反馈信号，产生对该控制开关的控制信号。
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