CN106089584A - 用于交通工具中利用刹车过程来回收能量的能量回收系统及能量回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于交通工具中利用刹车过程来回收能量的能量回收系统及能量回收方法，其中能量回收系统包括车辆以及设置在车辆上用于制动的机械刹车，在所述车辆上还设置有一风车室，该风车室包括一入风口，在该入风口设置有一风车室门，在所述风车室内设置有一风力机，该风力机通过一风力发电机与设置在所述车辆上的蓄电池连接，在所述车辆上还包括一系统总控制器和一风车室门执行机构，所述系统总控制器根据所述机械刹车的输出信号控制所述风车室门执行机构用于调节所述风车室门的开度大小。本发明新增的吸能风阻刹车也是能量回收的部分，既能提高刹车性能，也能回收能量。

Description

用于交通工具中利用刹车过程来回收能量的能量回收系统及 能量回收方法
技术领域
本发明涉及了一种用于交通工具中利用刹车过程来回收能量的系统及方法。
背景技术
在高速行驶的汽车、列车等其他交通工具设备周围，会产生风速较强的相对气流。不少人提出利用加装风力机来吸收这部分风能进而来发电的构想。可是，这是不可行的。车辆行进方向与风向相反，车辆行驶消耗能量才会产生相应的风速。若增设风力机，虽然风力机转动发电会吸收一定的能量，但也额外增加车辆的前进阻力，从而大大的增加车辆燃料的消耗。根据能量守恒，消耗的燃料产生的风能并不会被100％的吸收，言外之意是吸收的能量比消耗的能量要低，而且低很多。综上所述，在交通设备上增设风力机来吸收以上形式的能量的方式是不节能的。
假设一般列车的行驶速度为120km/h，约为33.3m/s；动车高铁的速度更是能达到300km/h，约83.3m/s，此时相对车辆产生的气流的动能很大。无论是列车还是动车高铁、地铁等工具都需要进行刹车，甚至有的情况下刹车频率很高。在车辆刹车或减速时，都是通过机械摩擦等方式来消耗车辆的额外的动能，达到制动的效果，可以说此时车辆的动能被白白浪费，而且被浪费的动能很大。如果根据能量守恒与反作用力，能设计出一种吸收这种动能，又能有效制动车辆的方法是很有意义的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为吸收交通工具刹车或减速时损耗的能量，而提出的一种带有风力机的回收能量的能量回收系统及能量回收方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于交通工具中利用刹车过程来回收能量的能量回收系统，包括车辆以及设置在车辆上用于制动的机械刹车，其特征在于：在所述车辆上还设置有一风车室，该风车室包括一入风口，在该入风口设置有一风车室门，在所述风车室内设置有一风力机，该风力机通过一风力发电机与设置在所述车辆上的蓄电池连接，在所述车辆上还包括一系统总控制器和一风车室门执行机构，所述系统总控制器根据所述机械刹车的输出信号控制所述风车室门执行机构用于调节所述风车室门的开度大小。
在所述车辆内还设置有一风力机执行机构，所述风力机设置在所述风力机执行机构上，所述系统总控制器与所述风力机执行机构连接与用于调整所述风力机伸出所述车辆与气流接触的位置。
在所述车辆上还设置有一引风板，所述系统总控制器与该引风板连接用于调整引风板出风口与所述风力机叶片最大功角方向的夹角。
所述风车室设于车尾部或车前端。
一种基于能量回收系统的能量回收方法，其特征在于：在系统控制器中接收刹车信号后，根据刹车信号与风车室门开度大小的对应关系打开风车室门至相应开度，风力机带动风力发电机工作并将产生的电能储存在蓄电池内，当风力机处于最大做功状态下仍无法满足制动要求时，系统控制器控制所述机械刹车同步进入机械制动；当系统总控制器接收到松开刹车信号时，风车室门闭合，风力机停止工作。
在系统控制器中接收刹车信号后，风力机执行机构根据刹车信号与风力机所处位置的对应关系将所述风力机弹出风车室至相应的位置；在系统总控制器接收到松开刹车信号后，风力机执行机构将所述风力机位置调整到风车室门内。
本发明用于交通工具中利用刹车过程来回收能量的整个系统，由机械刹车、系统总控制器、风力机执行机构、风力发电机、风车室门、风车室门执行机构、风力机、风车室、蓄电池和车辆组成。控制方法由两个部分组成，一部分为传统的机械刹车，另一部分为新增的吸能风阻刹车，其中风阻刹车部分也是能量回收的部分。以机械刹车的刹车深度为反馈信号，系统总控制器来控制风车室门执行机构和风力机执行机构，使机械刹车与风阻刹车协同动作。
在车辆上暗装吸收风能的风力机，风力机结构可根据设计而选用阻力式或升力式。风力机设置在风车室内，当车辆启动、加速、匀速以及滑行的过程中，风力机隐藏在风车室内，无气流通过风力机。风车室的外体与车身整体成一体，具有流线型。此时，车辆与传统的车辆一样，不受外界阻力影响。当车辆刹车时，风车室门打开，风力机通过控制，部分或整体暴露于车辆周围气流。气流在流经该部分风力机时，其风能被风力机吸收，吸收的风能通过风力发电机转化为电能，储存于蓄电池中，可用于车载照明或为车辆行驶补充能量。此外，气流通过风力机时，沿气流运动方向会对风力机产生轴向力。这轴向力反作用力就是风力机对气流产生的风阻力，从而一定程度上起到刹车作用。
当车辆深踩刹车时，风车室被打开得更大，风力机暴露于相对气流的部分更多，更多的风能将被吸收，同时也会产生更大的风阻力，刹车作用更好。
当风力机全部弹出后，还是不足以减速，则机械刹车全部投入制动。
当刹车系统松开后，风力机迅速回风车室，风车室门关闭。若再刹车，风车室再打开。
风车室设计于车辆尾部，刹车时，风车室门横向打开，并不干扰气流流场。
风车室设计于车辆前端，刹车时，风车门打开，风进入流道，推动风力机运行。风车室门打开的幅度控制着进入流道内气流量的大小和风速的大小。
与现有技术相比，本发明的主要效果是：(1)本发明新增的吸能风阻刹车也是能量回收的部分，既能提高刹车性能，也能回收能量。(2)本发明以机械刹车的刹车深度为反馈信号，机械刹车与风阻刹车协同动作。当风阻刹车全部作用后，还是不足以减速，则机械刹车全部投入制动，使制动效果得到保证。(3)本发明回收的能量储存于蓄电池中，可车载照明或为车辆行驶提供能量，节能环保。
附图说明
图1是风车室设计于车辆尾部，车辆非制动状态示意图。
图2是风车室设计于车辆尾部，车辆制动状态示意图。
图3是风车室设计于车辆前端示意图。
图4是车辆制动控制系统图。
其中：机械刹车1；总系统控制器2；风力机执行机构3；风力发电机4；风车室门5；风车室门执行机构6；风力机7；风车室8；蓄电池9；车辆10。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种用于交通工具中利用刹车过程来回收能量的能量回收系统，其中交通工具包括汽车或列车等。本发明能量回收系统包括车辆10以及设置在车辆上用于制动的机械刹车1，在车辆10上还设置有一风车室8、安装在风车室上的风车室门5、用于控制风车室门开度的风车室门执行机构6、设置在风车室内的风力机7、与风力机连接的风力发电机4以及与风力发电机连接的蓄电池9。车辆10内还设置有一系统总控制器1，系统总控制器1根据机械刹车1的输出信号控制风车室门执行机构6用于调节风车室门5的开度大小。
风车室8设计于车辆尾部，风力机7通过风力机执行机构3可活动的安装在风车室8内。车辆10非制动状态。此时风车室门5关闭，风力机不工作。风车室8外部与车体10浑然一体成流线，不影响车辆的运行。
如图2所示，风车室8设计于车辆尾部，在车辆周围产生较高速度的气流。当车辆10的机械刹车1动作时，风车室门5横向打开，避免干扰气流流场。风力机7通过风力机执行机构3的控制，使其部分暴露于车辆周围气流。气流在流经风力机7时，其风能被风力机7吸收，吸收的风能通过风力发电机4转化为电能，储存于蓄电池9中，为车辆行驶补充能量。气流通过风力机7，会产生沿气流运动方向的轴向力。根据反作用力，风力机7对气流产生风阻力增大，在一定程度上起到辅助刹车的作用。当车辆深踩机械刹车1时，风车室门5被打开的更大，风力机7暴露于相对气流的部分也更多，被吸收的风能会更多，同时也会产生更大的风阻力，起到更好的辅助刹车作用。当机械刹车1松开后，风力机7迅速回风车室8，风车室门5关闭。若再刹车，风车室门5再打开。
如图3所示，风车室8设计于车辆10前端。风力机7固定在风车室8内。当车辆10的机械刹车1动作时，风车室门7打开，风进入风车室8，推动风力机7运行。气流在流经风力机7时，其风能被风力机7吸收，吸收的风能最终转化为电能。当车辆深踩机械刹车1时，风车室门5被打开的更大，流经风力机的相对气流就会更多，有更多被吸收的风能通过风力发电机4转化为电能，储存在蓄电池，可用于车载照明。同时，风力机7对气流产生的风阻力，使辅助刹车效果更好。当刹车系统1松开后，置于车辆前端的风车室门5迅速关闭，风力机7也停止运行。若再刹车，风车室门5再打开。
如图4所示，车辆制动控制系统图。根据机械刹车1的刹车状态，可简要分为①刹车、②松开刹车。总系统控制器2开始监测车辆10的运行状态。当监测到机械刹车的①刹车状态和风力机7没有100％弹出，就让风车室门执行机构6开启，打开风室门10，风力机执行机构3动作，弹出风力机7。接着监测车辆10速度以决定下一步刹车动作。若速度未达到预期，则下一步刹车动作为①刹车。总系统控制器2继续监测风力机是否100％弹出，若仍没有，说明风力机7仍然可作为刹车辅助装置，风车室门执行机构6进一步开启，继续打开风车室门5，风力机执行机构3继续动作，加大弹出风力机7程度。这时若仍未达到车辆预期速度，即继续执行刹车系统动作的①刹车。此时，若总系统控制器2监测到风力机已经100％弹出，则直接返回刹车系统。当制动结束，车辆10刹车系统动作的②松开刹车信号被总系统控制器2监测到，风力机7弹回风车室内，风车室门执行机构6关闭风车室门5。

Claims (6)

1.一种用于交通工具中利用刹车过程来回收能量的能量回收系统，包括车辆以及设置在车辆上用于制动的机械刹车，其特征在于：在所述车辆上还设置有一风车室，该风车室包括一入风口，在该入风口设置有一风车室门，在所述风车室内设置有一风力机，该风力机通过一风力发电机与设置在所述车辆上的蓄电池连接，在所述车辆上还包括一系统总控制器和一风车室门执行机构，所述系统总控制器根据所述机械刹车的输出信号控制所述风车室门执行机构用于调节所述风车室门的开度大小。
2.根据权利要求1所述的能量回收系统，其特征在于：在所述车辆内还设置有一风力机执行机构，所述风力机设置在所述风力机执行机构上，所述系统总控制器与所述风力机执行机构连接与用于调整所述风力机伸出所述车辆与气流接触的位置。
3.根据权利要求1所述的能量回收系统，其特征在于：在所述车辆上还设置有一引风板，所述系统总控制器与该引风板连接用于调整引风板出风口与所述风力机叶片最大功角方向的夹角。
4.根据权利要求1所述的能量回收系统，其特征在于：所述风车室设于车尾部或车前端。
5.一种基于权利要求1所述能量回收系统的能量回收方法，其特征在于：在系统控制器中接收刹车信号后，根据刹车信号与风车室门开度大小的对应关系打开风车室门至相应开度，风力机带动风力发电机工作并将产生的电能储存在蓄电池内，当风力机处于最大做功状态下仍无法满足制动要求时，系统控制器控制所述机械刹车同步进入机械制动；当系统总控制器接收到松开刹车信号时，风车室门闭合，风力机停止工作。
6.根据权利要求5所述的能量回收方法，其特征在于：在系统控制器中接收刹车信号后，风力机执行机构根据刹车信号与风力机所处位置的对应关系将所述风力机弹出风车室至相应的位置；在系统总控制器接收到松开刹车信号后，风力机执行机构将所述风力机位置调整到风车室门内。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107161011A (zh) * 2017-05-04 2017-09-15 宁波工程学院 一种汽车制动行驶时可回收动能发电的装置
CN109630362A (zh) * 2018-11-29 2019-04-16 华南理工大学广州学院 一种公交车制动风力发电系统
CN111058996A (zh) * 2019-11-25 2020-04-24 上海电机学院 一种刹车储能装置及其控制方法
CN113623137A (zh) * 2020-05-08 2021-11-09 王志强 利用气流惯性流动动能发电，给电动车且行且充电

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59222071A (ja) * 1983-05-30 1984-12-13 Hino Motors Ltd 車両のリタ−ダ放熱装置
CN201095321Y (zh) * 2007-10-31 2008-08-06 史长春 风力发电载人车
CN101428555A (zh) * 2008-11-14 2009-05-13 周登荣 空气混合动力机动车
CN201240278Y (zh) * 2008-07-15 2009-05-20 王宝东 车载风力发电补偿电动汽车
CN202952829U (zh) * 2012-12-15 2013-05-29 付林 车辆制动风能回收装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59222071A (ja) * 1983-05-30 1984-12-13 Hino Motors Ltd 車両のリタ−ダ放熱装置
CN201095321Y (zh) * 2007-10-31 2008-08-06 史长春 风力发电载人车
CN201240278Y (zh) * 2008-07-15 2009-05-20 王宝东 车载风力发电补偿电动汽车
CN101428555A (zh) * 2008-11-14 2009-05-13 周登荣 空气混合动力机动车
CN202952829U (zh) * 2012-12-15 2013-05-29 付林 车辆制动风能回收装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107161011A (zh) * 2017-05-04 2017-09-15 宁波工程学院 一种汽车制动行驶时可回收动能发电的装置
CN109630362A (zh) * 2018-11-29 2019-04-16 华南理工大学广州学院 一种公交车制动风力发电系统
CN111058996A (zh) * 2019-11-25 2020-04-24 上海电机学院 一种刹车储能装置及其控制方法
CN113623137A (zh) * 2020-05-08 2021-11-09 王志强 利用气流惯性流动动能发电，给电动车且行且充电

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