CN110481479A - 一种车用进气格栅和车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种车用进气格栅和车辆，涉及电力技术，具体涉及车用能源转换技术。具体实现方案为：所述车用进气格栅包括：至少一个扰流块，布设在进气格栅的进气口中，用于导引进入所述进气口的气流；压电片，与所述扰流块固定连接，用于在流经所述扰流块的气流带动下发生形变，且在形变时产生电势；转化单元，与所述压电片连接形成回路，用于转化所述电势。与现有技术相比，本申请降低了车辆上的蓄电池或动力电池负荷，提升了车辆上的能源转换能力，从而提升了车辆的性能。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电力技术，尤其涉及车用能源转换技术，具体涉及一种车用进气格栅和车辆。
背景技术
降低能源消耗是当前社会关注的热点。汽车是一种耗能的常用设备，因此如何挖掘汽车的能耗潜力是一个研究方向。
现有技术中，已经出现了回收汽车的制动能等方案。但是，如何开发出在汽车上可用的降能耗或能源收集转换方案，依然是需要不断改进的方向。
发明内容
本申请实施例提供一种车用进气格栅和车辆，以改进车辆上的能源转换能力。
一方面，本申请实施例提供了一种车用进气格栅，所述车用进气格栅包括：
至少一个扰流块，布设在进气格栅的进气口中，用于导引进入所述进气口的气流；
压电片，与所述扰流块固定连接，用于在流经所述扰流块的气流带动下发生形变，且在形变时产生电势；
转化单元，与所述压电片连接形成回路，用于转化所述电势能。
本申请实施例通过进气格栅作为天然的支架，将压电片与扰流块固定连接，转化单元与压电片连接形成回路，在车辆行使过程中，压电片能够利用极限环循环振动现象和压电效应，将风能转换为电能，并收集转化，以供车辆使用。因此，扰流块、压电片和转化单元构成了风能发电系统，该风能发电系统产生的电能可供车辆使用，降低了车辆上的蓄电池或动力电池负荷，提升了车辆上的能源转换能力，从而提升了车辆的性能。以及，相较于其他形式的风能发电系统，采用压电片作为电能转换元件的风能发电系统不受限于风量大小的阈值，只要存在气流，便可产生电势能，实现风能到电能的能量转换，电能转换效率高，具有较好的应用前景。
另外，根据本申请上述实施例的一种车用进气格栅，还可以具有如下附加的技术特征：
可选地，所述扰流块包括至少一个流线型的导流面，所述压电片的表面与所述导流面的导引末端接续设置。进入进气口的气流在沿扰流块的导流面流动，继而气流流过压电片的表面，气流带动压电片发生振动。在导流面的引导下，使得气流在导引末端处的强度较强，压电片的振动强度较大，从而有利于压电片将更多的风能转换为电能。以及，压电片位于导引末端的位置，不会对气流有遮挡，从而有利于降低车用进气格栅的风阻。
上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过优化压电片和扰流块的位置关系和形状，能够提升风能转换为电能的效率和降低风阻。
可选地，所述扰流块的截面为水滴型，所述压电片的一端从所述水滴型扰流块的尖端插入，并固定至所述水滴型圆弧端的内壁上，所述压电片的另一端从所述水滴型扰流块的尖端伸出。
水滴型扰流块的尖端即为导引末端，水滴型截面的扰流块的头部为圆弧形，尾部为尖端，且压电片由尖端插入，有利于将气流引导至压电片上，进一步增强了气流在导引末端处的强度，从而有利于压电片将更多的风能转换为电能。将压电片固定至水滴型圆弧端的内壁上，有利于避免压电片在振动过程中从扰流块上脱落，确保了压电片与扰流块的稳固性。
上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过优化压电片和扰流块的连接关系和形状，能够在提升风能转换为电能的效率和降低风阻的基础上，确保压电片与扰流块的稳固性。
可选地，所述压电片包括金属片，以及涂覆在所述金属片至少一侧表面上的压电材料层。
其中，金属片的强度较好，可以为涂覆在其表面的压电材料层提供支撑，以增强压电材料层的强度，避免压电材料在振动过程中损坏。以及金属片的导电性良好，压电片可以通过金属片与转化单元电连接，有利于减少压电片产生的电势在传输过程中的电势损耗。
上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：金属片和压电材料，不仅能够增强压电材料层的强度，而且能够减少压电片产生的电势在传输过程中的电势损耗。
可选地：所述扰流块为点状块或条状块，多个所述扰流块间隔布设在所述进气口中，各所述扰流块上的压电片相互串联。
上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：压电片相互串联，使得该风能发电系统产生的电能为多个压电片产生的电能的总和，从而提升了风能发电系统的发电效率。
可选地，多个所述条状块的扰流块，顺序成排连接，形成扰流条；多个所述扰流条平行布设在所述进气口中。
上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：扰流块顺序成排连接，能够使得扰流块的排列比较紧密，且每个扰流块上均可以设置一个压电片，有利于在车用进气格栅上设置更多的扰流块和压电片，从而进一步提升了风能发电系统的发电效率。
可选地，多个所述点状块的扰流块呈星芒状均匀布设在所述进气口中。每个扰流块上均可以设置一个压电片，使得压电片的数量与扰流块的数量相等，扰流块呈星芒状均匀布设在进气口中，也就是说压电片呈星芒状均匀布设在进气口中。
上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：均匀布设扰流块，有利于流经每个压电片的气流强度均较强，避免了部分压电片受到的气流强度大，部分压电片受到的气流强度小的现象，从而有利于提升风能发电系统的发电效率。
可选地，所述转化单元包括电桥电路和电阻。
上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：电桥电路和电阻，与压电片形成回路，将压电片产生的电势能转化为电流。电桥电路中所配电阻决定了压电片的电势能转化率，因此，可以通过调整电阻的大小来调整风能发电系统的供能大小，以将电势能转化为可用能量提供给车辆，满足车辆的需求，具有较强的适应性和灵活性。
第二方面，本申请实施例还提供了一种车辆，采用本申请任意实施例所述的车用进气格栅。
本申请实施例所提供的车辆，通过进气格栅作为天然的支架，将压电片与扰流块固定连接，转化单元与压电片连接形成回路，在车辆行使过程中，压电片能够利用极限环循环振动现象和压电效应，将风能转换为电能，并收集转化，以供车辆使用。因此，扰流块、压电片和转化单元构成了风能发电系统，该风能发电系统产生的电能可供车辆使用，降低了车辆上的蓄电池或动力电池负荷，提升了车辆上的能源转换能力，从而提升了车辆的性能。以及，相较于其他形式的风能发电系统，采用压电片作为电能转换元件的风能发电系统不受限于风量大小的阈值，只要存在气流，便可产生电势，实现风能到电能的能量转换，电能转换效率高，具有较好的应用前景。
另外，根据本申请上述实施例的一种车辆，还可以具有如下附加的技术特征：
可选地，所述车辆为汽车，所述车用进气格栅为所述汽车的前进气格栅。
上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：将压电片设置在汽车的前进气格栅上，有利于压电片将更多的风能转换为电能，提升了汽车行驶过程中的风能利用率。
上述可选方式所具有的其他效果将在下文中结合具体实施例加以说明。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
图1为本申请实施例提供的一种车用进气格栅的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种扰流块和压电片连接的结构示意图；
图3为图2的主视图；
图4为图2的俯视图；
图5为图2的左视图；
图6为本申请实施例提供的一种扰流条的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种车辆的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
本申请提供了一种车用进气格栅。图1为本申请实施例提供的一种车用进气格栅的结构示意图。参见图1，该车用进气格栅1包括：至少一个扰流块10、压电片20和转化单元30。至少一个扰流块10布设在进气格栅的进气口40中，用于导引进入进气口40的气流；压电片20与扰流块10固定连接，用于在流经扰流块10的气流带动下发生形变，且在形变时产生电势；转化单元30与压电片20连接形成回路，用于转化电势。
其中，车用进气格栅1通常安装在车辆上，在车辆的行使过程中，空气可以通过进气格栅的进气口40进入车辆，扰流块10导引进入进气口40的气流，气流从车下排出，以对车辆的发动机水箱等部件进行降温。随着车辆的行使，与扰流块10固定连接的压电片20在该气流的带动下发生极限环循环振动现象(Limit Cycle Oscillation)，即压电片20在气流中发生与气流同样的振动，压电片20振动发生形变，产生压力，在压电效应(PiezoelectricEffect)的作用下，压电片20的两端产生电势。转化单元30与压电片20连接形成回路，转化压电片20产生的电势。因此，扰流块10、压电片20和转化单元30构成了风能发电系统。
本申请实施例通过车用进气格栅1作为天然的支架，将压电片20与扰流块10固定连接，转化单元30与压电片20连接形成回路，在车辆行使过程中，压电片20能够利用极限环循环振动现象和压电效应，将风能转换为电能，并收集转化，以供车辆使用。因此，本申请实施例降低了车辆上的蓄电池或动力电池负荷，提升了车辆上的能源转换能力，从而提升了车辆的性能。以及，相较于其他形式的风能发电系统，采用压电片作为电能转换元件的风能发电系统不受限于风量大小的阈值，只要存在气流，便可实现风能到电能的能量转换，电能转换效率高，具有较好的应用前景。
图2为本申请实施例提供的一种扰流块和压电片连接的结构示意图，图3为图2的主视图，图4为图2的俯视图，图5为图2的左视图。参见图2-图5，在上述技术方案的基础上，可选地，扰流块10包括至少一个流线型的导流面41，压电片20的表面与导流面41的导引末端42接续设置。那么，进入进气口40的气流在沿扰流块10的导流面41流动，继而气流流过压电片20的表面，气流带动压电片20发生振动。其中，在导流面41的引导下，气流在导引末端42处的强度较强，该压电片20的设置位置有利于压电片20的振动强度较大，从而有利于压电片20将更多的风能转换为电能。以及，压电片20位于导引末端42的位置，不会对气流有遮挡，从而有利于降低车用进气格栅1的风阻。
继续参见图5，在上述各技术方案的基础上，可选地，扰流块10的截面为水滴型，压电片20的一端从水滴型扰流块10的尖端插入，并固定至水滴型圆弧端的内壁上，压电片20的另一端从水滴型扰流块10的尖端伸出。其中，水滴型扰流块10的尖端即为导引末端42，水滴型截面的扰流块10的头部为圆弧形，尾部为尖端，且压电片20由尖端插入，有利于将气流引导至压电片20上，进一步增强了气流在导引末端42处的强度，从而有利于压电片20将更多的风能转换为电能。将压电片20固定至水滴型圆弧端的内壁上，有利于避免压电片20在振动过程中从扰流块10上脱落，确保了压电片20与扰流块10的稳固性。可选地，压电片20与扰流块10的固定方式为螺栓固定，具体地，如图5所示，螺栓11贯穿压电片20和扰流块10，以固定压电片20。在其他实施例中，还可以设置压电片20与扰流块10为卡接的方式固定。
在上述各技术方案中，可选地，压电片20包括金属片，以及涂覆在金属片至少一侧表面上的压电材料层。其中，金属片的强度较好，可以为涂覆在其表面的压电材料层提供支撑，以增强压电材料层的强度，避免压电材料在振动过程中损坏。以及金属片的导电性良好，压电片20可以通过金属片与转化单元30电连接，有利于减少压电片20产生的电势在传输过程中的电势损耗。
在上述各技术方案中，扰流块10在车用进气格栅1中的设置形式有多种，下面就其中几种进行说明，但不作为对本申请的限定。
可选地，如图2-图5所示，扰流块10为条状块，多个扰流块10间隔布设在进气口40中，各扰流块10上的压电片20相互串联。即本申请提供的风能发电系统包括多个相互串联的压电片20，那么，该风能发电系统产生的电能为多个压电片20产生的电能的总和，从而提升了风能发电系统的发电效率。
图6为本申请实施例提供的一种扰流条的结构示意图。参见图6，在上述实施例的基础上，可选地，多个条状块的扰流块10，顺序成排连接，形成扰流条；多个扰流条平行布设在进气口40中。这样设置，可以使得扰流块10的排列比较紧密，且每个扰流块10上均可以设置一个压电片20，有利于在车用进气格栅1上设置更多的扰流块10和压电片20，从而进一步提升了风能发电系统的发电效率。
可选地，扰流块10为点状块，多个点状块的扰流块10呈星芒状均匀布设在进气口40中。其中，每个扰流块10上均可以设置一个压电片20，使得压电片20的数量与扰流块10的数量相等，扰流块10呈星芒状均匀布设在进气口40中，也就是说压电片20呈星芒状均匀布设在进气口40中，那么，有利于流经每个压电片20的气流强度均较强，避免了部分压电片20受到的气流强度大，部分压电片20受到的气流强度小的现象，从而有利于提升风能发电系统的发电效率。
在上述各技术方案中，可选地，转化单元30包括电桥电路和电阻。压电片20与电桥电路连接形成回路，收集压电片20震动时所产生的电能，电桥电路中所配电阻决定了压电片20的电势能转化率，因此，可以通过调整电阻的大小来调整风能发电系统的供能大小，以满足车辆的需求，具有较强的适应性和灵活性。
根据本申请的实施例，本申请还提供了一种车辆。图7为本申请实施例提供的一种车辆的结构示意图。参见图7，该车辆例如可以是新能源车辆，该车辆采用本申请任意实施例所提供的车用进气格栅1。本实施例的车辆包括本申请任意实施例所提供的车用进气格栅1，其技术原理和产生的技术效果类似，这里不再赘述。
在上述各技术方案的基础上，可选地，车辆为汽车，车用进气格栅1为汽车的前进气格栅。由于汽车在行驶过程中，通过前进气格栅的气流较强，将压电片设置在汽车的前进气格栅上，有利于压电片将更多的风能转换为电能，提升了汽车行驶过程中的风能利用率。
根据本申请实施例的技术方案，本申请实施例通过进气格栅作为天然的支架，将压电片与扰流块固定连接，转化单元与压电片连接形成回路，在车辆行使过程中，压电片能够利用极限环循环振动现象和压电效应，将风能转换为电能，并收集转化，以供车辆使用。因此，扰流块、压电片和转化单元构成了风能发电系统，该风能发电系统产生的电能可供车辆使用，降低了车辆上的蓄电池或动力电池负荷，提升了车辆上的能源转换能力，从而提升了车辆的性能。以及，相较于其他形式的风能发电系统，采用压电片作为电能转换元件的风能发电系统不受限于风量大小的阈值，只要存在气流，便可产生电势，实现风能到电能的能量转换，电能转换效率高，具有较好的应用前景。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车用进气格栅，其特征在于，包括：
至少一个扰流块，布设在进气格栅的进气口中，用于导引进入所述进气口的气流；
压电片，与所述扰流块固定连接，用于在流经所述扰流块的气流带动下发生形变，且在形变时产生电势；
转化单元，与所述压电片连接形成回路，用于转化所述电势。
2.根据权利要求1所述的车用进气格栅，其特征在于，所述扰流块包括至少一个流线型的导流面，所述压电片的表面与所述导流面的导引末端接续设置。
3.根据权利要求2所述的车用进气格栅，其特征在于，所述扰流块的截面为水滴型，所述压电片的一端从所述水滴型扰流块的尖端插入，并固定至所述水滴型圆弧端的内壁上，所述压电片的另一端从所述水滴型扰流块的尖端伸出。
4.根据权利要求1-3任一所述的车用进气格栅，其特征在于，所述压电片包括金属片，以及涂覆在所述金属片至少一侧表面上的压电材料层。
5.根据权利要求1-3任一所述的车用进气格栅，其特征在于：
所述扰流块为点状块或条状块，多个所述扰流块间隔布设在所述进气口中，各所述扰流块上的压电片相互串联。
6.根据权利要求5所述的车用进气格栅，其特征在于：
多个所述条状块的扰流块，顺序成排连接，形成扰流条；
多个所述扰流条平行布设在所述进气口中。
7.根据权利要求5所述的车用进气格栅，其特征在于：
多个所述点状块的扰流块呈星芒状均匀布设在所述进气口中。
8.根据权利要求1所述的车用进气格栅，其特征在于，所述转化单元包括电桥电路和电阻。
9.一种车辆，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的车用进气格栅。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆为汽车，所述车用进气格栅为所述汽车的前进气格栅。
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