CN110712536A - 一种风光双模便携式新能源汽车充电装置 - Google Patents

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Abstract

一种风光双模便携式新能源汽车充电装置包括外壳，外壳内部为中空的内腔，内腔分别靠近前后挡风玻璃一端上设置有贯穿的风口，风口通过风门封闭；内腔内部还通过隔板分割出一块独立的电气腔，电气腔内安装有电气箱、收纳防水箱、展开皮带，电气箱内安装有PLC、对电池进行充电的充电模块，充电模块包括用于调整电压的调压模块、稳定电压的稳压模块、用于将稳定电压输出的电能转换为能对电池进行充电的充电电路；内腔位于两道风门之间的部分上安装有多个横流式风力发电机；横流式风力发电机包括、转轴、发电机，转轴一端与风轮装配固定、另一端与发电机的转子装配固定或传动连接，每台发电机的电流输出端依次与单独的调压模块、稳压模块导电连接。

Description

一种风光双模便携式新能源汽车充电装置
技术领域
本发明涉及新能源技术，特别是涉及一种风光双模便携式新能源汽车充电装置。
背景技术
随着国家对新能源战略的实施和对新能源汽车的大力扶植，国内电动车的销量稳步增长，为了解决电动新能源车续航里程短，充电网点少，充电等待时间长的三大痛点，国家目前的政策是全力建设充电桩的网点覆盖，利用政策和政府补贴的方式给予电动汽车生产企业和充电桩建设单位资金的模式推动，但是在电池性能没有根本性革命之前，仅仅解决了充电网点少的问题。当这个路线发展下去，将会出现大量闲置充电桩得不到合理利用(大量充电桩闲置已成事实)，而少量热门区域充电网点车辆排队等候充电的情况，并对此网点周边的电力产生大量用电负荷的矛盾。
而现有充电站的电力依旧通过国家电网的传输，其电力大部分还是利用传统火力发电，这也是众多专家指责电动汽车并非新能源的根本，即使小部分电力来源于风能，水电和光伏等技术，由于长距离的传输带来的电力损耗依然是一种浪费。
随着新能源车的补贴退坡，国家相关部门对电池的能量密度提出了新的要求，但是随着能量密度越高理论上电池的安全性就越差，因此在现有技术下保证续航与安全的平衡更有实际意义。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种风光双模便携式新能源汽车充电装置，其能够实现汽车自动充电。
为实现上述目的，本发明提供了一种风光双模便携式新能源汽车充电装置，其安装在汽车顶部，包括外壳，所述外壳内部为中空的内腔，所述内腔分别靠近前后挡风玻璃一端上设置有贯穿的风口，风口通过风门封闭；
所述内腔内部还通过隔板分割出一块独立的电气腔，电气腔内安装有电气箱、收纳防水箱、展开皮带，所述电气箱内安装有PLC、对电池进行充电的充电模块，所述充电模块包括用于调整电压的调压模块、稳定电压的稳压模块、用于将稳定电压输出的电能转换为能对电池进行充电的充电电路；
所述内腔位于两道风门之间的部分上安装有多个横流式风力发电机，横流式风力发电机的进风口、排风口分别面向两个风口；所述横流式风力发电机包括、转轴、发电机，转轴一端与风轮装配固定、另一端与发电机的转子装配固定或传动连接，每台发电机的电流输出端依次与单独的调压模块、稳压模块导电连接。
优选地，所述风口上下两侧分别设置有第一滑动卡板、第二滑动卡板，所述第一滑动卡板、第二滑动卡板与风口附近的外壳内壁之间形成门滑槽，门滑槽内可滑动地安装有风门，风门用于将风口封闭使得内腔与外部空气隔断；第一滑动卡板、第二滑动卡板分别固定在外壳内壁上且第一滑动卡板上设置有与风门端面卡合的限位凸缘，限位凸缘与第二滑动卡板分别与风门的端面的上下两端卡合装配。
优选地，所述电气腔侧壁上设置有贯穿的展开槽，所述展开槽与展开滑柱卡合、可滑动装配，展开滑柱穿出外壳一端与展开板内侧装配固定、进入电气腔的部分与限位滑块装配固定；限位滑块上还设置有驱动凸块，驱动凸块固定在展开皮带上，展开皮带分别绕过第一带轮、第二带轮、第三带轮从而构成带传动机构，所述第一带轮、第二带轮、第三带轮分别安装在不同的带轮轴上，带轮轴安装在电气腔内壁上，且第一带轮、第二带轮、第三带轮可在其周向上圆周转动；其中一根带轮轴与展开电机的输出轴通过连接，展开电机安装在电气腔内；
展开板远离展开滑柱一端与光伏薄膜一端装配固定，光伏薄膜另一端与收卷筒装配固定、缠绕，收卷筒固定在收卷轴上，收卷轴一端与收纳防水箱内部的防水内腔内壁可圆周转动装配，另一端穿出收纳防水箱后与收卷电机的输出轴通过联轴器连接。
优选地，所述电气箱、防水内腔底部分别设置有第一排水孔、第二排水孔，所述第一排水孔、第二排水孔分别与不同的止位阀的进口连通，止位阀的出口与外壳外部大气连通。
优选地，外壳上还设置有薄膜通槽，薄膜通槽与防水内腔连通。
优选地，所述驱动凸块在展开槽内滑动的两个最大位移端处分别安装有第一行程开关、第二行程开关，第一行程开关、第二行程开关的信号端分别与PLC的信号端通讯连接，驱动凸块位于展开槽内滑动的两个最大位移端处可分别触发第一行程开关、第二行程开关。
优选地，光伏薄膜与光伏发电系统的发电输入端电连接，然后通过光伏发电系统将光伏薄膜发出的电能输入电池存储。
优选地，所述进风口与风轮连通一端高于排风口与风轮连通一端。
优选地，所述风门面向内腔一端面、上下两端上分别固定有螺纹驱动块，上下两端的螺纹驱动块分别与第一螺杆、第二螺杆通过螺纹旋合装配，第一螺杆、第二螺杆分别与两块不同的侧板可圆周转动、不可轴向移动装配，所述侧板分别固定在驱动槽位于风口两侧的部分上，所述第一螺杆、第二螺杆两端分别穿出两块侧板，且第一螺杆、第二螺杆一端上分别固定第一门带轮、第二门带轮，所述第一门带轮、第二门带轮之间通过门皮带连接从而构成带传动机构；
所述第一螺杆另一端与编码器的输入轴通过联轴器连接，编码器的信号端与PLC的信号端通讯连接，所述第二螺杆另一端与门电机的输出轴通过联轴器连接。
优选地，风门有两扇，且两扇上的螺纹驱动块与第一螺杆、第二螺杆的螺纹旋向相反。
本发明的有益效果是：
1、本发明100%利用可再生自然资源，完全符合国家倡导之清洁能源的国家政策。
2、本发明利用车辆停车的闲置时间（每天24小时，停靠时间超过20小时）利用光伏薄膜（薄膜电池）吸收白天太阳能为电池补充电力，叠加小型横流滚筒式微风风能发电机可24小时为电池组持续提供电力补充,通过光伏和风能双模发电的小型车载一体化装置实时补充车辆之前耗费掉的部分电量,使得每次出行前电动车的电池电量都能够自动补足,理论上使电动车摆脱对充电桩的依赖,解决了现在的电动车主焦头烂额的到处找充电桩的痛点，随开随停随时充电，便利至极。
3、本发明依靠可再生自然资源实现电动车的能源自给自足,甚至当发电量充满电动车电池后,装置内可增加额外的电池组用于储存新增电量,实现电动车更高的续航里程.一次投资，今后出行成本几乎为零。
4、按照现有充电桩的建设规划，到2020年归家新增集中式充电站1.2万座，分散式充电桩480万根，以每个充电桩基础设施投资3万，（不含配套和征地费用）国家要完成规划共计要投入数千亿的资金，大量充电桩建设单位不顾实际需求为了骗取充电桩补贴建设后闲置，造成社会资源（土地征用，停车位资源）资金资源的极度浪费，而本发明则是针对电动车后市场用户1对1的配备，不但解决充电不便的痛点，更在经济上为广大电动车主大大节省充电费用，一次投入，终身享受。让新能源车从依赖充电桩补充能源进化成为自发自用的独立移动能源供应设备，可彻底改变未来世界交通能源的格局。
附图说明
图1是本发明安装在汽车上的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是图2中A-A处剖面的部分结构示意图。
图4是横流式风力发电机的结构示意图。
图5是横流式风力发电机的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1-图5，一种风光双模便携式新能源汽车充电装置，其安装在汽车100顶部，优选为安装车载行李箱位置，其与汽车的安装方式可以直接采用现有车载行李箱的安装方式；包括外壳210，所述外壳210采用空气动力学的流线型设计，从而降低风阻，具体可以参考现有技术中流线型车顶行李箱的设计。
所述外壳210内部为中空的内腔211，所述内腔211分别靠近前后挡风玻璃一端上设置有贯穿的风口212，所述风口212上下两侧分别设置有第一滑动卡板230、第二滑动卡板240，所述第一滑动卡板230、第二滑动卡板240与风口212附近的外壳210内壁之间形成门滑槽218，门滑槽218内可滑动地安装有风门220，风门220用于将风口212封闭使得内腔211与外部空气隔断。第一滑动卡板230、第二滑动卡板240分别固定在外壳210内壁上且第一滑动卡板230上设置有与风门220端面卡合的限位凸缘231，限位凸缘231与第二滑动卡板240分别与风门220的端面的上下两端卡合装配，从而实现对风门220的卡合装配。
所述内腔211内部还通过隔板270分割出一块独立的电气腔213，电气腔213内安装有电气箱320、收纳防水箱330、展开皮带610，所述电气箱320内安装有PLC、对电池310进行充电的充电模块，所述充电模块包括用于调整电压的调压模块（调压电路）、稳定电压的稳压模块（稳压电路）、用于将稳定电压输出的电能转换为能够对电池310进行充电的充电电路。使用时，光伏薄膜520、发电机420输出的电能分别进入与之各自对应的调压模块内将电压调整至预设参数，然后输入稳定电压以输出稳定的电压，然后进入充电电路进行转换以对电池310进行充电。当然，本实施例的电池310可以不设置此时电池直接采用电动车的车载电瓶或车载电池。
所述电气腔213侧壁上设置有贯穿的展开槽214，所述展开槽214与展开滑柱530卡合、可滑动装配，展开滑柱530穿出外壳210一端与展开板510内侧装配固定、进入电气腔213的部分与限位滑块540装配固定，所述限位滑块540不能穿出展开槽214；限位滑块540上还设置有驱动凸块541，驱动凸块541固定在展开皮带610上，展开皮带610分别绕过第一带轮611、第二带轮612、第三带轮613从而构成带传动机构，所述第一带轮611、第二带轮612、第三带轮613分别安装在不同的带轮轴810上，带轮轴810安装在电气腔213内壁上，且第一带轮611、第二带轮612、第三带轮613可在其周向上圆周转动。
其中一根带轮轴810与展开电机（未画出）的输出轴通过联轴器连接，展开电机810为防水电机且其安装在电气腔213内。当展开电机通电后可以驱动展开皮带610转动，从而带动展开板510、限位滑块540同步移动，也就实现展开板510的收展。
展开板510远离展开滑柱530一端与光伏薄膜520一端装配固定，光伏薄膜520另一端与收卷筒620装配固定、缠绕，收卷筒620固定在收卷轴621上，收卷轴621一端与收纳防水箱330内部的防水内腔331内壁可圆周转动装配，另一端穿出收纳防水箱330后与收卷电机（未画出）的输出轴通过联轴器连接。收卷电机通电后可驱动收卷筒620在圆周方向上正转或反转，从而实现释放光伏薄膜520（展开板沿着展开槽214展开）或缠绕收卷光伏薄膜520（展开板恢复至图2状态）。收卷电机最好采用防水设计。
所述电气箱213、防水内腔331底部分别设置有第一排水孔216、第二排水孔332，所述第一排水孔216、第二排水孔332分别与不同的止位阀的进口连通，止位阀的出口与外壳外部大气连通，从而能够将电气箱213、防水内腔331内的水从第一排水孔216、第二排水孔332排出。优选地，外壳210上还设置有薄膜通槽215，薄膜通槽215与防水内腔331连通，从而使得光伏薄膜520穿过薄膜通槽215后与收卷筒620装配。
所述驱动凸块541在展开槽214内滑动的两个最大位移端处分别安装有第一行程开关551、第二行程开关552，第一行程开关551、第二行程开关552的信号端分别与PLC的信号端通讯连接，从而使得驱动凸块541位于展开槽214内滑动的两个最大位移端处可分别触发第一行程开关551、第二行程开关552，使得PLC判断驱动凸块541达到最大位移量，此时PLC控制展开电机停止运行。第一行程开关551、第二行程开关552分别通过固定板固定在电气腔213内壁上。
所述内腔211位于两道风门220之间的部分上安装有多个横流式风力发电机400，横流式风力发电机400的进风口403、排风口402分别面向两个风口212；所述横流式风力发电机400包括401、转轴410、发电机420，转轴410一端与风轮430装配固定，另一端与发电机420的转子装配固定或传动连接，从而使得风轮430圆周转动时能够驱动转子转动，从而实现发电机420的发电，每台发电机420的电流输出端依次与单独的调压模块、稳压模块导电连接。这种设计是因为每个横流式风力发电机400在同一时刻发电量不一致，如果采用将每台横流式风力发电机400的转轴统一传动连接至一个发电机的转子上，势必造成动力较高的风轮430分配部分动力至动力较低的风轮430上，无形中造成能量损失。而采用每个横流式风力发电机400单独配置一个发电机、调压模块、稳压模块，从而可以分别将电流输入充电模块内进行充电，以提高发电效率。本实施例中光伏薄膜520与光伏发电系统的发电输入端电连接，然后通过光伏发电系统将光伏薄膜520发出的电能输入电池存储。
横流式风力发电机的原理如下：
1、横流式风力发电机利用广角进风口形成聚风区并造成正压，根据Vanturi Effect文丘里效应使气流聚集加速通过涡轮，效率提升20~40%,低速时可达到150%。
2、气流经过涡轮风轮后从后端的出气口排出，因气流急速膨胀产生局部真空，根据Bernoulli Effect伯努力效应形成负压，进而加速把前段聚风区气流抽入，驱使涡轮发电机增速，经实验证明，加装后端喇叭口导风管可提升3倍风能。
3、根据风能方程式E=1/2（ρtsυ3）原理，风速增加1倍，风能可大8倍！因此通过前后端进风扣、出风口的喇叭口设计，可大大提升有效风速，并使风力发电效率爆发性增长，本发电装置为主动式风能采集模式，即使在无风环境下，车辆在运动中，随着车速的增加（即风速的增加），风能成几何级增长，合理利用好此风能资源，将是在现有新能源汽车动力回收系统模式的的重大创新和突破。
参见图5，所述进风口403与风轮430连通一端高于排风口402与风轮430连通一端，这种设计主要是为了使气流对风轮产生圆周转动的不平衡力，也就使得风轮430更容易转动。
所述风门220面向内腔一端面、上下两端上分别固定有螺纹驱动块221，上下两端的螺纹驱动块221分别与第一螺杆751、第二螺杆752通过螺纹旋合装配，第一螺杆751、第二螺杆752分别与两块不同的侧板760可圆周转动、不可轴向移动装配，所述侧板760分别固定在驱动槽217位于风口212两侧的部分上，所述第一螺杆751、第二螺杆752两端分别穿出两块侧板760，且第一螺杆751、第二螺杆752一端上分别固定第一门带轮711、第二门带轮712，所述第一门带轮711、第二门带轮712之间通过门皮带710连接从而构成带传动机构；
所述第一螺杆751另一端与编码器的输入轴通过联轴器连接，编码器的信号端与PLC的信号端通讯连接，PLC可以通过编码器探测第一螺杆751转动角度。所述第二螺杆752另一端与门电机740的输出轴通过联轴器连接，门电机通电后可驱动第二螺杆752在圆周方向上正反转，从而通过螺纹驱动风门在第二螺杆752轴向上移动，以实现打开风口或关闭风口。
本实施例中，风门有两扇，且两扇220上的螺纹驱动块221与第一螺杆751、第二螺杆752的螺纹旋向相反，这就使得第一螺杆751、第二螺杆752同向圆周转动时，两扇220可在第一螺杆751、第二螺杆752轴向上相互靠近移动或相互远离移动，从而实现快速打开风门。而风门打开的位置可通过第一螺杆751、第二螺杆752转动角度和第一螺杆751、第二螺杆752螺纹参数确定，使用时只需要控制第一螺杆751、第二螺杆752转动角度即可控制风门位移量。
优选地，电池310安装在内腔211底部。电池310可与车载电池的充电端电连接或与车载用电设备电连接，从而实现对车载电池进行充电或为车载用电设备供电。
优选地，所述光伏薄膜520的出电端通过导线与滑环的滑动部分电连接，滑环的固定部分固定在滑环轴上，滑环轴固定在电气腔内壁上，且滑环的固定部分上的接电端与与之对应的光伏发电系统的进电端电连接。从而通过滑环解决光伏薄膜520与光伏发电系统之间的电连接问题。
本实施例的使用过程如下：
1、在汽车行驶过程中，为了降低风阻，本设备的风口为关闭状态，而当汽车减速时通过刹车踏板感应装置实时控制风口的开启，此时既可以利用风能为电池组供电，同时也可有效利用产生的风阻为汽车制动缩短刹车距离，提升行车安全系数。可以在刹车踏板上设置感应开关或传感器，此感应开关与PLC的信号端通讯连接，从而通过在刹车踏板被触发时同步打开风门（风口）。本实施例中PLC与行车电脑通讯连接，目前大部分汽车的制动踏板上均设置有感应器，因此将此感应器产生的信号输入PLC即可感应制动踏板是否被触发。
2、在停放期间，PLC控制展开电机启动正转以将展开板展开、收卷电机反转以释放光伏薄膜，从而使得光伏薄膜能够充分展开，形成覆盖汽车上的薄膜车衣，这种设计可大大增加光伏薄膜采光面积，可提升发电效率，同时在夏季还具有遮阳功能，可防止日光暴晒，也就可大大降低车内温度，节约空调能耗。并且在停放期间风口为开启状态，从而在停放时也能对风能进行充分利用。可实现24小时不间断风光一体双模同时发电，保证新能源车辆电力的随时补足。
另外本实施例的光伏薄膜可以安装在现有汽车车载防晒伞的骨架上，也就是将现有汽车车载防晒伞的伞布替换为光伏薄膜，从而利用现有汽车车载防晒伞设计即可实现光伏薄膜的大面积展开。由于汽车车载防晒伞是现有技术，本实施实例就不再赘述。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风光双模便携式新能源汽车充电装置，其安装在汽车顶部，包括外壳，其特征是：所述外壳内部为中空的内腔，所述内腔分别靠近前后挡风玻璃一端上设置有贯穿的风口，风口通过风门封闭；
所述内腔内部还通过隔板分割出一块独立的电气腔，电气腔内安装有电气箱、收纳防水箱、展开皮带，所述电气箱内安装有PLC、对电池进行充电的充电模块，所述充电模块包括用于调整电压的调压模块、稳定电压的稳压模块、用于将稳定电压输出的电能转换为能对电池进行充电的充电电路；
所述内腔位于两道风门之间的部分上安装有多个横流式风力发电机，横流式风力发电机的进风口、排风口分别面向两个风口；所述横流式风力发电机包括、转轴、发电机，转轴一端与风轮装配固定、另一端与发电机的转子装配固定或传动连接，每台发电机的电流输出端依次与单独的调压模块、稳压模块导电连接。
2.如权利要求1所述的风光双模便携式新能源汽车充电装置，其特征是：所述风口上下两侧分别设置有第一滑动卡板、第二滑动卡板，所述第一滑动卡板、第二滑动卡板与风口附近的外壳内壁之间形成门滑槽，门滑槽内可滑动地安装有风门，风门用于将风口封闭使得内腔与外部空气隔断；第一滑动卡板、第二滑动卡板分别固定在外壳内壁上且第一滑动卡板上设置有与风门端面卡合的限位凸缘，限位凸缘与第二滑动卡板分别与风门的端面的上下两端卡合装配。
3.如权利要求1所述的风光双模便携式新能源汽车充电装置，其特征是：所述电气腔侧壁上设置有贯穿的展开槽，所述展开槽与展开滑柱卡合、可滑动装配，展开滑柱穿出外壳一端与展开板内侧装配固定、进入电气腔的部分与限位滑块装配固定；限位滑块上还设置有驱动凸块，驱动凸块固定在展开皮带上，展开皮带分别绕过第一带轮、第二带轮、第三带轮从而构成带传动机构，所述第一带轮、第二带轮、第三带轮分别安装在不同的带轮轴上，带轮轴安装在电气腔内壁上，且第一带轮、第二带轮、第三带轮可在其周向上圆周转动；其中一根带轮轴与展开电机的输出轴通过连接，展开电机安装在电气腔内；
展开板远离展开滑柱一端与光伏薄膜一端装配固定，光伏薄膜另一端与收卷筒装配固定、缠绕，收卷筒固定在收卷轴上，收卷轴一端与收纳防水箱内部的防水内腔内壁可圆周转动装配，另一端穿出收纳防水箱后与收卷电机的输出轴通过联轴器连接。
4.如权利要求3所述的风光双模便携式新能源汽车充电装置，其特征是：所述电气箱、防水内腔底部分别设置有第一排水孔、第二排水孔，所述第一排水孔、第二排水孔分别与不同的止位阀的进口连通，止位阀的出口与外壳外部大气连通。
5.如权利要求1所述的风光双模便携式新能源汽车充电装置，其特征是：外壳上还设置有薄膜通槽，薄膜通槽与防水内腔连通。
6.如权利要求3所述的风光双模便携式新能源汽车充电装置，其特征是：所述驱动凸块在展开槽内滑动的两个最大位移端处分别安装有第一行程开关、第二行程开关，第一行程开关、第二行程开关的信号端分别与PLC的信号端通讯连接，驱动凸块位于展开槽内滑动的两个最大位移端处可分别触发第一行程开关、第二行程开关。
7.如权利要求3所述的风光双模便携式新能源汽车充电装置，其特征是：光伏薄膜与光伏发电系统的发电输入端电连接，然后通过光伏发电系统将光伏薄膜发出的电能输入电池存储。
8.如权利要求1所述的风光双模便携式新能源汽车充电装置，其特征是：所述进风口与风轮连通一端高于排风口与风轮连通一端。
9.如权利要求1所述的风光双模便携式新能源汽车充电装置，其特征是：所述风门面向内腔一端面、上下两端上分别固定有螺纹驱动块，上下两端的螺纹驱动块分别与第一螺杆、第二螺杆通过螺纹旋合装配，第一螺杆、第二螺杆分别与两块不同的侧板可圆周转动、不可轴向移动装配，所述侧板分别固定在驱动槽位于风口两侧的部分上，所述第一螺杆、第二螺杆两端分别穿出两块侧板，且第一螺杆、第二螺杆一端上分别固定第一门带轮、第二门带轮，所述第一门带轮、第二门带轮之间通过门皮带连接从而构成带传动机构；
所述第一螺杆另一端与编码器的输入轴通过联轴器连接，编码器的信号端与PLC的信号端通讯连接，所述第二螺杆另一端与门电机的输出轴通过联轴器连接。
10.如权利要求9所述的风光双模便携式新能源汽车充电装置，其特征是：风门有两扇，且两扇上的螺纹驱动块与第一螺杆、第二螺杆的螺纹旋向相反。
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