CN111483325A - 一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，包括车身、逆变器、蓄能电池组以及伺服电机，其中，还包括发电模块，车身内设有至少一条聚风通道，聚风通道包括进气口以及出气口，进气口位于车身的前端，出气口位于车身的侧面；发电模块包括发电机以及设有风轮的圆筒，圆筒侧壁上设有第一通孔以及第二通孔，第一通孔与进气口连通，第二通孔与出气口连通，圆筒内设有主轴，主轴一端与风轮联动，另一端与发电机联动，发电机通过逆变器向蓄能电池组充电，蓄能电池组另一端与伺服电机连接；本发明结构紧凑、能量转化率高、环保等特点。

Description

一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车

技术领域

本发明涉及一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车。

背景技术

目前我国在路面上行驶的汽车，大部分发动机以燃烧汽油、柴油或天然气为主，极其浪费资源。然而现有研发的电动汽车，由于蓄电池的技术有限，导致蓄电池的电池存储量以及充电时间受到影响，电动汽车的行驶里程短，充电时间长，无法满足电动汽车性能的要求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车。

本发明所解决其技术问题所采用的技术方案是：一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，包括车身、逆变器、蓄能电池组以及伺服电机，其中，还包括发电模块，车身内设有至少一条聚风通道，聚风通道包括进气口以及出气口，进气口位于车身的前端，出气口位于车身的侧面；发电模块包括发电机以及设有风轮的圆筒，圆筒侧壁上设有第一通孔以及第二通孔，第一通孔与进气口连通，第二通孔与出气口连通，圆筒内设有主轴，主轴一端与风轮联动，另一端与发电机联动，发电机通过逆变器向蓄能电池组充电，蓄能电池组另一端与伺服电机连接。

采用此种结构设置，由于电动汽车自身在行驶过程中，产生风阻，风力通过进气口进入至车身内，带动风轮转动，从而实现发电，而利用完的气流，通过出气口直接排出，形成气流的流通，不会因为气流无法排出导致电动汽车内部损坏。设置多条聚风通道，每条聚风通道相互独立，互不影响，每个聚风通道内的发电机独立工作，保证整体的发电效率。

其中，风轮上设有呈圆周阵列分布的叶片，叶片在主轴的轴向方向上为螺旋形，第一通孔的宽度为D1，相邻两个叶片最顶端的间距为D2，D2/2≤D1≤D2。

采用螺旋形的叶片设置，相对于垂直与主轴的叶片，采用螺旋形设置，使得整体的旋转速率更快，使得气流的转化效率提高近一倍。

其中，第一通孔的假想中心线L1与第二通孔的假想中心线L2的夹角为α，45°≤α≤90°。

第一通孔与第二通孔采用此种比例设置，气流的转化效率更高，更好的进行气流转化。

其中，叶片顶端的高度朝向主轴逐渐降低，主轴为空心设置。

采用叶片顶端朝向主轴降低，形成涡流效果，在叶片本身转动的同时，剩余的气流，通过叶片朝向主轴流动，形成双重转动，进一步提高整体转动的效率。

其中，叶片顶端上的最高点与最低点的假想连接线与水平面所呈的夹角为β，30°≤β≤60°。

采用此种结构设置，进一步提高整体的导向效果，使得叶片顶端形成旋涡式气流。

其中，聚风通道包括第一通道以及第二通道，第一通道与第二通道通过圆筒连通。

此处即为，第一通孔位于上方，气流从进气口进入，通过第一通道从第一通孔进入至圆筒内，第二通孔位于下方，当气流流动完成后，通过第二通孔流经第二通道，最后通过出气口排出。

其中，还包括控制单元、第一电路以及第二电路，发电机经逆变器产生的电压为V1，蓄能电池组与伺服电机之间的电压为V2，V1>V2,逆变器通过第一电路直接与伺服电机连接供电，逆变器通过第二电路给蓄能电池组充电，蓄能电池组另一端与伺服电机连接供电，控制单元检测第一电路或第二电路上的电压V3，判断V3与V1以及V2之间的大小，从而控制逆变器是否向蓄能电池组充电。

采用控制单元的设置，防止蓄能电池组持续的充电放电，影响到蓄能电池组整体的使用寿命。当有风能产生，此时V3=V1，逆变器产生的电压分两路，第一路通过第一电路直接给伺服电机供电，使得电动汽车行驶，另一路通过第二电路给蓄能电池组充电，此时由于V1>V2，使得蓄能电池组不会向伺服电机供电，从而保证蓄能电池组不会一直处于充电放电的状态。而当无风能产生，或V1＜V2时，通过蓄能电池组直接给伺服电机供电，此时，蓄能电池组的电流会通过第一电路流经控制单元，此时，控制单元检测到V3低于正常的电压值（V1>V2时的V1电压值），控制单元则控制逆变器不向蓄能电池组充电。采用此种设置，保证在有充足的风能发电产生时，直接通过风能驱动汽车行驶，减少能量的损耗；当无风能或风能发电量过小时，保证蓄能电池组的输出电流不会倒流至向蓄能电池组充电，提高了蓄能电池组整体的使用寿命。

其中，20V≤V1-V2≤30V。

电压差的设置，防止发生倒流，而且控制单元也更好的区别V1与V2的参数比。

其中，主轴上设有编码器，控制单元检测编码器的数值，当主轴转速＞13.8m/s，控制单元控制第一电路与第二电路导通；当8m/s＜主轴转速＜13.8m/s，控制单元控制第二电路导通。

采用编码器的设置，测量主轴的转速，判断气流产生的风力大小，当转速超过13.8m/s，风能产生的电直接给伺服电机供电，同时给蓄能电池组充电，当8m/s＜主轴转速＜13.8m/s时，风能产生的电只能给蓄能电池组充电，此时，电动汽车通过蓄能电池组供电。当主轴转速＜8m/s时，直接切断逆变器与蓄能电池组的连接停止充电，此时，电动汽车通过蓄能电池组供电。

其中，还包括第三电路，第三电路一端与外部电源连接，另一端直接供电，第三电路的供电优先级＞第二电路的供电优先级＞第一电路的供电优先级。

采用优先级的设置，当有外部电源接入，进行充电，优先级最高。第二级供电为蓄能电池组直接供电，最后一级为风能供电。保证了在使用过程中，电动汽车整体的使用寿命，有效的保证了蓄能电池组的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例1的侧视图；

图2是本发明实施例1的透视图；

图3是本发明实施例1的主视图；

图4是本发明实施例1的局部剖视图；

图5是本发明实施例1中圆筒的结构示意图；

图6是本发明实施例1中圆筒的第一通孔与第二通孔的示意图；

图7是本发明实施例1中风轮的结构示意图；

图8是本发明实施例1中风轮的俯视图；

图9是本发明实施例1中叶片顶端的主视图；

图10是本发明实施例1的电路原理图。

具体实施方式

实施例1：

参照附图1-10所示，一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，包括车身1、逆变器2、发电模块、蓄能电池组3、前轮4、后轮5以及伺服电机6。

车身1内部设有至少一条聚风通道11，聚风通道11的数量为九条，每个聚风通道11都设有一个进气口111以及出气口112，唯一的区别为，最中间的聚风通道11设有一个进气口111以及两个出气口112，进气口111位于车身1的前端，两个出气口112分别位于车身1的两侧。其余的聚风通道11，靠近左侧车身1的四条聚风通道11，其进气口111都在车身1的前端，出气口112位于车身1的左侧面。其余的聚风通道11，靠近右侧车身1的四条聚风通道11，其进气口111都在车身1的前端，出气口112位于车身1的右侧面。进一步，在车身1的前端上设有导风挡板113，起到导向效果，使得气流进入至聚风通道11内。此外，出气口112上设有单向挡板，气流只能从出气口112排出，无法从出气口112进入至聚风通道11内。

聚风通道11包括第一通道114以及第二通道115，第一通道114与第二通道115通过圆筒7连通。进气口111位于第一通道114的顶端上，出气口112位于第二通道115的末端上，第一通道114与第二通道115为平行设置。九条聚风通道11，结构相似，故在此不多加赘述。

发电模块包括发电机8以及设有风轮9的圆筒7，圆筒7侧壁上设有第一通孔71以及第二通孔72，第一通孔71与进气口111连通，即气流通过进气口111、经过第一通道114，再通过第一通孔71进入至圆筒7内，气流在圆筒7内转动，最终通过圆筒7的第二通孔72、经过第二通道115，最后通过出气口112排出。第一通孔71的假想中心线L1与第二通孔72的假想中心线L2的夹角为α，45°≤α≤90°，此处α优选为90°，当α为45°时，气流的收集量最大，但是气流驱动的利用率低，当α为90°时，气流驱动的利用率最大，即风能转化为电能的转化率最大。

圆筒7内设有主轴73，主轴73一端与风轮9联动，另一端与发电机8联动，形成发电，此处需要注意的是，主轴73相对与圆筒7呈转动设置，即圆筒7为静止状态，主轴73一直在转动。圆筒7采用独立设置，维修或者更换更加方便。

风轮9上设有呈圆周阵列分布的叶片91，叶片91在主轴73的轴向方向上为螺旋形，即相邻两个叶片91形成螺旋槽，气流在风轮9的外表面驱动叶片91转动，此种螺旋设置，使得整体的旋转速率更快，使得气流的转化效率提高近一倍。进一步，相邻两个叶片91最顶端的间距为D2，第一通孔71的宽度为D1，D2/2≤D1≤D2，此处优选为D1=D2，使得气流通过第一通孔71，直接推动叶片91转动。同样的，第二通孔72的尺寸大小与第一通孔71的尺寸大小相等。

进一步，为了提高整体的气流转化率，叶片91顶端的高度朝向主轴73逐渐降低，主轴73为空心设置，且叶片91的顶端为弧形设置，所有的叶片91顶端均为顺时针设置，形成统一朝向。叶片91顶端上的最高点与最低点的假想连接线与水平面所呈的夹角为β，30°≤β≤60°。此处β优选为45°。采用此种结构设置，位于叶片91顶端的气流，由于风轮9整体的转动，使得产生涡流效果，气旋延伸叶片91顶端的导向效果，进入至主轴73内，形成双重转动，提高整体转动的效率。

进一步，主轴73与风轮9之间通过加强筋92连接，加强筋92也为螺旋设置，提高气流的转化率。

发电机8通过逆变器2向蓄能电池组3充电，蓄能电池组3另一端与伺服电机6连接。伺服电机6带动电动汽车的后轮5运动，从而实现电动汽车的行驶。此处蓄能电池组3安装在电动汽车的前座与后座下方，逆变器2安装在汽车靠近后轮5位置，伺服电机6与后轮5联动。此处蓄能电池组3与伺服电机6之间的电压为V2,逆变器2通过第一电路直接与伺服电机6连接供电，逆变器2通过第二电路给蓄能电池组3充电，蓄能电池组3另一端与伺服电机6连接供电。此处发电机8为涡轮发电机8。

还包括控制单元、第一电路101、第二电路102以及第三电路103，第三电路103一端与外部电源连接，另一端直接供电。此处外部电源具体为充电桩供电，充电桩的电压为V4，V4>V2，保证在充电桩充电过程中，用户也可以开启汽车内的供电设备，如空调等等。此处需要说明的是，当充电桩充电时，一路通过第三电路103直接供电，另一路向蓄能电池组3充电。其原理与风能充电的原理一致，保证在充电过程中，充电桩直接向电动汽车内的供电设备供电，无需通过蓄能电池组3供电，防止蓄能电池组3持续充电放电，影响使用寿命。此处控制单元具体为单片机组成的电路，可以接收检测编码器，以及测量V3的电压，具体的测量电路以及检测电路为现有技术，故此处不展开描述。

主轴73上设有编码器，控制单元检测编码器的数值，当主轴73转速＞13.8m/s，发电机8经逆变器2产生的电压为V1，此处V1>V2，具体为20V≤V1-V2≤30V，优选为V1-V2=23V。控制单元检测第一电路101或第二电路102上的电压V3。判断V3与V1以及V2之间的大小，从而控制逆变器2是否向蓄能电池组3充电。其具体关系为，当有风能产生，此时V3=V1，逆变器2产生的电压分两路，第一路通过第一电路101直接给伺服电机6供电，使得电动汽车行驶，另一路通过第二电路102给蓄能电池组3充电，此时由于V1>V2，使得蓄能电池组3不会向伺服电机6供电，从而保证蓄能电池组3不会一直处于充电放电的状态。

当8m/s＜主轴73转速＜13.8m/s，控制单元控制第二电路102导通。风能产生的电只能给蓄能电池组3充电，此时的汽车动力为蓄能电池组3进行供电。此种状态为低速至中速状态，产生的电能不足以供电动汽车行驶。

而当无风能产生，即当主轴73转速＜8m/s时，直接切断逆变器2与蓄能电池组3的连接停止充电，具体为V1＜V2时，通过蓄能电池组3直接给伺服电机6供电，此时，蓄能电池组3的电流会通过第一电路101流经控制单元，此时，控制单元检测到V3低于正常的电压值（V1>V2时的V1电压值），控制单元则控制逆变器2不向蓄能电池组3充电。此种状态为低速或者停止状态。

采用此种设置，保证在有充足的风能发电产生时，直接通过风能驱动汽车行驶，减少能量的损耗；当无风能或风能发电量过小时，保证蓄能电池组3的输出电流不会倒流至向蓄能电池组3充电，提高了蓄能电池组3整体的使用寿命。

第三电路103的供电优先级＞第二电路102的供电优先级＞第一电路101的供电优先级。采用优先级的设置，当有外部电源接入，进行充电，优先级最高。第二级供电为蓄能电池组3直接供电，最后一级为风能供电。保证了在使用过程中，电动汽车整体的使用寿命，有效的保证了蓄能电池组3的使用寿命。

采用此种机构设置，由于电动汽车自身在行驶过程中，产生风阻，风力通过进气口111进入至车身1内，带动风轮9转动，从而实现发电，而利用完的气流，通过出气口112直接排出，形成气流的流通，不会因为气流无法排出导致电动汽车内部损坏。设置多条聚风通道11，每条聚风通道11相互独立，互不影响，每个聚风通道11内的发电机8独立工作，保证整体的发电效率。

Claims (10)

1.一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，包括车身、逆变器、蓄能电池组以及伺服电机，其特征在于：还包括发电模块，车身内设有至少一条聚风通道，聚风通道包括进气口以及出气口，进气口位于车身的前端，出气口位于车身的侧面；发电模块包括发电机以及设有风轮的圆筒，圆筒侧壁上设有第一通孔以及第二通孔，第一通孔与进气口连通，第二通孔与出气口连通，圆筒内设有主轴，主轴一端与风轮联动，另一端与发电机联动，发电机通过逆变器向蓄能电池组充电，蓄能电池组另一端与伺服电机连接。

2.如权利要求1所述的一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，其特征在于：风轮上设有呈圆周阵列分布的叶片，叶片在主轴的轴向方向上为螺旋形，第一通孔的宽度为D1，相邻两个叶片最顶端的间距为D2，D2/2≤D1≤D2。

3.如权利要求2所述的一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，其特征在于：第一通孔的假想中心线L1与第二通孔的假想中心线L2的夹角为α，45°≤α≤90°。

4.如权利要求2所述的一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，其特征在于：叶片顶端的高度朝向主轴逐渐降低，主轴为空心设置。

5.如权利要求4所述的一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，其特征在于：叶片顶端上的最高点与最低点的假想连接线与水平面所呈的夹角为β，30°≤β≤60°。

6.如权利要求1所述的一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，其特征在于：聚风通道包括第一通道以及第二通道，第一通道与第二通道通过圆筒连通。

7.如权利要求1所述的一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，其特征在于：还包括控制单元、第一电路以及第二电路，发电机经逆变器产生的电压为V1，蓄能电池组与伺服电机之间的电压为V2，V1>V2,逆变器通过第一电路直接与伺服电机连接供电，逆变器通过第二电路给蓄能电池组充电，蓄能电池组另一端与伺服电机连接供电，控制单元检测第一电路或第二电路上的电压V3，判断V3与V1以及V2之间的大小，从而控制逆变器是否向蓄能电池组充电。

8.如权利要求7所述的一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，其特征在于：20V≤V1-V2≤30V。

9.如权利要求7所述的一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，其特征在于：主轴上设有编码器，控制单元检测编码器的数值，当主轴转速＞13.8m/s，控制单元控制第一电路与第二电路导通；当8m/s＜主轴转速＜13.8m/s，控制单元控制第二电路导通。

10.如权利要求7所述的一种涡轮轴风力发电机组环保电动汽车，其特征在于：还包括第三电路，第三电路一端与外部电源连接，另一端直接供电，第三电路的供电优先级＞第二电路的供电优先级＞第一电路的供电优先级。

Images