CN111677636A - 一种模拟车载风力发电装置的实验台 - Google Patents

一种模拟车载风力发电装置的实验台 Download PDF

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宁晓斌
杨嘉饶
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics

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Abstract

一种模拟车载风力发电装置的实验台，包括平台，平台上设有用于模拟汽车行驶中所受风力的风扇、用于模拟汽车行驶中惯性特性和消耗功率的飞轮、以及测试模块；测试模块包括并联的电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电机供电电路，电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电机供电电路分别与电机控制器电连接，电机控制器与电动机电连接，电动机与飞轮连接并驱动飞轮转动；继电器模块一、继电器模块二和继电器模块三分别与控制器电连接，控制器通过继电器模块一、继电器模块二和继电器模块三控制电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电动机供电电路的通断。本发明利用风扇产生的风代替汽车行驶产生的相对风，简化实验步骤、降低实验成本、提高实验效率。

Description

一种模拟车载风力发电装置的实验台
技术领域
本发明涉及车载风力发电装置的实验设备，尤其涉及一种模拟车载风力发电装置的实验台。
背景技术
当今世界，各国陆续宣布燃油车禁售令，将更多的资源和力量放到了电动汽车的研发与制造，但是现如今电动汽车由于电池密度不足、抛物线经济转速表现，导致高速耗能大，严重约束了电动车高速巡航的续航里程，使用效果低于燃油车。但是高速巡航时，汽车的相对风速快，风力大，隐藏着巨大的风能，而许多电动车却将原来燃油车的进气格栅封闭，一方面增加了风阻，另一方面也降低了外观欣赏性。若重新设计开放的进气格栅，通过一个车载风力发电装置回收利用风能，就可以增加电动车高速巡航的续航里程，弥补高速耗能大的劣势。
发明内容
为克服上述问题，本发明提供一种简化实验步骤、提高实验效率的模拟车载风力发电装置的实验台。
本发明采用的技术方案是：一种模拟车载风力发电装置的实验台，包括平台，平台上设有用于模拟汽车行驶中所受风力的风扇、用于模拟汽车行驶中惯性特性和消耗功率的飞轮、以及测试模块；
所述测试模块包括并联的电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电机供电电路，电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电机供电电路分别与电机控制器电连接，电机控制器与电动机电连接，电动机与飞轮连接并驱动飞轮转动；
电池供电电路由电池串接继电器模块一组成；超级电容供电电路由超级电容、DCDC变换器和继电器模块二串接组成；风力发电机供电电路由风力发电机、ACDC变换器和继电器模块三串接组成，风力发电机的输入端与风轮的输出轴连接，风轮的输出轴上固定有若干风轮叶片，风轮的前方设有风扇，风扇的出风口对准风轮；
继电器模块一、继电器模块二和继电器模块三分别与控制器电连接，控制器通过继电器模块一、继电器模块二和继电器模块三控制电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电动机供电电路的通断。
进一步，所述风扇由外部供能系统供电，风扇采用转速可调的风扇。
进一步，所述平台的底面设有用于支撑平台的支撑架，平台上设有若干用于机械连接件穿过的连接孔。
本发明的有益效果是：利用简化的实验台模拟车载风力发电装置发电，即利用风扇产生的风代替汽车行驶产生的相对风，简化实验步骤、降低实验成本、提高实验效率；通过控制风扇的大小，可以产生不同的风，模拟情况较多，实验数据丰富，为后续车载风力发电装置的设计研发提供实验参考。
附图说明
图1是风扇与风轮的结构示意图。
图2是本发明的系统结构图。
图3是能量控制系统的系统结构图。
附图标记说明：1、电池；2、超级电容；3、DCDC变换器；4、风扇；41、风扇叶片；5、风轮；51、风轮叶片；52、输出轴；6、风力发电机；7、ACDC变换器；8、能量控制系统；81、继电器模块一；82、继电器模块二；83、继电器模块三；84、控制器；9、电机控制器；10、电动机；11、飞轮。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照附图，一种模拟车载风力发电装置的实验台，包括平台，平台的底面设有用于支撑平台的支撑架，平台上设有若干用于机械连接件穿过的连接孔；平台上设有用于模拟汽车行驶中所受风力的风扇4、用于模拟汽车行驶中惯性特性和消耗功率的飞轮11、以及测试模块；
所述测试模块包括并联的电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电机供电电路，电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电机供电电路分别与电机控制器9电连接，电机控制器9与电动机10电连接，电动机10与飞轮11连接并驱动飞轮11转动；
电池供电电路由电池1串接继电器模块一81组成；超级电容供电电路由超级电容2、DCDC变换器3和继电器模块二82串接组成；风力发电机供电电路由风力发电机6、ACDC变换器7和继电器模块三83串接组成，风力发电机6的输入端与风轮5的输出轴52连接，风轮5的输出轴52上固定有若干风轮叶片51，风轮5的前方设有风扇4，风扇4的出风口对准风轮；风扇4模拟汽车行驶时的风力，风扇4包括多个风扇叶片41，风扇4由外部供能系统供电，且风扇4采用转速可调的风扇4，以产生不同大小的风；风扇4产生的风可以带动风轮5和风力发电机6旋转，实现风能转化为机械能的过程；
继电器模块一81、继电器模块二82、继电器模块三83和控制器84组成能量控制系统8，能量控制系统8根据电动机10需求，对电池1、风力发电动机6、超级电容2的功率进行分配；继电器模块一81、继电器模块二82和继电器模块三83分别与控制器84电连接，控制器84通过继电器模块一81、继电器模块二82和继电器模块三83控制电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电动机供电电路的通断。
具体的，此实验台中风扇4所产生的风的大小，是通过汽车在一定速度下产生的相对风速的理论计算公式所得；电池1根据电动机10的额定功率选择所得，超级电容2是由电池1的额定功率计算所得，电池1、超级电容2、风力发电机3何时需要提供多少功率给电动机10是由能量控制系统7进行分配，电动机10的额定功率是由汽车纵向动力学公式求得，飞轮11是由汽车的质量所得，其模拟了汽车运动时的惯性特性及消耗的功率。
本发明模拟了车载风力发电装置在有风情况下提供给车辆的能量过程。同时可以进行有无风力发电机供能情况下的电池耗能情况对比和不同风力大小情况下的电池耗能情况对比，为车载风力发电装置的设计及开发提供实验数据。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.一种模拟车载风力发电装置的实验台，其特征在于：包括平台，平台上设有用于模拟汽车行驶中所受风力的风扇、用于模拟汽车行驶中惯性特性和消耗功率的飞轮、以及测试模块；
所述测试模块包括并联的电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电机供电电路，电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电机供电电路分别与电机控制器电连接，电机控制器与电动机电连接，电动机与飞轮连接并驱动飞轮转动；
电池供电电路由电池串接继电器模块一组成；超级电容供电电路由超级电容、DCDC变换器和继电器模块二串接组成；风力发电机供电电路由风力发电机、ACDC变换器和继电器模块三串接组成，风力发电机的输入端与风轮的输出轴连接，风轮的输出轴上固定有若干风轮叶片，风轮的前方设有风扇，风扇的出风口对准风轮；
继电器模块一、继电器模块二和继电器模块三分别与控制器电连接，控制器通过继电器模块一、继电器模块二和继电器模块三控制电池供电电路、超级电容供电电路和风力发电动机供电电路的通断。
2.如权利要求1所述的一种模拟车载风力发电装置的实验台，其特征在于：所述风扇由外部供能系统供电，风扇采用转速可调的风扇。
3.如权利要求1所述的一种模拟车载风力发电装置的实验台，其特征在于：所述平台的底面设有用于支撑平台的支撑架，平台上设有若干用于机械连接件穿过的连接孔。
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