CN113306402A - 电动汽车辅助续航器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电装置的技术领域，是一种电动汽车辅助续航器，其包括底座、风箱、进风控制系统、增速器、发电机、风机控制器、副蓄电池，箱的前端面上设置有进风口，在进风口处安装有可偏转的挡风板，风箱上安装有控制挡风板偏转角度的进风控制系统，在喇叭部后方的风箱内可转动地安装有风轮，风轮上的转轴安装在增速器的低速输入端上，发电机的转轴安装在增速器的高速输出端上。通过设置由风轮、增速器、发电机构成的风力发电系统，利用车辆行驶过程中产生的气流动能来驱动风力发电系统发电，对车辆内部主蓄电池持续充电，实现了只要车辆动起来，主蓄电池就能补充电能的效果，从而改善了电动汽车续航能力差的问题。

Description

电动汽车辅助续航器

技术领域

本发明涉及发电装置的技术领域，是一种电动汽车辅助续航器。

背景技术

现有电能驱动的电动汽车主要是利用蓄电池单独向动力电机提供电能，从而驱动汽车的行驶，由于电动汽车污染小，使用费用低廉等优势，受到很多国家及人们的拥护，但是现在电动汽车仍存在续航能力差等缺点，汽车高速运动引起的空气动能现有电动汽车没有做任何回收措施，致使大量的能量被浪费。

发明内容

本发明提供了一种电动汽车辅助续航器，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的电动汽车没有空气动能回收装置、续航能力差的问题。

本申请的目的是这样实现的：电动汽车辅助续航器包括底座、风箱、进风控制系统、发电机，底座固设在电动汽车车顶的外壁上，在风箱的前端面上设置有进风口，进风口朝向电动汽车的车头一侧，在进风口处安装有可偏转的挡风板，在挡风板后方的风箱内固设有导风块以形成前大后小的喇叭部，风箱上安装有控制挡风板偏转角度的进风控制系统，在喇叭部后方的风箱内可转动地安装有风轮，风轮上转轴的所在轴线与地平面垂直，风轮后方风箱的箱壁上设置有与进风口位置相对应的出风口，在风箱的顶部外壁上分别固设有增速器、副蓄电池、安装架，风轮上的转轴安装在增速器的低速输入端上，发电机通过安装架安装在风箱上，发电机的转轴安装在增速器的高速输出端上，在电动汽车的车头机舱内、底盘上分别安装有充电用的风机控制器、汽车行进用的主蓄电池，发电机通过风机控制器分别与主蓄电池、副蓄电池电连接在一起以对主蓄电池、副蓄电池进行充电，副蓄电池与进风控制系统电连接以提供工作电源，在风箱的上方还安装有防护罩，风箱的顶壁上密布有第一散热口，在防护罩的左右侧壁上密布有第二散热口，每个第二散热口上都一体连接有防雨帽，副蓄电池、发电机、增速器位于防护罩内。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：进一步的，进风控制系统包括空气流量计、控制主机、步进电机，在风箱进风口端的左侧设置有密闭的传动腔，

在进风口处的风箱上可转动地安装有调风转轴，跳风转轴的左侧位于传动腔内，挡风板固设在传动腔外侧的调风转轴上以对进风量进行调节，步进电机安装在传动腔上部的风箱外壁上，步进电机的转轴內伸到传动腔内且与传动腔内的调风转轴之间通过设置齿轮组啮合传动，空气流量计安装在喇叭部内，控制主机固设在风箱的顶部外壁上，空气流量计与控制主机电连接在一起以传递风量信号，副蓄电池与控制主机电连接以提供工作电压，控制主机与步进电机电连接以控制其运行，控制主机、步进电机位于防护罩内。

进一步的，风轮包括直叶片、支架、中心转轴，直叶片的横截面为对称翼型，在中心转轴的外侧圆周方向均布有至少两个的直叶片，直叶片与中心转轴之间通过设置支架固定连接在一起，中心转轴的上端安装在增速器的低速输入端上，中心转轴的轴线与地平面相垂直。

进一步的，还包括起动马达、起动开关，在发电机的转轴上安装有飞轮，在飞轮右侧的风箱顶部外壁上安装有起动马达，起动马达上设置有能与飞轮相啮合的驱动齿轮，副蓄电池与起动马达、起动开关电连接在一起，起动开关设置在电动汽车内部的中控台上以控制起动马达的运行，起动马达位于防护罩内。

进一步的，在防护罩的顶部外壁上还安装有太阳能板，在电动汽车的车头机舱内安装有充电用的光伏控制器，太阳能板的电输出端与光伏控制器的输入端电连接，光伏控制器的输出端分别与副蓄电池、主蓄电池电连接在一起。

本发明结构合理而紧凑，通过设置由风轮、增速器、发电机构成的风力发电系统，利用车辆行驶过程中产生的空气动能来驱动风力发电系统发电，对车辆内部主蓄电池持续充电，实现了只要车辆动起来，主蓄电池就能额外补充电能的效果，避免了空气动能的浪费，改善了现有电动汽车续航能力差的问题；通过在风箱内设置喇叭部，可以有效地将车外的气流进一步集中起来，从而能更加容易、有效地推动风轮产生持续转动，进而确保发电机的有效运转；本装置的风轮优选H形达里厄风力机风轮结构，H形达里厄风力机风轮结构其直叶片的横截面呈对称翼型，达里厄风力机的风能利用系数高于30%，远高于阻力型风力机，因此本装置能够更加有效地进行发电；由进风控制系统控制的挡风板，可以根据车外的风速大小，适时地进行偏转，从而控制进风口处的进风量，避免风量的过大、过小，使风轮的转速维持在一个合理、安全的转速区间，特别是能有效避免过速状态的发生，从而避免增速器与发电机的过热，确保增速器与发电机的运行安全。

附图说明

本申请的具体结构由以下的附图和实施例给出：

附图1是电动汽车辅助续航器省略防护罩、底座后的局部剖视结构示意图；

附图2是附图1省略防护罩、第一散热口、底座的俯视结构示意图；

附图3是附图1省略底座后的左视结构示意图；

附图4是风箱的轴侧结构放大示意图；

附图5是风轮的轴侧结构放大示意图。

图例：1、风箱，2、增速器，3、发电机，4、太阳能板，5、副蓄电池，6、进风口，7、挡风板，8、喇叭部，9、安装架，10、空气流量计，11、控制主机，12、步进电机，13、调风转轴，14、传动腔，15、直叶片，16、支架，17、中心转轴，18、起动马达，19、飞轮，20、驱动齿轮，21、第一散热口，22、第二散热口，23、防雨帽，24、防护罩，25、导风块。

具体实施方式

本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，实施例：如附图1至5所示，该电动汽车辅助续航器包括底座、风箱1、进风控制系统、发电机3，底座固设在电动汽车车顶的外壁上，在风箱1的前端面上设置有进风口6，进风口6朝向电动汽车的车头一侧，在进风口6处安装有可偏转的挡风板7，在挡风板7后方的风箱1内固设有导风块25以形成前大后小的喇叭部8，风箱1上安装有控制挡风板7偏转角度的进风控制系统，在喇叭部8后方的风箱1内可转动地安装有风轮，风轮上转轴的所在轴线与地平面垂直，风轮后方风箱1的箱壁上设置有与进风口6位置相对应的出风口，在风箱1的顶部外壁上分别固设有增速器2、副蓄电池5、安装架9，风轮上的转轴安装在增速器2的低速输入端上，发电机3通过安装架9安装在风箱1上，发电机3的转轴安装在增速器2的高速输出端上，在电动汽车的车头机舱内、底盘上分别安装有充电用的风机控制器、汽车行进用的主蓄电池，发电机3通过风机控制器分别与主蓄电池、副蓄电池5电连接在一起以对主蓄电池、副蓄电池5进行充电，副蓄电池5与进风控制系统电连接以提供工作电源，在风箱1的上方还安装有防护罩24，风箱1的顶壁上密布有第一散热口21，在防护罩24的左右侧壁上密布有第二散热口22，每个第二散热口22上都一体连接有防雨帽23，副蓄电池5、发电机3、增速器2位于防护罩24内。

现有的研究表明，当汽车在公路上以时速60-80 km/h行进时，车外的风力等级可以达到7-9级，当汽车的时速达到100 km/h时，车外的风力等级可以达到10-11级，甚至更高，因此当汽车的行车速度在60-120km/h时，汽车在行驶过程中的风力，完全可以满足发电机3的发电需求，现有的风力发电技术已经比较成熟，适当小型化后完全可以用在电动汽车上，作为电动汽车的辅助能源来使用，风机控制器作为充电装置是风力发电系统的一个组成部分，是现有公知的技术。

当电动汽车高速（60-120km/h）行驶时，风从进风口6处进入到风箱1内，并由出风口穿出，由汽车高速运动引起的空气动能足以推动风轮的转动，风轮在增速器2的作用下，可将风轮的低速运动转化成发电机3的高速运动，进而使发电机3持续高效地发电，由发电机3产生的交流电在经风机控制器4的整流、滤波、稳压后，向副蓄电池5和主蓄电池充电，通过这样的方式来提升电动汽车的续航能力。车外的风在由进风口6进入到风箱1内推动风轮时，会经过喇叭部8，风经过喇叭部8时，会被进一步的收集并集中输送到风轮的一侧，从而使风轮能更容易地发生偏转，进而形成持续、高效地转动。副蓄电池5是进风控制系统的工作电源，而由进风控制系统控制的挡风板7，可以根据车外的风力大小，适时地进行偏转，从而控制进风口6处的进风量，避免进风量过大，使风轮的转速维持在一个合理、安全的转速区间，从而能避免因过速而导致的过热现象，确保增速器2与发电机3的运行安全。如有必要，后期还可在风箱1的外壁上还可安装小型的油冷器、热交换器，对增速器2与发电机3分别进行进一步冷却降温，从而进一步确保增速器2与发电机3的运行安全，油冷器、热交换器都为现有公知的技术。本装置只是能额外补充主蓄电池的电量，延长汽车的续航里程，并不能完全取代传统的充电方式。

根据实际需要，对上述电动汽车辅助续航器作进一步优化或/和改进：进一步的，如附图1、2所示，进风控制系统包括空气流量计10、控制主机11、步进电机12，在风箱1进风口6端的左侧设置有密闭的传动腔14，在进风口6处的风箱1上可转动地安装有调风转轴13，跳风转轴的左侧位于传动腔14内，挡风板7固设在传动腔14外侧的调风转轴13上以对进风量进行调节，步进电机12安装在传动腔14上部的风箱1外壁上，步进电机12的转轴內伸到传动腔14内且与传动腔14内的调风转轴13之间通过设置齿轮组啮合传动，空气流量计10安装在喇叭部8内，控制主机11固设在风箱1的顶部外壁上，空气流量计10与控制主机11电连接在一起以传递风量信号，副蓄电池5与控制主机11电连接以提供工作电压，控制主机11与步进电机12电连接以控制其运行，控制主机11、步进电机12位于防护罩24内。

通过空气流量计10可以测得进风口6处的风量大小，单位时间内，风量越大，说明风速越快，控制主机11通过空气流量计10的测量数据，可以控制步进电机12的偏转角度，以调整挡风板7对进风口6的遮挡面积，从而能对进风口6处的进风量大小进行适时的对应调节，主要可以避免电动汽车在高速行驶状态，因为风速过大，而导致风轮转速过快，致使发电机3过速的问题，也就是说如果进风口6风力过大，就关小点，减小进风量，进风口6风力过小，就开大些，增大进风量，从而确保进风口6处的风力维持在合适的发电区间，整个进风控制系统起到一个安全调节器的作用，空气流量计10为现有公知的技术。

进一步的，如附图1、2、3、5所示，风轮包括直叶片15、支架16、中心转轴17，直叶片15的横截面为对称翼型，在中心转轴17的外侧圆周方向均布有至少两个的直叶片15，直叶片15与中心转轴17之间通过设置支架16固定连接在一起，中心转轴17的上端安装在增速器2的低速输入端上，中心转轴17的轴线与地平面相垂直。

垂直轴风力机在原理上大致分为阻力型和升力型，阻力型风力机只有一半的受风面积被利用，机组功率系数较低，一般情况下不超过15%。其常见的形式包括S型，代表有风杯式风速计，主要安装在气象站测风塔、大型风电机组的机舱顶部以及电线杆顶部，其能量转化效率（20%）略高于比普通的阻力型机组。1931年，法国航空工程师达里厄获得了以自己名字命名的风力机专利，开创了升力型垂直轴风力机的先河，后人习惯把升力型垂直轴风力机统称为达里厄风力机（D式风力机），它看上去如同从地面突起的“打蛋器”。在所有类型的垂直轴风力机中，达里厄风力机的风能利用系数最高，并且结构简单，受力性能好。根据达里厄风力发电机3叶片的形状，可将其分为弯叶片（φ形）和直叶片15（H形和V形等）两大类，二者在国内外均有应用。弯叶片气动性能好，但是制作成本高、制作难度大，而直叶片15虽然相比弯叶片气动阻力大，但是结构简单，制作成本、安装难度低，因此直叶片15应用的更加广泛。为了获得最大的发电效率以及制造、安装的简单化，本装置的风轮优选H形达里厄风力机风轮结构，H形达里厄风力机风轮结构其直叶片15的横截面就是呈流线形的对称翼型，H形达里厄风力机的直叶片15数量一般为2至6个，达里厄风力机的风能利用系数高于30%，远高于阻力型风力机，因此本装置能够更加有效地进行发电。

进一步的，如附图1、2所示，还包括起动马达18、起动开关，在发电机3的转轴上安装有飞轮19，在飞轮19右侧的风箱1顶部外壁上安装有起动马达18，起动马达18上设置有能与飞轮19相啮合的驱动齿轮20，副蓄电池5与起动马达18、起动开关电连接在一起，起动开关设置在电动汽车内部的中控台上以控制起动马达18的运行，起动马达18位于防护罩24内。

由于本装置的结构特点，致使风轮从静止状态转化到转动状态时，需要较大的起动力矩，若风力较小，则风轮不容易自启，为了确保风轮在风力较小的情况下也能够轻松自启，从而进行正常的发电作业，因此设计了起动马达18，当按下起动开关后，起动马达18所在的控制电路被接通，此时起动马达18上的驱动齿轮20会啮合入飞轮19上，从而将起动马达18上的转矩传给发电机3所在的转轴，并同时驱动风轮进行旋转运动，当风轮自启后，加之持续的风力作用下，风轮就能够进行持续地转动，从而带动发电机3的持续发电。当风轮自启成功后，啮合齿轮就会自动脱开飞轮19，这是起动马达18的自身结构特点，为现有公知的技术。

进一步的，如附图1、2所示，在防护罩24的顶部外壁上还安装有太阳能板4，在电动汽车的车头机舱内安装有充电用的光伏控制器，太阳能板4的电输出端与光伏控制器的输入端电连接，光伏控制器的输出端分别与副蓄电池5、主蓄电池电连接在一起。

光伏发电系统为现有成熟的技术，光伏控制器作为其中的一个组件为现有公知的技术，太阳能板产生的电流在经过光伏控制器的整流、滤波、稳压后，可作为辅助的充电手段向副蓄电池5和主蓄电池进行充电，主蓄电池作为汽车行进用的动力电池，本装置通过光伏发电可以进一步确保主蓄电池的电量储备，延长电动汽车的续航里程。

为了避免外界风霜雨雪对控制主机11、步进电机12、副蓄电池5、发电机3、增速器2、起动马达18的正常运行产生影响，因此设置了防护罩24，为了避免夏季高温、冬季低温对防护罩24内部设备的影响，可在防护罩24内设置绝热保温层，以确保本套装置有较强的环境适应性，能够持续、稳定的安全运行，汽车在行驶状态产生的风能通过设置第一散热口21、第二散热口22对防护罩24的内部进行风冷降温，为了降低汽车行驶过程中的风阻，防护罩24的外形呈圆曲的流线型。

上述说明仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定。凡是属于本申请的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种电动汽车辅助续航器，其特征在于包括底座、风箱、进风控制系统、发电机，底座固设在电动汽车车顶的外壁上，在风箱的前端面上设置有进风口，进风口朝向电动汽车的车头一侧，在进风口处安装有可偏转的挡风板，在挡风板后方的风箱内固设有导风块以形成前大后小的喇叭部，风箱上安装有控制挡风板偏转角度的进风控制系统，在喇叭部后方的风箱内可转动地安装有风轮，风轮上转轴的所在轴线与地平面垂直，风轮后方风箱的箱壁上设置有与进风口位置相对应的出风口，在风箱的顶部外壁上分别固设有增速器、副蓄电池、安装架，风轮上的转轴安装在增速器的低速输入端上，发电机通过安装架安装在风箱上，发电机的转轴安装在增速器的高速输出端上，在电动汽车的车头机舱内、底盘上分别安装有充电用的风机控制器、汽车行进用的主蓄电池，发电机通过风机控制器分别与主蓄电池、副蓄电池电连接在一起以对主蓄电池、副蓄电池进行充电，副蓄电池与进风控制系统电连接以提供工作电源，在风箱的上方还安装有防护罩，风箱的顶壁上密布有第一散热口，在防护罩的左右侧壁上密布有第二散热口，每个第二散热口上都一体连接有防雨帽，副蓄电池、发电机、增速器位于防护罩内。

2.根据权利要求1所述的电动汽车辅助续航器，其特征在于进风控制系统包括空气流量计、控制主机、步进电机，在风箱进风口端的左侧设置有密闭的传动腔，在进风口处的风箱上可转动地安装有调风转轴，跳风转轴的左侧位于传动腔内，挡风板固设在传动腔外侧的调风转轴上以对进风量进行调节，步进电机安装在传动腔上部的风箱外壁上，步进电机的转轴內伸到传动腔内且与传动腔内的调风转轴之间通过设置齿轮组啮合传动，空气流量计安装在喇叭部内，控制主机固设在风箱的顶部外壁上，空气流量计与控制主机电连接在一起以传递风量信号，副蓄电池与控制主机电连接以提供工作电压，控制主机与步进电机电连接以控制其运行，控制主机、步进电机位于防护罩内。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车辅助续航器，其特征在于风轮包括直叶片、支架、中心转轴，直叶片的横截面为对称翼型，在中心转轴的外侧圆周方向均布有至少两个的直叶片，直叶片与中心转轴之间通过设置支架固定连接在一起，中心转轴的上端安装在增速器的低速输入端上，中心转轴的轴线与地平面相垂直。

4.根据权利要求1或2所述的电动汽车辅助续航器，其特征在于还包括起动马达、起动开关，在发电机的转轴上安装有飞轮，在飞轮右侧的风箱顶部外壁上安装有起动马达，起动马达上设置有能与飞轮相啮合的驱动齿轮，副蓄电池与起动马达、起动开关电连接在一起，起动开关设置在电动汽车内部的中控台上以控制起动马达的运行，起动马达位于防护罩内。

5.根据权利要求3所述的电动汽车辅助续航器，其特征在于还包括起动马达、起动开关，在发电机的转轴上安装有飞轮，在飞轮右侧的风箱顶部外壁上安装有起动马达，起动马达上设置有能与飞轮相啮合的驱动齿轮，副蓄电池与起动马达、起动开关电连接在一起，起动开关设置在电动汽车内部的中控台上以控制起动马达的运行，起动马达位于防护罩内。

6.根据权利要求3所述的电动汽车辅助续航器，其特征在于在防护罩的顶部外壁上还安装有太阳能板，在电动汽车的车头机舱内安装有充电用的光伏控制器，太阳能板的电输出端与光伏控制器的输入端电连接，光伏控制器的输出端分别与副蓄电池、主蓄电池电连接在一起。

7.根据权利要求4所述的电动汽车辅助续航器，其特征在于在防护罩的顶部外壁上还安装有太阳能板，在电动汽车的车头机舱内安装有充电用的光伏控制器，太阳能板的电输出端与光伏控制器的输入端电连接，光伏控制器的输出端分别与副蓄电池、主蓄电池电连接在一起。

8.根据权利要求1、2、5所述的电动汽车辅助续航器，其特征在于在防护罩的顶部外壁上还安装有太阳能板，在电动汽车的车头机舱内安装有充电用的光伏控制器，太阳能板的电输出端与光伏控制器的输入端电连接，光伏控制器的输出端分别与副蓄电池、主蓄电池电连接在一起。

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