CN116552257B - 一种集成式车顶发电换气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源汽车发电领域，具体为一种集成式车顶发电换气系统，所述发电换气系统包括：安装于所述车顶边角处的四个升降风柱发电装置，每个所述升降风柱发电装置的下部位于车厢内，每个所述升降风柱发电装置的上部位于车顶上；及安装于所述车顶且用于收纳四个所述升降风柱发电装置的抽屉式太阳能装置；通过设置抽屉式太阳能装置，使得光伏电池板可以伸缩增大发电面积，也可以起到遮阳隔热降温效果，通过设置升降风柱发电装置，停车时，升降风柱发电装置的上部能够升起并随风转动进行发电，为新能源车电池储备续航电力新能源车在静止的时候，不需要开启车载电池，也可以循环使用新风，呼吸新鲜空气。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车发电领域，具体为一种集成式车顶发电换气系统。
背景技术
已经测试的传统新能源车车载光伏板面积小，发电功率低，无法满足新能源车的增电续航；对于每百公里电耗达10-15kwh的新能源车，传统光伏板发电量只有0.5-1kwh左右，只可以行使5-6.7km，因此实施困难。
新能源汽车，能量回收的电力是微小的，主要依靠充电桩充电，为了提高新能源汽车电池续航能力，研发此发电系统，安装在新能源车的顶部，与顶部隧道风能装置及升降循环风柱三者共同作用，产生较大的电力，提供新能源汽车续航、车内空气循环及制冷之用，有效满足新能源车的增电续航。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种集成式车顶发电换气系统来解决新能源汽车能耗的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种集成式车顶发电换气系统，所述发电换气系统包括：
安装于所述车顶边角处的四个升降风柱发电装置，每个所述升降风柱发电装置的下部位于车厢内，每个所述升降风柱发电装置的上部位于车顶上；及
安装于所述车顶且用于收纳四个所述升降风柱发电装置的抽屉式太阳能装置；
停车时，所述升降风柱发电装置的上部能够升起并随风转动，且所述抽屉式太阳能装置能够展开；行车时，所述抽屉式太阳能装置能够缩回，且所述升降风柱发电装置的上部能够下降至被所述抽屉式太阳能装置收纳。
进一步的，所述升降风柱发电装置包括：
安装在车厢内的循环风筒，所述风筒上端安装有风筒盖，所述循环风筒侧壁开有若干第一通风孔；
滑动安装在所述风筒盖上的升降柱，所述升降柱轴向中部设为中空，且所述升降柱的中空处的侧壁开有若干第二通风孔，所述升降柱的下部位于所述循环风筒腔内；
安装在所述循环风筒腔内底部的升降装置；
安装在所述升降装置上端的第一发电机，所述第一发电机的转动轴与所述升降柱固定连接；及
设置于所述升降柱上部的至少三个扇叶组，所述扇叶组上部设置有聚风板；
所述第二通风孔的轴线与所述升降柱的轴线夹角为45至75度。
进一步的，所述升降柱的下部安装有换气扇；靠近车辆前部的两个所述换气扇的吹风方向向下，靠近车辆尾部的两个所述换气扇的吹风方向向上。
进一步的，所述扇叶组包括若干扇叶片，所述升降柱的上段设有至少三个叶片槽，每个所述叶片槽内竖向阶梯式设有供任一所述扇叶组的扇叶片滑动的若干叶片滑槽。
进一步的，所述升降柱的中空内安装有过滤芯。
进一步的，所述第一太阳能组件包括：第一太阳能板；
与所述第一太阳能板铰接的且滑动安装于所述纵向滑轨上的第一滑动铰接座；及与所述第一滑动铰接座连接的电动或气动推杆装置；所述第一太阳能板的底部安装有至少两组与所述纵向滑轨滚动连接的第一滚轮；
所述第二太阳能组件包括：第二太阳能板，及与所述第二太阳能板铰接的且滑动安装于所述横向滑轨上的第二滑动铰接座；
所述第二太阳能板的底部安装有多组与所述两个纵向滑轨滚动连接的第二滚轮；
所述第一滑动铰接座与所述第二滑动铰接座通过丝杆组件连接。
进一步的，所述第一太阳能组件包括：
第一太阳能板；
与所述第一太阳能板铰接的且滑动安装于所述纵向滑轨上的第一滑动铰接座；及
与所述第一滑动铰接座连接的电动或气动推杆装置；
所述第一太阳能板的底部安装有至少两组与所述纵向滑轨滚动连接的第一滚轮。
所述第二太阳能组件包括：
第二太阳能板，及与所述第二太阳能板铰接的且滑动安装于所述横向滑轨上的第二滑动铰接座；
所述第二太阳能板的底部安装有多组与所述两个纵向滑轨滚动连接的第二滚轮；
所述第一滑动铰接座与所述第二滑动铰接座通过丝杆组件连接。
进一步的，所述丝杆组件包括：
安装在所述第一滑动铰接座上的齿条；
与所述齿条啮合连接的齿轮；及
双头丝杆；
所述齿轮固定在所述双头丝杆的中部，所述双头丝杆位于所述齿轮两侧的螺纹旋向相反；
所述第二滑动铰接座上设有螺纹孔，所述双头丝杆的两端分别与同一横向的两个所述第二滑动铰接座上的螺纹孔连接。
进一步的，所述容纳顶部沿车辆行经方向上设有风道；
所述风道内安装有风力发电装置；
所述风力发电装置包括第二发电机及旋转叶片；
所述旋转叶片为锥形螺旋状。
进一步的，所述第一太阳能板及所述第二太阳能板上均设有柔性光伏板；
所述柔性光伏板的外表设有透镜树脂膜；
所述透镜树脂膜上密布有用于折射太阳光的广角弧形凸起。
本发明的有益效果是：
通过设置能够展开的抽屉式太阳能装置，使得光伏电池板可以伸缩增大发电面积，也可以起到遮阳隔热降温效果，以降低夏季汽车内温度，减少汽车空调制冷的能耗。
通过设置升降风柱发电装置，停车时，升降风柱发电装置的上部能够升起并随风转动进行发电，为新能源车电池储备续航电力。
新能源车在静止的时候，不需要开启车载电池，也可以循环使用新风，呼吸新鲜空气。
附图说明
图1为本发明配合新能源车的安装示意图；
图2为本发明的整体结构示意图一；
图3为图2中“A”处的局部放大图；
图4为本发明的整体结构示意图二；
图5为图4中“B”处的局部放大图；
图6为本发明升降风柱发电装置的整体结构分解示意图；
图7为图6中“C”处的局部放大图；
图8为本发明抽屉式太阳能装置的局部结构示意图；
图9为图8中“D”处的局部放大图；
图10为本发明容纳顶部及风力发电装置的结构示意图；
图11为本发明整体结构的底部视角图；
附图中，各标号所代表的零部件列表如下：
1、升降风柱发电装置；11、循环风筒；111、换气扇；12、风筒盖；13、第一通风孔；14、升降柱；141、叶片槽；1411、叶片滑槽；15、第二通风孔；16、升降装置；17、第一发电机；18、扇叶组；181、扇叶片；19、聚风板；
2、抽屉式太阳能装置；21、安装底座；22、纵向滑轨；23、横向滑轨；
24、第一太阳能组件；241、第一太阳能板；242、第一滑动铰接座；243、电动或气动推杆装置；244、第一滚轮；
25、第二太阳能组件；251、第二太阳能板；252、第二滑动铰接座；2521、螺纹孔；253、第二滚轮；
26、容纳顶部；261、收纳槽；262、风道；
3、过滤芯；
4、丝杆组件；41、齿条；42、齿轮；43、双头丝杆；
5、风力发电装置；51、第二发电机；52、旋转叶片；
6、光伏板；61、透镜树脂膜；62、弧形凸起。
实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供了以下优选的实施例：
参考图1至图11所示，一种集成式车顶发电换气系统，发电换气系统包括：
安装于车顶边角处的四个升降风柱发电装置1，每个升降风柱发电装置1的下部位于车厢内，每个升降风柱发电装置1的上部位于车顶上；及
安装于车顶且用于收纳四个升降风柱发电装置1的抽屉式太阳能装置2；
停车时，升降风柱发电装置1的上部能够升起并随风转动，且抽屉式太阳能装置2能够展开；行车时，抽屉式太阳能装置2能够缩回，且升降风柱发电装置1的上部能够下降至被抽屉式太阳能装置2收纳。
优选的，升降风柱发电装置1包括：
安装在车厢内的循环风筒11，风筒上端安装有风筒盖12，循环风筒11侧壁开有若干第一通风孔13；
滑动安装在风筒盖12上的升降柱14，升降柱14轴向中部设为中空，且升降柱14的中空处的侧壁开有若干第二通风孔15，升降柱14的下部位于循环风筒11腔内；
安装在循环风筒11腔内底部的升降装置16；
安装在升降装置16上端的第一发电机17，第一发电机17的转动轴与升降柱14固定连接；及
设置于升降柱14上部的至少三个扇叶组18，扇叶组18上部设置有聚风板19；
第二通风孔15的轴线与升降柱14的轴线夹角为45至75度。
在车梁柱和容纳顶部26的四个夹角处，分布四个升降风柱发电装置1，循环风筒11下部设有第一通风孔13，可延伸至车室排气扇处，在循环风筒11内置有升降装置16，可以理解的是，这里讲的升降装置16可以为气缸，也可以为电动推杆；停车时，升降装置16驱动第一发电机17向上运动，带动升降柱14上升，扇叶组18的扇叶片181分别沿着叶片滑槽1411依次下滑打开，形成一个整体的叶片板，风力吹动扇叶组18，带动升降柱14转动，升降柱14带动第一发电机17的转轴转动实现风力发电。
优选的，升降柱14的下部安装有换气扇111；靠近车辆前部的两个换气扇111的吹风方向向下，靠近车辆尾部的两个换气扇111的吹风方向向上。
前后换气扇111的旋向不同，主要考虑换气对流的问题，因为换气是在停车时进行，因此只要设置前后其中两个换气扇111的吹风方向相反即可，按照惯常方式，多习惯前进风后出风的设计；因此，将前面两个换气扇111的吹风方向设置向下，用于进风，将后面两个换气扇111的吹风方向设置向上，用于出风；具体使用时，可以仅打开对角的两个升降柱14，实现最大效率的对流换风。
车辆在静止的时候，不需要开启车载电池，也可以循环使用新风，呼吸新鲜空气，有效避免车辆静止状态人员在车内休息时缺氧问题的发生。
优选的，扇叶组18包括若干扇叶片181，升降柱14的上段设有至少三个叶片槽141，每个叶片槽141内竖向阶梯式设有供任一扇叶组18的扇叶片181滑动的若干叶片滑槽1411。
行车时，升降风柱发电装置1处于收纳状态，扇叶组18的扇叶片181均位于叶片滑槽1411的上端。
停车时，扇叶组18的扇叶片181分别沿着叶片滑槽1411依次下滑打开，形成一个整体的叶片板，能够在风吹的情况下带动升降柱14转动，进而带动第一发电机17发电。
优选的，升降柱14的中空内安装有过滤芯3。
升降柱14上设有第二通风孔15用于通风换气，为了防止灰尘进入，在升降柱14的中空内安装过滤芯3，升降柱14升起后第二通风孔15打开，新鲜空气顺着升降柱14的中空进入车内空间。
优选的，抽屉式太阳能装置2包括：
固定在车顶上的安装底座21，安装底座21上设有纵向滑轨22和两个横向滑轨23；
滑动安装在纵向滑轨22上的两个第一太阳能组件24；
滑动安装在横向滑轨23上的两个第二太阳能组件25；及
固定在安装底座21上的容纳顶部26，容纳顶部26上端开设有四个用于容纳聚风板19的收纳槽261。
具体实施时，容纳顶部26可布满光伏板6，最大限度的利用顶部空间，提高发电量；第一太阳能组件24和第二太阳能组件25均能够滑动伸展及收纳，且第一太阳能组件24同步带动第二太阳能组件25的运动。
优选的，第一太阳能组件24包括：
第一太阳能板241；
与第一太阳能板241铰接的且滑动安装于纵向滑轨22上的第一滑动铰接座242；及
与第一滑动铰接座242连接的电动或气动推杆装置243；
第一太阳能板241的底部安装有至少两组与纵向滑轨22滚动连接的第一滚轮244；
第二太阳能组件25包括：
第二太阳能板251，及与第二太阳能板251铰接的且滑动安装于横向滑轨23上的第二滑动铰接座252；
第二太阳能板251的底部安装有多组与两个纵向滑轨22滚动连接的第二滚轮253；
第一滑动铰接座242与第二滑动铰接座252通过丝杆组件4连接。
纵向滑轨22及横向滑轨23的端部均设有圆弧，光伏板6可以伸缩开增大发电面积，当光伏板6向外推动的过程中，最外侧的第一滚轮244与第二滚轮253分别脱离圆弧，最内侧的第一滚轮244与第二滚轮253分别压在圆弧上，实现了第一太阳能板241与第二太阳能板251的外侧向下倾斜，进而可以起到遮阳降低汽车温度的效果。
优选的，丝杆组件4包括：
安装在第一滑动铰接座242上的齿条41；
与齿条41啮合连接的齿轮42；及
双头丝杆43；
齿轮42固定在双头丝杆43的中部，双头丝杆43位于齿轮42两侧的螺纹旋向相反；
第二滑动铰接座252上设有螺纹孔2521，双头丝杆43的两端分别与同一横向的两个第二滑动铰接座252上的螺纹孔2521连接。
第一太阳能板241在伸开及收缩时，第一滑动铰接座242驱动丝杆组件4运动，进而带动第二滑动铰接座252上的第二太阳能板251伸开及收缩，具体的实施时，需考虑二者行程关系设置纵向滑轨22及横向滑轨23的长度比，及设置丝杆组件4的驱动比，以实现运动同步；此外，还要注意二者之间的让位关系，实施例中示出一种横向滑轨23给第一太阳能板241开设让位缺口的情形。
优选的，容纳顶部26沿车辆行经方向上设有风道262；
风道262内安装有风力发电装置5；
风力发电装置5包括第二发电机51及旋转叶片52；
旋转叶片52为锥形螺旋状。
风道262位于汽车的前风挡玻璃的扰流处，在汽车行进时，前风挡扰流处的风力最大，风道262入口设置也有平滑扰流的收纳口部，强劲的风力进入风道262内推动旋转叶片52转动，螺旋状的旋转叶片52前大后小，大面积端受风，小面积端出风，中部逐渐收紧的螺旋状能够将风力进一步增大，使得旋转叶片52转速增大的同时，扭矩也随之增大，实验测得螺旋状的旋转叶片52的发电效率约为轴流扇叶的1.5倍。
汽车的前格栅内部也可设置若干个风力发电装置5，将汽车的行进风阻变成有用的发电动力。
优选的，第一太阳能板241及第二太阳能板251上均设有柔性的光伏板6；
柔性光伏板6的外表设有透镜树脂膜61；
透镜树脂膜61上密布有用于折射太阳光的广角弧形凸起62。
在光伏板6上分布有折射光柱广角弧形的透镜树脂膜61，可以接收太阳在不同角度时候的光，保持光伏板6的接收光照的强度，尤其是非正午的光线。
在每一块光伏板6上有一层镜面，镜面上设有多个凸透光光学树脂，树脂上分布有轮状交错的纹理，左侧呈120度倾斜的线状，右侧呈120度倾斜的线状，半轮依次分布在左右交错线状的格子内部，增加了光伏板6表面的粗糙度及整体厚度，提高了光伏板6的发电效率，发电量有效增加。
工作原理：在车梁柱和容纳顶部26的四个夹角处，分布四个升降风柱发电装置1，循环风筒11下部设有第一通风孔13，可延伸至车室排气扇处，在循环风筒11内置有升降装置16，可以理解的是，这里讲的升降装置16可以为气缸，也可以为电动推杆；停车时，升降装置16驱动第一发电机17向上运动，带动升降柱14上升，扇叶组18的扇叶片181分别沿着叶片滑槽1411依次下滑打开，形成一个整体的叶片板，风力吹动扇叶组18，带动升降柱14转动，升降柱14带动第一发电机17的转轴转动实现风力发电；
行车时，升降风柱发电装置1处于收纳状态，扇叶组18的扇叶片181均位于叶片滑槽1411的上端；
停车时，扇叶组18的扇叶片181分别沿着叶片滑槽1411依次下滑打开，形成一个整体的叶片板，能够在风吹的情况下带动升降柱14转动，进而带动第一发电机17发电；
升降柱14上设有第二通风孔15用于通风换气，为了防止灰尘进入，在升降柱14的中空内安装过滤芯3，升降柱14升起后第二通风孔15打开，新鲜空气顺着升降柱14的中空进入车内空间；
纵向滑轨22及横向滑轨23的端部均设有圆弧，光伏板6可以伸缩开增大发电面积，当光伏板6向外推动的过程中，最外侧的第一滚轮244与第二滚轮253分别脱离圆弧，最内侧的第一滚轮244与第二滚轮253分别压在圆弧上，实现了第一太阳能板241与第二太阳能板251的外侧向下倾斜，进而可以起到遮阳降低汽车温度的效果；
风道262位于汽车的前风挡玻璃的扰流处，在汽车行进时，前风挡扰流处的风力最大，风道262入口设置也有平滑扰流的收纳口部，强劲的风力进入风道262内推动旋转叶片52转动，螺旋状的旋转叶片52前大后小，大面积端受风，小面积端出风，中部逐渐收紧的螺旋状能够将风力进一步增大，使得旋转叶片52转速增大的同时，扭矩也随之增大，实验测得螺旋状的旋转叶片52的发电效率约为轴流扇叶的1.5倍；
在每一块光伏板6上有一层镜面，镜面上设有多个凸透光光学树脂，树脂上分布有轮状交错的纹理，左侧呈120度倾斜的线状，右侧呈120度倾斜的线状，半轮依次分布在左右交错线状的格子内部，增加了光伏板6表面的粗糙度及整体厚度，提高了光伏板6的发电效率，发电量有效增加。
本发明的有益效果具体体现在以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种集成式车顶发电换气系统，其特征在于，所述发电换气系统包括：
安装于车顶边角处的四个升降风柱发电装置(1)，每个所述升降风柱发电装置(1)的下部位于车厢内，每个所述升降风柱发电装置(1)的上部位于所述车顶上；及
安装于所述车顶且用于收纳四个所述升降风柱发电装置(1)的抽屉式太阳能装置(2)；
停车时，所述升降风柱发电装置(1)的上部能够升起并随风转动，且所述抽屉式太阳能装置(2)能够展开；行车时，所述抽屉式太阳能装置(2)能够缩回，且所述升降风柱发电装置(1)的上部能够下降至被所述抽屉式太阳能装置(2)收纳；
所述升降风柱发电装置(1)包括：
安装在车厢内的循环风筒(11)，所述风筒上端安装有风筒盖(12)，所述循环风筒(11)侧壁开有若干第一通风孔(13)；
滑动安装在所述风筒盖(12)上的升降柱(14)，所述升降柱(14)轴向中部设为中空，且所述升降柱(14)的中空处的侧壁开有若干第二通风孔(15)，所述升降柱(14)的下部位于所述循环风筒(11)腔内；
安装在所述循环风筒(11)腔内底部的升降装置(16)；
安装在所述升降装置(16)上端的第一发电机(17)，所述第一发电机(17)的转动轴与所述升降柱(14)固定连接；及
设置于所述升降柱(14)上部的至少三个扇叶组(18)，所述扇叶组(18)上部设置有聚风板(19)；
所述第二通风孔(15)的轴线与所述升降柱(14)的轴线夹角为45至75度。
2.根据权利要求1所述的集成式车顶发电换气系统，其特征在于，所述升降柱(14)的下部安装有换气扇(111)；靠近车辆前部的两个所述换气扇(111)的吹风方向向下，靠近车辆尾部的两个所述换气扇(111)的吹风方向向上。
3.根据权利要求2所述的集成式车顶发电换气系统，其特征在于，所述扇叶组(18)包括若干扇叶片(181)，所述升降柱(14)的上段设有至少三个叶片槽(141)，每个所述叶片槽(141)内竖向阶梯式设有供任一所述扇叶组(18)的扇叶片(181)滑动的若干叶片滑槽(1411)。
4.根据权利要求3所述的集成式车顶发电换气系统，其特征在于，所述升降柱(14)的中空内安装有过滤芯(3)。
5.根据权利要求4所述的集成式车顶发电换气系统，其特征在于，所述抽屉式太阳能装置(2)包括：
固定在所述车顶上的安装底座(21)，所述安装底座(21)上设有纵向滑轨(22)和两个横向滑轨(23)；
滑动安装在所述纵向滑轨(22)上的两个第一太阳能组件(24)；
滑动安装在所述横向滑轨(23)上的两个第二太阳能组件(25)；及
固定在所述安装底座(21)上的容纳顶部(26)，所述容纳顶部(26)上端开设有四个用于容纳所述聚风板(19)的收纳槽(261)。
6.根据权利要求5所述的集成式车顶发电换气系统，其特征在于，所述第一太阳能组件(24)包括：
第一太阳能板(241)；
与所述第一太阳能板(241)铰接的且滑动安装于所述纵向滑轨(22)上的第一滑动铰接座(242)；及
与所述第一滑动铰接座(242)连接的电动或气动推杆装置(243)；
所述第一太阳能板(241)的底部安装有至少两组与所述纵向滑轨(22)滚动连接的第一滚轮(244)；
所述第二太阳能组件(25)包括：
第二太阳能板(251)，及与所述第二太阳能板(251)铰接的且滑动安装于所述横向滑轨(23)上的第二滑动铰接座(252)；
所述第二太阳能板(251)的底部安装有多组与所述两个纵向滑轨(22)滚动连接的第二滚轮(253)；
所述第一滑动铰接座(242)与所述第二滑动铰接座(252)通过丝杆组件(4)连接。
7.根据权利要求6所述的集成式车顶发电换气系统，其特征在于，所述丝杆组件(4)包括：
安装在所述第一滑动铰接座(242)上的齿条(41)；
与所述齿条(41)啮合连接的齿轮(42)；及
双头丝杆(43)；
所述齿轮(42)固定在所述双头丝杆(43)的中部，所述双头丝杆(43)位于所述齿轮(42)两侧的螺纹旋向相反；
所述第二滑动铰接座(252)上设有螺纹孔(2521)，所述双头丝杆(43)的两端分别与同一横向的两个所述第二滑动铰接座(252)上的螺纹孔(2521)连接。
8.根据权利要求5所述的集成式车顶发电换气系统，其特征在于，所述容纳顶部(26)沿车辆行经方向上设有风道(262)；
所述风道(262)内安装有风力发电装置(5)；
所述风力发电装置(5)包括第二发电机(51)及旋转叶片(52)；
所述旋转叶片(52)为锥形螺旋状。
9.根据权利要求6所述的集成式车顶发电换气系统，其特征在于，所述第一太阳能板(241)及所述第二太阳能板(251)上均设有柔性的光伏板(6)；
所述柔性光伏板(6)的外表设有透镜树脂膜(61)；
所述透镜树脂膜(61)上密布有用于折射太阳光的广角弧形凸起(62)。
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