一种利用风能发电的新车型制造技术

本发明专利技术涉及一种新车型设计，以现有车型为基础，在其机舱迎风面上配置风力发电系统并重新设计气动外形和结构布置的新车型。新车型特征在于：利用现有车辆的动力等系统，在车辆正面机舱部分配置了带导风装置的双向阻力式风力机的风力发电系统；导风装置提高气流能量密度并使高速气流方向垂直于车辆行驶方向；双向阻力式风力机高效利用风能且不产生作用于车辆行驶方向的阻力，控制系统始终保持风力机工作于高效率区。风力发电系统包括：导风装置、双向阻力式风力机、发电机、发电控制和保护装置等。发电系统收集车辆高速行驶时正面气流的动能用于发电，所发电能可用于车辆驱动及其他能耗项目，从而实现车辆的节能和降低污染物排放。放。放。

【技术实现步骤摘要】
一种利用风能发电的新车型


[0001]本专利技术涉及机动车节能和降低排放
，特别涉及一种利用风能发电的新车型。

技术介绍

[0002]现在是车的世界，全国及全球的机动车(以下简称车辆)数量是个天文数字，每年消耗的能源和排放的污染物也是天文数字，因此车辆降耗减排具有重大的经济和环保价值。车辆高速行驶时相对于车辆的迎面形成高速气流。该气流一方面形成对车辆高速行驶的的阻力，增加车辆的能耗；另一方面，该部分气流具有相当数量的动能并被直被接浪费了，如能充分利用该部分能量，即可实现车辆一定程度的节能降耗。
[0003]已有的设计和研究基本都是直接在车辆迎风面布置风力机(升力型或阻力型)用于收集车辆行驶时迎面的风能用于发电，发出的电能用动力电池存储并再用于驱动车辆行驶或做其他耗能用途，从而实现车辆节能减排的目的。如江苏大学江浩斌、李傲雪、马世典的申请号201510072127.9，佛山市致德建材有限公司梁国品的申请号201811507900.X，以及《森林工程》2015年第3期中张丽等的《电动汽车风能利用装置及其特性的研究》、《农业装备与车辆工程》2018年第8期中李仕生的《电动汽车的风能回收发电技术研究综述》等，都描述了利用车载风力发电机回收车辆行驶过程中风能从而实现车辆节能的可能性。陈炳河(来源：http：//blog.sina.com.cn/chenib)、唐振平(来自新华网作者詹敏)等还进行了由电动车改装工程样车的研制工作。但他们的研究都没有能投入实用阶段。
[0004]我们研究发现，上述的研究工作没有充分考虑车辆风能回收的实际问题，导致所设计的回收装置效率较低，降低了设计的实用性：第一、简单在车头布置风力机，影响了车辆的气动布局，破坏车辆已有的气动外形和结构特性；第二、风机运行时会产生较大的轴向阻力(车辆行驶方向)导致车辆阻力增加，该阻力随车速的增加而增加；第三、车辆迎风面积有限且风能密度相对较低，在较低的风机效率下，实际回收的能量有限；第四、通过风力机后的气流再次作用于车辆(二次阻力)，增大车辆的阻力。因此现有的车辆风力发电方案，使车辆在高速行驶时因风力发电装置而增加的气流综合阻力可能大于回收的电能，不能实现节能的目的，缺乏实用价值。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种利用风能发电的新车型的设计，通过现有车辆配置风力发电系统、气动外形和部分结构的全新设计、提高气流能量密度、提高风力机效率、消除因安装风力发电系统而增加对车辆的阻力等方面的综合设计，实现高效利用高速行驶车辆的气流动能回收发电，降低新车型能耗和减少排放的目的。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：一种利用风能发电的新车型，采用具有和现有同类车型相同的动力、控制、安全防护和驱动系统的车辆，将原车型的前机舱向前延长用于安装风力发电系统，通过对新车型气动外形和布置结构等的全新设计，使新车型具有优良的
气动外形、结构上的适应性和符合标准的安全性。
[0007]所述新车型，在车辆机舱迎风面配置了带导风装置的双向阻力式风力机的风力发电系统，该系统包括：安装于车辆机舱迎风面的导风装置、沿车辆中轴线布置的双向阻力式风力机以及和风力机连接的发电机、发电控制和保护装置、相应的储能、控制、保护、分配及驱动电机等(对于现有新能源车型，则可直接利用原车的储能、控制及驱动系统等)；所述导风装置一套为两件，具有相同的外形和规格，分别安装在所述新车型的机舱迎风面的左右两侧，一侧为正向安装，另一侧为反向安装；导风装置包括收集段和导气段，两个收集段刚好覆盖机舱迎风面，两个导气段出口都正对安装在车辆的中轴线上的双向阻力式风力机，在高度方向上相互错开且总体高度和风力机直径相等；所述收集段收集流向车辆前端的气流并使气流整流后进入所述的导气段，导气段一方面使气流方向渐变为垂直于车辆行驶方向，另一方面通过断面面积的收缩，使气流流速加快，从而提高气流能量密度；所述双向阻力式风力机风轮直径覆盖气流收集区域的高度，长度和导风装置相适应，采用阻力式叶片，风力机沿车辆轴线安装在收集段后部，不受迎面气流作用力，上下叶片正对导风装置左右导气段出口，形成双向作用式风力机，在风力机高度方向中心线上水平设置隔板以避免左右导气段出口气流短路；所述发电机为永磁交流发电机，配套参数相适应的发电控制和保护装置，通过调节发电机输出功率来调节发电机、进而调节风力机的转速，使风力机工作在最佳效率区；风力机转速在不同车速下稳定在设计范围内，从而保持发电机输出电压稳定在设计范围内，保护装置对发电机工作状态进行监控和保护，使系统能安全、稳定的工作；所述相应的储能、控制、保护、分配及驱动电机，对于原车型是非新能源车，则需要根据发电容量及车辆特性配置，对新能源车型则可共用原车的上述装备。
[0008]所述带导风装置的双向阻力式风力机的风力发电系统，可根据不同车型的机舱迎风面尺寸设计成不同的规格；也可设计成统一规格的模块化结构，根据不同车型的机舱迎风面安装配置1套或多套，多套发电系统可共用发电控制、保护、驱动等器件。
[0009]本专利技术的有益效果如下：新车型是在现有类似车型的基础上，配置了带导风装置的双向阻力式风力机的风力发电系统和相应的储能、控制、保护、分配及驱动电机等器件，经全新设计气动外形及相应结构而成，具有优良的气动特性和安全性，新车型的气动阻力特性和安全性能和原车型相同；新车型利用风力发电系统高效收集以前被浪费掉的机舱迎面风能发电作为车辆的辅助能源，降低车辆高速行驶时的能耗和污染物排放；新车型采用的带导风装置的双向阻力式风力机的风力发电系统，首先提高了风能密度，使风能更具回收价值；其次通过高效的风力机和保持高效风能利用的控制模式，提高了风能利用率，增加车辆风能回收的实用价值；第三通过气流的偏转，使二次气流的作用力不作用于车辆行驶方向，产生的侧向力相互抵消，不会对车辆产生风力机的轴向阻力和风力机后气流对车辆产生的二次阻力；新车型采用的带导风装置的双向阻力式风力机的风力发电系统，具有结构简单紧凑、重量轻、加工制造成本低廉、控制可靠安全等优势；
通过消除发电系统对车辆形成的阻力，提高风能发电量，使新车型和同类车型相比，具有更高的能效比，切实降低新车型的能耗和污染物排放量，使新车型具有良好的实用性、经济性，更符合低碳、环保需求。
附图说明
[0010]图1新车型结构示意图 1
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1原车型车辆 1
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2延长部分 1
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3原车型机舱迎风面 1
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4带导风装置的双向阻力式风力机发电系统 1
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5新车型机舱迎风面 1
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6驱动电机 1
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7储能装置
[0011]图2带导风装置的双向阻力式风力机发电系统示意图(正视) 1左收集段 2双向阻力式风力机 3左导气段 6右导气段 7右收集段 8隔板
[0012]图3带导风装置的双向阻力式风力机发电系统示意图(顶视)4发电机及发电控制和保护装置
[0013]图4单侧导风装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用风能发电的新车型，其特征在于：采用具有和现有同类车型相同的动力、控制、安全防护和驱动系统的车辆，在其机舱迎风面配置带导风装置的双向阻力式风力机的风力发电系统，并通过气动外形、布置结构等的全新设计，新车型具有优良的气动外形、结构上的适应性和符合标准的安全性；针对具有不同外形及迎风面积的车辆，将带导风装置的双向阻力式风力机的风力发电系统设计成相应的规格，也可设计成统一规格的模块化结构，根据不同车型的机舱迎风面配置1套或多套发电系统，形成多种类型和规格的新车型。2.根据权利要求1所述的一种利用风能发电的新车型，其特征在于：所述带导风装置的双向阻力式风力机的风力发电系统，包括成对安装于车辆机舱迎风面的导风装置、沿车辆中轴线布置的双向阻力式风力机(2)、隔板(8)、和风力机连接的发电机(4)以及发电控制和保护装置等；所述导风装置两件组成一套，具有相同的外形和规格，分别安装在所述新车型的机舱迎风面的左右两侧，一侧为正向安装，另一侧为反向安装，成组安装后两个导风装置的收集段(1)(7)都正对迎风面，两个导气段(3)(6)出口相对，并正对双向阻力式风力机(2)，在高度方向相互错开，总体高度等于风力机直径；所述导风装置，包括收集段(1)(7)和导气段(3)(6)，收集段将气流整流导入导气段，导气段具有渐变的角度和逐渐收缩的断面尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓涛，植丽霞，
申请(专利权)人：植丽霞，
类型：发明
国别省市：