專利名稱：電動車輛及車輛行駛中克服風阻的能量回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛，尤其是電動車輛。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電動車輛是以車載蓄電池為電源，用電動機驅(qū)動車輪行駛，同時還用蓄電池 向車載的其他用電器件供電?，F(xiàn)有技術(shù)中存在有在車輛上加設(shè)包括風道的風力發(fā)電動力裝 置的電動車輛，如中國專利CN 2813353Y中公開的電力車的風力發(fā)電動力裝置。現(xiàn)有此類 用車輛行駛的迎風阻力發(fā)電的技術(shù)均存在實用性缺陷，這是由于根據(jù)能量守恒定律，能量 既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn) 移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量不變。不同形式的能量之間可以相互 轉(zhuǎn)化，且是通過做功來完成的這一轉(zhuǎn)化過程。如果想回收和利用風阻的能量，唯一的方法就 是使用風力發(fā)電機，但是如果簡單的在受力面加裝風力發(fā)電機，這樣只能增加風阻系數(shù)，更 大的浪費車輛本身的能量，其結(jié)果顯然是得不償失的?，F(xiàn)有技術(shù)不具備實用價值的根本原 因在于有幾點問題沒有克服，第一沒有先改變移動物體的形狀來降低風阻系數(shù)；第二傳統(tǒng) 的風力發(fā)電機在做功的時候，因為是同軸做功，其在負荷狀態(tài)下，葉片的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機中心 軸的轉(zhuǎn)速是相等的，因為發(fā)電機在做功的時候會產(chǎn)生粘合狀態(tài)，這樣葉片的速度會因為同 軸的原因降低轉(zhuǎn)速，最關(guān)鍵的是影響了葉片過風風量，在風速，也就是車速相等的情況下， 過風風量的不同，會嚴重影響車輛的風阻系數(shù)就不同；第三沒有徹底解決外型所造成的阻 力來自車后方的真空區(qū)，三廂式的房車之外型阻力會比掀背式休旅車小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不增大車輛風阻的車輛行駛中克服風阻的能量回收 方法，同時提供實施這種方法的電動車輛。本發(fā)明的電動車輛的技術(shù)方案是一種電動車輛，包括車體及車載用電器，車 體的車頭端部的迎風橫截面之內(nèi)開設(shè)有一個以上的進風口，車體內(nèi)設(shè)有沿直線延伸并貫通 車體頭尾兩端的風道，所述進風口設(shè)置于對應風道的前端，風道的后端設(shè)有開設(shè)于車體的 車尾端的出風口，風道中設(shè)有帶有風葉或風輪的風機，風機的轉(zhuǎn)軸與減速裝置的輸入端傳 動連接，該減速裝置的輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1，減速裝置的輸出端與設(shè)置于風道之 外的車體上的發(fā)電機的輸入軸傳動連接，發(fā)電機的輸出電路上連有用于向車載用電器供電 的蓄電池。本發(fā)明的車輛行駛中克服風阻的能量回收方法的一種技術(shù)方案是在車輛的 車頭表面的迎風橫截面之內(nèi)開設(shè)進風口，在車體中開設(shè)由進風口向后通至車尾的對應出風 口的風道，在風道中設(shè)置用于驅(qū)動置于風道之外的車載風力發(fā)電機的風機，風機的輸出軸 通過輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1的減速裝置與所述的風力發(fā)電機傳動連接，使風機主 軸在轉(zhuǎn)速大于發(fā)電機主軸轉(zhuǎn)速的情況下驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，發(fā)電機的產(chǎn)生的電力儲存到車載 蓄電池供車輛的用電器件使用。
本發(fā)明的車輛行駛中克服風阻的能量回收方法的另一種技術(shù)方案是在原有 車輛的車頭表面的迎風橫截面之內(nèi)開設(shè)不增大原有車輛的迎風橫截面的進風口，在車體中 設(shè)置由進風口向后通至車尾的對應出風口的風道，在風道中設(shè)置用于驅(qū)動置于風道之外的 車載風力發(fā)電機的風機，風機的輸出軸通過輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1的減速裝置與 所述的風力發(fā)電機傳動連接，使風機主軸在轉(zhuǎn)速大于發(fā)電機主軸轉(zhuǎn)速的情況下驅(qū)動發(fā)電機 轉(zhuǎn)動，發(fā)電機的產(chǎn)生的電力儲存到車載蓄電池供車輛的用電器件使用。所述進風口的位置選擇在車頭表面的車輛保險杠的左右兩端處。本發(fā)明符合能量守恒的定律，其廢能利用的原理在于本來來自于車輛電動機的 能量是在抗拒風阻的時候消失了，本發(fā)明是在抗拒風阻的同時，加以回收利用，延長車輛的 續(xù)航里程，并不是產(chǎn)生額外能量，而且本發(fā)明可以在無動力的下坡行駛或停車時對自然能 量加以回收，并提高回收效率。本發(fā)明的有益效果是針對現(xiàn)有的利用車輛行駛中風的阻力 發(fā)電的技術(shù)中所存在問題，本發(fā)明用來來實現(xiàn)風阻的能量回收和利用的關(guān)鍵設(shè)備是風力發(fā) 電機的減速裝置和風道及進風口的設(shè)置，風道的進風口設(shè)置于車輛迎風橫截面內(nèi)部，如同 在原先車輛的平板迎風面處將平板卷成圓筒狀，筒口迎風向前，風從圓筒中間穿過，再從另 一個口排出，自然不會增大原車輛的迎風阻力。而且本發(fā)明采用輸入轉(zhuǎn)速大于輸出轉(zhuǎn)速的 減速機來傳遞風機到發(fā)電機的動力，由于目前的風力發(fā)電機是固定在某位置靜止不動的， 是依靠流動的風來啟動葉片旋轉(zhuǎn)，將能量通過直連或增速器傳遞給發(fā)電機，發(fā)出電能。因為 風力機是固定安裝，所以目前的風力機只考慮風葉在高風速下的堅固性，而減小了葉片迎 風面積和葉片數(shù)量，并增加葉片的直徑，這樣可以降低風葉的轉(zhuǎn)速，達到安全低速運行的目 的，這樣就可以在大風速的情況下正常運行發(fā)電，這種設(shè)計對固定在某位置靜止不動的風 力發(fā)電機來講是完全有效和正確的。但是要想用目前的風力發(fā)電機組解決電動汽車風阻 的能量回收和利用是多余的，現(xiàn)有的采用輸入轉(zhuǎn)速小于輸出轉(zhuǎn)速的增速器只能在原有的風 阻系數(shù)之上增加更多的風阻。而電動汽車行駛中風阻的能量回收，首先要確立電動汽車產(chǎn) 生風阻的位置，也就是迎風橫截面，風能回收設(shè)備的葉片面積以及做功點的安裝位置一定 要小于和取代車型優(yōu)化后的迎風橫截面，來接收來自前方的風阻，迎風通過撞擊風力機的 葉片，使風力機產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，迎風撞擊葉片后將風阻轉(zhuǎn)移到了葉片，因為葉片存在著一定的角 度，在風力和中心軸承的作用下，迫使葉輪旋轉(zhuǎn)。在車速與時間不變的情況下葉輪旋轉(zhuǎn)速度 的快慢將直接影響風阻的能量回收，葉輪的旋轉(zhuǎn)速度，跟負荷有關(guān)，為了不減少負荷，不降 低葉輪轉(zhuǎn)速，就必須采用減速裝置，用葉輪的小輸出輪帶動負荷的大輸入輪，在力矩損失較 小的狀態(tài)下，把阻力轉(zhuǎn)移到帶負荷的發(fā)電機上，迎風沿著葉片的角度劃過葉片，到達葉片后 面，這樣循環(huán)往復，留下的就是旋轉(zhuǎn)能量。成功的完成阻力轉(zhuǎn)換為能量的轉(zhuǎn)移工作過程。將 原來用于抵消風阻的電耗，成功的回收到了備用蓄電池，回收的能量可用作備用電源，如延 長續(xù)航里程，車內(nèi)空調(diào)，車燈，電動玻璃，音響等，減少了主電池的損失。同時，本發(fā)明在車輛 中設(shè)置有自車頭向車尾貫通延伸的氣道，當車輛行駛中的迎風沿著葉片的角度劃過葉片， 為了使氣流到達風機葉片后面不能讓氣流形成渦流狀態(tài)，必須快速排出并且不能增加汽車 阻力，而本發(fā)明中的與風機對應的一條與氣流平行又通暢的風道，就可以讓氣流在汽車尾 部排出，利用汽車尾部排出的氣流可以破壞來自外型所造成的車后方的真空區(qū)，真空區(qū)越 小，進一步減小車輛行駛的阻力。


圖1是本發(fā)明的電動車輛的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的電動車輛的實施例1的原理圖3是本發(fā)明的電動車輛的實施例2的原理圖； 圖4發(fā)明的電動車輛的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1、2所示，本發(fā)明的電動車輛的實施例1，電動車輛的車體呈流線型，車體的 車頭端部的迎風面上開設(shè)有一個進風口 1，車體內(nèi)設(shè)有沿直線延伸并貫通車體頭尾兩端的 風道，所述進風口 1設(shè)置于風道的前端，風道的后端設(shè)有開設(shè)于車體的車尾端的出風口，風 道中設(shè)有帶有風葉或風輪的風機，風機的轉(zhuǎn)軸與減速裝置的輸入端傳動連接，該減速裝置 的輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1，減速裝置可具體選擇使用齒輪減速箱，使風機主軸在轉(zhuǎn) 速大于發(fā)電機主軸轉(zhuǎn)速的情況下驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1的減速 裝置是的廢能回收的關(guān)鍵，由于風葉的轉(zhuǎn)速直接影響通過風道的風速和車輛的風阻系數(shù)， 在風葉高速旋轉(zhuǎn)的情況下，風葉的風阻系數(shù)將小于進風口所在的車頭迎風橫截面為封閉時 的風阻系數(shù)，這樣就在不增加原有車輛的風阻系數(shù)的情況下，將車輛克服風阻時所消耗的 能量通過風葉及發(fā)電機回收到蓄電池中。減速裝置的輸出端與設(shè)置于風道之外的車體上的 發(fā)電機的輸入軸傳動連接，發(fā)電機的輸出端經(jīng)整流器接入充電切換開關(guān)的進線端，充電切 換開關(guān)有兩路以上的出線并分別接入兩個以上的蓄電池，各蓄電池的輸出端對應接入供電 切換開關(guān)的進線端，供電切換開關(guān)的出線端接入逆變器，逆變器的輸出端接入電動機，電動 機的動力輸出端與電動車輛的后橋減速箱的輸入軸傳動連接。實施例1的車輛在平路行駛、或是在無動力下坡行駛、或是在有風情況下停車時， 風機的風葉或風輪通過輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1的減速裝置，將扭矩傳輸給風道外 置的發(fā)電機的主軸，開始發(fā)電，充電切換開關(guān)根據(jù)兩塊蓄電池的電量而選擇控制對哪個蓄 電池充電，供電切換開關(guān)根據(jù)蓄電池的電量以及車輛行駛狀態(tài)而選擇控制是否供電、哪個 蓄電池供電。充電切換開關(guān)和供電切換開關(guān)可通過計算機及控制電路進行智能切換控制， 也可以通過駕駛室內(nèi)的顯示由司機通過開關(guān)按鈕人為進行切換控制。上述控制方式、控制 電路的設(shè)計屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)設(shè)計，此處不再詳述。另外實施例中的減速裝置并 不限于齒輪減速箱，也可以采用公知技術(shù)中的輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1的其他減速 裝置，如小輪帶動大輪的皮帶、鏈條等減速傳動機構(gòu)。上述實施例僅為本發(fā)明實施的一種方式，電動車輛也可以是三輪車或兩輪車，所 述風道可設(shè)置多個，其進風口可設(shè)置于車頭端部的迎風橫截面之內(nèi)的合適位置，而不應在 車頭輪廓以外的位置加設(shè)風道，這樣設(shè)置的目的是為在不增加車輛的風阻系數(shù)的前提下， 以不大于原有車輛風阻負荷來驅(qū)動風道中風機轉(zhuǎn)動。而其中的兩蓄電池在利用車輛行駛 中克服風阻的廢能被充電時為一個充電，另一個為車輛提供電力，而且均可在停車時使用 外部電源充電，利用車輛行駛中克服風阻的廢能充電作為車輛電能補充手段，除了可供應 電動機延長續(xù)航里程外，還可以供應車輛的其他用電設(shè)備，如車內(nèi)空調(diào)，車燈，電動玻璃、雨 刷、音響等，減少了主電池的損失，以上的其他供電控制方式、電路的設(shè)計屬于本領(lǐng)域技術(shù) 人員的常規(guī)設(shè)計，此處不再詳述。
如圖3、圖4所示，本發(fā)明的電動車輛的實施例2，與實施例1的不同之處在于風 道為設(shè)置于車體兩側(cè)的兩個，兩風道的進風口設(shè)置于車頭下部的保險杠的左右兩端的垂直 于車輛行駛方向的迎風面上。兩風道中均設(shè)有風機，各風機通過發(fā)電機、整流器及充電器切 換開關(guān)向?qū)男铍姵毓╇姡铍姵赜腥齻€，各蓄電池可通過供電切換開關(guān)的切換來選擇 充電、備用或工作狀態(tài)，以驅(qū)動電動機或車載的其他用電器的工作。本發(fā)明的車輛行駛中克服風阻的能量回收方法的實施例1，如圖1、圖2所顯示的 以及上述的電動車輛的實施例1中的描述，在車輛的車頭表面的迎風橫截面之內(nèi)開設(shè)進 風口，在車體中開設(shè)由進風口向后通至車尾的對應出風口的風道，在風道中設(shè)置用于驅(qū)動 置于風道之外的車載風力發(fā)電機的風機，風機的輸出軸通過輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于 1的減速裝置與所述的風力發(fā)電機傳動連接，使風機主軸在轉(zhuǎn)速大于發(fā)電機主軸轉(zhuǎn)速的情 況下驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，發(fā)電機的產(chǎn)生的電力儲存到車載蓄電池供車輛的用電器件使用。本發(fā)明的車輛行駛中克服風阻的能量回收方法的實施例2，屬于對原有車輛的改 造，如圖3、圖4所顯示的以及上述的電動車輛的實施例2中的描述，在原有車輛的車頭表 面的迎風橫截面之內(nèi)開設(shè)不增大原有車輛的迎風橫截面的進風口，為不影響原有車輛內(nèi)部 結(jié)構(gòu)以及車廂空間，進風口的位置選擇在車頭表面的車輛保險杠的左右兩端處，在車體中 設(shè)置由進風口向后通至車尾的對應出風口的風道，在風道中設(shè)置用于驅(qū)動置于風道之外的 車載風力發(fā)電機的風機，風機的輸出軸通過輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1的減速裝置與 所述的風力發(fā)電機傳動連接，使風機主軸在轉(zhuǎn)速大于發(fā)電機主軸轉(zhuǎn)速的情況下驅(qū)動發(fā)電機 轉(zhuǎn)動，發(fā)電機的產(chǎn)生的電力儲存到車載蓄電池供車輛的用電器件使用，輸入軸與輸出軸的 轉(zhuǎn)速比大于1的減速裝置是的廢能回收的關(guān)鍵，由于高速轉(zhuǎn)動的風葉的迎風面積小于原有 的保險杠橫截面積，風葉的轉(zhuǎn)速直接影響車輛的風阻系數(shù)，在實際發(fā)電負荷狀態(tài)下，由于輸 入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1的減速裝置的作用，風葉的轉(zhuǎn)速下降較少，風葉的風阻系數(shù) 仍要小于原車輛保險杠迎風面的風阻系數(shù)，這樣就在不增加或減少了原有車輛的風阻系數(shù) 的情況下，將車輛克服風阻時所消耗的能量通過風葉及發(fā)電機回收到蓄電池中。
權(quán)利要求
一種電動車輛，包括車體及車載用電器，其特征在于車體的車頭端部的迎風橫截面之內(nèi)開設(shè)有一個以上的進風口，車體內(nèi)設(shè)有沿直線延伸并貫通車體頭尾兩端的風道，所述進風口設(shè)置于對應風道的前端，風道的后端設(shè)有開設(shè)于車體的車尾端的出風口，風道中設(shè)有帶有風葉或風輪的風機，風機的轉(zhuǎn)軸與減速裝置的輸入端傳動連接，該減速裝置的輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1，減速裝置的輸出端與設(shè)置于風道之外的車體上的發(fā)電機的輸入軸傳動連接，發(fā)電機的輸出電路上連有用于向車載用電器供電的蓄電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛，其特征在于所述車載用電器包括用于驅(qū)動車輛 的電動機，所述發(fā)電機的輸出端經(jīng)整流器接入充電切換開關(guān)的進線端，充電切換開關(guān)有兩 路以上的出線并分別接入兩個以上的蓄電池，各蓄電池的輸出端對應接入供電切換開關(guān)的 進線端，供電切換開關(guān)的出線端接入逆變器，逆變器的輸出端接入電動機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛，其特征在于所述風道為設(shè)置于車體兩側(cè)的兩個， 兩風道的進風口設(shè)置于車頭下部的保險杠的左右兩端的垂直于車輛行駛方向的迎風面上， 兩風道中均設(shè)有風機，各風機通過發(fā)電機、整流器及充電器切換開關(guān)向?qū)男铍姵毓╇姟?br> 4.車輛行駛中克服風阻的能量回收方法，其特征在于在車輛的車頭表面的迎風橫截 面之內(nèi)開設(shè)進風口，在車體中開設(shè)由進風口向后通至車尾的對應出風口的風道，在風道中 設(shè)置用于驅(qū)動置于風道之外的車載風力發(fā)電機的風機，風機的輸出軸通過輸入軸與輸出軸 的轉(zhuǎn)速比大于1的減速裝置與所述的風力發(fā)電機傳動連接，使風機主軸在轉(zhuǎn)速大于發(fā)電機 主軸轉(zhuǎn)速的情況下驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，發(fā)電機的產(chǎn)生的電力儲存到車載蓄電池供車輛的用電 器件使用。
5.車輛行駛中克服風阻的能量回收方法，其特征在于在原有車輛的車頭表面的迎風 橫截面之內(nèi)開設(shè)不增大原有車輛的迎風橫截面的進風口，在車體中設(shè)置由進風口向后通至 車尾的對應出風口的風道，在風道中設(shè)置用于驅(qū)動置于風道之外的車載風力發(fā)電機的風 機，風機的輸出軸通過輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1的減速裝置與所述的風力發(fā)電機傳 動連接，使風機主軸在轉(zhuǎn)速大于發(fā)電機主軸轉(zhuǎn)速的情況下驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，發(fā)電機的產(chǎn)生 的電力儲存到車載蓄電池供車輛的用電器件使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述車輛行駛中克服風阻的能量回收方法，其特征在于進風口的 位置選擇在車頭表面的車輛保險杠的左右兩端處。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動車輛及車輛行駛中克服風阻的能量回收方法，該電動車輛包括車體及車載用電器，車體內(nèi)設(shè)有沿直線延伸并貫通車體頭尾兩端的風道，所述進風口設(shè)置于對應風道的前端，風道的后端設(shè)有開設(shè)于車體的車尾端的出風口，風道中設(shè)有帶有風葉或風輪的風機，風機的轉(zhuǎn)軸與減速裝置的輸入端傳動連接，該減速裝置的輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比大于1，減速裝置的輸出端與設(shè)置于風道之外的車體上的發(fā)電機的輸入軸傳動連接，發(fā)電機的輸出電路上連有用于向車載用電器供電的蓄電池。本發(fā)明將原來用于抵消風阻的電耗，成功的回收到了備用蓄電池，回收的能量可用作備用電源，如延長續(xù)航里程，供應車內(nèi)空調(diào)，車燈，電動玻璃，音響等，減少了主電池的損失。
文檔編號B60L8/00GK101890912SQ20101020962
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者蘇宏亮 申請人:蘇宏亮