本發(fā)明涉及純電動汽車制造領(lǐng)域，特別是涉及一種提升純電動汽車?yán)m(xù)航里程的方法。
背景技術(shù)：
：談到電動汽車時，通常都會面對這樣的問題：“電動汽車能跑多遠(yuǎn)？”因為在大多人的眼中，純電動的交通工具，諸如電動摩托或者電瓶車，往往只能行駛很短的距離。事實也是如此。相比能輕輕松松行駛500多公里的汽油車，大多數(shù)電動汽車的續(xù)航里程在150公里上下，達(dá)到500公里續(xù)航里程的，僅有特斯拉ModelS一款，這樣的續(xù)航里程完全不能夠滿足用戶的用車需求。另外，到底為什么大部分廠家都要把電動汽車的里程設(shè)計得這么短，也是人們常常思考的問題。將電動汽車行駛里程設(shè)計得較短，很大一方面的原因在于電池的成本問題。做一個簡單的計算：目前市面上的動力電池(以磷酸鐵鋰電池為例)，每一度電大概需要3000元左右，續(xù)航150公里的電動汽車大概需要24度電左右，總價格約為7萬元。也就是說，你買一輛續(xù)航里程150公里左右的電動汽車，其中7萬元是花在了電池上。因此，對于車企來說，要想生產(chǎn)一輛能夠與汽油車一較高下的電動汽車，首先在價格上不能比同類型汽油車高得離譜。所以，如果一輛車裝備了過多的電池，這輛電動汽車即使跑得再遠(yuǎn)，消費者也很難接受。2015年純電動汽車?yán)m(xù)航里程排名：名次純電動汽車品牌車型純電動汽車?yán)m(xù)航里程(公里)1比亞迪E63002騰勢電動汽車3003江淮何悅iEV52004辰起晨風(fēng)電動車160-1805長安E301606本田飛度EVCONCEDT1507賽歐SPRINGD20101308上汽榮威E50120由此可以看出，提升純電動汽車的續(xù)航里程意義十分重大，是發(fā)展電動汽車的關(guān)鍵，如果不能把純電動汽車一次充電的行駛里程增加到接近汽油車的水平，那么，讓人們使用電動汽車來節(jié)能減排，保護(hù)地球家園，就將是十分困難的工作。具報道，美國有個叫作RobertYost的工程師設(shè)計了一種風(fēng)力發(fā)電裝置——MicroCube，并裝在了一輛福特C-MaxEnergi上，表示能夠大幅度提升電動車的續(xù)航里程。這個叫做MicroCube的發(fā)電裝置其實是一套「小型風(fēng)扇+發(fā)電機(jī)」的組合，能夠輸出三相交流電，之后轉(zhuǎn)換成直流電給電池組充電。從美國專利商標(biāo)局(USPTO)查到了關(guān)于這套裝置的結(jié)構(gòu)圖。在登記的信息中，該專利的名字為：「Modularmicrowindturbine」(以上內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò))通過對這一專利結(jié)構(gòu)圖的分析，可以看到其使用的風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)車不過是阻力型的風(fēng)車，其效率不會高于15％，這就大大的削弱了這一裝置的實際效果，甚至其實用性都受到懷疑。在這一提升電動車的續(xù)航里程系統(tǒng)中，風(fēng)車效率大于30％才可能顯示出其提升純電動汽車?yán)m(xù)航里程的效果。另外，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出端與蓄電池的輸出端兩者的連接，只是為了使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成直流電給電池組充電，是并聯(lián)，這就不會產(chǎn)生正反饋效應(yīng)。本發(fā)明專利則采用效率更高的萬向風(fēng)車作為風(fēng)力發(fā)電的核心部件，利用萬向風(fēng)車的水平軸形式，完成電動汽車在行進(jìn)中所形成的風(fēng)力的風(fēng)電轉(zhuǎn)換，并把轉(zhuǎn)換的電能正反饋給電動汽車，產(chǎn)生正反饋效應(yīng)，一定會大大提高純電動汽車的續(xù)航里程。在車輛行駛速度較低或停車時，可通過微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)底盤上的轉(zhuǎn)動軸承，自動或手動改變風(fēng)車的對風(fēng)方向，讓其始終朝著風(fēng)速最大的方向，給蓄電池充電。技術(shù)實現(xiàn)要素：一.機(jī)械結(jié)構(gòu)本發(fā)明方法中的微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)部分(實際就是去掉調(diào)槳長的萬向風(fēng)車的葉槳伸縮功能和其控制部分，加上風(fēng)力發(fā)電機(jī)底盤和底盤的轉(zhuǎn)動軸承構(gòu)成)，風(fēng)車由支架、葉槳、葉槳頭、轉(zhuǎn)軸四部分組成。2～4個葉槳均勻分布在轉(zhuǎn)軸周圍，葉槳通過葉槳頭固定在支架上，葉槳橫截面的翼型為帶彎度的機(jī)翼型，風(fēng)車支架固定在微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子外殼上，發(fā)電機(jī)定子轉(zhuǎn)軸由外殼上的支架支撐固定，轉(zhuǎn)軸與風(fēng)車支架旋轉(zhuǎn)面垂直，與風(fēng)向平行。葉槳可通過葉槳頭上的三個相應(yīng)轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)葉槳的傾斜度(α)、偏心度(β)、安裝攻角(γ)。葉槳的展向相對于風(fēng)車轉(zhuǎn)軸有一定傾斜角度，葉槳展向軸線與支架旋轉(zhuǎn)面的夾角定義為葉槳傾斜度(α)，用角度表示。因為本發(fā)明應(yīng)用了萬向風(fēng)車的水平軸形式，轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行，所以傾斜度(α)在0～30度之間均可。葉槳的壓力線與轉(zhuǎn)軸之間的偏離距離與其最大偏離距離的比值定義為偏心度(β)，用百分?jǐn)?shù)表示。偏心度(β)的大小與葉槳攻角和葉槳受到風(fēng)力作用時產(chǎn)生的啟動轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩以及掃風(fēng)面積有關(guān)，偏心度(β)大，產(chǎn)生的啟動轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩就大，而掃風(fēng)面積減少。翼型弦線與氣流方向的夾角定義為葉槳攻角，它與飛機(jī)機(jī)翼的迎角相當(dāng)。風(fēng)車靜止時翼型弦線與水平方向的夾角定義為安裝攻角(γ)，用角度表示。所以，葉槳攻角是由安裝攻角(γ)和隨風(fēng)速的變化而不斷變化的可變攻角兩部分組成的。適當(dāng)改變安裝攻角(γ)，可使葉槳攻角處于最佳狀態(tài)，即使在風(fēng)車運行中也不超過失速攻角，使風(fēng)車效率系數(shù)最佳。風(fēng)車在靜態(tài)時，因為葉槳通過葉槳頭固定在支架上且有一定安裝攻角(γ)，就使其迎風(fēng)面與風(fēng)向產(chǎn)生一定傾斜(像螺旋槳風(fēng)車一樣)，就產(chǎn)生了啟動分力使風(fēng)車旋轉(zhuǎn)。風(fēng)車旋轉(zhuǎn)起來以后，因為風(fēng)車的葉槳是帶彎度的機(jī)翼型，固定在支架上時有一定偏心度(β)，根據(jù)空氣動力學(xué)原理，葉槳上就會產(chǎn)生升力，那么升力就被分解成平行于旋轉(zhuǎn)平面的分力和垂直于旋轉(zhuǎn)平面的分力。平行于旋轉(zhuǎn)面的分力，就會產(chǎn)生使支架旋轉(zhuǎn)的力矩，從而加快風(fēng)車旋轉(zhuǎn)；垂直于旋轉(zhuǎn)面的分力與支架的杠桿作用和偏心度(β)的作用一起，也形成旋轉(zhuǎn)的力矩，也加快風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)；風(fēng)車旋轉(zhuǎn)的加快，使升力增加，又促使旋轉(zhuǎn)的力矩增大，使風(fēng)車旋轉(zhuǎn)得更快……，這樣就形成了正反饋，產(chǎn)生正反饋效應(yīng)，提高了風(fēng)車效率。風(fēng)車支架安裝在微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子外殼上(與一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)相反，內(nèi)部為定子，外部是轉(zhuǎn)子)，定子裝有勵磁線圈，定子裝有輸出端子，用導(dǎo)線將發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的輸出端和蓄電池的輸出端以串聯(lián)形式連接于純電動汽車的輸入端，并在蓄電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)之間裝有單向閥，用以保證反饋為正反饋。微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝于圓形的大外殼內(nèi)，大外殼安裝在底盤上，底盤上裝有軸承使風(fēng)力發(fā)電機(jī)可自由轉(zhuǎn)動對風(fēng)方向，在車輛行駛速度較低或停車時，自動或手動改變風(fēng)車的對風(fēng)方向，讓風(fēng)車始終朝著風(fēng)速最大的方向，并切換發(fā)電機(jī)與蓄電池的連接方向，讓發(fā)電機(jī)給蓄電池充電。二.工作原理打開電源開關(guān)，讓電動汽車的蓄電池給電動機(jī)供電，那么，電動機(jī)就開始旋轉(zhuǎn)。電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)就帶動了車輪旋轉(zhuǎn)，使汽車開始啟動行駛。電動汽車行駛起來以后，就會使汽車與周圍空氣產(chǎn)生相對運動，從而形成了風(fēng)。如果此時讓風(fēng)車?yán)眠@個風(fēng)來發(fā)電，并把發(fā)出的電按正反饋形式接回到電動汽車的蓄電池輸出端，這就形成了閉環(huán)正反饋，而產(chǎn)生的正反饋效應(yīng)就會提升純電動汽車的續(xù)航里程。電動汽車應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電的反饋回路后，系統(tǒng)方塊圖如附圖3所示；參見附圖3，我們設(shè)：P1為輸入(假設(shè)為電壓或電流信號)；P2為輸出(假設(shè)為電壓或電流信號)；K為不加反饋時的放大倍數(shù)；圖中β為正反饋系數(shù)，那么，可以得出如下的等式：P2＝(P1+P2β)K…………(1)(1-Kβ)P2＝KP1…………(2)P2/P1＝K/(1-Kβ)…………(3)其中P2/P1可看成是閉環(huán)系統(tǒng)的效益。對于電動汽車而言，可看成為實際續(xù)航里程和蓄電池所蓄電能相對應(yīng)的續(xù)航里程的比值，現(xiàn)用(Q)表示。由式3可以看到，比值(Q)與K、β均有關(guān)。K為不加正反饋時的放大倍數(shù)，β為正反饋系數(shù)。從式(3)還可以看出，當(dāng)K＝β＝1時，P2/P1比值(Q)將趨于∞。毫無疑問，我們可以用數(shù)學(xué)方法描繪出比值(Q)與K、β之間的關(guān)系。為了簡單直觀的看一下比值(Q)與K、β之間的關(guān)系，我們假設(shè)K為0，1、0.3、0.5時，β也為0.1、0.3、0.5，那么，比值(Q)應(yīng)為多少？計算結(jié)果如下：表格中間的數(shù)據(jù)為該電子線路加了正反饋后的P2/P1比值(Q)。由表中可見，P2/P1比值(Q)與K、β都有關(guān)系，K、β增大效率增大。如果設(shè)K、β均為0.5，那么加了正反饋與沒加正反饋相比，P2/P1比值(Q)增加了33.32％；如果設(shè)K為0.3，β為0.5，則加了正反饋與沒加正反饋相比，P2/P1比值(Q)增加17.67％；如將k看做純電動汽車的能量轉(zhuǎn)換效率，將β看成反饋回路風(fēng)車的能量轉(zhuǎn)換效率，那么，P2/P1比值(Q)與K、β的關(guān)系表格于下表所示：由表中可以看到，如果把K、β看成為電動汽車和風(fēng)車的效率，那么，只有在表中具有底紋的數(shù)字顯示的部分才會使提升純電動汽車的續(xù)航里程的方法可以顯示出效果；其他數(shù)字部分將沒有效果或者得不償失。而我們當(dāng)前的電動汽車和風(fēng)車的現(xiàn)有技術(shù)水平只在無底紋數(shù)字部分，希望本發(fā)明專利應(yīng)用萬向風(fēng)車的水平軸形式作為反饋回路能夠沖入有底紋數(shù)字區(qū)域。如果K、β增大到一定程度，P2/P1的比值(Q)大于1，此時，有點像一個國外故事中所說的那樣：一隊士兵齊步走通過一座橋梁，由于步伐的頻率與橋梁的固有頻率相同而發(fā)生共振，從而使橋梁崩塌的現(xiàn)象差不多，此時輸入輸出已不成比例，這一切還有待實踐的檢驗，如可行或許能提升3-4倍的續(xù)航里程。附圖說明圖1是風(fēng)車頂視圖其中：1葉槳；2微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)；3支架；4葉槳頭；圖2是風(fēng)車側(cè)視圖其中：1葉槳；2微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)；3葉槳頭；圖3是純電動汽車加入風(fēng)力發(fā)電的反饋回路后的系統(tǒng)方塊圖圖4是微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)立體圖其中：1外殼；2風(fēng)力發(fā)電機(jī)；3底盤；4風(fēng)電機(jī)支架；具體實施方式參見附圖1、2、3。用合金鋁、玻璃鋼、不銹鋼薄板等制成葉槳，用碳鋼或不銹鋼制造葉槳頭，然后將葉槳與葉槳頭按圖示裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子外殼上(注意葉槳的旋轉(zhuǎn)方向和偏心度(β)的方向)。用薄鋼版制成整機(jī)的外殼和底盤，底盤下裝有軸承，再將微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝于汽車頂部或其他部位，用導(dǎo)線將發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的輸出端和蓄電池的輸出端以串聯(lián)形式連接于純電動汽車的輸入端，并在蓄電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)之間裝有單向閥，用以保證反饋為正反饋。當(dāng)前第1頁1 2 3