本發(fā)明涉及一種純電動汽車能量回收裝置，特別涉及一種減小汽車行駛風(fēng)阻、回收能量以提高純電動汽車?yán)m(xù)航里程的風(fēng)力發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：
目前，隨著汽車保有量的不斷增加，能源危機(jī)越來越受到社會的關(guān)注。如何在不改變現(xiàn)有車體外形的情況下實(shí)現(xiàn)純電動汽車能量回收成為汽車制造業(yè)者和相關(guān)從業(yè)人員所亟待解決的技術(shù)難題。動力電池是純電動汽車的唯一動力源，電池組容量對電動汽車的續(xù)航里程有至關(guān)重要的影響。風(fēng)阻在汽車行駛過程中是始終存在的，而且在汽車高速行駛時，風(fēng)阻對能源的消耗是最主要能耗之一，這對電動汽車的續(xù)航里程產(chǎn)生較大影響。風(fēng)能是一種清潔能源，將風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用在電動汽車上，用汽車高速行駛時的阻力風(fēng)帶動風(fēng)輪驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，通過合理設(shè)計(jì)減小風(fēng)阻的同時進(jìn)行部分能量回收，不僅能節(jié)省能源消耗，而且能夠提高電動汽車的續(xù)航里程。如何實(shí)現(xiàn)對風(fēng)能的利用，人們進(jìn)行了各種嘗試。中國專利文獻(xiàn)資料公開的一種車用風(fēng)力發(fā)電裝置[申請?zhí)?201020649114.6公開號:CN201941609U]，其特點(diǎn)在于，在車頂安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)的殼體、風(fēng)扇和發(fā)電機(jī)，利用汽車行駛的迎面風(fēng)帶動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動進(jìn)行發(fā)電，該設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于極大地增大了汽車的迎風(fēng)面積，增加了汽車的行駛阻力。同時車頂風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動噪聲會影響成員的乘坐舒適性；另一種風(fēng)能助力電動汽車[申請?zhí)?201010500090.2公開號:CN1O2442216A]，其特點(diǎn)在于,C型風(fēng)輪位于車身前艙內(nèi),車身前艙蓋上設(shè)有若干鰓狀出氣口。該設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于風(fēng)輪安放在前艙正中間的位置，占據(jù)了空調(diào)系統(tǒng)冷卻水箱的位置。前艙蓋上開出氣口，雨水很容易進(jìn)入前艙，帶來安全隱患。此外，汽車底盤開出風(fēng)口，影響高速行車穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種減小汽車行駛風(fēng)阻、回收能量以提高純電動汽車?yán)m(xù)航里程風(fēng)力發(fā)電裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種應(yīng)用于純電動汽車的風(fēng)力發(fā)電裝置，包括集風(fēng)罩、風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)和充電控制電路，所述集風(fēng)罩安裝在汽車前艙內(nèi)，所述集風(fēng)罩前端開有進(jìn)風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)口一側(cè)設(shè)有若干導(dǎo)流板，所述集風(fēng)罩后端開有出風(fēng)口，所述出風(fēng)口后面連接氣流疏導(dǎo)管路，所述集風(fēng)罩內(nèi)安裝有所述風(fēng)輪；所述風(fēng)輪包括葉片和動力軸，所述葉片通過連接條連接所述動力軸，所述動力軸通過彈性注銷聯(lián)軸器連接所述發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)通過導(dǎo)線連接所述充電控制電路。本風(fēng)力發(fā)電裝置安裝在汽車前艙內(nèi)，這樣做的目的是一方面在充分利用汽車前艙空間的同時利用前艙蓋對裝置起到較好的保護(hù)作用，不需要改變現(xiàn)有汽車外形，不會額外增加汽車的迎風(fēng)面積，不會對汽車的使用造成不便；另一方面，本發(fā)明中集風(fēng)罩前端進(jìn)風(fēng)口的一側(cè)設(shè)有若干弧形的導(dǎo)風(fēng)板，主要用來收集空調(diào)系統(tǒng)水箱冷卻風(fēng)扇的風(fēng)，曲面的設(shè)計(jì)并設(shè)有弧形導(dǎo)流板能使風(fēng)更順暢的進(jìn)入集風(fēng)罩，避免風(fēng)垂直吹向集風(fēng)罩的內(nèi)殼?？紤]到純電動汽車前艙內(nèi)存在其它部件的布局，集風(fēng)罩并非對稱設(shè)計(jì)，風(fēng)輪安裝在集風(fēng)罩的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口之間；本發(fā)明中所述出風(fēng)口在集風(fēng)罩的末端，出風(fēng)口主要起泄風(fēng)的作用，汽車高速行駛時，經(jīng)由進(jìn)氣格柵進(jìn)入高速風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)水箱冷卻風(fēng)扇的風(fēng)會在前艙內(nèi)形成較大的內(nèi)循環(huán)阻力，安裝此裝置可以將上述兩種阻力風(fēng)收集到集風(fēng)罩內(nèi)，驅(qū)動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)后的氣流經(jīng)此出風(fēng)口后面連接的氣流疏導(dǎo)管路從車尾排出，避免集風(fēng)罩內(nèi)形成氣阻的同時還能在一定程度上降低汽車前艙的內(nèi)循環(huán)阻力，降低用于克服風(fēng)阻的電能損耗。此外，氣流從車尾排出不會影響高速行車穩(wěn)定性。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)風(fēng)口做成向內(nèi)凹陷的曲面，且曲面向內(nèi)逐漸縮小，所述進(jìn)風(fēng)口安裝位置緊貼在空調(diào)系統(tǒng)冷卻風(fēng)扇之后，并包裹住進(jìn)氣格柵和冷卻風(fēng)扇。進(jìn)一步，所述進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)口一側(cè)沿水平方向設(shè)置九片弧形導(dǎo)流板,每片所述導(dǎo)流板的兩端與所述進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)口一側(cè)上下內(nèi)壁固定在一起，相鄰兩片導(dǎo)流板之間具有間隔。上述集風(fēng)罩裝置改進(jìn)的目的是可以最大限度的收集進(jìn)入進(jìn)氣格柵的高速風(fēng)以及空調(diào)系統(tǒng)水箱冷卻風(fēng)扇的風(fēng)，隨著集風(fēng)罩的逐漸縮小，風(fēng)進(jìn)入集風(fēng)罩后速度逐漸提高。上述兩種進(jìn)入集風(fēng)罩且經(jīng)加速的風(fēng)一并用來驅(qū)動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，提高了風(fēng)能的利用率。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述風(fēng)輪沿圓周方向均勻布置五個葉片，每個葉片均由重量輕、強(qiáng)度高的碳纖維材料構(gòu)成；進(jìn)一步，所述葉片的外形選用NACA6系列中NACA0018翼型結(jié)構(gòu)，所述葉片為中空設(shè)計(jì)，內(nèi)部填充支撐材料。上述風(fēng)輪和其內(nèi)部的葉片結(jié)構(gòu)改進(jìn)的目的在于，所述風(fēng)輪采用翼型風(fēng)輪，風(fēng)輪安裝在集風(fēng)罩內(nèi)后端、出風(fēng)口之前的位置，風(fēng)輪葉片采用對空氣氣動性能的運(yùn)用效率高的升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)翼型葉片，本發(fā)明對升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大型翼型葉片進(jìn)行同比例縮小，保證它具有同等優(yōu)秀氣動性能的同時，還能在汽車前艙的集風(fēng)罩內(nèi)這種較為狹小的空間中發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)能量的回收。本發(fā)明中選用風(fēng)能利用率最高的NACA6系列NACA0018翼型，風(fēng)輪采用重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕的新型復(fù)合材料制成，翼型葉片采用中空設(shè)計(jì)，內(nèi)部填充支撐材料以提高強(qiáng)度，具有啟動風(fēng)速低、轉(zhuǎn)速高、高速旋轉(zhuǎn)噪聲小的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步，所述動力軸平行于車身的寬度方向，所述動力軸兩端沿圓周方向均勻布置五個凹槽，所述每個葉片貼近動力軸的側(cè)面的兩端均開有一個凹槽，所述連接條兩端分別插在所述葉片和所述動力軸相對應(yīng)的凹槽內(nèi)。進(jìn)一步，所述動力軸的一端穿過集風(fēng)罩殼體上的一個過孔，同軸承相連接，所述軸承固定在車體上，所述動力軸的另一端穿過集風(fēng)罩殼體相對應(yīng)的另一個過孔，且所述動力軸的另一端端口設(shè)有第一普通圓頭平鍵，所述動力軸通過所述第一普通圓頭平鍵同彈性注銷聯(lián)軸器的一端相連接，所述發(fā)電機(jī)的一端設(shè)有第二普通圓頭平鍵，所述發(fā)電機(jī)通過所述第二普通圓頭平鍵同彈性注銷聯(lián)軸器的另一端相連接。本發(fā)明中聯(lián)軸器選用有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，汽車行駛過程中，由于路面不平、風(fēng)輪轉(zhuǎn)動等因素可能會引起集風(fēng)罩的振動，而有彈性元件的撓性聯(lián)軸器不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對位移，而且還具有緩沖減振的能力，選用此種聯(lián)軸器避免了風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)之間直接剛性連接，能更好的保證裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)電機(jī)和所述充電控制電路均固定安裝在前艙車架上，所述發(fā)電機(jī)工作產(chǎn)生的電能經(jīng)充電控制電路后儲存到電池中。汽車高速行駛時，經(jīng)由進(jìn)氣格柵進(jìn)入前艙的高速風(fēng)以及空調(diào)系統(tǒng)水箱冷卻風(fēng)扇的風(fēng)被收集到進(jìn)入集風(fēng)罩中，高速氣流帶動風(fēng)輪和動力軸旋轉(zhuǎn)，動力軸通過聯(lián)軸器驅(qū)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)工作產(chǎn)生的電能經(jīng)充電控制電路后儲存到電池中，驅(qū)動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)后的氣流經(jīng)集風(fēng)罩出風(fēng)口后面連接的氣流疏導(dǎo)管路從車尾排出。本發(fā)明具有以下有效成果：1.本發(fā)明所述裝置可以在不改變車體外形的情況下，為純電動汽車提供額外的供電系統(tǒng)以提高純電動汽車的續(xù)航能力。2.本發(fā)明所述裝置實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的小型化、車載化，減少了汽車行駛過程中風(fēng)阻對電能的損耗，同時實(shí)現(xiàn)了部分能量的回收。3.本發(fā)明所述裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安裝方便、通用性強(qiáng)，具有良好的市場前景。附圖說明下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明應(yīng)用于純電動汽車的風(fēng)力發(fā)電裝置的整體設(shè)計(jì)示意圖。圖2是本發(fā)明應(yīng)用于純電動汽車的風(fēng)力發(fā)電裝置的集風(fēng)罩設(shè)計(jì)圖。圖3是本發(fā)明應(yīng)用于純電動汽車的風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)輪設(shè)計(jì)圖。圖中：1-集風(fēng)罩；2-風(fēng)輪；3-動力軸；4-軸承；5-彈性注銷聯(lián)軸器；6-第一普通圓頭平鍵；6-1-第二普通圓頭平鍵；7-發(fā)電機(jī)；8-充電控制電路；9-出風(fēng)口；10-翼型葉片；11-導(dǎo)流板；12-連接條；13-進(jìn)風(fēng)口。具體實(shí)施方式以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例的實(shí)施方式，并結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本實(shí)施例中選用奇瑞瑞麒M1-EV作為參照車型。本車型的前艙空間相對寬裕，只需對前艙中少許部件的位置稍作調(diào)整，便可將風(fēng)力發(fā)電裝置安裝在汽車前艙內(nèi)。如圖1-3所示，一種應(yīng)用于純電動汽車的風(fēng)力發(fā)電裝置，包括集風(fēng)罩1、風(fēng)輪2、發(fā)電機(jī)7和充電控制電路8，所述集風(fēng)罩1安裝在汽車前艙內(nèi)，所述集風(fēng)罩1前端開有進(jìn)風(fēng)口13，所述進(jìn)風(fēng)口13的風(fēng)口一側(cè)設(shè)有若干導(dǎo)流板11，所述集風(fēng)罩1后端開有出風(fēng)口9，所述出風(fēng)口9后面連接氣流疏導(dǎo)管路；所述集風(fēng)罩1內(nèi)安裝有所述風(fēng)輪2，所述風(fēng)輪2包括葉片10和動力軸3，所述葉片10通過連接條12連接所述動力軸3，所述動力軸3通過彈性注銷聯(lián)軸器5連接所述發(fā)電機(jī)7，所述發(fā)電機(jī)7通過導(dǎo)線連接所述充電控制電路8。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)風(fēng)口13做成向內(nèi)凹陷的曲面，且曲面向內(nèi)逐漸縮小，所述進(jìn)風(fēng)口13安裝位置緊貼在空調(diào)系統(tǒng)冷卻風(fēng)扇之后，并包裹住進(jìn)氣格柵和冷卻風(fēng)扇。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)風(fēng)口13的風(fēng)口一側(cè)沿水平方向設(shè)置九片弧形導(dǎo)流板11,每片所述導(dǎo)流板11的兩端與所述進(jìn)風(fēng)口13的風(fēng)口一側(cè)上下內(nèi)壁固定在一起，相鄰兩片導(dǎo)流板11之間具有間隔。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述風(fēng)輪2沿圓周方向均勻布置五個所述葉片10，每個葉片均由重量輕、強(qiáng)度高的碳纖維材料構(gòu)成。所述葉片10的外形選用NACA6系列中NACA0018翼型結(jié)構(gòu)，所述葉片10為中空設(shè)計(jì)，內(nèi)部填充支撐材料。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述動力軸3平行于車身的寬度方向，所述動力軸3兩端沿圓周方向均勻布置五個凹槽，所述每個葉片10貼近動力軸3的側(cè)面的兩端均開有一個凹槽，所述連接條12兩端分別插在所述葉片10和所述動力軸3相對應(yīng)的凹槽內(nèi)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述動力軸3的一端穿過集風(fēng)罩殼體上的一個過孔，同軸承4相連接，所述軸承4固定在車體上，所述動力軸3的另一端穿過集風(fēng)罩殼體相對應(yīng)的另一個過孔，且所述動力軸3的另一端端口設(shè)有第一普通圓頭平鍵6，所述動力軸3通過所述第一普通圓頭平鍵6同彈性注銷聯(lián)軸器5的一端相連接，所述發(fā)電機(jī)7的一端設(shè)有第二普通圓頭平鍵6-1，所述發(fā)電機(jī)7通過所述第二普通圓頭平鍵6-1同彈性注銷聯(lián)軸器5的另一端相連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)電機(jī)7和所述充電控制電路8均固定安裝在前艙車架上，所述發(fā)電機(jī)7工作產(chǎn)生的電能經(jīng)充電控制電路8后儲存到電池中。為減輕風(fēng)輪2的重量，制造翼型葉片10和連接條12均采用質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的新型復(fù)合材料——碳纖維材料，所述翼型葉片10為中空設(shè)計(jì)，內(nèi)部填充支撐物。所述風(fēng)輪2選用具有優(yōu)秀氣動性能且能在汽車前艙內(nèi)集風(fēng)罩1這種較為狹小的空間中發(fā)揮高效作用的翼型風(fēng)輪。本應(yīng)用于純電動汽車的風(fēng)力發(fā)電裝置的工作過程：1）汽車高速行駛時，經(jīng)由進(jìn)氣格柵進(jìn)入前艙的高速風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)水箱冷卻風(fēng)扇的風(fēng)被收集到集風(fēng)罩1中；2）集風(fēng)罩中的高速風(fēng)驅(qū)動風(fēng)輪2和動力軸3旋轉(zhuǎn)；3）動力軸3通過彈性柱銷聯(lián)軸器5和普通圓頭平鍵帶動發(fā)電機(jī)7轉(zhuǎn)動；4）發(fā)電機(jī)7工作產(chǎn)生的電能經(jīng)導(dǎo)線傳至充電控制電路8；5）電能經(jīng)充電控制電路后儲存到電動汽車電池中，實(shí)現(xiàn)在汽車行駛過程中對風(fēng)阻進(jìn)行部分能量的回收，提高電動汽車的續(xù)航能力；6）帶動風(fēng)輪2旋轉(zhuǎn)后的氣流經(jīng)出風(fēng)口9后面連接的疏導(dǎo)管路從車尾排出。上面所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。