[发明专利]一种车载风力发电装置的能量控制系统及控制方法

说明书

一种车载风力发电装置的能量控制系统，包括设置于车身迎风处的风力发电装置、用于向汽车提供动力的电动机、超级电容、以及控制器；电动机的供电端分别接入动力电池供电回路、风力发电机供电回路、超级电容供电回路，风力发电机与动力电池之间连接有充电回路；三种供电回路和充电回路能在控制器的控制下进行切换。本发明还包括一种车载风力发电装置的能量控制系统的控制方法。本发明能够识别汽车运动模式，判断风速及电机所需功率，实时控制动力电池、超级电容、风力发电机提供给电动机的功率，高效回收风能，降低动力电池能量的消耗，增加电动汽车续航的同时节约能源。

技术领域

本发明涉及车载发电装置技术领域，尤其涉及一种车载风力发电装置的能量控制系统及控制方法。

背景技术

面对日益严峻的环境污染与能源危机，世界各国陆续宣布燃油车禁售令，将更多的资源和力量放到了电动汽车的研发与制造。

汽车在高速巡航时相对风速快，具有巨大的风能，风能作为一种可再生的清洁能源，具有储量大、分布广、无污染等特点，是一种十分具有发展前景的能源利用方式。若能通过一个车载风力发电装置回收利用这部分风能，可以增加电动车高速巡航的续航里程。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种可以实时根据汽车行驶过程中电机所需的功率来配置电池、超级电容、风力发电机的输出功率的车载风力发电装置的能量控制系统及控制方法。

本发明的第一个方面提供一种车载风力发电装置的能量控制系统，包括设置于车身迎风处的风力发电装置、用于向汽车提供动力的电动机、超级电容、以及控制器；

风力发电装置包括风力发电机、转轴和多个叶片模块；风力发电机的转子与转轴相连接，叶片模块安装在转轴上，每个叶片模块包括若干叶片，叶片为平板状；风向与转轴的轴向、叶片的迎风面均垂直，风吹动叶片旋转进行发电；

电动机的供电端分别接入动力电池供电回路、风力发电机供电回路、超级电容供电回路，风力发电机与动力电池之间连接有充电回路；三种供电回路和充电回路能在控制器的控制下进行切换；

动力电池供电回路包括：串联在动力电池与电动机之间的继电器模块一；风力发电机供电回路包括：串联在风力发电机与电动机之间的ACDC变换器和继电器模块二；超级电容供电回路包括：串联在超级电容与电动机之间的DCDC变换器和继电器模块三；充电回路包括：串联在继电器模块二与动力电池之间的继电器模块四与单向二极管，单向二极管的负极与动力电池的正极连接，单向二极管只允许电流从风力发电机流向动力电池；

控制器的控制信号输出端分别与继电器模块一、继电器模块二、继电器模块三、继电器模块四的控制信号输入端连接；控制器根据风速、汽车行驶状态、电动机需求功率和风力发电机功率，控制继电器模块一、继电器模块二、继电器模块三、继电器模块四的通断。

进一步，所述风力发电装置设置于汽车进气栅格后方，多个叶片模块沿转轴的轴向间隔排列。

本发明的第二个方面还提供一种车载风力发电装置的能量控制系统的控制方法，该方法包括以下步骤，

步骤1，判断风力发电机是否满足最小启动条件，若风力发电机满足最小启动条件则执行步骤5，否则执行步骤2；

步骤2，判断汽车当前行驶状态，若汽车处于启动状态，则执行步骤3；若汽车处于倒车或者准备驻车的状态，则执行步骤4；

步骤3，汽车启动时，车速较慢，而电动机所需功率较大，此时风力发电机无法达到最小启动条件且电动机需求功率大于风力发电机功率；控制器发给继电器模块一和继电器模块三接通控制信号，分别导通动力电池供电回路和超级电容供电回路；超级电容辅助汽车启动，减小动力电池的损耗，增加动力电池使用寿命；