融合型發(fā)電汽車的探索和研究

郭以恒

摘 要：融合型發(fā)電汽車是將太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、汽車車輪輔助發(fā)電以及外部充電設(shè)備提供的電能傳輸存儲到汽車的匯聚蓄電池內(nèi)，利用匯聚蓄電池提供的電能驅(qū)動的汽車，是一種融合多種發(fā)電裝置于汽車一身的創(chuàng)新設(shè)計理念。融合型發(fā)電汽車既可以發(fā)電，又以電力為驅(qū)動，如果僅僅具有行駛功能，汽車的驅(qū)動就無法擺脫對充電的完全依賴性，加上能發(fā)電的功能，就可以擺脫強依賴性，而是把充電作為一種補充。多渠道的能源獲取為汽車動力提供了良好的保障，解決了單一模式下因某種能源不足無法工作的弊端，同時還為綠色環(huán)保事業(yè)做出了一定的貢獻。

關(guān)鍵詞：融合型;發(fā)電汽車;太陽能發(fā)電;風(fēng)能發(fā)電;汽車車輪輔助發(fā)電;匯聚蓄電池

一方面全世界石油資源多年后將面臨枯竭;另一方面燃油汽車排出二氧化碳和硫的氧化物，導(dǎo)致溫室效應(yīng)和酸雨，惡化地球環(huán)境。近年來隨著我國對外國的石油依賴度逐年提升，經(jīng)濟發(fā)展受到了一定的影響。面對當(dāng)今傳統(tǒng)能源短缺危機和環(huán)境保護的客觀要求，電動汽車表現(xiàn)出很好的發(fā)展前景，是未來汽車的發(fā)展方向，我國電動汽車的研發(fā)已經(jīng)取得了明顯的進展，近幾年來低速電動車發(fā)展迅猛，但需要在關(guān)鍵部件等方面取得突破?，F(xiàn)將融合型發(fā)電汽車這種新的設(shè)計方法提供出來，解決電動汽車在研究應(yīng)用中的一些問題。

融合型發(fā)電汽車主要由發(fā)電系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，其最大的特點是發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)、太陽能發(fā)電子系統(tǒng)、汽車車輪輔助發(fā)電子系統(tǒng)構(gòu)成，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)與普通的電動汽車基本相似。

1 風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)主要由風(fēng)扇和發(fā)電機構(gòu)成，風(fēng)扇分別位于汽車頂篷和車頭兩個位置，車頂風(fēng)扇為長圓柱形且有多組，風(fēng)扇組固定在汽車頂篷（平行排列多組風(fēng)扇如下圖所示），風(fēng)扇組位于風(fēng)扇箱內(nèi)，風(fēng)扇箱四周封閉前后門可以同時打開，汽車啟動之后，打開風(fēng)扇箱的前后門，風(fēng)從風(fēng)扇由前向后吹過，風(fēng)扇帶動發(fā)電機發(fā)電，車頭的風(fēng)扇如圖1所示，將利用風(fēng)力發(fā)出的電傳輸?shù)絽R聚蓄電池。

2 太陽能發(fā)電子系統(tǒng)

太陽能發(fā)電子系統(tǒng)由車頂太陽能發(fā)電層和車前太陽能發(fā)電層兩部分組成，分別位于風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)的車頂風(fēng)扇上方和汽車的前蓋上。我們一般使用的傳統(tǒng)轎車的功率一般是幾十千瓦左右，而太陽輻射功率接近1KW/m2，目前的光電轉(zhuǎn)換效率基本上能達到30%，也就是說如果想要完全用太陽能驅(qū)動普通轎車，就需要有幾十平方米的接收面積，顯然難以實現(xiàn)，但是太陽能發(fā)電仍然可以作為汽車動力的其中一個來源，將太陽能發(fā)出的電傳輸?shù)絽R聚蓄電池和其它方式發(fā)的電合并起來共同使用，也是一個很好的辦法。隨著科學(xué)的發(fā)展，光電轉(zhuǎn)換效率正逐年提高，各國正在抓緊研制中，未來可能會有一定的突破，見圖2。

3 汽車車輪輔助發(fā)電子系統(tǒng)

在每個輪胎的后上方安裝小輪子，汽車車輪轉(zhuǎn)動摩擦小輪子，以小輪子帶動發(fā)電機發(fā)電;在汽車車輪驅(qū)動軸上安裝齒輪，齒輪轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機發(fā)電，這兩部分構(gòu)成了汽車車輪輔助發(fā)電子系統(tǒng)，汽車車輪輔助發(fā)電子系統(tǒng)也將發(fā)出的電傳輸?shù)絽R聚蓄電池，見圖3。

4 外部充電設(shè)備

外部充電設(shè)備主要用于對汽車匯聚蓄電池進行充電，外部充電設(shè)備集中在供電站，汽車將耗盡電能的匯聚蓄電池送到供電站，供電站利用機器人自動更換蓄電池。供電站建有大型太陽能發(fā)電設(shè)備，可以提供大批量的匯聚蓄電池供電。供電站還配備有運送匯聚蓄電池的應(yīng)急車，需要在供電部以外更換匯聚蓄電池的車呼叫應(yīng)急車，應(yīng)急車可以送匯聚蓄電池到指定地點進行更換。

將已經(jīng)投入使用的充電樁改造為可以對汽車匯聚蓄電池充電的充電設(shè)備，避免廢棄已經(jīng)修建好的充電樁造成的經(jīng)濟損失。

5 匯聚蓄電池

目前，電動汽車推廣應(yīng)用很大的一個問題就是汽車車身與電池設(shè)計為一體不能分離。把電池設(shè)計成能從車身上拆卸下來，而且電池為多組，電池之間切換工作，使汽車智能切換到電能充足的電池上，就可以解決汽車充電等待時間較長、不便于跑長途的問題。使用匯聚蓄電池，汽車可以利用太陽能、風(fēng)能發(fā)的電工作，而且汽車無需等待充電，只要到供電站通過設(shè)備自動更換電池即可，也可以呼叫送電池的車輛過來用自動裝置更換。

匯聚蓄電池組是關(guān)鍵，將它逐漸發(fā)展成為功能比較完善的部件，既可以存儲各種能源：光能、風(fēng)能、汽車車輪輔助發(fā)電裝置發(fā)的電，也可以接到充電樁上充電，汽車可以智能地在測量電池充滿之后，自動切換給另一塊充電。匯聚蓄電池位于車內(nèi)電池箱內(nèi)，其中內(nèi)置多塊（根據(jù)需要可增減） 可拆卸匯聚蓄電池。

6 結(jié)語

綜上所述，融合型發(fā)電汽車實現(xiàn)了多元性新能源在汽車設(shè)計制造中的應(yīng)用，有助于解決能源不足問題，它的研究和發(fā)展很有意義，值得引起思考和重視。為達到更好的應(yīng)用效果，涉及到的線路問題，功率問題，美觀問題和操作問題等還需要在研制過程中不斷進行改良。

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