名称：电车风能发电机组及其使用方法
专利号：202510240394.6
专利人“” 朱家浩
技术领域
本发明涉及风能发电技术领域，尤其涉及电车风能发电机组及其使用方法。
背景技术
随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，日益受到世界各国的重视，利用风力发电已成为推动可持续发展的重要手段，同时随着电动汽车产业的快速发展，开发高效、稳定、可靠的电动车风能发电机组已成为行业的重要方向。
现有技术中，电车风能发电机组技术存在如下的问题：(1)电车的续航能力不足，一旦蓄电池电量耗尽，只有停车数小时进行再次充电，才能补充动力来源，大大限制了电车的快速发展；(2)小型风力发电机在使用时无法根据风向自动进行调节，导致设备在风力过大时会因为转速过快而损坏转轴位置，影响设备的使用；(3)部分发电机还存在效率低、稳定性差、维护成本高等问题。
因此，针对上述使用时无法根据风向自动进行调节和效率低、稳定性差的问题，可以设计电车风能发电机组及其使用方法。
发明内容
为了克服使用时无法根据风向自动进行调节和效率低、稳定性差的问题。
本发明的技术方案为：电车风能发电机组，包括风力涡轮机、发电机、储能系统、控制系统和减震支撑结构；
风力涡轮机用于捕获风能并将其转化为机械能；
发电机与风力涡轮机连接，用于将机械能转化为电能；
储能系统与发电机连接，用于储存电能；
控制系统用于监控和调节风力涡轮机、发电机和储能系统的运行状态；
减震支撑结构安装在车顶、车身侧面、车尾、车底或车厢连接处，用于固定风力涡轮机和发电机，并确保其在电车运行中的稳定性，同时减少风力涡轮机和发电机在运行中的振动和噪音。
作为优选，风力涡轮机为垂直轴风力涡轮机，风力涡轮机的叶片结构模仿鸟类翅膀或鱼类鳍片，风力涡轮机的叶片采用碳纤维或玻璃纤维。
作为优选，储能系统包括锂离子电池组和超级电容器。
作为优选，储能系统还包括动能回收装置，用于回收电车刹车时的能量并储存。
作为优选，控制系统包括风速传感器、转速传感器、电压传感器和基于人工智能算法的控制器。
作为优选，控制系统还包括自适应控制模块，用于根据实时风速和电车运行状态自动调整风力涡轮机的叶片角度和发电机负载。
作为优选，减震支撑结构包括底板和支撑板，支撑板内转动连接有转动板，转动板内侧固定连接有内芯板，内芯板上端固定连接有安装板，底板上端固定连接有环形等距分布的导向座，导向座内底部上端固定连接有第一磁铁，第一磁铁上端磁性连接有第二磁铁，第二磁铁上端固定连接有滑动块，导向座内固定连接有插接于滑动块内侧的插柱，插柱外侧设置有阻尼复位弹簧，滑动块上端固定连接有U型架，内芯板下端固定连接有环形等距分布的另一U型架，两个U型架之间转动连接有阻尼减震器，支撑板下端固定连接有L型支架，L型支架上端固定连接有电机，电机输出轴外侧安装有主动齿轮，内芯板下端安装有与主动齿轮啮合连接的从动齿轮，支撑板上端固定连接有环形导轨，安装板下端固定连接有环形等距分布的滑轮，滑轮滑动连接于环形导轨内，底板下端固定连接有防滑垫。
电车风能发电机组使用方法，其包括如上述所述的电车风能发电机组，其步骤如下：
步骤一：底板安装在车顶、车身侧面、车尾、车底或车厢连接处，并将风力涡轮机和发电机固定在安装板上，防滑垫可以增加电车与底板的摩擦力，根据风向的变化，L型支架上端的电机启动，在主动齿轮和从动齿轮的作用下，驱动转动板、内芯板和安装板旋转，安装板下端的滑轮在环形导轨内滑动，两个U型架之间的阻尼减震器起到减震的目的，导向座内的滑动块在插柱外侧滑动，阻尼复位弹簧被压缩，在第一磁铁和第二磁铁的作用下，增加滑动块的阻力，再次进行减震；
步骤二：启动电车风能发电机组，控制系统初始化并检测风速、转速和电压参数，风力涡轮机捕获风能并将其转化为机械能，发电机将机械能转化为电能；
步骤三：电能通过储能系统储存，或直接供电车电动机使用；
步骤四：控制系统实时监控风速和电车运行状态，调整风力涡轮机的叶片角度和发电机负载；
步骤五：当电车刹车时，动能回收装置将刹车能量转化为电能并储存至储能系统；
步骤六：在无风或风能不足时，储能系统释放储存的电能，供电车正常运行。
作为优选，步骤四中控制系统基于人工智能算法预测风速变化，并提前调整风力涡轮机的运行参数，具体步骤如下：
(1)收集历史风速数据，包括风向、温度、电机转速、桨距角、日发电量累计，并对数据进行归一化处理；
(2)选择FCBF算法进行特征选择，基于EPSO算法优化的RBF模型进行风速预测，利用历史数据训练模型；
(3)利用训练好的模型，对未来一段时间内的风速进行预测，根据预测结果，判断风速变化的趋势和范围；
(4)根据风速预测结果，提前调整风力涡轮机的运行参数；
如预测到风速将增加，提前增加叶片角度和发电机负载；
如预测到风速将减小，则减少叶片角度和发电机负载。
作为优选，步骤六中储能系统优先使用超级电容器释放电能。
本发明的有益效果：控制系统实时监控风速和电车运行状态，调整风力涡轮机的叶片角度和发电机负载，根据风向自动进行调节，从而避免设备在风力过大时会因为转速过快而损坏转轴位置，影响设备的使用，利用行车时的风阻力流经风能发电机组时产生的风力能来满足车辆行驶续航的需要，及时有效地补充蓄电池能量，从而提高电车的续航里程和实用性，电车风能发电机组能够实时高效地将行驶产生的风力能转化为电力，补充电动车的蓄电池能量，电车的续航里程将得到明显提升，大大提高其实用性。
附图说明
图1展现的为本发明的电车风能发电机组框架结构示意图；
图2展现的为本发明的电车风能发电机组中减震支撑结构第一立体构造示意图；
图3展现的为本发明的电车风能发电机组中减震支撑结构第二立体构造示意图；
图4展现的为本发明的电车风能发电机组中减震支撑结构的支撑板和安装板立体构造示意图；
图5展现的为本发明的电车风能发电机组中减震支撑结构的导向座和滑动块立体构造示意图。
图6展现的为本发明的电车风能发电机组中减震支撑结构的电机和内芯板立体构造示意图。
附图标记说明：1、底板；2、支撑板；3、转动板；4、内芯板；5、安装板；6、导向座；7、第一磁铁；8、第二磁铁；9、滑动块；10、插柱；11、阻尼复位弹簧；12、U型架；13、阻尼减震器；14、L型支架；15、电机；16、主动齿轮；17、从动齿轮；18、环形导轨；19、滑轮；20、防滑垫。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步地进行说明。
请参阅图1-图6，本发明提供一种实施例：电车风能发电机组，包括风力涡轮机、发电机、储能系统、控制系统和减震支撑结构；
风力涡轮机用于捕获风能并将其转化为机械能；
发电机与风力涡轮机连接，用于将机械能转化为电能；
储能系统与发电机连接，用于储存电能；
控制系统用于监控和调节风力涡轮机、发电机和储能系统的运行状态；
减震支撑结构安装在车顶、车身侧面、车尾、车底或车厢连接处，用于固定风力涡轮机和发电机，并确保其在电车运行中的稳定性，同时减少风力涡轮机和发电机在运行中的振动和噪音。
其中，风力涡轮机为垂直轴风力涡轮机，风力涡轮机的叶片结构模仿鸟类翅膀或鱼类鳍片，风力涡轮机的叶片采用碳纤维或玻璃纤维，储能系统包括锂离子电池组和超级电容器。
同时，储能系统还包括动能回收装置，用于回收电车刹车时的能量并储存，控制系统包括风速传感器、转速传感器、电压传感器和基于人工智能算法的控制器，控制系统还包括自适应控制模块，用于根据实时风速和电车运行状态自动调整风力涡轮机的叶片角度和发电机负载。
另外，减震支撑结构包括底板1和支撑板2，支撑板2内转动连接有转动板3，转动板3内侧固定连接有内芯板4，内芯板4上端固定连接有安装板5，底板1上端固定连接有环形等距分布的导向座6，导向座6内底部上端固定连接有第一磁铁7，第一磁铁7上端磁性连接有第二磁铁8，第二磁铁8上端固定连接有滑动块9，导向座6内固定连接有插接于滑动块9内侧的插柱10，插柱10外侧设置有阻尼复位弹簧11，滑动块9上端固定连接有U型架12，内芯板4下端固定连接有环形等距分布的另一U型架12，两个U型架12之间转动连接有阻尼减震器13，支撑板2下端固定连接有L型支架14，L型支架14上端固定连接有电机15，电机15输出轴外侧安装有主动齿轮16，内芯板4下端安装有与主动齿轮16啮合连接的从动齿轮17，支撑板2上端固定连接有环形导轨18，安装板5下端固定连接有环形等距分布的滑轮19，滑轮19滑动连接于环形导轨18内，底板1下端固定连接有防滑垫20。
电车风能发电机组使用方法，其包括如上述所述的电车风能发电机组，其步骤如下：
步骤一：底板1安装在车顶、车身侧面、车尾、车底或车厢连接处，并将风力涡轮机和发电机固定在安装板5上，防滑垫20可以增加电车与底板1的摩擦力，根据风向的变化，L型支架14上端的电机15启动，在主动齿轮16和从动齿轮17的作用下，驱动转动板3、内芯板4和安装板5旋转，安装板5下端的滑轮19在环形导轨18内滑动，两个U型架12之间的阻尼减震器13起到减震的目的，导向座6内的滑动块9在插柱10外侧滑动，阻尼复位弹簧11被压缩，在第一磁铁7和第二磁铁8的作用下，增加滑动块9的阻力，再次进行减震；
步骤二：启动电车风能发电机组，控制系统初始化并检测风速、转速和电压参数，风力涡轮机捕获风能并将其转化为机械能，发电机将机械能转化为电能；
步骤三：电能通过储能系统储存，或直接供电车电动机使用；
步骤四：控制系统实时监控风速和电车运行状态，调整风力涡轮机的叶片角度和发电机负载；
步骤五：当电车刹车时，动能回收装置将刹车能量转化为电能并储存至储能系统；
步骤六：在无风或风能不足时，储能系统释放储存的电能，供电车正常运行。
其中，步骤四中控制系统基于人工智能算法预测风速变化，并提前调整风力涡轮机的运行参数，具体步骤如下：
(1)收集历史风速数据，包括风向、温度、电机转速、桨距角、日发电量累计，并对数据进行归一化处理；
(2)选择FCBF算法进行特征选择，基于EPSO算法优化的RBF模型进行风速预测，利用历史数据训练模型；
(3)利用训练好的模型，对未来一段时间内的风速进行预测，根据预测结果，判断风速变化的趋势和范围；
(4)根据风速预测结果，提前调整风力涡轮机的运行参数；
如预测到风速将增加，提前增加叶片角度和发电机负载；
如预测到风速将减小，则减少叶片角度和发电机负载。
同时，步骤六中储能系统优先使用超级电容器释放电能。
通过上述步骤，控制系统实时监控风速和电车运行状态，调整风力涡轮机的叶片角度和发电机负载，根据风向自动进行调节，从而避免设备在风力过大时会因为转速过快而损坏转轴位置，影响设备的使用，利用行车时的风阻力流经风能发电机组时产生的风力能来满足车辆行驶续航的需要，及时有效地补充蓄电池能量，电车的续航里程将得到明显提升以解决使用时无法根据风向自动进行调节和效率低、稳定性差的问题。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
