续航能力是影响电动汽车发展的关键因素，将风力发电技术应用到电动汽车上，代替部分能源的输出，可以有效承担电动汽车中蓄电池的部分负荷，从而提高续航能力，这对电动汽车发展具有重要的现实意义。本文以离心式通风机的基本原理为基础，设计出一套完整的电动汽车用风力发电装置。

    一、总体方案
    如图1所示，本装置在电动汽车在高速行驶、车辆电机不运行的情况下，通过风轮将风产生的阻力风力转化为驱动风轮运动的动能，依靠风轮带动发电机发电，并存储到蓄电池中供用电设备使用。方案实现了由风能到机械能，机械能到电能的能量转变过程。

    二、系统组成
    本装置由三大部分组成，即风轮、发电机、蓄电池。在发电机的选用上，根据汽车正常行驶在60km/h的状态下，其风轮最大能够达到800r/min，我们选用600W的永磁直流发电机，其额定电压为12V；选用100Ah的免维护蓄电池。

   三、发电原理

    在城市道路条件下，以60km/h的速度计算，风从风道口进入集风道，风道逐渐缩小，风压逐渐增加，在出口处设有一个螺旋式风罩，风进入风罩后，进行螺旋增压，并推动风罩内的叶轮，最终风沿着叶轮上方的出口出去，而叶轮推动悬臂发电机运转，将风能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，最终储存在蓄电池里。此部分电作为辅助装置电源足够使用，即降低了主电源的负荷，又达到了增强车辆续航能力的目的。其风轮结构图见图2。

    实现车载风力发电的装置有多种可选结构，如风轮前置于车头、放置于车顶或放在车尾，而风轮的形状也有多种选择：轴流式、离心式、滚轮式等。考虑装置的尺寸和风能的使用率，在本设计中，我们采用离心式风轮，布置在车顶部的方式。利用车顶大空间，和有增压功能的离心式风轮，不仅较美观地解决了装置安放问题，还增强了风能的使用率。

    四、主要设计参数
    通过一系列计算，得到的本设计中的主要数据参数如表1所示。

    五、发电机的选用及改进
    在发电机的选用上，根据设计时速预计可以达到800r/min，选用600W，12V的永磁直流发电机。图3为稳压永磁直流发电机的示意图，其中转子上装有永磁体，定子上装有定子铁芯和定子线圈，在电机后端装有整流装置和电压调节装置。

    普通的永磁直流发电机不具备稳压的作用，只是简单的加入一个桥式半控整流器，将发出的正弦波式的电流变为直流。通过增加两只二级管，连接成“桥”式结构，具有全波段整流电路的特点。

    实际上，汽车的行驶过程中车速是变动的，车速过大或过小都会影响到发电机的发电，因此稳压装置是必不可少的。电压调节装置及桥式整流器电路结构如图4所示。H为发电机定子电枢绕组，H1、H2为发电机定子电枢的接线端子；F1、F2为电机对外输出接线端子；D1、D2和SCR1、SCR2组成可控桥式整流电路，对外输出直流电压；D1、D2、D3、D4组成不可控桥式整流电路，为电压调节装置提供工作电压；T1、T2组成反向组合放大器；DW1、C2、R3为T1、T2、T3提供稳定的工作电压；R1、R2组成电压检测电路，并为T1提供基极电压；R3～R7为限流电阻；R8为T3的负载电阻；D5起反向阻断作用。

   六、结论
    本文以小型电动汽车为研究对象，从总体方案、系统组成、发电原理、主要设计参数、发电机的选用及改进等6个方面进行了分析，初步设计了一种风力发电装置；本设计解决了一种设计方案，为样品生产提供了理论依据；我们下一步重点进行样车试验，进一步优化风力发电装置工作效率。