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摘要：风能是一种清洁且无污染的可再生能源，近年来越来越受到新能源开发者的关注。文章主要就风力发电技术在新能源电动汽车中的应用展开分析。
关键词：风力发电技术；新能源电动汽车；应用
目前能源问题已成为全球关注的焦点，世界在发展与进步的同时，对于能源的需求也在不断增长。由于化石能源的不可再生性，经济的飞速发展使得世界对化石能源的需求量日益增长，与之相对应的化石能源却在日益枯竭，使得世界各国意识到，要想满足经济快速可持续发展对能源的需求，寻找可以替代化石能源的可再生能源变得迫在眉睫。风能作为一种清洁、可再生能源，在自然界中拥有丰富的储量，可以说是取之不尽用之不竭，基于其多种特性，近年来全球对于风能资源的利用正在逐年增长，全球各地建成了数以万计的风力发电场。
1风力发电的原理
风力发电的原理是将风能转化为机械能的过程，也是将一次能源和二次能源能源进行能量转换的过程。整个风力发电系统可以用如图1所示的几个相互关联的子系统表示。即：气动力系统、传动系统、发电机系统、变桨系统。整个系统描述的就是将风能转换为电能的过程。为了使风机按照操作需求运行，可以通过变桨距系统控制叶片的桨距角来获得最大风能利用率。
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图1 风力发电系统各子系统关联结构图
2 风力发电技术在新能源电动汽车中的应用
2.1车载风力发电机的设计
近几十年来，汽车工业突飞猛进地发展，极大地改善了交通、经济建设和人们的生活质量。然而，汽车工业的发展也带来了不可再生化石能源的大量消耗和有害气体的排放等问题。在这样的背景下，绿色环保的新能源电动汽车逐渐出现在人们的视野中。虽然电动汽车具有节能、低噪音、低振动等优点，但其续航能力和不完善的充电设施一直受到批评。如何提高电动汽车的续航能力和改善充电条件对电动汽车产业的发展具有重要的意义。新能源电动汽车以电力为能源，以电池为能量存储元件，为电动机提供电力以驱动汽车。由于电池中的电能被消耗，需要定期对电池充电以补充电能。与传统汽车相比，电动汽车采用的电动控制系统在结构上简化了机械传动系统，节省了汽车内部空间，为安装车载发电机提供了必要的空间条件。车载风力发电机产生的电能可以用于汽车内的电子设备，也可以用于对电池充电，可以在一定程度上延长电池充电周期，减少充电次数。
经过多年的发展，风力涡轮机有了不同的结构和类型。选择适合车载使用的风力发电机类型和功率是关键的一步。风力涡轮机按其旋转轴进行分类，可分为水平轴风力涡轮机和垂直轴风力涡轮机。其中水平轴风力发电机最为常见，这种类型的发电机多用于大中型风力发电站。水平轴风力发电机具有风能利用率高的优点，但占用空间大，控制调节系统复杂，不适用。用于汽车安装和使用。垂直轴风力机具有占用空间小、多角度接风、启动风速低、维护简单等优点。
同时，在垂直轴风力发电机的基础上结合磁悬浮技术，采用磁轴承代替传统的机械轴承，大大减少了旋转过程中产生的机械摩擦，从而在一定程度上减少了船载垂直轴风力发电机。在发电过程中对汽车的阻力。采用磁悬浮技术的车载垂直轴风力涡轮机还具有在微风中启动发电的优势。只要风速达到1m/s，就可以启动发电。与普通风力涡轮机相比，起动风速明显降低。因此，汽车也可以低速发电，即使停在户外，也可以通过小气流发电，大大减少了对发电风速条件的限制，延长了发电时间。此外，磁悬浮垂直轴风力发电机采用铝合金等轻金属作为制造材料，在同一型号下重量更轻，发电效率更高。
（表1）。
表1 车载磁悬浮垂直轴风力发电机技术参数
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本研究计划在新能源电动汽车前进气格栅后安装一台50W的磁悬浮垂直轴风力机。车载发电机虽然功率比较小，但转动空间小，重量轻，适合在汽车上安装使用。而且由于磁悬浮技术的优点，发电机可以长时间工作，所以功率小，但发电效果可观。
2.2风能参数计算
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其中E表示气流动能，w表示风压力。假设一团空气垂直通过横截面积为 S 的平面，则单位时间通过该平面的空气质量m=vsρ，标准状态下ρ=1.2928kg/m3。代入上式得
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由此可见，风能以风速的三次方倍增加，风压力以风速的二次方倍增加。以单位面积（1m2）为标准，按不同风速进行测量，计算得到以下不同数据。实际情况下，风经过叶片后的风速不可能降为零，也就是说经过风轮扫略面积的气流不可能将所有能量传递给风轮，风轮只能接收到其中一部分能量。
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其中，cp表示风能利用系数，P 表示风轮输出功率，A 表示风轮的扫略面积。根据贝茨定律，cp最大为 59.3%。但在现实中，风力发电机受到各种条件、因素的制约，根本无法达到 cpmax。风力发电机的发电效率不仅受到 cp的制约，同时还与机械传动效率等因素有关。
总之，我国对风、光等清洁能源的开发逐年增加，替代传统化石能源发电的效果越来越显著。可再生能源时代即将到来。风能技术与新能源电动汽车的成功结合，一方面延长了电动汽车的充电周期和续航里程，提高了续航能力；另一方面，积极响应国家政策，提高能源利用效率，实现节能环保；大力推进分布式离网风电产业发展，是能源供给侧和需求侧的结构调整，具有一举多得的效果。
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