CN101804847A - 自充电行走的电动助力车 - Google Patents

Abstract

一种自充电行走的电动助力车，包括车架、车轮、车轴、安装在车轴上的电动机，给电动机提供动力的蓄电池，其特征在于：在后车轴的飞轮上安装一套链轮或齿轮，通过链条或齿轮传递到永磁交流发电机轴上的链轮或齿轮，带动永磁交流发电机发电，永磁交流发电机的输出绕组与检测装置、智能控制器、电源处理电路、电机控制电路连接，检测装置与电动机控制电路、电动机以及蓄电池连接，蓄电池输出引线接电动机。在电动车正常运行时，由电动车组装的内燃交流发电机组为电动车提供动力，如果时速达20公里，自发电机发电量还有富余的电能充电到蓄电池。

Description

自充电行走的电动助力车

技术领域

本发明涉及一种电动车，特别是能够将行走的动能转变成电能并存储起来，并有效用于提供给电动机动力而使之能够持续行走的电动自行车。

背景技术

目前电动助力车已经在城市或乡镇成为取代摩托车或自行车的交通工具，主要因为电动助力车在使用中省力、操作简便，不燃烧油或气，不排放对环境有污染的有害气体，运行成本比烧油的摩托车便宜，比脚踏的自行车有一定的行驶速度，适合家庭和个人短途使用，但它的最大缺陷是蓄电池容量小，电能消耗快，需要经常进行充电，如果在使用过程中它的电池中没电了，就只能靠人力来踩踏，这是比较费力的，这就给用户带来诸多麻烦，为了克服这些问题，一些人对电动助力车进行了改进，主要在电动助力车中增加一套自动发电、充电装置，例如，经过检索，我们查到了一些公开文献：

1、中国专利申请号：200820151095.7名称：一种电动助力车的发电装置公开(公告)号：CN201296183，公开(公告)日：2009.08.26，主分类号：B60L11/16(2006.01)I申请(专利权)人：上海电机学院，地址：上海市闵行区江川路690号，发明(设计)人：朱燕青；卢俊；臧晓岚；赵静，摘要：一种电动助力车的发电装置，包括外壳、固定端子、弹簧，直流电机、压板、弧状齿条、飞轮、变速齿轮，发电装置有盒状的外壳，通过固定端子连接在定位轴上；压板前连定位轴，后有伸进壳体内的弧状齿条，其锯齿面与变速齿轮右侧小轮锯齿面齿合；变速齿轮嵌连在变速齿轮连接轴上，飞轮嵌连在飞轮连接轴上，飞轮内圈齿轮上连接着棘轮，飞轮小齿轮与变速齿轮左侧外圆大轮锯齿面咬合，变速齿轮的左侧大轮锯带动飞轮小齿轮旋转，飞轮上的棘轮带动飞轮旋转，飞轮带动直流电机旋转，从而产生电能。本实用新型的优点是：电动助力车在使用过程中能不断充电，可不依靠外来能源行驶，且发电装置的体积小，构造简单，安装方便。

2、中国专利申请号：200620051546.0名称：电动助力车、电摩驱动电能自动补偿装置，公开(公告)号：CN200939837，申请(专利权)人：万启华，地址：湖南省常德市武陵区东郊皇木关村第11组发明(设计)人：万启华，摘要：一种电动助力车、电摩驱动电能自动补偿装置，它是在现有蓄电池→电动机→车轮电能单纯消耗性系统的电动助力车或电动摩托车上，增设了一套车轮→机械发电机和磁能发电装置→蓄电池的电能自动补偿装置。所述机械发电机，是设在后车轮轴电动机外壳上的主动链轮和设在电动车底板上的发电机组成，该发电机的主轴上设有从动链轮，主动和从动链轮间通过链条相连，在发电机的输出端通过导线与蓄电池输入端相连接；所述磁能发电机，是由设在前车轮轮毂上的永久磁铁转子和设在前车轮轴上的感应线圈转子组成，磁能发电机的输出端通过导线与蓄电池的输入端相连。该系统可以减少对蓄电池的充电次数，增加电动车的行车距离，降低运行成本。

3、中国专利申请号：03281025.3，名称：电动助力车自动发电、充电装置公开(公告)号：CN2671857申请(专利权)人：李冬生，地址：江苏省无锡市复兴路122号民用建筑设计院发明(设计)人：李冬生，摘要：一种能自动发电并向电动助力车供电及蓄电池充电的自动发电、充电装置。它由三相交流发电机、整流器和电压调节器组成。三相交流发电机转子的中心轴一端有滚轮，该滚轮在使用状态下与电动助力车前轮外胎的一侧相接触。所说整流器包括三相全波桥式整流器、中性点的谐波整流器和三相半波整流器。其中的三相全波桥式整流器由三个正极搭铁二极管和三个负极搭铁二极管组成，三相半波整流器由三个二极管组成。而谐波整流器则由两个二极管与三相交流发电机的三相绕组负载构成。所说的电压调节器接在三相半波整流器的一个二极管与三相交流发电机转子绕组之间。使用这种自动发电、充电装置，不需经常为电动车充电，节约能源，使用方便。

4、中国专利申请号：01240253.2名称：自充电式电动自行车，公开(公告)号：CN2486380申请(专利权)人：王云青，地址：河南省新乡市向阳路东段县农行发明(设计)人：王云青，摘要：自充电式电动自行车，它包括有一辆电动自行车，其特征在于：在电动自行车的前轮轴上同心固定有一个发电机的线包定子，与定子对应的前轮条盘上固定一个发电机的磁钢圈转子，在蓄电池与线包定子之间连接有导线和整流器及充电器。本实用新型具有在行驶中自动给蓄电池充电，不但用后不需充电，电动行车距离也再不受限制，给用户带来极大方便。它不但可以安装在电动自行车上，也可以安装在其它电动助力车上使用。

上述公开的文献是在原有仅依靠蓄电池动力的“消耗型”进行改装，而变成了“产能型”将行走过程轮轴上产生的动能通过发动机转变成为了电能，直接驱动车辆行走，或者将电能储存到蓄电池，使得电动自行车行走一定距离以后，蓄电池不需要充电也能依靠自充电装置而行走。但公开文献报道的自充电装置还存在以下的缺点，1、发电机设计不合理，不能将发出的电通过有效的装置提供给自行车；2、蓄电池充电电路不能解决蓄电池老化问题；3、目前的自充电装置不能保证给电动自行车行走很长的距离。所以，目前能够实施并投入市场的不多。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够克服现有技术缺点的自充电行走的电动助力车，该电动助力车安装了将能行驶过程中的动力同时转变为发电机运转和给蓄电池充电的自充电装置，一次对蓄电池充电以后可以行走较长的距离。

本发明的目的是这样实现的：

自充电行走的电动助力车包括车架、车轮、车轴、安装在车轴上的电动机，给电动机提供动力的蓄电池，其特征在于：在后车轴的飞轮上安装一套链轮或齿轮或者其它传动装置，通过链条、传动杆或或齿轮传递到永磁交流发电机轴上的链轮或齿轮，带动永磁交流发电机发电，永磁交流发电机的输出绕组与检测装置、智能控制器、电源处理电路、电机控制电路连接，检测装置与电动机控制电路、电动机以及蓄电池连接，蓄电池输出引线接电动机。

以上所述的智能控制器采用PC机控制系统，它以PC机为核心，包括程序存储器、数据存储器和CPU监控器，它可以是双电源转换开关智能控制器，该控制器有以下几种功能，1、任一路电源停止供电时，其控制开关自动转换至另一电源输出向负载供电；2、任一路电源出现失压、欠压、缺相等故障时，其控制开关的自动转换另一路电源输出；3、两路电源同时供电时，其控制开关转换至主电源输出，在电动助力车自充电行走的电源转换中，当永磁交流发电机发电对蓄电池充电，同时它也能够控制蓄电池对电机控制电路输出供电给电动机行走。

以上所述的检测装置是对永磁交流发电机的发电输出和蓄电池输出进行检测，检测装置的硬件组成主要由主控制电路、信号采集电路及电源电路等组成，主控电路由智能控制器的PC机控制，检测装置可以在线路停电时，蓄电池输出直流电，用来驱动电机工作，以达到检测线路并使设备正常工作的目的。

以上所述的电机控制电路包括桥式整流器、可控硅控制器和可调电阻等构成，永磁交流发电机输出的交流电经过桥式整流器整流和可控硅控制器，能实现稳压或稳流功能，并具有过流保护、软启动和脉冲锁相功能，通过开关切换可实现直接控制(过流保护功能仍起作用)。

本发明自充电行走的电动助力车的工作原理是：由于在后车轴的飞轮上安装一套链轮或齿轮，助力车在行走的过程中，通过链条或齿轮将链轮或齿轮的动能传递到永磁交流发电机轴上的链轮或齿轮，带动永磁交流发电机发电，由于安装检测装置和智能控制器，并设有电机控制电路。当助力车速度较慢或爬坡时，蓄电池输出直流电，驱动电机工作，在电动助力已常运行时，永磁发电机工作输出交流电，经过电机控制电路进行整流、控制，开始直接供给电动机工作，在平路，惯性行驶时速达20公里，永磁发电机工作输出交流电，一方面供给电动机工作，另一方面为蓄电池充电，储备能量。如果助力车较长时间时速达20公里，永磁交流发电机就能使用惯性自发电，充电，不需经常为电动车充电。

本发明的优点：

1、本发明在利用电动车加装永磁交流发电机和电机控制电路，用电机控制电路控制电能补充电池能量，充分利用行车时速，一旦遇上电动车加速行车或下坡时，由永磁单相发电机为电动车提供动力，并对蓄电池进行充电，当减速慢性时，蓄电池提供给电动机能量。电动助力车在使用过程中能不断充电，可少依靠外来能源行驶，且发电装置的体积小，构造简单，安装方便。

2、车架下装有发电机和电机控制电路，构成该自发电永磁单相发电机充电，通过电机齿轮转动调速轮毂的链条与调速器连接，再由调速器的传动轮毂的皮带或链条与发电机连接构成自发电，并经过发电机至电子转换器线路输入蓄电池，永磁单相交流发电机能使蓄电池得到快速电能补充，增加行驶里程，减少充电次数降低费用，噪音小，给用户及环境均带来效益。

3、PC机(微电脑)的控制端分别接到检测装置、电源处理电路、电机控制电路，依靠PC机的精确控制，使得各部件的工作过程能够协调进行，比现有的电动助力车具有全自动控制，由机械能转变为电能的工作状态稳定，大大提高了机械能的利用率。在电动车正常运行时，由电动车组装的内燃交流发电机组为电动车提供动力，如果时速达20公里，自发电机发电量还有富余的电能向蓄电池充电。当电动机在制动状态时蓄电池提供能量。

4、本发明采用了电动车专用的“智能控制器和有可控硅电机控制电路”的技术，具有行车时正常发电、滑行时恒流发电功能。当行驶中遇到前方红灯、车辆交汇、人多车多、下坡滑行需要减速时，开车者可以通过合理操作，进行正常发电或恒流发电，从而实现“节能自发电、边开车边充电”，使电源回收能达到35％左右，可延长续行里程50％，电池使用寿命可延长50～100％。

附图说明

图1是本发明机械工作原理及结构示意图。

图2是本发明智能控制器结构框示意图。

图3是电机控制电路示意图。

图4是安装了本发明自充电行走装置的电动自行车示意图。

图5是安装了本发明自充电行走装置的电动摩托车示意图。

图中各零部件名称：1电动机，2后车轮，3飞轮，4链条，5永磁交流发电机，6电机控制电路、7导线、8蓄电池、9智能控制器、10前车轮、11A后车轴、11B前车轴、12自行车、15摩托车；21整流电路，22、可控硅整流器，23、可调电阻。

具体实施方式

如图1、图2所示：

自充电行走的电动助力车包括车架、车轮2、车轴、安装在车轴上的电动机1，给电动机1提供动力的蓄电池8，在后车轴11A的飞轮3上安装一套链轮或齿轮，通过链条4或齿轮传递到11B前车轴带动10前车轮，并同时带动永磁交流发电机5发电，永磁交流发电机5的输出绕组与智能控制器9(PC机或微电脑)、电机控制电路6连接，电机控制电路6有导线7接到蓄电池8，蓄电池8输出引线接电动机1。

如图2所示：

智能控制器中，永磁交流发电机的输出绕组与检测装置、智能控制器、电源处理电路、电机控制电路连接，检测装置与电动机控制电路、电动机以及蓄电池连接，蓄电池输出引线接电动机。

智能控制器采用PC机控制系统，它以8031单片机为核心，包括程序存储器、数据存储器和CPU监控器，它可以是双电源转换开关智能控制器，该控制器有以下几种功能，1、任一路电源停止供电时，其控制开关自动转换至另一电源输出向负载供电；2、任一路电源出现失压、欠压、缺相等故障时，其控制开关的自动转换另一路电源输出；3、两路电源同时供电时，其控制开关转换至主电源输出，在电动助力车自充电行走的电源转换中，当永磁交流发电机发电对蓄电池充电，同时它也能够控制蓄电池对电机控制电路输出供电给电动机行走。

智能控制器中，检测装置是对永磁交流发电机的发电输出和蓄电池输出进行检测，检测装置的硬件组成主要由主控制电路、信号采集电路及电源电路等组成，主控电路由智能控制器的PC机控制，检测装置可以在线路停电时，蓄电池输出直流电，用来驱动电机工作，以达到检测线路并使设备正常工作的目的。

如图3所示：

所述的电机控制电路包括桥式整流器21、可控硅控制器22和可调电阻23等构成，永磁交流发电机输出的交流电经过桥式整流器整流和可控硅控制器，能实现稳压或稳流功能，并具有过流保护、软启动和脉冲锁相功能，通过开关切换也可实现直接控制(过流保护功能仍起作用)。所述的可控硅整流器，可以采用大功率(20-300瓦)的可控硅元件。所述的整流器包括VD1-VD8的单相全波桥式整流器。使用这种自发电充电装置，不需要经常为电动车充电，节约能源及费用，实用方便。

如图4所示：

自充电行走的电动助力车包括车架、车轮2、车轴、安装在车轴上的电动机，给电动机提供动力的蓄电池8，在后车轴的飞轮3上安装一套链轮或齿轮，通过链条或齿轮传递到永磁交流发电机轴上的链轮或齿轮，带动永磁交流发电机5发电，永磁交流发电机的输出绕组与智能控制器(PC机或微电脑)、电机控制电路6连接，电机控制电路6有导线接到蓄电池8，蓄电池8输出引线接电动机。

如图5所示：

摩托车15包括车架、车轮、车轴、安装在车轴上的电动机，给电动机提供动力的蓄电池8，在后车轴的飞轮3上安装一套链轮或齿轮，通过链条或齿轮传递到永磁交流发电机轴上的链轮或齿轮，带动永磁交流发电机5发电，永磁交流发电机的输出绕组与智能控制器9(PC机或微电脑)、电机控制电路6连接，电机控制电路有导线接到蓄电池8，蓄电池8输出引线接电动机。

实施例1

永磁单相交流发电机，在电动助力车后轮加装14×14cm齿轮，即在电动助力车轮毂于发电机齿轮用链条连接。当电动助力车时速达到10公里/时，发电机发出交流150V电压，时速达15-45公里/时能保持交流220V50Hz转换器自动转入各装置进行工作，如，充电、灯光、喇叭、电机等。可以设直流电压档：36V、48V、60V、96V，能快速工作，能实现自发自行，改善电动助力车蓄电池行车不到80公里就无法再行驶的问题。

当电动助力车行车时速达每小时15至50公里，车交换装置能稳压在180V-240V50Hz正常工作，永磁单相交流发电机在行车15公里以上各转换装置能正常发挥各电子元件作用，行车时速达15公里/时后电子转换器自动断开蓄电池电源转入快速自动充电，可以延长蓄电池实用寿命，时速低于5公里/时后电子转换自动转入电动机使用。降低费用，噪音小，无废气污染。

实施例2

本发明人将自己试制的电动助力车在公路上使用，由于电动助力车单相交流发电机具有行驶过程中充分利用惯性运动势能转化。车辆行驶时速达15公里/时就能利用惯性势能发出交流电150V电压，速度达20-40公里/时，惯性发出电能电能比原电机所需直流电电子转换器自动切换转直流电36V、48V、60V、96V(注：功率380W、500W、900W、1000W)行驶中由电动助力车速度惯性运动势能转化能源由电子转换器作用已超出无刷电机使用一倍以上。当电动车在行驶在大街小巷时，无法发电，因为时速不到10公里就无法自行发电。即能由蓄电池电源使用。

本发明人提示：

1、磁单相交流发电机按能量守恒定律是不行，但是本发电机利用行车中惯性运动势能，只是时速达到10公里/时以上就能发出单相交流电，由电子转换器自发充电，提高回收80％以上。

2.永磁单相交流发电机发出电由控制器发电功能就开始转换，从行驶的耗电状态转到边行驶边充电状态，当车速达到15-30公里/时，利用行车惯性节能自发电，边骑边充电，带能源回收，这种新型永磁单相交流发电机在新型自发电动助力车将慢慢进入城市和农村家庭。

3.永磁单相交流发电机骑行带有惯性自发电装置的电动助力车，不但能边骑边发边充电，增加每次充电的行驶里程，而且还能延长蓄电池使用寿命，从而延长电动助力车使用寿命。

4.电动助力车到人多车多或遇到红灯需要减速时自动使用蓄电池电，当时速15公里/时，该发电机能自发自充。

5.本新型永磁单相发电机可看到电功能，如果安装测试装置，可看到自动化仪表盘，双向电流表，表面能指示行驶电流表针向右偏转。永磁单相交流发电机发出电压，电流。

6.永磁单相交流电动助力车适用于城市、乡镇、农村，自发行驶15公里以上自发充电，智能控制功能，在行驶中使用惯性自发自充，当时速达20-40公里/时，可以多次循环行驶可达250公里以上。

7.电动助力车借助行车时速惯性在时速达15公里/时，惯性能驱动该发电电动车前进，同时能发出单相交流电，同时各控制器在惯性能转变动能，即行驶时速达20公里/时，各电子控制器快速转换，即自动断蓄电池电源，由发电机供电行驶。充电补充行车前电池消耗，那就成半永动电动助力车，不时全永动，因有蓄电池做电动。

8.永磁单相交流电动助力，装有发电机，在同一时间内，在时速达15公里/时以借助惯性力在电动机驱动车子前进，永磁单相交流发电机靠惯性带动电机发电供助力车行驶充电，很多电动助力车行驶不到80公里就无电，如不充电就无法行驶。当然随着技术发展，通过行车惯性利用各种电子技术能发展节能。

9.以前电动车蓄电池的电能不能转化机械能，根据能量守恒定律，电动车不可能产生比消耗的电能多的能量，在电动车前进只能消耗能量。而本发明人利用电动车行驶时速，惯性加装一台永磁交流发电机，电子转换器，用可控硅控制电流，二倍以充分利用行车时速，一旦遇上电动车加速超车或爬坡时，也可以由交流发电机为电动车提供动力，释放电能补充电动车需要的冲击电能。

Claims (4)

1.一种自充电行走的电动助力车包括车架、车轮、车轴、安装在车轴上的电动机，给电动机提供动力的蓄电池，其特征在于：在后车轴的飞轮上安装一套链轮或齿轮或者其它传动装置，通过链条、传动杆或或齿轮传递到永磁交流发电机轴上的链轮或齿轮，带动永磁交流发电机发电，永磁交流发电机的输出绕组与检测装置、智能控制器、电源处理电路、电机控制电路连接，检测装置与电动机控制电路、电动机以及蓄电池连接，蓄电池输出引线接电动机。

2.根据权利要求1所述的自充电行走的电动助力车，其特征在于：所述的智能控制器采用PC机控制系统，它以PC机为核心，包括程序存储器、数据存储器和CPU监控器，智能控制器中，永磁交流发电机的输出绕组与检测装置、智能控制器、电源处理电路、电机控制电路连接，检测装置与电动机控制电路、电动机以及蓄电池连接，蓄电池输出引线接电动机

3.根据权利要求1所述的自充电行走的电动助力车，其特征在于：所述的检测装置是对永磁交流发电机的发电输出和蓄电池输出进行检测，检测装置的硬件组成主要由主控制电路、信号采集电路及电源电路组成，主控电路由智能控制器的PC机控制，检测装置是在线路停电时，检测蓄电池是否输出直流电，驱动电机工作。

4.根据权利要求1所述的自充电行走的电动助力车，其特征在于：所述的电机控制电路包括桥式整流器、可控硅控制器和可调电阻，永磁交流发电机输出的交流电经过桥式整流器整流和可控硅控制器。

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