CN105711710A - 一种应用陀螺式飞轮储能电池的纵向二轮封闭电动自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用陀螺式飞轮储能电池方案实现的车厢封闭的纵向两轮电动自行车，车体包括电动自行车车体、陀螺式飞轮储能电池包括电池、封闭车身外壳、改造特制的电动脚支撑、改造特制的轮毂轮胎。其特征在于所述将动能储能与陀螺仪姿态稳定功能集于一体，通过成对安装到车辆上，在提供动力电能的同时，有效保障封闭型电动自行车的平衡行驶。本发明与现有技术相比的优点是：能够实现传统普通电动自行车不具有的纵向两轮独立自平衡能力，有效提高了驾驶的安全性、舒适性及环保性。

Description

一种应用陀螺式飞轮储能电池的纵向二轮封闭电动自行车

技术领域

本发明涉及一种具有封闭车厢的纵向二轮电动自行车设计方案。

背景技术

目前，随着中国城市化进程的发展，大量的汽车造成了严重的社会问题，国内基本每个大中小城市都面临着拥堵问题，同时，城市道路上行驶的汽车绝大部分为一人使用，占用道路空间大，道路、能源等资源有效利用率非常低，因此与城市公交系统配合使用的安全智能节能环保的中低速小型交通工具必将成为我国城镇未来交通的发展趋势；电动自行车、电动摩托车是目前电动车的主要车型，但其安全性、舒适性方面存在明显不足，调查发现，目前电动车主要的安全问题在于其被撞击后难以保持直立以及没有车身外壳防护，车体倾倒后驾乘人员极易遭受严重伤害；而以赛格威为代表的横向两轮体感平衡车无封闭性、安全性差，其平衡系统要求驾驶人员必须通过身体姿态的调整来控制车辆，对驾驶人员的技能要求高，容易导致身心疲惫，发生安全事故；在科技得到飞速发展的今天，我们完全应该、也有能力实现一款符合电动自行车标准的、安全、便捷、环保、智能的未来城市交通工具，飞轮储能电池是一种新型的储能方式，通过将电网或蓄电池的电能转化为高速转动的动能予以储存，在很多欧美发达国家已经得到应用，未来有可能成为主要的清洁能源储存方式。本发明是在普通的高速旋转飞轮储能电池基础上，将其转子设计改造成重心在转子外侧的陀螺形式，从而使其具备陀螺的平衡功能。本发明目的就是为这样一款革命性新概念的电动自行车提供一种整体飞轮电池及相关关键部件的设计方案，本方案在提供动力的同时，可实现车体平衡功能，实现车辆安全舒适环保的完美统一，必将引领交通工具的未来发展趋势。

发明专利内容

本发明为了解决现有技术的上述不足，提供了一种基于陀螺式飞轮储能电池的纵向二轮封闭电动自行车的动力及平衡解决方案。

本发明通过以下的技术方案来实现：一种封闭的纵向二轮电动自行车上使用的陀螺式飞轮储能电池(包括电池支架、支承轴承、电池外壳、电池转子、电池定子、电池中心轴)、特殊形式车轮轮毂及电动支撑脚。

本专利与现有技术相比的优点是：本发明结构紧凑、功能全面、经济适用性的优良特征。具体为：

结构紧凑、功能全面。本发明在高速电机的结构上同时实现了飞轮储能功能和陀螺的平衡功能、为封闭式电动自行车小型化、轻型化、舒适性的提升和清洁动力能源的提供做出了关键性贡献。

经济适用性。所配套的车体为电动自行车基础上加装外壳所形成，部件采用市场上常见规格的标准零部件，平衡电池体可在现有高速电机基础上进行定子改型开发，整体成本较低，具有较好的推广价值和实用性。

附图说明

图1是本发明纵向两轮封闭电动自行车整体示意图；

图2是本发明中的陀螺式飞轮储能电池立体内部结构示意图；

图3是本发明中的陀螺式飞轮储能电池的主视结构示意图；

图4是本发明中的陀螺式飞轮储能电池的俯视结构示意图；

图5是本发明中的陀螺式飞轮储能电池主体纵向剖视图

图6是本发明中的所配套使用的轮胎主视及径向横截面示意图。

图7是本发明中的所配套使用的电动双支撑脚结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详述：

如图1所示，车辆整体包括：1-封闭电动自行车车身、2-车轮3-陀螺式飞轮储能电池、4-电动支撑脚；如图2、3、4、5所示，陀螺式飞轮储能电池主要结构包括：5-电池支架、6-电池壳体、7-电池转子、8-电池定子、9-支架轴承、10-电池中心轴、11-电池轴承；如图6所示，特制的车轮包括：12-轮胎、13-轮毂辅助支撑边沿；如图7所示，电动支撑脚包括：14-蜗杆、15-微型电机、16-蜗轮、17-脚支撑支架、18-微型脚轮，其相互关系及主要特征在于：

1、整个车体由普通电动自行车的车身、陀螺式飞轮储能电池包括电池、封闭车身外壳、特殊的电动脚支撑、特殊的轮毂轮胎构成，结构简单、成本低廉，效果显著。

2、在高速电机基础上开发的陀螺式飞轮储能电池，转速不小于1万转每分钟，每个储能电池转子质量均不小于五公斤，每辆车在中间底侧放置两台转向相反的储能电池，电池体通过两侧轴承固定在支架上，上下均留有部分空间，该支架结构允许电池体在车体上下坡时或剧烈颠簸时绕轴向震动摇摆30度左右角度；储能电池转子外侧边缘加厚加重，在半径外侧的1/2区域内需要集中80％以上的转子质量，通过高速旋转，实现飞轮存储机械能功能，同时通过陀螺效应的惯性力矩，稳定车体姿态；

3、车轮轮毂形状为在普通轮毂基础上，增加轮胎两侧的辅助支撑边沿，在车辆轻微负载状态下，需保证轮毂两侧边缘与轮胎同时与地面接触，对车体形成有效的平面型支撑，从而可以最大限度稳定车体姿态，减少常态路面条件下飞轮储能电池能量消耗。

4、电动双脚支撑，在车辆启动和停止过程中，通过微型电机带动蜗杆机构的正反向旋转，进而带动齿轮和双脚支撑支架的摆出和收起实现支撑的自动化，通过支撑脚前端的微型脚轮来减少与地面之间的摩擦，提高收放过程中车体的稳定性，结构紧凑简单可靠。

本发明中的储能电池中转子的重量、转速、形状，以及轮胎轮毂、脚支撑的具体参数可根据车体整体重量、电池排布位置及工艺能力进行模拟调整。

上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (7)

1.一种纵向两轮封闭电动自行车的设计方案。车体总体包括：类似普通电动自行车的车身、陀螺式飞轮储能电池包括电池、封闭车身外壳、特殊的电动脚支撑、特殊的轮毂轮胎形式。

2.本产品设计方案采用陀螺式飞轮储能电池，其特征在于其结构包括常规高速电机所包含的电机支架、支承轴承、电池外壳、电池定子、控制器、陀螺式飞轮转子，该电池可以在外部接通电源时进行高速旋转储存动能，并在车辆使用中根据需要将动能转化为电能，进行储存或驱动车辆行进。

3.如权利要求2所述的支架及轴承。其特征在于通过两侧轴承固定在支架上，上下均留有部分空间，该支架结构允许车体在上下坡时或剧烈颠簸时绕轴向震动摇摆30度左右角度，从而减少了陀螺进动效应对车体的影响，同时可以防止车辆左右摇摆失衡，并在外部撞击或重心失衡时，保障车体不会倾斜翻转，实现安全的自平衡功能。

4.如权利要求2所述的电池体内含定子、陀螺式飞轮转子。转子特征在于其外侧边缘加厚加重，通过高速旋转，实现飞轮存储机械能功能，同时通过陀螺效应的惯性力矩，稳定车体姿态。

5.如权利要求2所述的此种储能电池，其特征在于其排布方式，每辆电动自行车上放置两个规格同样但转向相反的飞轮储能电池，设置在车体中心附近的低点位置，以最大限度发挥其陀螺效应的平衡作用。

6.如权利要求1所述的车轮轮毂形状，其特征在于在车轮轮毂两侧边缘向外延伸，车体空载静止状态下，轮毂两侧边缘与轮胎同时与地面接触，对车体形成有效支撑，从而可以最大限度稳定车体姿态，减少常态路面条件下飞轮储能电池能量消耗。

7.如权利要求1所述的支撑端带小轮的电动双脚支撑，其特征在于通过微型电机带动蜗杆机构的旋转，进而带动齿轮和双脚支撑支架的摆出和收起实现支撑的自动化，通过支撑脚前端的小轮来减少与地面之间的摩擦，提高收放过程中车体的稳定性，结构紧凑简单可靠。