CN105947039A - 一种自行车的新型动力驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动自行车技术领域，具体涉及一种自行车的新型动力驱动系统，本发明包括：调速器、刹车器、发电机、超级电容模组、控制器、能量回收模块和轮毂电机，所述发电机与自行车上的脚踏板相连接，通过脚踏板的做功，发电机产生电能，并将该电能传输至超级电容模组中；所述能量回收模块根据控制器所发送的刹车信号，从轮毂电机上采集反向电能，并将该反向电能输送至超级电容模组中；所述轮毂电机用于根据所输入的电能进行运转工作；并在没有电能输入时，通过其转子的转动产生反向电能，将该反向电能输送至能量回收模块中。本发明可通过人力踩踏脚踏来驱动发电机即可进行充电，且在行驶过程中能对电能进行回收，极大的节省了电能。
Description
技术领域
本发明涉及电动自行车技术领域，具体涉及一种自行车的新型动力驱动系统。
背景技术
随着现今社会人们的环保意识的逐渐增强，绿色出行的观念受到人们的推崇，电动助力自行车由于其绿色环保且使用简单方便，使其备受人们的喜爱；现有的电动助力自行车均采用电池进行驱动，在电池耗尽后就只能通过人力踩踏脚踏来驱动自行车，其自行车在行驶过程中不能对电能进行回收，也不能进行自行发电，其不利于远距离的行驶。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种自行车的新型动力驱动系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明是一种自行车的新型动力驱动系统，其设置于自行车上，包括：
调速器，所述调速器用于输入的车速控制信号；
刹车器，所述刹车器用于输入的刹车信号；
发电机，所述发电机中的转子与自行车上的脚踏板相连接，通过脚踏板的做功，发电机产生电能，并将该电能传输至超级电容模组中；
超级电容模组，所述超级电容模组与所述发电机相连接，其用于对所输入的电能进出存储，并根据控制器的控制指令将电能进行输出；
控制器，所述控制器分别与所述超级电容模组、调速器和刹车器连接，其用于根据所输入的车速控制信号驱动超级电容模组将相应的电能输送至轮毂电机中；或，根据其所输入的刹车信号驱动超级电容模组停止向轮毂电机输送电能，并且将该刹车信号发送至能量回收模块；
能量回收模块，所述能量回收模块分别与所述控制器和超级电容模组连接，用于根据控制器所发送的刹车信号，从轮毂电机上采集反向电能，并将该反向电能输送至超级电容模组中；
轮毂电机，所述轮毂电机设置于自行车的车轮上，其分别与所述控制器和能量回收模块连接，用于根据所输入的电能进行运转工作；并在没有电能输入时，通过其转子的转动产生反向电能，将该反向电能输送至能量回收模块中。
进一步，本发明还包括：稳压转换电路，所述稳压转换电路设置于所述发电机与超级电容模组之间，其用于对所述发电机所产生的电能进行稳压后，输送至超级电容模组中。
进一步，所述刹车器包括：断电开关和刹车行程开关；
所述断电开关与所述控制器连接，用于输入刹车信号并将该刹车信号发送至所述控制器；
所述刹车行程开关与所述能量回收模块连接，用于控制能量回收模块对反向电能的采集。
进一步，所述超级电容模组上设有充电电路，所述充电电路与外部的电源相接，用于对超级电容模组进行充电。
进一步，所述控制器包括：
信号处理单元，所述信号处理单元与所述调速器连接，用于获取调速器的车速控制信号并将该车速控制信号转换为相对应的驱动功率信号；
断电处理单元，所述断电处理单元与所述刹车器连接，用于判断是否存在刹车信号，当存在刹车信号，则获取该刹车信号并将其向主控芯片进行发送；
主控芯片，所述主控芯片分别与所述信号处理单元和断电处理单元连接，用于根据所述驱动功率信号和刹车信号对驱动电路进行控制；当存在刹车信号时，停止驱动功率信号的输出并通过驱动电路停止驱动轮毂电机，当不存在刹车信号时，根据驱动功率信号对驱动电路的电能输出功率进行调节；
电源电路，所述电源电路与分别所述超级电容模组、调速器和主控芯片连接，用于根据主控芯片的控制，驱动所述超级电容模组进行电能输出或关闭，并根据调速器的车速控制信号调整超级电容模组的所输出电能的电量；
驱动电路，所述驱动电路分别与主控芯片和轮毂电机连接，用于根据主控芯片的控制对所述轮毂电机的电能输入功率进行调节，或控制轮毂电机的启停状态。
进一步，所述调速器包括：加减速控制单元和定速巡航单元。
进一步，所述超级电容模组上还接有太阳能电池。
进一步，所述调速器和刹车器均设置于自行车的车把上。
本发明在自行车上设有发电机，在行驶过程中通过人力踩踏脚踏来驱动发电机即可进行充电，且在自行车行驶过程中能对电能进行回收，极大的节省了电能，有利于远距离的行驶。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。
图1为本发明驱动系统的一个整体结构示意图；
图2为本发明驱动系统的另一个整体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1至图2，本发明是一种自行车的新型动力驱动系统，其设置于自行车上，包括：
调速器1，所述调速器1用于输入的车速控制信号；
刹车器2，所述刹车器2用于输入的刹车信号；
发电机3，所述发电机3中的转子与自行车上的脚踏板4相连接，通过脚踏板4的做功，发电机3产生电能，并将该电能传输至超级电容模组5中；
超级电容模组5，所述超级电容模组5与所述发电机3相连接，其用于对所输入的电能进出存储，并根据控制器6的控制指令将电能进行输出；本发明用超级电容模组5替代现有的蓄电池或锂电池组，等效电池容量为原来的十分之一左右，减小电池组的体积和重量；且因超级电容可实现大电流放电，可有效提高自行车的爬坡和加速能力，人力和电力相互辅助，有效提高了纯人力条件下的出行距离；并且超级电容超长寿命，充放电大于50万次，是锂离子电池的500倍，降低了后期使用成本。
控制器6，所述控制器6分别与所述超级电容模组5、调速器1和刹车器2连接，其用于根据所输入的车速控制信号驱动超级电容模组5将相应的电能输送至轮毂电机7中；或，根据其所输入的刹车信号驱动超级电容模组5停止向轮毂电机7输送电能，并且将该刹车信号发送至能量回收模块8；
能量回收模块8，所述能量回收模块8分别与所述控制器6和超级电容模组5连接，用于根据控制器6所发送的刹车信号，从轮毂电机7上采集反向电能，并将该反向电能输送至超级电容模组5中；
轮毂电机7，所述轮毂电机7设置于自行车的车轮上，其分别与所述控制器6和能量回收模块8连接，用于根据所输入的电能进行运转工作；并在没有电能输入时，通过其转子的转动产生反向电能，将该反向电能输送至能量回收模块8中。轮毂电机7是直流无刷永磁电机，其具有可逆性，即可作为电动机，又可作为发电机3；在有电能输入时，其将作为电动机，对自行车进行驱动，在没有电能输入时， 包括：在自行车进行滑行、下坡或刹车时，轮毂电机7因惯性而运动，在运动过程中产生反向电能，通过能量回收模块8实现能量回收，并给超级电容模组5充电。
进一步，本发明还包括：稳压转换电路9，所述稳压转换电路9设置于所述发电机3与超级电容模组5之间，其用于对所述发电机3所产生的电能进行稳压后，输送至超级电容模组5中。
进一步，所述刹车器2包括：断电开关21和刹车行程开关22；
所述断电开关21与所述控制器6连接，用于输入刹车信号并将该刹车信号发送至所述控制器6；
所述刹车行程开关22与所述能量回收模块8连接，用于控制能量回收模块8对反向电能的采集。
进一步，所述超级电容模组5上设有充电电路10，所述充电电路10与外部的电源相接，用于对超级电容模组5进行充电。
进一步，所述控制器6包括：
信号处理单元61，所述信号处理单元61与所述调速器1连接，用于获取调速器1的车速控制信号并将该车速控制信号转换为相对应的驱动功率信号；
断电处理单元62，所述断电处理单元62与所述刹车器2连接，用于判断是否存在刹车信号，当存在刹车信号，则获取该刹车信号并将其向主控芯片进行发送；
主控芯片63，所述主控芯片63分别与所述信号处理单元61和断电处理单元62连接，用于根据所述驱动功率信号和刹车信号对驱动电路进行控制；当存在刹车信号时，停止驱动功率信号的输出并通过驱动电路停止驱动轮毂电机，当不存在刹车信号时，根据驱动功率信号对驱动电路的电能输出功率进行调节；
电源电路64，所述电源电路64与分别所述超级电容模组5、调速器1和主控芯片63连接，用于根据主控芯片63的控制，驱动所述超级电容模组5进行电能输出或关闭，并根据调速器1的车速控制信号调整超级电容模组5的所输出电能的电量；
驱动电路65，所述驱动电路65分别与主控芯片63和轮毂电机7连接，用于根据主控芯片63的控制对所述轮毂电机7的电能输入功率进行调节，或控制轮毂电机7的启停状态。
进一步，所述调速器1包括：加减速控制单元和定速巡航单元。
进一步，所述超级电容模组5上还接有太阳能电池。
进一步，所述调速器1和刹车器2均设置于自行车的车把上。
本发明的工作流程为：
1.通过脚踩脚踏板4，使发电机3进行发电，并为超级电容模组5充电；
2.在调速器1中输入车速控制信号，该车速控制信号发送至主控芯片63中，主控芯片63根据车速控制信号控制驱动电路65以不同的功率来驱动电机运行，如巡航、加速等；
3.当按下刹车器2时，给出刹车信号，断电处理单元62将刹车信号发送到主控芯片63，主控芯片63停止对车速控制信号的处理，同时给出信号到驱动电路65，停止给电动机供电。
4.能量回收模块8根据刹车行程开关22行程的大小，确定能量回收的幅度，给超级电容充电，同时起到辅助刹车制动的作用。具体工作关系如下：
刹车行程开关22连接能量回收模块8中的限流电路，行程越小限流越大，能量回收的电流越小，能量回收幅度也小，电机产生的反向制动也很小，电动车可以有最大的滑行距离；行程越大限流越大，能量回收的电流越大，能量回收幅度也大，电机产生的反向制动也很大，可辅助机械刹车获取最佳刹车效果；能量回收模块8把电机反向输出的电流给超级电容充电。由于轮毂电机7在高速转动时会产生一个反向的电压，在刹车时驱动供电断开，同时接通能量回收模块8，轮毂电机7的反向电压通过能量回收电路给超级电容充电，形成充电电流，充电电流会产生一个反向的力矩来制动，电流越大，制动效果越好，因此通过控制行程开关不同的档位，达到控制制动的幅度，从而来控制充电电流，也就是能量回收幅度。急刹时，刹把按到最大，行程开关达到最大档位，此时电路限流最小，充电电流最大，制动效果最好，能量回收幅度最大；反之则最小。
5.松开刹车器2，断电处理单元62给出信号到主控芯片63，恢复主控芯片63对调速器1信号的处理，并控制驱动电路65给电机供电。
在自行车行进中，人力可以选择一种合适或舒适的速度、力度踩发电机3，或休息，然后可通过超级电容内的电能来驱动自行车并通过手动控制车速及能量回收。在本发明中脚踏板4只用于发电，并给超级电容模组5充电，不直接驱动自行车。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种自行车的新型动力驱动系统，其设置于自行车上，其特征在于，包括：
调速器，所述调速器用于输入的车速控制信号；
刹车器，所述刹车器用于输入的刹车信号；
发电机，所述发电机中的转子与自行车上的脚踏板相连接，通过脚踏板的做功，发电机产生电能，并将该电能传输至超级电容模组中；
超级电容模组，所述超级电容模组与所述发电机相连接，其用于对所输入的电能进出存储，并根据控制器的控制指令将电能进行输出；
控制器，所述控制器分别与所述超级电容模组、调速器和刹车器连接，其用于根据所输入的车速控制信号驱动超级电容模组将相应的电能输送至轮毂电机中；或，根据其所输入的刹车信号驱动超级电容模组停止向轮毂电机输送电能，并且将该刹车信号发送至能量回收模块；
能量回收模块，所述能量回收模块分别与所述控制器和超级电容模组连接，用于根据控制器所发送的刹车信号，从轮毂电机上采集反向电能，并将该反向电能输送至超级电容模组中；
轮毂电机，所述轮毂电机设置于自行车的车轮上，其分别与所述控制器和能量回收模块连接，用于根据所输入的电能进行运转工作；并在没有电能输入时，通过其转子的转动产生反向电能，将该反向电能输送至能量回收模块中。
2.根据权利要求1所述的自行车的新型动力驱动系统，其特征在于，还包括：稳压转换电路，所述稳压转换电路设置于所述发电机与超级电容模组之间，其用于对所述发电机所产生的电能进行稳压后，输送至超级电容模组中。
3.根据权利要求2所述的自行车的新型动力驱动系统，其特征在于，所述刹车器包括：断电开关和刹车行程开关；
所述断电开关与所述控制器连接，用于输入刹车信号并将该刹车信号发送至所述控制器；
所述刹车行程开关与所述能量回收模块连接，用于控制能量回收模块对反向电能的采集。
4.根据权利要求3所述的自行车的新型动力驱动系统，其特征在于，所述超级电容模组上设有充电电路，所述充电电路与外部的电源相接，用于对超级电容模组进行充电。
5.根据权利要求4所述的自行车的新型动力驱动系统，其特征在于，所述控制器包括：
信号处理单元，所述信号处理单元与所述调速器连接，用于获取调速器的车速控制信号并将该车速控制信号转换为相对应的驱动功率信号；
断电处理单元，所述断电处理单元与所述刹车器连接，用于判断是否存在刹车信号，当存在刹车信号，则获取该刹车信号并将其向主控芯片进行发送；
主控芯片，所述主控芯片分别与所述信号处理单元和断电处理单元连接，用于根据所述驱动功率信号和刹车信号对驱动电路进行控制；当存在刹车信号时，停止驱动功率信号的输出并通过驱动电路停止驱动轮毂电机，当不存在刹车信号时，根据驱动功率信号对驱动电路的电能输出功率进行调节；
电源电路，所述电源电路与分别所述超级电容模组、调速器和主控芯片连接，用于根据主控芯片的控制，驱动所述超级电容模组进行电能输出或关闭，并根据调速器的车速控制信号调整超级电容模组的所输出电能的电量；
驱动电路，所述驱动电路分别与主控芯片和轮毂电机连接，用于根据主控芯片的控制对所述轮毂电机的电能输入功率进行调节，或控制轮毂电机的启停状态。
6.根据权利要求5所述的自行车的新型动力驱动系统，其特征在于，所述调速器包括：加减速控制单元和定速巡航单元。
7.根据权利要求6所述的自行车的新型动力驱动系统，其特征在于，所述超级电容模组上还接有太阳能电池。
8.根据权利要求7所述的自行车的新型动力驱动系统，其特征在于，所述调速器和刹车器均设置于自行车的车把上。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |