CN106787113A - 新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置，用以解决现有自行车发电装置体积过大、携带和拆装不方便的技术问题。包括太阳能电池板、直流发电机和蓄电池，太阳能电池板的上部通过固定锁与后上叉相连接，太阳能电池板下端通过固定锁与后轮的车轴相连接，直流发电机的齿轮与后轮的车轴上的飞轮相啮合，太阳能电池板和直流发电机均通过可变电压充电管理单元与蓄电池电连接，蓄电池上设有USB接口和两个外接电极柱，蓄电池通过外接电极柱与可变电压充电管理单元相连接。本发明对自行车原有硬件及其结构的改动较小，采用两种并行发电模式进行蓄电，提高了发电效率及蓄电电量，提高了对绿色能源的利用且减少了自行车运动时的能量损失。

Description

新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置

技术领域

本发明涉及绿色能源发电的技术领域，具体涉及一种新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置。

背景技术

目前，自行车（非电动自行车）因其健康和便捷而深受欢迎，已经成为居民日常代步、休闲娱乐、健身竞技的重要工具。比如现在为了解决最后一公里的问题，OFO、膜拜单车等自行车公司迅速发展。且自行车户外运动也越来越越流行。随着绿色环保渐渐深入人心，自行车的使用量有回升的趋势。为了响应“低碳生活，绿色出行”的号召，自行车在人们的日常出行方面必须做出相应的改进，为“绿色出行”做出贡献。

现在的自行车仅仅作为代步工具使用，但是我们随身的用电设备却越来越多。自行车在运动过程中会产生大量的动能，可以利用小型发电机把动能转换成电能，供一些手机、可穿戴设备、照明设备来使用。同时自行车在使用时大部分时间都会暴露于太阳下，也可以通过太阳能电池板把太阳能换成电能。这些转换获得的电能都可以供我们使用自行车出行时使用。

目前的自行车发电装置不具备该发明具备的机械发电模式，甚至不具有太阳能电池板发电模式。现存的自行车用发电设备不仅体积大、拆卸不便及没有混合供能，最主要的是都不能让自行车外出携带使用，只能在室内固定地点使用。在发电及蓄电方面，现存自行车利用机械发电模式的发电设备的发电效率比较低、发电量不高，使用价值不高。

发明内容

针对现有自行车发电装置功能单一、体积过大、携带和拆装不方便的技术问题，本发明提出一种新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置，实现了自行车骑行发电和太阳能发电两方面的功能，可以使自行车获得充足的电量，且体积小、结构简单、携带和拆装方便。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置，包括太阳能电池板、直流发电机和蓄电池，太阳能电池板的上部通过固定锁与后上叉相连接，太阳能电池板下端通过固定锁与自行车的后轮的车轴相连接，蓄电池和直流发电机固定在太阳能电池板上，直流发电机的齿轮与后轮的车轴上的飞轮相啮合，太阳能电池板和直流发电机均通过可变电压充电管理单元与蓄电池电连接，蓄电池上设有USB接口和两个外接电极柱，蓄电池通过外接电极柱与可变电压充电管理单元相连接。

所述直流发电机为永磁有刷直流发电机，直流发电机包括磁极、线圈、主轴和副轴，副轴上设有副齿轮，副齿轮与飞轮相啮合，主轴上设有主齿轮和线圈，主齿轮与副齿轮相啮合，线圈设置在磁极围成的空间中。

所述太阳能电池板下端设有U型卡槽，U型卡槽的两端分别设有固定销和锁扣，固定锁一端与固定销相铰接，固定锁另一端与锁扣相卡接。

所述太阳能电池板包括两块扇形的太阳能帆板，两块扇形的太阳能帆板通过铰链式折合结构相连接，两块扇形的太阳能帆板分别位于后轮的两侧，铰链式折合结构位于后轮的上方，U型卡槽设置在扇形的太阳能帆板的圆心处，蓄电池和直流发电机固定在扇形的太阳能帆板的外表面。

所述太阳能电池板为PEF/PET柔性板制成的太阳能电池板，太阳能帆板上设有至少一个折叠线，折叠线之间设有骨架。

所述USB接口设有至少两个，用电设备通过USB接口与蓄电池相连接。

本发明对自行车原有硬件及其结构的改动较小，采用直流发电机利用自行车转动的动能发电和太阳能电池板发电两种并行发电模式进行蓄电，提高了发电效率及蓄电电量，提高了对绿色能源的利用且减少了自行车运动时的能量损失，在阳光照射状态下卸下折叠式的太阳能板并展开可以进行充分蓄电，非常适合户外运动中的电能储备和发电，以便为手机、照明等设备充电和供电，大大提高了自行车的使用价值，对于环境保护和人类健康有很大的帮助，且体积小、结构简单、易携带拆卸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明图1中A的放大图。

图3为本发明太阳能电池板的结构示意图。

图4为本发明图3的展开图。

图5为本发明蓄电池的结构示意图。

图6为本发明直流电机的结构示意图。

图7为本发明蓄电池为用电设备充电的示意图。

图8为本发明太阳能电池板上固定锁的结构示意图。

图9为本发明蓄电的原理框图。

图中，1为太阳能电池板，2为直流发电机，21为磁极，22为线圈，23为主轴，24为副轴，25为主齿轮，26为副齿轮，3为蓄电池，31为USB接口，32为外接电极柱，4为飞轮，5为固定锁，6为后上叉，7为U型卡槽，8为固定销，9为锁扣，10为折叠线，11为后轮，12为车轴，13为链条，14为铰链式折合结构，15为用电设备。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2和图9所示，一种新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置，包括太阳能电池板1、直流发电机2和蓄电池3，太阳能电池板1的上部通过固定锁5与后上叉6相连接，太阳能电池板1下端通过固定锁5与自行车的后轮11的车轴相连接。太阳能电池板1使用时通过3点稳定地固定在自行车的后轮11上。蓄电池3和直流发电机2固定在太阳能电池板1上，直流发电机2的齿轮与后轮11的车轴12上的飞轮4相啮合。直流发电机2采集后轮11转动的机械能进行发电。当自行车运动时通过后轮旋转带动直流发电机的转子旋转并使电刷切割磁感线产生电能，产生的电能直接储存于自行车自带的蓄电池3中。太阳能电池板1和直流发电机2均通过可变电压充电管理单元与蓄电池3电连接。直流发电机2和太阳能电池板1以并联的形式通过可变电压充电管理单元接入电路，通过可变电压充电管理单元向蓄电池3充电。直流发电机2的输出电压为12V-30V。太阳能电池板1的输出电压为2V-15V。蓄电池3是铅酸蓄电池或锂离子电池，其容量为5-10万毫安时。可变电压充电管理单元将直流发电机2和太阳能电池板1输出的电能放大、滤波、整流后传送至蓄电池3。

太阳能电池板1和直流发电机2在电路中采用并联的模式接入，可以把它们各自产生的电能传输储存于蓄电池3中，提高电能的储存效率。无论自行车是否处于使用状态，只要自行车暴露于阳光下自行车上安装的太阳能电池板1都可以利用太阳能进行发电并把电能储存于蓄电池3中。太阳能电池板可以利用太阳能发电，直流发电机可以利用自行车运动时的动能来发电，提高了对绿色能源的利用且减少了自行车运动时的能量损失。

如图5所示，蓄电池3上设有USB接口31和两个外接电极柱32，两个外接电极柱32分别为正外接电极柱和负外接电极柱，蓄电池3通过两个外接电极柱32与可变电压充电管理单元相连接，可变电压充电管理单元将直流发电机2和太阳能电池板1产生的电能进行收集整理后传送至蓄电池3。USB接口31为手机、IPAD等移动或穿戴设备充电。

太阳能电池板1包括两块扇形的太阳能帆板，两块扇形的太阳能帆板通过铰链式折合结构相连接，如图3所示。太阳能电池板从车上取下后展成一个平面的示意图如图4所示，两块扇形的太阳能帆板分别位于后轮的两侧，铰链式折合结构位于后轮的上方，铰链式折合结构方便将两块扇形的太阳能帆板展开到一个平面内。太阳能电池板1展开时可以展开成2平米大小以利用太阳能发电。当外出露营休息时，太阳能电池板可以取下展开成两平方米见方的形状进行发电，便于宿营发电使用。太阳能电池板1在自行车安装时犹如马鞍一样骑在自行车的后轮11的两侧。U型卡槽7设置在扇形的太阳能帆板的圆心处，太阳能电池板1通过两个U型卡槽7和固定锁与后轮的车轴12相连接。蓄电池3和直流发电机2固定在扇形的太阳能帆板的外表面，防止影响自行车的后轮11的转动。太阳能电池板1为PEF/PET柔性板制成的太阳能电池板，太阳能帆板上设有至少一个折叠线10，每侧的太阳能帆板也可以通过折叠线像书翻页一样折起来和展开，方便将太阳能电池板1折叠后携带。当把太阳能电池板取下来时，可以把电池板沿折叠线10进行折叠存放，或者展开成大约2平方米的太阳能板.折叠线10之间设有骨架，用于支撑太阳能电池板1。

如图6所示，直流发电机2为永磁有刷直流发电机，直流发电机2包括磁极21、线圈22、主轴23和副轴24，副轴24上设有副齿轮26，副齿轮26与飞轮4相啮合，主轴23上设有主齿轮25和线圈22，主齿轮25与副齿轮26相啮合，线圈22设置在磁极21围成的空间中，磁极21包括两个磁性相反的、位置相对的磁极，线圈22设置在两个磁极之间。在链条13转动的过程中，带动后轮11中心的车轴12转动，从而飞轮4实现转动，飞轮4带动副齿轮26和副轴24转动从而使与副齿轮26相配合的主齿轮25转动，主齿轮25将动力传递到主轴23，主轴23带动线圈22转动，从而使线圈22切割磁极21产生的磁感线实现发电。直流发电机2的副齿轮26直接与自行车后轮上的飞轮4啮合的局部放大示意图如图2所示。直流发电机2有主轴23和副轴24两个传动轴，副轴主要连接直流发电机的主轴23和自行车后轮的飞轮4。主轴23和副轴24两个传动轴可以很好的避免直流发电机与变速飞轮相碰撞，更好的使用空间。直流发电机2发电的原理为：在自行车运动时飞轮4通过旋转直接带动直流发电机的副齿轮26旋转，副轴24再传动到直流发电机的主轴23，主轴23带动内部的线圈22旋转切割磁极21产生的磁感线产生电能，产生的电能通过可变电压充电管理单元传输并储存于蓄电池3。

USB接口31的数量设有至少两个，用电设备通过USB接口31与蓄电池3相连接，蓄电池为外部用电设备（如手机、IPAD等）充电的示意图，如图7所示，图中箭头表示电流的流向，即蓄电池3的电流通过USB接口31传送至用电设备15。蓄电池3保存的电量不仅可以供自行车自身的用电装置使用，也可通过蓄电池3上的USB接口31对外提供电能（如通过USB接口可以为手机、IPAD等充电）。例如，骑行爱好者在骑行去西藏的路程中，因沿途难以获取有效固定充电电源，可安营扎寨时把太阳能电池1拆卸下来并展开利用太阳能发电；蓄电池3储存的电能也可以为骑行者携带的手机、穿戴设备等充电，从而有效解决了旅途过程中手机等耗电设备因电力不足、不能及时找到室内有效充电电源而影响正常使用、造成联络障碍的问题。本发明提高了电池的使用效率，丰富了自行车的功能，减少其它非清洁能源的消耗，同时因其便于拆装，可以方便地由一辆自行车安装到另一辆自行车，避免了换车后直流发电机2不可继续使用的问题，提高了设备的利用率，真正做到低碳出行和绿色出行。

如图8所示，太阳能电池板1下端设有U型卡槽7，U型卡槽7的两端分别设有固定销8和锁扣9，固定锁5一端与固定销8相铰接，固定锁5另一端与锁扣9相卡接。固定锁5可以绕着固定销8转动，固定锁5的前端卡入锁扣9内，从而将固定锁5和U型卡槽7卡接在后轮11的车轴12上，起到固定太阳能电池板1的作用，从而使直流发电机2稳定地与车轴12上的飞轮4相啮合，实现稳定采集飞轮4的动能。

本发明采用太阳能发电和机械发电互补的发电模式，双发电模式发电效率高、发电量高，可以使自行车获得充足的电量。本发明的蓄电池储存的电能不仅可以在室外供自行车自带的耗电装置使用，而且也可以通过蓄电池上的USB接口对外供电，大大提高了其使用价值。本发明非常适合户外运动中的电能储备和发电，以便为手机、照明等设备充电和供电。本发明的易拆卸折叠式太阳能电池板，使现有太阳能电池板的使用更加灵活，在自行车使用量回升的情况下，本发明在不对自行车原有硬件及其结构做大的改动的前提下，为自行车设计了一种能利用太阳能和自行车运动动能联合发电和蓄电的装置，同时从一个自行车拆下安装在另一自行车上，并在阳光照射状态下可在旅行营地中卸下并展开太阳能电池板进行蓄电，从而便于夜间照明。本发明相对于现有的自行车发电装置，不仅体积小而且结构简单，解决了现有装置体积过大、携带不便及拆装不便的问题。本发明实现了自行车骑行过程发电和利用太阳能发电两方面的功能，填补了现有自行车发电装置不能利用太阳能辅助发电的空缺。本发明利用太阳能和自行车运动产生的动能可以提高绿色能源的使用率，储存的电量可以供自行车自身携带的耗电装置使用，例如自行车自带的照明灯可以使用蓄电池的电能进行夜间照明，同时通过蓄电池的USB接口对外供电，大大提高了自行车的使用价值，对于环境保护和人类健康也有很大的帮助。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置，其特征在于，包括太阳能电池板（1）、直流发电机（2）和蓄电池（3），太阳能电池板（1）的上部通过固定锁（5）与后上叉（6）相连接，太阳能电池板（1）下端通过固定锁（5）与自行车的后轮（11）的车轴相连接，蓄电池（3）和直流发电机（2）固定在太阳能电池板（1）上，直流发电机（2）的齿轮与后轮（11）的车轴上的飞轮（4）相啮合，太阳能电池板（1）和直流发电机（2）均通过可变电压充电管理单元与蓄电池（3）电连接，蓄电池（3）上设有USB接口（31）和两个外接电极柱（32），蓄电池（3）通过外接电极柱（32）与可变电压充电管理单元相连接。

2.根据权利要求1所述的新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置，其特征在于，所述直流发电机（2）为永磁有刷直流发电机，直流发电机（2）包括磁极（21）、线圈（22）、主轴（23）和副轴（24），副轴（24）上设有副齿轮（26），副齿轮（26）与飞轮（4）相啮合，主轴（23）上设有主齿轮（25）和线圈（22），主齿轮（25）与副齿轮（26）相啮合，线圈（22）设置在磁极（21）围成的空间中。

3.根据权利要求1所述的新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置，其特征在于，所述太阳能电池板（1）下端设有U型卡槽（7），U型卡槽（7）的两端分别设有固定销（8）和锁扣（9），固定锁（5）一端与固定销（8）相铰接，固定锁（5）另一端与锁扣（9）相卡接。

4.根据权利要求1或3所述的新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置，其特征在于，所述太阳能电池板（1）包括两块扇形的太阳能帆板，两块扇形的太阳能帆板通过铰链式折合结构相连接，两块扇形的太阳能帆板分别位于后轮的两侧，铰链式折合结构位于后轮的上方，U型卡槽（7）设置在扇形的太阳能帆板的圆心处，蓄电池（3）和直流发电机（2）固定在扇形的太阳能帆板的外表面。

5.根据权利要求4所述的新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置，其特征在于，所述太阳能电池板（1）为PEF/PET柔性板制成的太阳能电池板，太阳能帆板上设有至少一个折叠线，折叠线之间设有骨架。

6.根据权利要求1所述的新型简易可拆装多功能自行车发电蓄电装置，其特征在于，所述USB接口（31）设有至少两个，用电设备通过USB接口（31）与蓄电池（3）相连接。