CN107834679A - 一种共享单车的多功能供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种共享单车的多功能供电系统，包括发电模块、充电模块，所述发电模块包括刹车制动模块，所述刹车制动模块包括刹车装置、发电机装置、转轴，所述发电机装置固定安装在车毂外侧，所述刹车装置的一侧设置有刹车时与车轮摩擦转动的摩擦轮，所述转轴一端与摩擦轮相铰接，另一端通过圆锥齿轮副与发电机装置驱动连接；所述充电模块包括充电电路、蓄电池，所述充电电路用于将发电机装置输出的电流转变成直流电为蓄电池充电。本发明通过在刹车时启动发电装置发电，把部分动能转化成电能，同时在低电量和超速时也能启动发电装置，将电能储存在蓄电池，使共享单车可以持续使用，无需人工更换电池，从而给骑行者带来更好的骑行体验。

Description

一种共享单车的多功能供电系统
技术领域
本发明涉及一种共享单车发电技术领域，具体是涉及一种用于共享单车的供电系统。
背景技术
作为绿色环保的交通工具，自行车成为越来越多人的选择，而共享单车的出现，也让人们的出行越来越方便。共享单车不同于传统的单车，为实现共享功能，需要实现定位、电子开锁等基本功能，因此，其供电系统至关重要。
为了提供电能，常见的几种供电装置如下1)电池供电，使用时间不长，需要频繁更换，不环保的同时也浪费了资源；2)发电花鼓，在骑行的过程中，通过人力踩动带动花鼓发电，使用户骑起来很费劲，大大降低了骑行的舒适度；3)太阳能板充电，保证了保证电量的供应，但是太阳能板易碎，而且需要放置在外面，容易被覆盖或者被泥水溅湿，造成设备利用率低下。
为了提供更好的用户体验，本发明提供一种用于共享单车的多功能供电系统及其装置，在刹车时启动发电装置发电，把部分动能转化成电能，电能储存在共享单车的供电模块，同时在低电量和超速时也能启动发电装置，从而使共享单车可以持续使用，并且更加安全可靠，不需要人工更换电池。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是向本领域提供一种共享单车的多功能供电系统，其要解决的技术问题是提出一种更加安全可靠的电子锁供电系统和装置，在刹车时将动能转化为电能，既能提供电源，又能对刹车起到一定的辅助作用，同时还有保证低压供电和安全限速的功能，解决现有共享单车中供电设备对用户骑行造成的困扰，提供更好的骑行体验。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种共享单车的多功能供电系统，包括发电模块、充电模块，所述的发电模块包括刹车制动模块，所述的刹车制动模块包括刹车装置、发电机装置、转轴，所述的发电机装置固定安装在车毂外侧，所述刹车装置的一侧设置有刹车时与车轮摩擦转动的摩擦轮，所述转轴一端与摩擦轮相铰接，另一端通过圆锥齿轮副与发电机装置驱动连接；
所述的充电模块包括充电电路、蓄电池，所述充电电路与发电机装置电路连接，用于将发电机装置输出的电流转变成稳定的直流电为蓄电池充电。
进一步地，所述的摩擦轮为圆柱形且轴线与车轮轴线相互垂直。
进一步地，所述的刹车装置包括刹车线，线制闸，闸片，所述刹车线通过线制闸与闸片连接，所述的摩擦轮固定在所述闸片的一侧且与连接发电机装置的圆锥齿轮副位于车轮同一侧。
进一步地，所述摩擦轮与车轮的距离小于闸片与车轮之间的距离。
进一步地，所述摩擦轮的表面设置有加强与车轮滚动摩擦的纹路。
进一步地，所述的发电机装置包括用于发电的发电机，所述的发电机安装在车毂外侧，在正常骑行时，所述发电机不随车轮转动，所述的发电机为交流发电机。
进一步地，所述的圆锥齿轮副包括相啮合的第二圆锥齿轮和第一圆锥齿轮，所述第二圆锥齿轮固定在发电机外部带动发电机内的线圈转动，所述第一圆锥齿轮的轴线垂直于第二圆锥齿轮。
进一步地，所述的充电电路包括整流器、滤波器，所述整流器、滤波器依次与发电机的电流输出端连接，用于将所述发电机产生的交流电流转变成稳定的直流电输入蓄电池。
进一步地，所述的发电模块还包括由蓄电池供电的安全制动模块，所述安全制动模块包括电路连接的速度传感器、控制装置，所述的控制装置安装在所述线制闸上，通过弹性连杆与摩擦轮相连接，所述的速度传感器用于检测自行车的骑行速度，当检测的车速超出限定的最高安全速度时，所述速度传感器向控制装置发出指令，所述控制装置将安装在线制闸上的弹性连杆往里压，使摩擦轮与车轮接触产生摩擦，带动摩擦轮转动，将过多的动能转化为电能；当车速恢复到正常水平时，所述弹性连杆复位使摩擦轮与车轮分离，起到辅助控制车速的作用。
进一步地，所述的安全制动模块还包括电压传感器，所述的电压传感器用于检测蓄电池的电量，当电量过低时，启动低电保护功能，所述速度传感器向控制装置发出指令，所述控制装置将安装在线制闸上的弹性连杆往里压，使摩擦轮与车轮接触产生摩擦，带动摩擦轮转动，将动能转化为电能；当电量恢复到正常水平时，所述弹性连杆复位使摩擦轮与车轮分离，起到辅助控制蓄电池电量的作用。
综上所述，相对于现有技术，本发明的有益效果是：
1.在刹车时启动发电装置发电，把部分动能转化为电能，提供电源，同时发电装置又能对刹车制动起到一定的辅助作用，而且在正常骑行时，发电装置不会对骑行产生阻碍作用，给骑行者带来更好的体验。
2.根据传动比的放大效应，设置更优的摩擦轮与车轮的直径比以及齿轮间的齿数比，增加摩擦轮和齿轮的转动圈数，从而使发电设备在短时间，短距离内完成大数量转动，大大提高了发电的效率。
3.共享单车上还设置有安全制动模块，可使共享单车在骑行时电压过低或速度过高时，也能启动发电装置发电，对速度起到一定的限制作用，还能保证电池的正常供电，从而使共享单车可以持续使用，不需要人工更换电池。
附图说明
下面对实施例描述中所需要使用的附图作进一步说明。
图1为本发明实施例的共享单车的多功能供电系统的工作原理示意图。
图2为本发明实施例的共享单车的多功能供电系统的发电装置结构示意图。
图3为本发明实施例的刹车装置的结构示意图。
图4为本发明实施例的发电机装置的结构示意图。
图中：1、闸片；2、线制闸；3、车轮；4、摩擦轮；5、转轴；6、控制装置；7、弹性连杆；8、刹车线；9、第一圆锥齿轮；10、第二圆锥齿轮；11、发电机。
具体实施方式
为了使本发明特征及优点更好地被本技术领域的人员理解，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案作出更加详细，完整地说明，以下所述的具体实施方式仅用于解释本发明，本发明的保护范围并不局限于此。
如图1至图4所示，一种共享单车的多功能供电系统，包括发电模块、充电模块，所述的发电模块包括刹车制动模块，所述的刹车制动模块包括刹车装置、发电机装置、转轴5，所述的发电机装置固定安装在车毂外侧，所述刹车装置的一侧设置有刹车时与车轮摩擦转动的摩擦轮4，所述转轴5一端与摩擦轮4相铰接，另一端通过圆锥齿轮副与发电机装置驱动连接；
所述的充电模块包括充电电路、蓄电池，所述充电电路与发电机装置电路连接，用于将发电机装置输出的电流转变成稳定的直流电为蓄电池充电。
如图3所示，所述的刹车装置包括刹车线8，线制闸2，闸片1，所述刹车线8通过线制闸2与闸片1连接，所述的摩擦轮4固定在所述闸片1的一侧且与连接发电机装置的圆锥齿轮副位于车轮3同一侧，另一侧的闸片1不与摩擦轮4连接，所述的摩擦轮4为圆柱形且轴线与车轮3轴线相互垂直，同时将摩擦轮4与线制闸2的连接，可保证摩擦轮4的相对稳定。
所述摩擦轮4与车轮3的距离小于闸片1与车轮3之间的距离，本实施例中，所述的摩擦轮4与车轮的距离比闸片1近1毫米左右，开始拉紧刹车线时，所述摩擦轮4会先于闸片1与车轮车胎接触，通过一定的传动比，车轮转动带动摩擦轮4转动。
所述摩擦轮4的表面设置有加强与车轮滚动摩擦的纹路，即所述的摩擦轮4的表面经过处理，与车轮的纹路相互接触时，更容易产生滚动摩擦，发生转动。
所述的摩擦轮4为圆柱类型摩擦轮，与车轮相切时，其传动比为i＝n2/n1＝D/d，车轮的直径为D，转动的速度为n1,摩擦轮的直径为d，转动的速度为n2。
其中，通过适当的设置摩擦轮4与车轮3的半径比例，可以提高摩擦轮4的转速，从而得到更多的有效转动圈数，提高发电效率。
如图4所示，所述的发电机装置包括用于发电的发电机11，所述的发电机11安装在车毂外侧，在正常骑行时，所述发电机11不随车轮3转动，所述的发电机11为交流发电机。所述的圆锥齿轮副包括相啮合的第二圆锥齿轮10和第一圆锥齿轮9，所述第二圆锥齿轮10固定在发电机11外部带动发电机11内的线圈转动，所述第一圆锥齿轮9的轴线垂直于第二圆锥齿轮10，实现两齿轮垂直传动。当摩擦轮4转动时，转轴5的转动情况与摩擦轮4一致，第一圆锥齿轮9也随着转轴5转动，第一圆锥齿轮9带动第二圆锥齿轮10发生相对转动，使发电机11内的线圈做切割磁感线运动，发电机产生电流。
所述第一圆锥齿轮9与第二圆锥齿轮10啮合传动，其传动比为两者的齿数比，第一圆锥齿轮9与第二圆锥齿轮10的转速比为L1/L2；其中，第一圆锥齿轮9的齿数为L1,第二圆锥齿轮10的齿数为L2。
其中，通过适当调整两个齿轮的齿数比例，可以增大或减小线圈转动的次数。
所述的转轴5可以结合自行车的车架来设计，来进行力的传递，将摩擦轮4的旋转运动转变为齿轮的传动。
所述的刹车制动模块在刹车的同时，带动发电机11发电，使摩擦轮4转动，同时摩擦轮4对车轮3的转动也起到阻碍作用。
所述的充电电路包括整流器、滤波器，所述整流器、滤波器依次与发电机11的电流输出端连接，用于将所述发电机11产生的交流电流转变成稳定的直流电输入蓄电池。
所述的发电模块还包括由蓄电池供电的安全制动模块，与刹车制动模块相连，具有安全限速功能和低电保护功能。所述安全制动模块包括电路连接的速度传感器、控制装置，所述的控制装置安装在所述线制闸2上，通过弹性连杆7与摩擦轮4相连接，所述的速度传感器用于检测自行车的骑行速度，当检测的车速超出限定的最高安全速度时，所述速度传感器向控制装置发出指令，所述控制装置将安装在线制闸2上的弹性连杆7往里压，使摩擦轮4与车轮3接触产生摩擦，带动摩擦轮4转动，将过多的动能转化为电能；当车速恢复到正常水平时，所述弹性连杆7复位使摩擦轮4与车轮3分离，起到辅助控制车速的作用。
另外，所述的安全制动模块还包括与蓄电池电路连接的电压传感器，所述的电压传感器用于检测蓄电池的电量，当电量过低时，启动低电保护功能，所述速度传感器向控制装置发出指令，所述控制装置将安装在线制闸2上的弹性连杆7往里压，使摩擦轮4与车轮接触产生摩擦，带动摩擦轮4转动，将动能转化为电能；当电量恢复到正常水平时，所述弹性连杆7复位使摩擦轮4与车轮3分离，起到辅助控制蓄电池电量的作用。
通过安全制动模块，本发明实现了安全限速功能和低电保护功能，可使共享单车在骑行时电压过低或速度过高时，自动启动发电装置发电，对速度起到一定的限制作用，同时保证电池的正常供电，从而使共享单车可以持续安全、可靠的使用，不需要人工更换电池，提高骑行安全性能和可靠性，简化维护过程，从而给骑行者带来更好的骑行体验。
所述的充电装置可封装在共享单车的电子设备内，为电子设备提供电源。
上述实施例仅仅是本发明一部分的实施例，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所作的任何修改、等效替换或改进而得到的实施例，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种共享单车的多功能供电系统，包括发电模块、充电模块，其特征在于：
所述的发电模块包括刹车制动模块，所述的刹车制动模块包括刹车装置、发电机装置、转轴(5)，所述的发电机装置固定安装在车毂外侧，所述刹车装置的一侧设置有刹车时与车轮摩擦转动的摩擦轮(4)，所述转轴(5)一端与摩擦轮(4)相铰接，另一端通过圆锥齿轮副与发电机装置驱动连接；
所述的充电模块包括充电电路、蓄电池，所述充电电路与发电机装置电路连接，用于将发电机装置输出的电流转变成稳定的直流电为蓄电池充电。
2.根据权利要求1所述的共享单车的多功能供电系统，其特征在于：所述的摩擦轮(4)为圆柱形且轴线与车轮(3)轴线相互垂直。
3.根据权利要求1所述的共享单车的多功能供电系统，其特征在于：所述的刹车装置包括刹车线(8)，线制闸(2)，闸片(1)，所述刹车线(8)通过线制闸(2)与闸片(1)连接，所述的摩擦轮(4)固定在所述闸片(1)的一侧且与连接发电机装置的圆锥齿轮副位于车轮(3)同一侧。
4.根据权利要求(3)所述的共享单车的多功能供电系统，其特征在于：所述摩擦轮(4)与车轮(3)的距离小于闸片(1)与车轮(3)之间的距离。
5.根据权利要求1所述的共享单车的多功能供电系统，其特征在于：所述摩擦轮(4)的表面设置有加强与车轮滚动摩擦的纹路。
6.根据权利要求1所述的共享单车的多功能供电系统，其特征在于：所述的发电机装置包括用于发电的发电机(11)，所述的发电机(11)安装在车毂外侧，在正常骑行时，所述发电机(11)不随车轮(3)转动，所述的发电机(11)为交流发电机。
7.根据权利要求1所述的共享单车的多功能供电系统，其特征在于：所述的圆锥齿轮副包括相啮合的第二圆锥齿轮(10)和第一圆锥齿轮(9)，所述第二圆锥齿轮(10)固定在发电机(11)外部带动发电机(11)内的线圈转动，所述第一圆锥齿轮(9)的轴线垂直于第二圆锥齿轮(10)。
8.根据权利要求7所述的共享单车的多功能供电系统，其特征在于：所述的充电电路包括整流器、滤波器，所述整流器、滤波器依次与发电机(11)的电流输出端连接，用于将所述发电机(11)产生的交流电流转变成稳定的直流电输入蓄电池。
9.根据权利要求3所述的共享单车的多功能供电系统，其特征在于：所述的发电模块还包括由蓄电池供电的安全制动模块，所述安全制动模块包括电路连接的速度传感器、控制装置，所述的控制装置安装在所述线制闸(2)上，通过弹性连杆(7)与摩擦轮(4)相连接，所述的速度传感器用于检测自行车的骑行速度，当检测的车速超出限定的最高安全速度时，所述速度传感器向控制装置发出指令，所述控制装置将安装在线制闸(2)上的弹性连杆(7)往里压，使摩擦轮(4)与车轮(3)接触产生摩擦，带动摩擦轮(4)转动，将过多的动能转化为电能；当车速恢复到正常水平时，所述弹性连杆(7)复位使摩擦轮(4)与车轮(3)分离。
10.根据权利要求9所述的共享单车的多功能供电系统，其特征在于：所述的安全制动模块还包括电压传感器，所述的电压传感器用于检测蓄电池的电量，当电量过低时，启动低电保护功能，所述速度传感器向控制装置发出指令，所述控制装置将安装在线制闸(2)上的弹性连杆(7)往里压，使摩擦轮(4)与车轮接触产生摩擦，带动摩擦轮(4)转动，将动能转化为电能；当电量恢复到正常水平时，所述弹性连杆(7)复位使摩擦轮(4)与车轮(3)分离。
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