CN201553276U - 人力辅助动力电动自行车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种助力车，具体涉及一种电动自行车。人力辅助动力电动自行车，包括车体，车体上装有电动机、为电动机供电的蓄电池、受电动机驱动的轮子，还包括脚踏板，还包括一发电机，发电机通过一发电机传动机构与脚踏板联动；还包括一电源管理模块，发电机的电能输出端连接所述电源管理模块，电源管理模块具有一供电输出端，所述供电输出端连接所述蓄电池。允许骑车者通过自身的体力为人力辅助动力电动自行车的行驶作出贡献，减少蓄电池的充电次数，进而减少蓄电池使用寿命的损耗，同时又允许骑车者进行身体锻炼。配备有电加热手套、电加热护膝可以为骑车人员在寒冷的时候取暖。

Description

人力辅助动力电动自行车

技术领域

本实用新型涉及一种车，具体涉及一种电动自行车。

背景技术

现有的电动自行车一般的包括车体，装在车体上的蓄电池，与蓄电池电连接、驱动后轮转动的电机。这样的电动自行车主要依靠蓄电池的电能驱动电机转动，进而带动后轮转动，驱动电动自行车前进。

对于这样的电动自行车，在行驶速度较低，或者关闭电机(切断电池电源)时，骑车者踏动脚踏板带动大牙盘转动，大牙盘转动进而带动小齿盘转动，小齿盘带动后轮转动。但是电动自行车正常行驶或者高速行驶时，骑车者踏动脚踏板的速度相对较慢，造成小齿盘的转速较低，无法进一步驱动后轮转动，造成骑车者在踏动脚踏板时用不上力，因而对人也就达不到健身的目的。另外，由于无法通过体力对电动自行车的行驶做出贡献，只用蓄电池中的电能驱动电机转动，对蓄电池中的电能消耗也就非常大，因而也就必须经常给蓄电池充电，而蓄电池的充放电次数是一定的，因此也就加速了蓄电池的损毁，增加了运行成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种人力辅助动力电动自行车，可以使用人的体力、电力作为能源，多种能源可以单独使用，或者混用；允许骑车者通过自身的体力为人力辅助动力电动自行车的行驶作出贡献，减少蓄电池的充电次数，进而减少蓄电池使用寿命的损耗，同时又允许骑车者进行身体锻炼。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

人力辅助动力电动自行车，包括车体，车体上装有电动机、为电动机供电的蓄电池、控制向所述电动机供电情况的电动机控制电路、受电动机驱动的轮子，还包括脚踏板，其特征在于，还包括一发电机，所述发电机通过一发电机传动机构与所述脚踏板联动；

所述发电机采用直流发电机，所述发电机的电能输出端连接所述蓄电池。

直流发电机可以采用常规的直流发电机。也可以采用，由交流发电机加装硅整流模块构成的直流发电机。

因为蓄电池本身具有一定的稳压能力，直流发电机在直接连接蓄电池的情况下，仍然可以产生稳定的电压。

所述人力辅助动力电动自行车还包括一具有稳压作用的电源管理模块，所述发电机的电能输出端连接所述电源管理模块，所述电源管理模块具有一供电输出端，所述供电输出端连接所述蓄电池；所述蓄电池与所述电动机间设有所述电动机控制电路。

所述受电动机驱动的轮子，可以是前轮，也可以是后轮。

所述车体的车体三角架下端的中轴上装有大牙盘，车体三角架上装有蓄电池；所述车体三角架上还装有电动机，电动机上装有后轮；在车体三角架上还装有与大牙盘连动的发电机，所述发电机连接一整流电路，所述整流电路输出端连接所述蓄电池。

上述设计中，骑车者在踏动脚踏板时，通过一发电机传动机构带动发电机发电，发电机产生的电能经过所述电源管理模块后为蓄电池充电，或者直接为电动机供电，或者发电机、蓄电池同时为电动机供电。发电机可以是直流发电机，也可以是交流发电机。因为正常行驶或者快速行驶中，脚踏板并不是直接通过后轮传动机构驱动后轮转动，而是通过发电机和电源管理模块，为蓄电池充电，或者直接为电动机供电。这样骑车者就可以用体力为人力辅助动力电动自行车的行驶作出贡献，减少蓄电池内的电能输出，或者为蓄电池充电，进而延长蓄电池的续航时间(或距离)，减少蓄电池的充电次数，延长蓄电池的使用寿命。同时可以达到锻炼身体的目的。

所述发电机位于所述脚踏板的脚踏板转轴处，所述发电机还可以位于电动车后平叉处，或其他位置。通过一发电机传动机构与所述脚踏板转轴联动。所述发电机传动机构可以采用齿轮式传动机构。这种结构在外观上与普通的电动自行车几乎可以没有差别，整体结构较为简洁。

所述脚踏板与所述后轮间通过后轮传动机构联动，所述后轮传动机构同时为所述发电机提供动力，即所述后轮传动机构同时作为所述发电机传动机构的一部分。

所述后轮传动机构采用链条式传动机构。采用链条式传动机构的后轮传动机构，包括与所述脚踏板固定连接的大牙盘、带动后轮转动的小齿盘，所述大牙盘与小齿盘间通过链条连接，所述大牙盘与所述小齿盘间装有所述发电机，所述发电机设有与发电机的转轴联动的齿轮，所述齿轮与所述链条咬合。这种结构更加便于生产、便于维修。

所述后轮传动机构还可以采用齿轮式传动机构。采用齿轮式传动机构的后轮传动机构，与所述发电机联动，为所述发电机提供动力。

所述后轮传动机构还可以采用连杆式传动机构。采用连杆式传动机构的后轮传动机构，与所述发电机联动，为所述发电机提供动力。

所述车体的车体三角架下端的中轴上装有大牙盘，所述大牙盘连接一联动牙盘，所述大牙盘连接所述小齿盘，所述联动牙盘连接所述发电机。车体三角架上装有蓄电池；所述车体三角架上还装有电动机，电动机上装有后轮；在车体三角架上还装有与联动牙盘连动的发电机，所述发电机连接所述蓄电池。

通过所述联动牙盘带动发电机转动，进行发电。便于调整链条的松紧程度，有利于提高系统的稳定性。

在踏动所述脚踏板时，一般存在两种状态。在行驶速度较慢时，踏动脚踏板时可以直接带动后轮转动，即直接通过脚踏板驱动后轮转动。在行驶速度较快时，踏动脚踏板时无法直接驱动后轮转动，几乎所有的力都用来驱动发电机转动进行发电，进而直接为电动机供电，或者为蓄电池充电。这两种状态下，骑车者都可以为人力辅助动力电动自行车的行驶作出贡献。

所述电源管理模块，为将发电机产生的电能转化为可以直接为电动机供电的电流，或者转化为为蓄电池供电的电流的电源管理模块。所述电源管理模块包括，一将所述发电机产生的电流的电压调整为蓄电池充电电压或电动机供电电压的电压调整模块。

所述电源管理模块也可以不经过蓄电池直接连接所述电动机，在蓄电池拆卸下来的情况下，仍然可以通过发电机产生的电能，驱动电动机运行。

所述电压调整模块，包括一升压电路、一降压电路、一电压反馈电路、一调整电路，所述电压反馈电路的信号采集端连接所述供电输出端，所述电压反馈电路的信号输出端连接所述调整电路，所述调整电路分别控制连接所述升压电路、降压电路，所述升压电路、降压电路的供电输出端连接所述蓄电池。

骑车者踏动所述脚踏板时，速度可能变化较大，发电机产生的电压也变化较大。然而电动机的供电电压范围、蓄电池的充电电压范围较小，特别是蓄电池的充电电压要求较高。电压调整模块负责将发电机产生的不稳定的电压，转化到适合给电动机的供电电压范围，或给蓄电池的充电电压范围。比如在骑车者踏动脚踏板较慢时，发电机产生的电流电压较低，电压调整模块对电流进行升压；在骑车者踏动脚踏板较快时，发电机产生的电流电压较高，电压调整模块对电流进行降压，从而保证尽量多的体力产生的电能尽量多的为行驶做出贡献。

所述人力辅助动力电动自行车还包括一市电电压输出端口，所述市电电压输出端口通过一市电变压模块连接所述发电机或蓄电池，所述市电变压模块为一将所述发电机或蓄电池的输出电压升压为市电电压的电变压模块。通过市电电压输出端口可以为手机等用电器充电，也可以带动其他输入电压为市电电压，使用功率符合发电机输出功率的设备工作。该输出端口的电流输出可以由发电机单独提供电力，也可以由发电机与蓄电池共同提供电力。

若发电机的电源管理模块不具有稳压功能时，因为蓄电池具有相应的稳压作用，在蓄电池的允许范围内可采用蓄电池为发电机的稳压器。但同时，为了避免电动车上没有安装蓄电池而不具有为发电机提供稳压功能时，损坏器件，可采取以下电路连接方式以避免发电机的不稳定电压对电器元件的损害。

所述蓄电池包括正极、负极、地线，所述负极与所述地线短接，以所述正极和地线组成蓄电池电能输入端口，以所述正极与所述负极组成蓄电池电能输出端口。蓄电池电能输入端口与蓄电池电能输出端口分别连接所述发电机和电动机，以避免在没有蓄电池的情况下发电机与电动机或其他电器元件直接连接，进而避免发电机在没有蓄电池稳压的情况下输出过高的电压损坏元器件。

附图说明

图1为本实用新型的一种整体结构意图；

图2为本实用新型的电源管理模块连接关系示意图；

图3为本实用新型的另一种整体结构意图；

图4为本实用新型的电压调整模块的电路结构示意图；

图5为本实用新型的配备电加热手套时的结构示意图；

图6为本实用新型的市电电压输出部分电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参照图1，人力辅助动力电动自行车，包括车体1，车体1上装有电动机2、为电动机供电的蓄电池3、受电动机2驱动的后轮11，还包括脚踏板12，还包括一发电机4。发电机4通过一发电机传动机构41与脚踏板12联动。电动机2也可以直接驱动前轮，电动机2的目的是提供动力。

可以是，车体1的车体三角架下端的中轴上装有大牙盘，车体三角架上装有蓄电池3。车体三角架上还装有电动机2，电动机2上装有后轮11；在车体三角架上还装有与大牙盘连动的发电机4，发电机4连接一整流电路，整流电路输出端连接蓄电池3。

参照图2，还包括一电源管理模块5，发电机4的电能输出端连接电源管理模块5，电源管理模块5具有一供电输出端，连接蓄电池3。

上述设计中，骑车者在踏动脚踏板12时，通过一发电机传动机构41带动发电机4发电，发电机4产生的电能经过电源管理模块5后为蓄电池3充电。电源管理模块5也可以直接为电动机2供电。因为正常行驶或者快速行驶中，脚踏板12并不是直接通过后轮传动机构13驱动后轮11转动，而是通过发电机4和电源管理模块5，为蓄电池3充电，或者直接为电动机2供电。这样骑车者就可以用体力为人力辅助动力电动自行车的行驶作出贡献，减少蓄电池3内的电能输出，或者为蓄电池3充电，进而延长蓄电池3的续航时间(或距离)，减少蓄电池3的充电次数，延长蓄电池3的使用寿命。同时可以达到锻炼身体的目的。

脚踏板12与后轮11间通过后轮传动机构13联动。后轮传动机构13同时为发电机4提供动力，即后轮传动机构13同时作为发电机传动机构41的一部分。图1中，后轮传动机构13是目前最常用的链条式传动机构。包括与脚踏板12固定连接的大牙盘14、带动后轮11转动的小齿盘。大牙盘14与小齿盘间通过链条连接。大牙盘14与小齿盘间装有发电机4。发电机4设有与发电机4的转轴联动的齿轮，齿轮与链条咬合。这种结构更加便于生产、便于维修。

后轮传动机构13还可以采用齿轮式传动机构，还可以采用连杆式传动机构，还可以采用皮带式传动机构。后轮传动机构13与发电机4联动，为发电机4提供动力。应用于自行车的齿轮式传动机构、连杆式传动机构、皮带式传动机构，都是较为常用的传动机构，因此具体结构不再详述。

参照图3，另一结构，发电机4位于脚踏板12的脚踏板转轴处，通过一发电机传动机构与脚踏板转轴联动。发电机传动机构可以采用齿轮式传动机构。这种结构在外观上与普通的电动自行车几乎可以没有差别，整体结构较为简洁。发电机3还可以位于电动车后平叉处，或其他位置。发电机3位于电动车后平叉处时，在外观上较为美观，使用上也较为方便。

在踏动脚踏板12时，一般存在两种状态。在行驶速度较慢时，踏动脚踏板12时可以直接带动后轮11转动，即直接通过脚踏板12驱动后轮11转动。在行驶速度较快时，踏动脚踏板12时无法直接驱动后轮11转动，几乎所有的力都用来驱动发电机4转动进行发电，进而直接为电动机2供电，或者为蓄电池3充电。这两种状态下，骑车者都可以为人力辅助动力电动自行车的行驶作出贡献。

参照图2和图4，电源管理模块5，将发电机4产生的电能转化为可以直接为电动机2供电的电流，或者转化为为蓄电池3供电的电流，并设有蓄电池过充保护模块，在蓄电池3电量充足时，限制充电电流。蓄电池过充保护模块中设有一耗能元件，消耗发电机4产生的过剩的电能，以便保证脚踏板12对骑车者的反作用力，为锻炼身体提供条件。耗能元件可以是发光元件。通过发光元件发出的光线可以直观的指示骑车者踏动脚踏板12的速度。

电源管理模块5可以分别连接电动机2和蓄电池3，并设有选择向电动机2供电还是向蓄电池3供电的供电对象选择模块，由供电对象选择模块选择供电对象。供电对象选择模块可以人为控制，也可以根据蓄电池3电压状态、行驶速度自动切换。

一般情况下，蓄电池3的用于充电的充电端子和用于向电动机2供电的供电端子是同一端子。电源管理模块5可以连接到蓄电池3和电动机2连接的端子处，同时连接蓄电池3和电动机2。大多数情况下，直接为电动机2供电。

电源管理模块5包括电压调整模块51，电压调整模块51将发电机4产生的电流的电压调整为蓄电池3充电的电压或为电动机2供电电压。电压调整模块51，包括一升压电路511、一降压电路512、一电压反馈电路513、一调整电路514。电压反馈电路513的信号采集端连接供电输出端，电压反馈电路513的信号输出端连接调整电路514。调整电路514分别连接并控制升压电路511、降压电路512。升压电路511、降压电路512的供电输出端连接蓄电池3。

骑车者踏动脚踏板12时，速度可能变化较大，发电机4产生的电压也变化较大。然而电动机2的供电电压范围、蓄电池3的充电电压范围较小，特别是蓄电池3的充电电压要求较高。电压调整模块51负责将发电机4产生的不稳定的电压，转化到适合给电动机2的供电电压范围，或给蓄电池3的充电电压范围。比如在骑车者踏动脚踏板较慢时，发电机4产生的电流电压较低，电压调整模块51对电流进行升压；在骑车者踏动脚踏板12较快时，发电机4产生的电流电压较高，电压调整模块51对电流进行降压，从而保证尽量多的体力产生的电能尽量多的为行驶做出贡献。

若发电机4的电源管理模块5不具有稳压功能时，因为蓄电池3具有相应的稳压作用，在蓄电池3的允许范围内可采用蓄电池3为发电机4的稳压器。但同时，为了避免电动车上没有安装蓄电池3而不具有为发电机4提供稳压功能时，损坏器件。可采取以下电路连接方式以避免发电机4的不稳定电压对电器元件的损害。蓄电池3包括正极、负极、地线，负极与地线短接，以正极和地线组成蓄电池3的电能输入端口，以正极与负极组成蓄电池3的电能输出端口。蓄电池3的电能输入端口与蓄电池3的电能输出端口分别连接发电机4和电动机2，以避免在没有蓄电池3的情况下发电机4与电动机2或其他电器元件直接连接，进而避免发电机4在没有蓄电池3稳压的情况下输出过高的电压损坏元器件。

参照图5，发电机4还连接有一电源插座62，发电机4和电源插座62之间设有一电流控制模块61，电流控制模块61设有电流控制开关。还包括一电加热手套，电加热手套包括一具有保暖功能的手套主体63。手套主体63内埋设有电热器件。电热器件通过导线连接一与电源插座62配套的插头64。在天气较冷，需要取暖时，可以将电加热手套的插头64插入电源插座62中，通过电流控制开关控制电流，进而控制电热器件的加热情况，实现取暖。该电路中的电流输出可以只由发电机4提供，也可由发电机4和蓄电池3一起提供。

为了避免蓄电池3中的电量过度流失。发电机4首先连接电源插座62，然后连接蓄电池3，蓄电池3和电源插座62之间设有一用于限制电流自蓄电池3流出的单向导通元件。通单向导通元件，限制蓄电池3中的电能流向电源插座62。

同理，还可以包括一电加热护膝，电加热护膝包括一具有保暖功能的护膝主体，所述护膝主体内埋设有电热器件，所述电热器件通过导线连接一与所述电源插座配套的插头。在天气较冷，需要取暖时，可以将电加热护膝的插头插入电源插座中，通过电流控制开关控制电流，进而控制电热器件的加热情况，实现取暖。

这样可以保证骑车人在天冷的时候，不会冻到。因为本实用新型具有两种能源，所以即使将部分电能转化成热能供骑车人取暖，也不会过于影响蓄电池的续航时间(或距离)。

参照图6，人力辅助动力电动自行车还包括一市电电压输出端口71，市电电压输出端口71通过一市电变压模块72连接发电机4或蓄电池3。市电变压模块72为一将发电机4或蓄电池3的输出电压升压为市电电压的电变压模块72。通过市电电压输出端口71可以为手机等用电器充电，也可以带动其他输入电压为市电电压，使用功率符合发电机输出功率的设备工作。该输出端口的电流输出可以由发电机4单独提供电力，也可以由发电机4与蓄电池共同提供电力。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述使用方法的限制，上述使用方法和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.人力辅助动力电动自行车，包括车体，车体上装有电动机、为电动机供电的蓄电池、控制向所述电动机供电情况的电动机控制电路、受电动机驱动的轮子，还包括脚踏板，其特征在于，还包括一发电机，所述发电机通过一发电机传动机构与所述脚踏板联动；

所述发电机采用直流发电机，所述发电机的电能输出端连接所述蓄电池。

2.根据权利要求1所述的人力辅助动力电动自行车，其特征在于，所述直流发电机采用交流发电机加装硅整流模块构成的直流发电机。

3.根据权利要求1所述的人力辅助动力电动自行车，其特征在于，所述受电动机驱动的轮子是前轮。

4.根据权利要求2所述的人力辅助动力电动自行车，其特征在于，所述发电机还位于电动车后平叉处。

5.根据权利要求2所述的人力辅助动力电动自行车，其特征在于，所述后轮传动机构采用齿轮式传动机构。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的人力辅助动力电动自行车，其特征在于，所述人力辅助动力电动自行车还包括一具有稳压作用的电源管理模块，所述发电机的电能输出端连接所述电源管理模块，所述电源管理模块具有一供电输出端，所述供电输出端连接所述蓄电池；所述蓄电池与所述电动机间设有所述电动机控制电路。

7.根据权利要求6所述的人力辅助动力电动自行车，其特征在于，所述电源管理模块包括，一将所述发电机产生的电流的电压调整为蓄电池充电电压或电动机供电电压的电压调整模块。

8.根据权利要求7所述的人力辅助动力电动自行车，其特征在于，所述电压调整模块，包括一升压电路、一降压电路、一电压反馈电路、一调整电路，所述电压反馈电路的信号采集端连接所述供电输出端，所述电压反馈电路的信号输出端连接所述调整电路，所述调整电路分别控制连接所述升压电路、降压电路，所述升压电路、降压电路的供电输出端连接所述蓄电池。

9.根据权利要求1、2、3、4或5所述的人力辅助动力电动自行车，其特征在于，所述人力辅助动力电动自行车还包括一市电电压输出端口，所述市电电压输出端口通过一市电变压模块连接所述蓄电池，所述市电变压模块为一将所述蓄电池的输出电压升压为市电电压的电变压模块。

10.根据权利要求9所述的人力辅助动力电动自行车，其特征在于，发电机还连接有一电源插座，发电机和电源插座之间设有一电流控制模块，电流控制模块设有电流控制开关，还包括一电加热手套，电加热手套包括一具有保暖功能的手套主体。

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