CN202573844U - 电动自行车制动能量回收发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动自行车制动能量回收发电系统，包括电动自行车前轮辋、锥齿轮、励磁交流发电机、电压控制器、硅整流器、蓄电池等，锥齿轮将前轮辋与固定于电动自行车前叉的励磁交流发电机相联，通过前轮转动可以带动交流发电机转子转动，当需要制动的时候交流发电机开始发电，产生交流电经过硅整流器整合后变为直流电为蓄电池充电，将电动自行车制动过程的过剩能量转化为电能以化学能形式存储于蓄电池供需要时使用。

Description

电动自行车制动能量回收发电系统

技术领域

本发明涉及一种电动自行车自发电的系统，尤其涉及一种可以将制动过程的过剩能量转化为电能以化学能形式储存于蓄电池的系统。

技术背景

过去十年间，国内电动自行车整体销量规模已达到近1.5亿辆的规模，行业年产值近600亿元。2011年，电动自行车行业产量已达2600万辆。

电动自行车使用电能这种清洁的能源，可以有效的减少城市内因汽车尾气造成的污染，是一种极为环保近乎零排放的交通工具。相比于自行车，电动自行车可以节省人力；相比于摩托车，电动自行车构造简单轻便，易于操作，车速适中，适合各个年龄段的群体使用。

因以上优点，电动自行车迅速走入人们的日常生活，如今已经相当普及。然而，人们也发现了不少电动自行车的弊端，这也严重影响到了电动自行车产业的高速增长。首先，电动自行车的蓄电池储能有限，电量不足之后将无法继续行驶；其次，蓄电池的充电过程也相当漫长，浪费较多的时间。

因此，如果可以让电动自行车制动过程的过剩能量重新转化为电能，将可以大大提高电动自行车的行驶路程。

现有的解决方案主要有两种：

1、利用电动自行车的轮毂电机来发电并为电动自行车充电。其不足之处在于轮毂电机的发电效率相对于励磁交流发电机来说发电效率太低，并且输出电压太低，必须要有专门的升压设备才可以为蓄电池充电，而现有的电动自行车都不具备升压设备，因而充电效率极低。

2、在电动自行车上安装发电机。虽然在发电效率上提高了，但现有的技术都缺乏一种有效地控制方式，不能解决电动自行车在不需要发电时发电机所带来的阻力问题。并且发电机的布置也比较复杂，对现有电动自行车的改动较大。

发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种电动自行车发电系统，将电动自行车制动过程的过剩能量转化为电能以化学能形式存储于蓄电池，以提高蓄电池储能的利用率。

技术方案：

一种电动自行车制动能量回收发电系统，包括前叉0、前轮辋1、蓄电池21，其特征在于还包括轮毂锥齿轮2、发电机锥齿轮3、励磁交流发电机4、电压调节器17、硅整流器13；励磁交流发电机4固定在电动自行车前叉0上，发电机锥齿轮3安装在励磁交流发电机4的主轴上；轮毂锥齿轮2固定与前轮辋1上，发电机锥齿轮3与轮辋锥齿轮2啮合；励磁交流发电机4的励磁绕组与电压调机器17相联后接入蓄电池21，三相绕组连接硅整流器13后接入蓄电池21。

在电压调节器17与蓄电池21之间接有刹车断电开关19。

有益效果

1、可以充分利用电动自行车蓄电池储存的能量，将电动自行车制动过程的过剩能量转化为电能存储于蓄电池中，增加电动自行车的行驶路程；

2、发电机采用励磁式交流发电机，可以通过控制发电机励磁绕组电流的大小进而控制发电机输出电压的高低。在电动自行车低速的时候可以增大励磁电流使输出电压升高，高速时可以减小励磁电流使输出电压降低。在电动自行车正常行驶时，励磁交流发电机的励磁绕组不会通电流，这样发电机的转子不会产生磁场，因而不会为电动自行车正常行驶带来阻力；

3、交流发电机安装于电动自行车的前叉上，不会对传统的电动自行车结构造成太大改动，适合实际生产改装；

4、电动自行车制动时优先采取发电式制动，当需紧急制动时启动机械制动。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电路示意图。

图中：0前叉，1前轮辋，2轮毂锥齿轮，3发电机锥齿轮，4励磁交流发电机，5发电机输出接线柱，6发电机输出接线柱，7发电机输出接线柱，8发电机励磁绕组接线柱，9发电机励磁绕组接线柱，10硅整流器输入接线柱，11硅整流器输入接线柱，12硅整流器输入接线柱，13硅整流器，14硅整流器输出接线柱，15硅整流器输出接线柱，16电压调节器接线柱，17电压调节器，18电压调节器接线柱，19刹车断电开关，20电动自行车总开关，21蓄电池。

具体实施方式：

如图1示，轮毂锥齿轮2与发电机锥齿轮3啮合，其中锥齿轮2固定在电动自行车前轮辋1上面，可以随前轮辋一起转动，发电机锥齿轮3安装在励磁交流发电机4的动力轴上，励磁交流发电机固定在电动自行车的前叉上面。励磁交流发电机转子内部的励磁绕组两端引线分别焊接在彼此绝缘的两个集电环上，两个集电环与装在后盖上的电刷相接触，这两个电刷引出的接线柱分别为图中的发电机励磁绕组接线柱8，发电机励磁绕组接线柱9。

励磁交流发电机定子的三相绕组引出接线柱分别为发电机输出接线柱5，发电机输出接线柱6，发电机输出接线柱7。

发电机输出接线柱5，发电机输出接线柱6和发电机输出接线柱7的引线分别和硅整流器输入接线柱10，硅整流器输入接线柱11，硅整流器输入接线柱12相联，硅整流器输出接线柱14引线与发电机励磁绕组接线柱9引线汇合后接入蓄电池负极。

发电机励磁绕组接线柱8引线与电压调节器接线柱16相联，电压调节器接线柱18引线与刹车断电开关19相联，刹车开关引线出来和硅整流器输出接线柱15引线汇合后与电动自行车总开关20相联，电动自行车总开关引线出来接入蓄电池正极。

刹车断电开关19安装在电动自行车闸把上，当拉紧闸把时，刹车断电开关的触头松开，刹车断电开关便由常开状态转为闭合。

调节电动自行车的刹车，使刹车闸把留有一定的(如10％)活动余量，在这活动余量范围内拉紧闸把不会启动机械刹车。

本发明的工作原理如下：

电动自行车使用时，用钥匙打开总开关20，即使总开关20处于闭合状态；

正常行驶时，由于刹车断电开关19处于常开状态，励磁交流发电机的励磁绕组不会有电流流过，因而不会产生磁场，不会给电动自行车的正常行驶带来阻力。

闸把拉紧且在未到活动余量(10％)范围内时，电动自行车刹车断电开关19闭合，发电机励磁绕组由蓄电池供电开始有电流通过，电动自行车前轮辋通过锥齿轮带动励磁交流发电机转子转动，这样励磁交流发电机开始产生交流电流进入硅整流器后被整合为直流电为蓄电池充电。当励磁交流发电机输出电压低于蓄电池时，这时和励磁绕组串联的电压调节器通过调节增大励磁绕组的励磁电流，增大励磁交流发电机的输出电压，稳定的为蓄电池充电。在这个过程中，机械制动不会启动，完全将制动过程的过剩能量转化为电能存储起来；

闸把拉紧超过设定的活动余量时，此时机械制动便会启动，同时发电制动还在进行，二者同时工作，迅速减慢车速；

制动结束松开闸把，刹车断电开关19断开，励磁绕组的电流被切断，发电机停止工作，电动自行车开始正常行驶。

Claims (2)

1.一种电动自行车制动能量回收发电系统，包括前叉(0)、前轮辋(1)、蓄电池(21)，其特征在于还包括轮毂锥齿轮(2)、发电机锥齿轮(3)、励磁交流发电机(4)、电压调节器(17)、硅整流器(13)；励磁交流发电机(4)固定在电动自行车前叉(0)上，发电机锥齿轮(3)安装在励磁交流发电机(4)的主轴上；轮毂锥齿轮(2)固定与前轮辋(1)上，发电机锥齿轮(3)与轮辋锥齿轮(2)啮合；励磁交流发电机(4)的励磁绕组与电压调机器(17)相联后接入蓄电池(21)，三相绕组连接硅整流器(13)后接入蓄电池(21)。

2.根据权利要求1所述的电动自行车制动能量回收发电系统，其特征在于在电压调节器(17)与蓄电池( 21)之间接有刹车断电开关( 19)。 

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