CN203056673U

CN203056673U - 自行车车载便携式智能储能装置

Info

Publication number: CN203056673U
Application number: CN 201320068899
Authority: CN
Inventors: 杨仁刚; 刘尚民; 孙国萌; 孙钦斐; 夏天威; 徐罗那
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2023-02-06

Abstract

本实用新型属于自行车特有的发电机的配置或其驱动装置技术领域，涉及一种自行车车载便携式智能储能装置。该智能储能装置包括太阳能发电装置，机械发电装置，储能装置（3），控制装置以及USB设备（2）。本实用新型的装置大部分部件都集中在接线盒中，可以安装在自行车的车梁上面，美观实用、便于携带，随时提供一定的电能给人们带来便利；可以给所有用USB口充电的小型电器进行充电，还可以接上5V的LED灯，方便夜间骑行；每辆自行车上都可以使用，只需通过固定装置固定在自行车上并让电机齿轮和后轮齿轮进行咬合，就能完成整个安装过程；通过太阳能发电装置进行光电转换直接供电的同时，机械发电装置收集骑行时浪费的机械能存储在电池中。

Description

自行车车载便携式智能储能装置

技术领域

本实用新型属于自行车特有的发电机的配置或其驱动装置技术领域，具体涉及一种自行车车载便携式智能储能装置。

背景技术

在交通极其发达的今天，各种交通工具在人们的出行过程中起到了不可替代的作用，方便了人们的出行。但是，由于交通工具所造成的燃料需求，化石燃料被大量地开采，对生态环境造成了极大的破坏，所以，迫切需要一种节能环保的交通工具。自行车无疑是一个很好的选择，它不需要任何的化石燃料，节能环保并且健身。

高铁、汽车中的再生制动技术已经成熟。在制动时将高铁、汽车行驶的惯性能量通过传动系统传递给电机,电机以发电方式工作,为动力电池充电,实现制动能量的再生利用。与此同时,产生的电机制动力矩又可通过传动系统对驱动轮施加制动,产生制动力。由于再生制动利用了原本被消耗于摩擦制动的能量,可降低电动汽车的能耗,改善汽车的经济性能。因此,在目前的电动汽车技术研究中,回馈制动已成为一种降低能耗、提高续驶里程的重要技术手段。

但是对于自行车，由于能量比较少，市面上并没有一种能够很好地收集在骑行过程中产生的能量并且加以合理利用的装置。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供一种自行车车载便携式智能储能装置，其能够收集自行车骑行过程中下坡时候浪费的机械能并存储于二次电池中的同时，还能够收集太阳能直接进行光电转化，最后通过USB接口给绝大多数的电子产品充电。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种自行车车载便携式智能储能装置，其特征在于：所述智能储能装置安装在自行车上，其包括：太阳能发电装置，机械发电装置，储能装置3，控制装置以及USB设备2，其中，

USB设备2包括第一USB接口供电端13、第二USB接口供电端14，以及一端与第一USB接口供电端13连接、另一端与外部设备相连接的第一USB接口15；以及一端与第二USB接口供电端14连接、另一端与外部设备相连接的第二USB接口16；

太阳能发电装置包括至少一个太阳能电池板1，且太阳能电池板1通过第一稳压模块4与第一USB接口供电端13连接；

机械发电装置包括电机5、离合控制装置以及第二稳压模块12，电机轴承上安装有电机齿轮，电机齿轮与自行车的后轮齿轮之间设置有离合控制装置，第二稳压模块12的第一端子依次串联有开关三极管9和第一二极管10，并通过第一二极管10与储能装置3的正极电连接，第二稳压模块12的第二端子通过第二二极管11与储能装置3的负极电连接；

控制装置包括单片机7以及数模转换芯片6，其中，数模转换芯片6的正极与储能装置3的正极连接，输出端与单片机7连接，负极接地；单片机7连接开关三极管9，并且还连接至少5个发光二极管；

储能装置3为二次电池，与第二USB接口供电端14相连接。

所述太阳能发电装置包括两块并联的太阳能电池板1。

所述单片机7连接超级电容8。

所述储能装置为镍氢电池或锂离子电池。

所述智能储能装置还包括接线盒，其中，机械发电装置的第二稳压模块12、开关三极管9、第一二极管10和第二二极管11，储能装置3，控制装置以及USB设备2均布置于接线盒中。

所述太阳能电池板1为多晶硅太阳能电池板。

所述第一二极管10和第二二极管11为肖特基二极管。

所述单片机7为51单片机。

所述数模转换芯片6为PCF8591。

所述离合控制装置包括设置在自行车车把上的控件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、便利性：除太阳能板、电机以外的部件都集中在一个接线盒中，可以安装在自行车的车梁上面，美观实用、便于携带，随时提供一定的电能给人们带来便利。

2、实用性：本发明的装置可以给所有使用USB口进行充电的小型电器进行充电，并且还可以接上5V的LED灯，方便夜间骑行，满足人们的日常需要。

3、通用性：每一辆自行车上都可以使用，只需要通过固定装置固定在自行车上并且让电机齿轮和后轮齿轮进行啮合，就能够完成整个的安装过程。

4、互补性：通过太阳能发电装置进行光电转换直接供电的同时，机械发电装置收集骑行时浪费的机械能存储在二次电池中，两个USB接口的设置可以保证在有光照和无光照的条件下（任何时候）都可以使用。

附图说明

图1为本实用新型的自行车车载便携式智能储能装置的结构示意图。

附图标记

1 太阳能电池板 2 USB设备

3 储能装置 4 第一稳压模块

5 电机 6 数模转换芯片

7 单片机 8 超级电容

9 开关三极管 10 第一二极管

11 第二二极管 12 第二稳压模块

13 第一USB接口供电端 14 第二USB接口供电端

15 第一USB接口 16 第二USB接口

具体实施方式

下面结合附图及实施例，进一步详细解释本实用新型。

如图1所示，本实用新型的自行车车载便携式智能储能装置，包括：太阳能发电装置，机械发电装置，储能装置3，控制装置以及USB设备2。本实用新型的自行车车载便携式智能储能装置还包括接线盒，其中，机械发电装置的第二稳压模块12、开关三极管9、第一二极管10和第二二极管11，储能装置3，控制装置以及USB设备2均布置于接线盒中。

USB设备2包括第一USB接口供电端13、第二USB接口供电端14，以及一端与第一USB接口供电端13连接、另一端与外部设备相连接的第一USB接口15；以及一端与第二USB接口供电端14连接、另一端与外部设备相连接的第二USB接口16。

太阳能发电装置至少包括一块太阳能电池板1，可以包括两个相互并联的太阳能电池板1，其通过第一稳压模块4与第一USB接口供电端13连接。在晴天通过太阳能电池板1进行光电转换，经过第一稳压模块4，在光强充足的条件下输出稳定的5V电能，直接为连接第一USB接口15的外部设备供电。其中，太阳能电池板1为多晶硅太阳能电池板。

机械发电装置包括电机5、离合控制装置以及第二稳压模块12，电机5轴承上安装有电机齿轮，电机齿轮与自行车的后轮齿轮之间设置有离合控制装置，通过离合控制装置调节电机齿轮与自行车的后轮齿轮之间的距离，使电机齿轮与后轮齿轮相互啮合或分离，第二稳压模块12的第一端子依次串联有开关三极管9和第一二极管10，并通过第一二极管10与储能装置3的正极电连接，第二稳压模块12的第二端子通过第二二极管11与储能装置3的负极电连接。其中，离合控制装置可通过布置在自行车车把上的控件，方便控制齿轮的离合，且该控件可以是指拨、按键等。第一二极管10和第二二极管11为肖特基二极管，可以防止电流回流。

控制装置包括单片机7以及数模转换芯片6，其中，数模转换芯片6的正极与储能装置3的正极连接，输出端与单片机7连接，负极接地；单片机7连接开关三极管9，对电路的通断进行控制（脉冲宽度调制），防止储能装置3过充，并且还连接至少5个发光二极管显示储能装置3的电量。超级电容8连接单片机7，对其进行供电，其中，超级电容8可以为两个2.5V、400F电容串联成5V，200F的电容，经测算，可持续为单片机7供电10小时。单片机7为51单片机。数模转换芯片6为PCF8591。

储能装置3为二次电池，与第二USB接口供电端14相连接，为连接第二USB接口16的外部设备充电。并且储能装置3可以为镍氢电池或锂离子电池。在本实施例中，采用5V的镍氢电池。

工作过程：

本实施例的自行车车载便携式智能储能装置包括太阳能发电及机械发电两种途径，其中通过太阳能发电装置进行光电转换直接供电，机械发电装置收集骑行时浪费的机械能存储在二次电池中。

（1）太阳能发电：在光强充足的条件下，通过固定在自行车车架上的两个并联的多晶硅太阳能电池板收集光能，进行光电转化，并经过第一稳压模块4，使之发电电压控制在5V，并且进行过流保护，与第一USB接口供电端13连接，直接为与第一USB接口15连接的外部电子设备供电，如手机等。

（2）机械发电：在自行车下坡的时候，拨动自行车车把上的离合控制装置的控件（指拨），使电机齿轮与自行车的后轮齿轮相互啮合，带动电机转动发电，并通过第二稳压模块12的第一端子与第一二极管10连通镍氢电池的正极、通过第二稳压模块12的第二端子与第二二极管11连通镍氢电池的负极，为镍氢电池充电。下坡结束后，反方向拨动离合控制装置的控件（指拨），电机齿轮与后轮齿轮分离，不再充电。要注意的是，在平路或上坡时，本实用新型的装置也可以通过离合控制装置，为电池充电，但是这时需要人力做功，比较费劲。

在镍氢电池充放电过程时，与镍氢电池正极连接的数模转换芯片6根据镍氢电池的电量转换成数值并传输至单片机7，单片机7通过软件编程，一方面控制发光二极管的亮灭，从而显示电池电量（全亮时电池充满，全灭时电池耗尽）；另一方面，当镍氢电池充满时，单片机7还通过输出高低电平，控制开关三极管的导通和截止（PWM控制），防止持续充电或者过充对电池造成的损害。当镍氢电池未充满时，单片机7通过PWM控制开关三极管9连通，使电池可以继续充电。

镍氢电池与第二USB接口供电端14相连接，在有电的情况下，随时通过第二USB接口16为外部电子设备充电，并且在夜间也可以接上5V的LED灯，方便夜间骑行。要注意的是，在镍氢电池充电过程中，尽量不要使用第二USB接口16，以免影响电池的性能。

Claims

1.一种自行车车载便携式智能储能装置，所述自行车包括车把以及后轮，其特征在于：所述智能储能装置安装在自行车上，其包括：太阳能发电装置，机械发电装置，储能装置（3），控制装置以及USB设备（2），其中，

USB设备（2）包括第一USB接口供电端（13）、第二USB接口供电端（14），以及一端与第一USB接口供电端（13）连接、另一端与外部设备相连接的第一USB接口（15）；以及一端与第二USB接口供电端（14）连接、另一端与外部设备相连接的第二USB接口（16）；

太阳能发电装置包括至少一个太阳能电池板（1），且太阳能电池板（1）通过第一稳压模块（4）与第一USB接口供电端（13）连接；

机械发电装置包括电机（5）、离合控制装置以及第二稳压模块（12），电机轴承上安装有电机齿轮，电机齿轮与自行车的后轮齿轮之间设置有离合控制装置，第二稳压模块（12）的第一端子依次串联有开关三极管（9）和第一二极管（10），并通过第一二极管（10）与储能装置（3）的正极电连接，第二稳压模块（12）的第二端子通过第二二极管（11）与储能装置（3）的负极电连接；

控制装置包括单片机（7）以及数模转换芯片（6），其中，数模转换芯片（6）的正极与储能装置（3）的正极连接，输出端与单片机（7）连接，负极接地；单片机（7）连接开关三极管（9），并且还连接至少5个发光二极管；

储能装置（3）为二次电池，与第二USB接口供电端（14）相连接。

2.如权利要求1所述的智能储能装置，其特征在于：所述太阳能发电装置包括两块并联的太阳能电池板（1）。

3.如权利要求1所述的智能储能装置，其特征在于：所述单片机（7）连接超级电容（8）。

4.如权利要求1所述的智能储能装置，其特征在于：所述储能装置为镍氢电池或锂离子电池。

5.如权利要求1所述的智能储能装置，其特征在于：所述智能储能装置还包括接线盒，其中，机械发电装置的第二稳压模块（12）、开关三极管（9）、第一二极管（10）和第二二极管（11），储能装置（3），控制装置以及USB设备（2）均布置于接线盒中。

6.如权利要求1或2所述的智能储能装置，其特征在于：所述太阳能电池板（1）为多晶硅太阳能电池板。

7.如权利要求1所述的智能储能装置，其特征在于：所述第一二极管（10）和第二二极管（11）为肖特基二极管。

8.如权利要求1所述的智能储能装置，其特征在于：所述单片机（7）为51单片机。

9.如权利要求1所述的智能储能装置，其特征在于：所述数模转换芯片（6）为PCF8591。

10.如权利要求1所述的智能储能装置，其特征在于：所述离合控制装置包括设置在自行车车把上的控件。