CN211296620U - 一种健身发电单车及光伏混合发电系统 - Google Patents

一种健身发电单车及光伏混合发电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种健身发电单车及光伏混合发电系统，发电系统包括发电单车群，光伏模组，储能蓄电池组，控制柜等；发电单车群由多辆发电单车组成，发电单车包含车把、车座等，光伏模组为多组光伏板串、并联组成，控制柜内包含发电单车控制器、发电状态信息实时采集模块、4G无线传输模块、光伏控制器、灯带控制模块、24V转12V降压器、断路器组合等，控制柜的柜门处设有显示屏，本实用新型将骑行健身所产生的机械能转化为电能，在健身的同时产生了电能，同时结合光伏发电将所产生的电能进行存储，所存储电能将用于其他场景使用，所述发电系统将能量进行了合理转化和利用；达到保护环境提高了能源利用率的目的。

Description

一种健身发电单车及光伏混合发电系统
技术领域
本实用新型专利涉及混合发电和运动健身器材技术领域，具体为一种健身发电单车及光伏混合发电系统。
背景技术
动感单车作为时下较为普遍的健身器材得到了广大健身爱好者的喜爱，但用户骑行动感单车所产生的机械能未得到充分利用而是以热量的形式消耗掉，造成了能量的浪费。在此基础上发电单车被发明出来用以利用健身过程中产生的机械能。但现阶段市面的发电单车也存在这一定的技术缺陷，首先，运动能力不同的用户所具备的发电能力是不同的，所需要的负载也是不同的，传统的发电单车调整负载是通过调节阻尼旋钮，以增加机械摩擦的形式调整用户骑行负载，这种调节方法由于增加了机械摩擦，虽然起到增加骑行负载感的目的，但是很大程度上降低了发电效率。传统的发电单车的不具备采集和记录功能，无法获得用户的实时骑行发电数据。传统的单车发电系统以单车作为主要能量来源，能量来源单一，在骑行人数和骑行时间不足的情况下发电量将不能满足基本供电需求。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种健身发电单车及光伏混合发电系统。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种健身发电单车及光伏混合发电系统，所述发电系统包括发电单车群，光伏模组，储能蓄电池组309，控制柜200，手机APP终端和用电单元，所述用电单元包括LED灯502、铭牌灯501、灯带500；
所述发电单车群由多辆发电单车100组成，所述发电单车100包含车把101、车座103、发电机110、左右脚踏、整流器、齿轮传动装置；
所述车把101设置于发电单车100的主体前部，所述车座103设置于发电单车100的主体上，所述发电机110设于发电单车100的内部，所述左右脚踏设置于发电单车100的两侧，所述左右脚踏和齿轮传动装置通过传送链连接，齿轮传动装置通过皮带与发电机110的转轴连接，用于驱动发电机110的转轴转动，将骑行产生的机械能转化为交流电能；所述发电机110设有发电机输出接口111，所述整流器与电机输出接口111连接，用于输出直流电能，骑行速度越快输出电压越高；
所述控制柜200内包含发电单车控制器301、发电状态信息实时采集模块、4G无线传输模块302、光伏控制器303、灯带控制模块304、 24V转12V降压器305、断路器组合306、LED输出控制模块307、逆变器308、储能蓄电池组309；
所述断路器组合306包括若干断路器；
所述整流器依次通过断路器、发电单车控制器301与储能蓄电池组309连接，所述发电单车控制器301用于采集发电单车100的起始骑行速度，自动调节充电输出功率；
所述整流器通过断路器还与发电状态信息实时采集模块连接，用于实时采集每台单车的电流、电压并计算每台单车的发电功率、发电量；
所述发电状态信息实时采集模块还与灯带控制模块304连接，用于将计算后每台单车的发电功率发送给灯带控制模块，所述灯带控制模块304与灯带500连接，用于根据接收到的每台单车的发电功率控制灯带500点亮并间歇闪烁，骑行速度越快发电量越大，灯带500的闪烁速度越快，以此增加运动骑行的趣味性，同时起到照明的作用。
所述控制柜200的上柜门201上设有显示屏204，所述显示屏204 通过与发电状态信息实时采集模块连接，用于显示当前每台单车发电功率、发电量及日常宣传信息；
所述发电状态信息实时采集模块通过4G无线传输模块302与后台服务器连接，用于将实时采集的每台单车发电功率、发电量上传至后台服务器，所述手机APP终端与后台服务器连接，用于实时查看当前骑行用户的发电状态信息，记录用户个人阶段时间内发电情况、个人发电量排名情况、历史发电数据，储能蓄电池存储电量情况。
所述光伏模组由多组光伏板400串并联组成；
所述光伏板400通过光伏线经过断路器与光伏控制器303连接，所述光伏控制器303具备输出控制模块，
所述光伏控制器303的输出控制模块通过MPPT升压控制器调节电压，所述MPPT升压控制器通过断路器与LED输出控制模块307连接，所述LED输出控制模块307用于控制LED灯502点亮。
所述光伏控制器303的输出控制模块还通过断路器与24V转12V 降压器305连接，用于转化电压，24V转12V降压器305通过断路器与铭牌灯501连接，用于控制铭牌灯501点亮。
所述光伏控制器303的输出控制模块通过断路器还与储能蓄电池组309连接，用于给储能蓄电池组309充电；
所述储能蓄电池组309通过断路器与逆变器308连接，所述逆变器308还分别于4G无线传输模块302、灯带500、显示屏204连接，所述逆变器308用于将储能蓄电池组309的直流电源逆变为220V交流电源，给4G无线传输模块302、灯带500、显示屏204供电；
进一步的，所述发电单车100还包括，可伸缩手机支架及USB充电接口109，所述可伸缩手机支架及USB充电接口109安装于发电单车100的车把101，用于在方便运动健身的同时给手机及其他终端设备充电。
进一步的，所述发电单车100还包括急停按钮107，所述急停按钮107设置于发电单车100的车身，用于控制发电单车100立即停止骑行。
进一步的，所述发电单车100还包括，车把调节旋钮62、车座前后调节旋钮14、车座上下调节旋钮15；所述车把调节旋钮62用于调节车把101的上下位置，所述车座前后调节旋钮14用于调节车座 103的前后位置，所述车座上下调节旋钮15用于调节车座103的上下位置，方便不同身高的用户骑行。
进一步的，所述发电单车还包括：脚踏绑带16，所述发电单车 100的左右脚踏上安装有脚踏绑带16，用于保护用户骑行安全。
进一步的，所述光伏控制器303为独立的光伏发电控制模块，光伏发电控制模块使用MPPT控制算法，能够自动寻找光伏发电的最大功率点，充分利用现有的光照条件。
进一步的，所述显示屏204带有触摸功能，用于播放视频图片网页等多媒体信息，工作状态下显示屏204可显示当前每台发电单车的发电功率、发电量及日常宣传信息，广告信息等。
进一步的，所述控制柜200底部设有储能蓄电池存储仓，用于储能蓄电池组309的存放和固定。
进一步的，所述控制柜200采用防水密封设计，可至于室外，避免雨水损坏控制柜200内部模块。
进一步的，所述控制柜200还设有触发继电器310和时间继电器，所述发电单车控制器301、4G无线传输模块302、灯带控制模块304、 24V转12V降压器305、逆变器308前均设有触发继电器310和时间继电器，用于采用时控和触发控制结合的方式，在夜间和无人使用期间停止工作以降低系统自身损耗。
附图说明
本实用新型有如下附图：
图1为发电单车的结构示意图
图2为控制柜的外部结构示意图
图3为控制柜的内部结构示意图
图4为光伏板结构示意图
图5为系统整体原理图
图6为系统外部结构图
100-发电单车，101-车把，62-车把调节旋钮，103-车座，14- 车座前后调节旋钮，15-车座上下调节旋钮，16-脚踏绑带，107-急停按钮，108-手机支架，109-USB充电接口，110-发电机，111-发电机输出接口，200-控制柜，201-上柜门，202-柜门锁，203-下柜门，204- 显示屏，301-发电单车控制器，302-4G无线传输模块，303-光伏控制器，304-灯带控制模块，305-24V转12V降压器，306-断路器组合， 307-LED输出控制模块，308-逆变器，309-储能蓄电池组，310-触发继电器，400-光伏板，500-灯带
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图1-6，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅附图1-6，本发明包括：100-发电单车，101-车把，62- 车把调节旋钮，103-车座，14-车座前后调节旋钮，15-车座上下调节旋钮，16-脚踏绑带，107-急停按钮，108-手机支架，109-USB充电接口，110-发电机，111-发电机输出接口，200-控制柜，201-上柜门，202-柜门锁，203-下柜门，204-显示屏，301-发电单车控制器，302- 4G无线传输模块，303-光伏控制器，304-灯带控制模块，305-24V转 12V降压器，306-断路器组合，307-LED输出控制模块，308-逆变器， 309-储能蓄电池组，310-触发继电器，400-光伏板，500-灯带，501-铭牌灯，502-LED灯。
具体地，用户在骑行之前调整车把调节旋钮62、车座前后调节旋钮14，车座上下调节旋钮15，将车把101及车座103调整至合适的位置，用户骑行时需将脚放置于脚踏绑带16内以保证骑行过程中的安全性，紧急情况下想要立即停止骑行，可通过按压急停按钮107立即停止骑行。
具体地，控制柜200的上柜门201上带有柜门锁202以及显示屏 204，在骑行时显示屏将显示正在骑行的发电单车100的发电量及发电功率信息，在不骑行时，用于显示宣传信息及广告信息等。
具体地，用户在骑行开始时，发电单车100通过发电机110将机械能转化为电能，通过发电机输出接口111将电能输送到发电单车控制器301的输入端，发电单车控制器301将采集用户起始骑行速度，自动调节发电单车控制器给储能蓄电池组309的充电输出功率，根据充电功率的不同会使发电单车100产生不同的骑行负载感，初始骑行速度越快，充电功率上限值越大，同样骑行速率骑行产生的负载感越强。
具体地，光伏板400将光照转换为电能传输到光伏控制器303输入端，光伏控制器303不断检测光伏模组的电流电压变化，并根据其变化通过MPPT算法对DC/DC变换器的PWM驱动信号占空比进行调节，自动实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值，使系统以最大功率输出对储能蓄电池组309充电。
具体地，发电状态信息实时采集模块实时采集每一台骑行的发电单车100的电压、电流，并计算出发电量，数据通过4G无线传输模块302上传至后台服务器。
具体地，通过手机APP终端通过后台服务器可实时地获得用户骑行过程中的发电量，同时，也可以访问用户的历史骑行数据，例如，累计发电量，日发电量排行榜，周发电量排行榜，月发电量排行榜等。
具体地，夜间骑行时，发电状态信息实时采集模块采集并计算完每台单车的发电功率后，灯带控制模块304会根据发电功率控制相应的灯带500的闪烁频率，发电功率越大，灯带闪烁频率越高。
具体地，当储能蓄电池组309的储电量超4.8kWh后，将增加灯带500的输出功率，避免对储能蓄电池组309造成过充。
具体地，傍晚光照强度下降，光伏控制器303通过MPPT升压控、断路器、LED输出控制模块307点亮LED灯，LED输出控制模块307 将控制LED灯产生不同的光效。
具体地，控制柜200还设有逆变器308，当有220V交流电源需求时可直接接电使用。
具体地，发电单车控制器301的输入输出端、光伏控制器303的输入输出端、储能蓄电池组309正负端均经过断路器后连接相应的负载或电源，避免负载过大或短路造成危险，同时方便检修及日常维护。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种健身发电单车及光伏混合发电系统，其特征在于，所述发电系统包括发电单车群，光伏模组，储能蓄电池组(309)，控制柜(200)，手机APP终端和用电单元，所述用电单元包括LED灯(502)、铭牌灯(501)、灯带(500)；
所述发电单车群由多辆发电单车(100)组成，所述发电单车(100)包含车把(101)、车座(103)、发电机(110)、左右脚踏、整流器、齿轮传动装置；
所述车把(101)设置于发电单车(100)的主体前部，所述车座(103)设置于发电单车(100)的主体上，所述发电机(110)设于发电单车(100)的内部，所述左右脚踏设置于发电单车(100)的两侧，所述左右脚踏和齿轮传动装置通过传送链连接，齿轮传动装置通过皮带与发电机(110)的转轴连接，用于驱动发电机(110)的转轴转动，将骑行产生的机械能转化为交流电能；所述发电机(110)设有发电机输出接口(111)，所述整流器与电机输出接口(111)连接，用于输出直流电能，骑行速度越快输出电压越高；
所述控制柜(200)内包含发电单车控制器(301)、发电状态信息实时采集模块、4G无线传输模块(302)、光伏控制器(303)、灯带控制模块(304)、24V转12V降压器(305)、断路器组合(306)、LED输出控制模块(307)、逆变器(308)、储能蓄电池组(309)；
所述断路器组合(306)包括若干断路器；
所述整流器依次通过断路器、发电单车控制器(301)与储能蓄电池组(309)连接，所述发电单车控制器(301)用于采集发电单车(100)的起始骑行速度，自动调节充电输出功率；
所述整流器通过断路器还与发电状态信息实时采集模块连接，用于实时采集每台单车的电流、电压并计算每台单车的发电功率、发电量；
所述发电状态信息实时采集模块还与灯带控制模块(304)连接，用于将计算后每台单车的发电功率发送给灯带控制模块，所述灯带控制模块(304)与灯带(500)连接，用于根据接收到的每台单车的发电功率控制灯带(500)点亮并间歇闪烁；
所述控制柜(200)的上柜门(201)上设有显示屏(204)，所述显示屏(204)带有触摸功能，显示屏(204)通过与发电状态信息实时采集模块连接，显示当前每台单车发电功率、发电量及日常宣传信息、广告信息；
所述发电状态信息实时采集模块通过4G无线传输模块(302)与后台服务器连接，用于将实时采集的每台单车发电功率、发电量上传至后台服务器，所述手机APP终端与后台服务器连接；
所述光伏模组由多组光伏板(400)串、并联组成；
所述光伏板(400)通过光伏线经过断路器与光伏控制器(303)连接，所述光伏控制器(303)具备输出控制模块，
所述光伏控制器(303)的输出控制模块通过MPPT升压控制器调节电压，所述MPPT升压控制器通过断路器与LED输出控制模块(307)连接，所述LED输出控制模块(307)用于控制LED灯(502)点亮；
所述光伏控制器(303)的输出控制模块还通过断路器与24V转12V降压器(305)连接，用于转化电压，24V转12V降压器(305)通过断路器与铭牌灯(501)连接，用于控制铭牌灯(501)点亮；
所述光伏控制器(303)的输出控制模块通过断路器还与储能蓄电池组(309)连接，用于给储能蓄电池组(309)充电；
所述储能蓄电池组(309)通过断路器与逆变器(308)连接，所述逆变器(308)还分别于4G无线传输模块(302)、灯带(500)、显示屏(204)连接，所述逆变器(308)用于将储能蓄电池组(309)的直流电源逆变为220V交流电源，给4G无线传输模块(302)、灯带(500)、显示屏(204)供电。
2.如权利要求1所述的健身发电单车及光伏混合发电系统，其特征在于，所述发电单车(100)还包括，可伸缩手机支架及USB充电接口(109)，所述可伸缩手机支架及USB充电接口(109)安装于发电单车(100)的车把(101)上，用于在方便运动健身的同时给手机充电。
3.如权利要求1所述的健身发电单车及光伏混合发电系统，其特征在于，所述发电单车(100)还包括：急停按钮(107)，所述急停按钮(107)设置于发电单车(100)的车身，用于控制发电单车(100)立刻停止骑行。
4.如权利要求1所述的健身发电单车及光伏混合发电系统，其特征在于，所述发电单车(100)还包括：车把调节旋钮(62)、车座前后调节旋钮(14)、车座上下调节旋钮(15)；所述车把调节旋钮(62)用于调节车把(101)的上下位置，所述车座前后调节旋钮(14)用于调节车座(103)的前后位置，所述车座上下调节旋钮(15)用于调节车座(103)的上下位置，方便不同身高的用户骑行。
5.如权利要求1所述的健身发电单车及光伏混合发电系统，其特征在于，所述发电单车还包括：脚踏绑带(16)，所述发电单车(100)的左右脚踏上安装有脚踏绑带(16)，用于保护用户骑行安全。
6.如权利要求1所述的健身发电单车及光伏混合发电系统，其特征在于，所述光伏控制器(303)为独立的光伏发电控制模块，光伏发电控制模块使用MPPT控制算法。
7.如权利要求1所述的健身发电单车及光伏混合发电系统，其特征在于，所述控制柜(200)底部设有储能蓄电池存储仓，用于储能蓄电池组(309)的存放和固定。
8.如权利要求1所述的健身发电单车及光伏混合发电系统，其特征在于，所述控制柜(200)采用防水密封设计，能够至于室外，避免雨水损坏控制柜(200)内部模块。
9.如权利要求1所述的健身发电单车及光伏混合发电系统，其特征在于，所述控制柜(200)还设有触发继电器(310)和时间继电器，所述发电单车控制器(301)、4G无线传输模块(302)、灯带控制模块(304)、24V转12V降压器(305)、逆变器(308)前均设有触发继电器(310)和时间继电器，用于采用时控和触发控制结合的方式，在夜间和无人使用期间停止工作以降低系统自身损耗。
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