智能控制自发电充电强力长途电动摩托车的制作方法

专利名称：智能控制自发电充电强力长途电动摩托车的制作方法
技术领域：
本实用新型内容属于交通运输车辆技术领域，涉及一种可通过智 能电路控制的具有节电、自发电和充电三保障型功能的强力长途越野 电动摩托车。
背景技术：
当今社会电动摩托车的应用越来越广泛，已成为一种重要且实用 的民用代步交通工具。随着科技的发展，公知的普通型摩托车产品虽 在结构性能上有了长足进步，但相应仍存在有耗能高、单人骑行爬坡 能力差、电池寿命短需要经常更换、不具备长途越野功能、带载能力 差、车体抗震动性能差、不具自发电能力、噪音大、行车故障率高等
不足；另外，现有技术还存在有照明灯不具备稳光效果、转向灯亮度 不佳的缺陷，极易造成行车事故，凡上种种均在很大程度上影响到摩 托车的安全使用和进一步地推广。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足和缺陷，进而提 供一种结构合理、节约能耗、机械性能和带载能力高、自动化运作可 靠、使用效果好的智能控制自发电充电强力长途电动摩托车。
为实现上述发明目的而提供的智能控制自发电充电强力长途电 动摩托车是本实用新型设计者通过对现有摩托车结构作出合理改进 而研制的一种能自发电并边走边充电的四档位变速强力摩托车，其对 现有技术在结构上作出的改进主要是1)、在车架前轮位置处增设一 个由双极式感应电枢线圈和环置磁铁配合组成的磁悬浮前轮发电机； 在车架底桥位置处增设一个与变速箱工作连接的采用双磁面四极受 力工作的双磁场双电枢电动发电两用机；2)、车体内设的变速箱采用
4机电一体化无故障运行的四档位变速箱；3)、在坐垫下和车架后叉位 置处分别设有坐垫磁悬浮减震器和车架磁悬浮减震器；4)、蓄电池包 括一组运行电池和一组备用电池；5)、在坐垫后设有行车方向声光指 向器；6)、控制电路单元采用48V自动智能电源控制器，该智能电源 控制器由48V总电压自动形成电路(电池组欠压故障检测切换电路)、 整流充电滤波电路、三端稳压集成块、蓄电池充电发电状态智能控制 电路、调速器信号源推动电路、超大电流输出调速功放电路组成，其 中48V总电压自动形成电路的控制输出端经蓄电池充电发电状态智 能控制电路接至电动发电两用机的工作输出/输入端，整流充电滤波 电路的输入端与磁悬浮前轮发电机和车用风流发电机的输出端联接， 整流充电滤波电路的输出端同时接至蓄电池充电发电状态智能控制 电路和三端稳压集成块的输入端，三端稳压集成块的一路输出端经超 大电流输出调速功放电路通接入蓄电池充电发电状态智能控制电路， 另一路输出端则经调速器信号源推动电路后与摩托车手把调速器的 输入端联接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下之主要特点。 1、在车体上设计了适应摩托车快速充电并可长期连续为电瓶发 电充电用的磁悬浮前轮发电机。该发电机无需轴承架、皮带轮、齿轮 及直接传动动力的传动设备接口 ，其双极式感应电枢线圈设在车架前 叉下方减震器侧支架上，其环置磁铁则由一组按圆周排列方式设置在 前轮面上的永磁体组成。车轮转动后，当磁铁在电枢两极铁芯缝隙中 通过时形成饱和磁场，切割磁力线，当磁铁离开铁芯缝隙时又产生感 应反电势，形成正半周负半周交流电流，在磁铁通过时由于两邻距离 为空气介质导通磁场作用，无直接摩擦点受力作用，当车向前运行时 多永磁体运动，感应电流就可连续地由电枢线圈中输出交流电能；然 后又通过自动智能电源控制器形成稳恒不变的直流电流不断地为备 用电池充电，由此实现了摩托车快速补充电能、边走边充电发电的功能，同时也完成了高精度电路要求的电源质量指标，使对摩托车运行
的智能控制得以顺利完成。该发电机磁场布局的360°中有350°处 于外露空间状态，只有一个点是电枢铁芯的两个面的中间空隙，使磁 铁从中等距离通过，这一点的受力使车子向前运行时前轮的转动和磁 场同速度转动时只感到有一轻微的滑动感，无新加阻力感觉，这样就 从设计上没有给车主带来新的阻力负担，也没有给电动摩托车的动力 电源带来新的消耗。
2、在车架底桥位置处增设的双磁场双电枢电动发电两用机由于 采用双磁面四极受力工作，使电机在10瓦耗电时产生60瓦的有效动 力而非常省电，与一般电机如串激式有刷电动车电机串联供电模式相 比节省定子耗电50%，总节电省电70%，扭力增大4倍，延长了电池 放电时间和行车距离。另外，本实用新型由于采用了有刷电机，通过 给电机回路加装倒相控制，使电机下坡感应的满功率电流电压全部通 过自动智能电源控制器后针对性地将亏损的蓄电池快速充满,使电动 摩托车下坡的重力惯性冲击势能转化为大于用电功率的电力来补充 上坡时的亏损，产生了强大动力，再次加速运行电力满度如新，没有 缺电现象，使电机做发电充电二次回收顺利实现。这样即能在通过变 速箱的减速30、 60倍放大后工作电机运行动力强劲超倍，又能在摩 托车下坡时将上坡用的电能通过下坡势能惯性增速作用快速发出电 能输入至蓄电池进行二次电能回收充电利用，使电机变成发电机运 行，将惯性刹车消耗转变为惯性势能发电的电磁阻力刹车， 一物两用 (既是电动机又是发电机)，形成为蓄电池充电、电能回收和将以往废 弃的动力转变为节电发电强力的一次性创新技术。
三、本实用新型在发电强力方面采用了机电一体化无故障运行的 电磁分离档位式四档位变速箱，具有力能大、运行可靠、使用寿命长 久、动作迅速无磨损打齿损坏现象且体积小、重量轻、可直接用电路 联接而无需再用拉线装置的优点。该变速箱在车上安装时将电机离合
6轮对准变速箱圆盘后将电机座紧固，然后将输出轴上小链轮和摩托车 后轮的大链轮用链条连接，通过变速箱与后链轮的多倍减速增力，使 摩托车电机在行走时由于变速箱不同减速比的扭力放大，进而可使车
体产生大于电机扭力多倍的超强马力，能在35°的坡上快速行驶。 该超强马力在起步上坡运行时剩余动力很大，可使其后的带载上坡如 平路一般迅速威猛强劲有力。另外该变速箱的齿轮咬合机构无一般变 速箱的机械严重磨损、噪音大、打齿故障及乱档传动变档动作等现象， 始终处于固定的咬合，是电子自控机械执行的电磁离合独立动作机 构，工作时手把上一档位开关按下， 一档工作齿轮咬合，仪表盘上档 位显示出目前档位"l"，变速箱全部由电磁离合器控制动作，带动拨 叉单独挂档，不会出现齿轮活动挂档。
四、 本实用新型在坐垫下设置的坐垫磁悬浮减震器和在车架后叉 位置处设置的车架磁悬浮减震器，应用了强磁铁同性相斥特性，以磁 力线的排斥力作功取代传统减震器依靠弹簧、橡胶棒或液压式等古老 结构方式，这种减震装置非常柔软，无晃动摩擦感，寿命长，免维护， 具有极高的舒适度。
五、 本实用新型中行车方向声光指向器的创新应用，全面提升了 车辆对人的提醒作用和外观艺术效果。其图文标志明显直观，视人视 物千米之距均很清楚；对于盲人或注意力不够专注的行人来说，由于 听到明晰的语音播报便能立即绕行躲避，既全面有效地防止了因车祸 相碰导致人身事故的发生，又使车体的档次更加美化。
六、 本实用新型所述控制电路单元的结构简单、功能全面、智能 化程度高,其主要元件三端稳压集成块的创新设计应用是将48V电池 及48V发电机输出的电力转化为12V电能，为摩托车照明大灯及智能 电源控制器中的各集成块供电并产生调速信号，它又可给车体附载的 声光播报系统、仪表盘电路以及供电器中的继电器线圈供电，成为摩 托车用微电子电路的供电电压来源，可在车上实现48V向12V转换DC/DC的大电流稳流稳压及隔离分压保护作用，完成车体行走控制功 能和车灯报警光照声音控制功能。

图1为本实用新型的一个具体实施例的结构示意图。 图2为本实用新型电器元件结构的原理图。 图3为本实用新型的电路结构示意图。
图4为图2、图3中48V总电压自动形成电路部分的结构图。
图5为图4的等效功能解析图。
图6为图5的等效原理图。
图7为图6的等效原理图。
图8为磁悬浮发电机充电智能控制部分的电路结构图(一)。 图9为磁悬浮发电机充电智能控制部分的电路结构图(二)。 图10为智能控制减速、刹车、发电、充电、行走、停车功能总
成电路原理图(一)。
图11为智能控制减速、刹车、发电、充电、行走、停车功能总
成电路原理图(二)。
图12为行车方向声光指向器的显示面结构视图具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本实用新型的内容做进一步说明，但 本实用新型的实际制作结构并不仅限于下述的实施例。
参见附图，本实用新型所述的智能控制自发电充电强力长途电动 摩托车由车架14、前轮1、后轮11、坐垫、电机、蓄电池、变速箱 13、传动机构以及控制电路单元等构件组成。该车所用的电机包括设 在车架前轮位置处的由双极式感应电枢线圈2和环置磁铁15配合组 成的强磁无轴无阻磁悬浮前轮发电机UFi、设在车架底桥位置处的与 变速箱13工作连接的双磁场双电枢电动发电两用机M和设在车体外 壳上的风流发电机UF2，其中磁悬浮前轮发电机UFi中的双极式感应电枢线圈2设在车架前叉下方减震器侧支架上，采用双电枢，内电枢 和外电枢为一整体U字型，环置磁铁15由一组按圆周排列方式设置 在前轮1面上的永磁体组成，双磁场双电枢电动发电两用机M采用双 磁面四极受力原理工作。车体内设的变速箱13采用机电一体化无故 障运行的四档位变速箱，安装时将变速箱13的圆盘对准电动发电两 用机M离合轮后与电机座紧固，变速箱13输出轴上小链轮和摩托车 后轮的大链轮用链条连接。在坐垫下和车架后叉位置处分别设有应用 了强磁铁同性相斥特性的坐垫磁悬浮减震器7和车架磁悬浮减震器 9。在坐垫后设有行车方向声光指向器8，该指向器的显示面结构视 图如图12所示，可通过语音播报和图文显示的方式指示车辆直行、 加速、左右转弯、制动、停车等标识，使人一目了然，容易识别和判 断记忆。蓄电池包括一组运行电池A和一组备用电池B,它们均采用 锂离子蓄电池或铅酸电池，每个电池组(A、 B)都由四块12V电池通过 自动智能电源控制器的继电器相串联组成(参见图4)。该车用控制电 路单元的所有元件放在一个位于车架前斜梁上的配电箱6内，并用环 氧树脂封装为一个外露接线端子的固体，具有防潮、抗震动、抗高温、 抗腐蚀、抗酸碱和防认为因素破坏的功能。图1中标号3为穿雾灯， 4为照明大灯，5为后视镜，IO为语音播报行车方向扬声器，12为后 刹车总成。图2中标号16为手机充电电源。
本实用新型的控制电路单元采用48V自动智能电源控制器,其结 构组成及工作原理如图2 图11所示。该智能电源控制器由48V总 电压自动形成电路、整流充电滤波电路、L5012系列三端稳压集成块、 蓄电池充电发电状态智能控制电路、调速器信号源推动电路、超大电 流输出调速功放电路组成，48V总电压自动形成电路的控制输出端经 蓄电池充电发电状态智能控制电路接至电动发电两用机M的工作输 出/输入端，整流充电滤波电路的输入端与磁悬浮前轮发电机UFi和 车用风流发电机UF2的输出端联接，整流充电滤波电路的输出端同时接至蓄电池充电发电状态智能控制电路和三端稳压集成块的输入端， 三端稳压集成块的一路输出端经超大电流输出调速功放电路通接入 蓄电池充电发电状态智能控制电路，另一路输出端则经过调速器信号 源推动电路后与摩托车手把调速器的输入端联接，在三端稳压集成块
后还接设有一个车灯稳光保护器电路(L5012)和一个手机充电电源电 路(L05005和4. 2V手机充电电源)。本实施例中的三端稳压集成块采 用超大电流功率三端600WL5012稳压集成块。
控制电路单元的48V总电压自动形成电路的原理如图4 图7所 示。图中A组电池为运行电源48V， B组电池为备用电源48V，由电 路中的各路三极管取样电路继电器控制，使每个规格12V电池经过 控制电路组成一组48V总电源供电。期间如果某个电池出现故障会自 动显示报警并提示该电池的故障等待处理。约0. 1秒后电路将自动接 通B组电池运行，A组电池则由于达不到48V输出而退出电路。此项 功能设计中由于智能检测控制的需要，每个12 V电池各自独立的正 负极输入接口与智能电源控制器的输入端子对应联接，这样就不会因 正负极接反而造成新的短路故障。实际工作中，以A组电池为第一运 行电池组，当电源正常时，先从A组4号蓄电池正极出发通过继电器 J4常开触点依次经公共触点到3号蓄电池地线负极后，经过3号蓄 电池正极形成24V电源，接着24V电源再流经2号蓄电池J3常开触 点与公共触点至2号蓄电池负极，继而再流经2号蓄电池12V正极形 成36V电源，然后再流经J2常开触点与公共触点至1号蓄电池负极， 从负极经1号蓄电池12V正极端形成串联的总电压48V电源,最后通 过Ji常开触点与公共触点至智能控制器总电源输入端，成为公共的 48V输入电路总电源正极。B组电池的形成过程也是如此，用蓄电池 的本来流动方向特征决定智能方法自动完成。在A组电池亏电使48V 不足时，即使J2、 J3、 J4同时释放，继电器失电不吸而复位，常闭 点上形成的B组电池48V电源自动和公共点接通，向摩托车电机及其它电路供电，亏电的电池组则由另一路继电器触点接入充电电源进入 到充电状态。本电路还有一个特点是拆装方便，拔下两根正负极插头 后，排除故障时无需判断过程只看光电声报警就知问题所在，通过各 自的独立监测电能性能控制，使每块电池都能自动充满而互不影响。
本实用新型的磁悬浮前轮发电机UFi结构因无需轴承、齿轮、皮 带轮、联轴器等连接构件，只是磁铁15磁极在电枢线圈2铁芯缝隙 中心空间路过时产生磁力线瞬间饱和磁场，所以没有产生像一般发电 机结构的全圆周吸力阻力。车辆运行中，电枢线圈2与磁铁15切割 磁力线产生感应电流最大值，当一块磁铁因旋转离开时，线圈2产生 自感电动势为负半周(最小值)；其后当第二块磁铁通过时又处于最大
值，如此快速移动的速度使每分钟ioo转均可发出理想的电力输出，
这样的交流电通过输出补偿电容储能，使电力积聚储能后成为稳恒电 力，再经过全桥整流变为直流后在输出端的电解电容在进行滤波储 存，成为稳恒升压直流电流。如果要快速充电，选用脉冲调制可控硅 导通角的方法如图8所示的电路，可在较短时间内充足电池，如果需 要恒压恒流充电可采用图9所示的电路。当这一路电池充足后，发电 机输出继电器触头因吸合线圈得电吸合而断开充电电源，使发电机输 出电能进入车辆照明和信号系统等用电状态，形成全自动边走边发电 充电的工作过程。
本实用新型所述摩托车在运行中涉及的工作状态分为两种其一 是刹车采用的自发电磁阻刹车减速运行状态，其二是行走启动状态， 此间的电路工作状态分别如图IO和图ll所示。在刹车减速过程中， 停车前车辆从坡上滑下时，重力惯性势能驱动电动发电两用机M增
速，强行将同方向运行时的工作电流方向以及这段时间智能电源控制 器内部继电器倒相后，将电机M发出的电能向蓄电池组充电的状态成 为减速、磁力磁阻刹车、发电充电状态，图中A组电池接在自动48V 电压形成电路端子总接头的常开触点上，插入钥匙拧到行车开启位置后，48V电路中自动监控电路继电器用了 3Z型三联继电器在第一组， 当四个电池通过监测正常后，A点常开接通，则四个12V电池都相应 接通，自然串联成48V总电压源；48V30A电流经钥匙流经保险管再 经过运行电流表a"在刹车势能减速时继电器因智能电源控制器处 于通态，此时的电流无处用，停留在充电电流表a2的输出端上；当 电机M作永磁发电机运转的时刻来到时，由发电机输出的大电流最终 再充入A组电池进行充电，形成一个完整的输入输出回路来完成发电 充电任务。在行车过程中，由图ll可以看出，当钥匙插入后自动形 成48V电路，输出48V端电压经钥匙到保险管再流过电流表&1的输 入端后，输入到发电机M正极接线端，使电机得电旋转，产生驱动车 体向前的动力，从电机M输出的回路电流通过电机倒相器两个常开触 点后经调速器场效应管D极回到S极再到公用的48V负极,共用地线 最终由负极到48V蓄电池自动形成电路的48V输出点，完成了行车状 态的工作流程回路任务，使电机M在手把调速电位器控制下产生强劲 的动力，驱动车轮滚动向前，形成快速行驶的作用。
本实用新型设计中由于采用L5012系列三端稳压集成块后接稳 压稳流车灯保护器，将前轮发电机UFi和电机M的电能以及车上的 48V电瓶电压通过智能电源控制器电路中的DC/DC进行转换供电，使 本车采用的大灯(穿雾灯)可以与汽车通用灯互换，也可直接采用氙灯 高亮度灯泡，这样也使本车的大灯光源亮度髙光线强，光线集中，保 证了车辆快速行驶要求和必须做到的安全照明效果；另外在三端稳压 集成块后接设的手机充电电源可随时保障车主外出通信的畅通方便， 使摩托车的剩余电力得到充分利用。
权利要求1、一种智能控制自发电充电强力长途电动摩托车，包括车架(14)、前轮(1)、后轮(11)、坐垫、电机、蓄电池、变速箱(13)、传动机构以及控制电路单元，其特征在于1. 1在车架前轮位置处增设一个由双极式感应电枢线圈(2)和环置磁铁(15)配合组成的磁悬浮前轮发电机(UF1)，在车架底桥位置处增设一个与变速箱(13)工作连接的采用双磁面四极受力工作的双磁场双电枢电动发电两用机(M)；1. 2车体内设的变速箱(13)采用机电一体化无故障运行的四档位变速箱；1. 3在坐垫下和车架后叉位置处分别设有坐垫磁悬浮减震器(7)和车架磁悬浮减震器(9)；1. 4蓄电池包括一组运行电池(A)和一组备用电池(B)；1. 5在坐垫后设有行车方向声光指向器(8)1. 6控制电路单元采用48V自动智能电源控制器，该智能电源控制器由48V总电压自动形成电路、整流充电滤波电路、三端稳压集成块、蓄电池充电发电状态智能控制电路、调速器信号源推动电路、超大电流输出调速功放电路组成，48V总电压自动形成电路的控制输出端经蓄电池充电发电状态智能控制电路接至电动发电两用机(M)的工作输出/输入端，整流充电滤波电路的输入端与磁悬浮前轮发电机(UF1)和车用风流发电机(UF2)的输出端联接，整流充电滤波电路的输出端同时接至蓄电池充电发电状态智能控制电路和三端稳压集成块的输入端，三端稳压集成块的一路输出端经超大电流输出调速功放电路通接入蓄电池充电发电状态智能控制电路，另一路输出端经调速器信号源推动电路后与摩托车手把调速器的输入端联接。
2、 根据权利要求l所述的智能控制自发电充电强力长途电动摩托车，其特征在于磁悬浮前轮发电机(UFl)中的双极式感应电枢线 圈(2)设在车架前叉下方减震器侧支架上，环置磁铁(15)由一组按圆 周排列方式设置在前轮(1)面上的永磁体组成。
3、 根据权利要求l所述的智能控制自发电充电强力长途电动摩 托车，其特征在于运行电池组(A)和备用电池组(B)均采用锂离子蓄 电池或铅酸电池，每个电池组(A、 B)都由四块12V电池通过自动智能 电源控制器的继电器相串联组成。
4、 根据权利要求l所述的智能控制自发电充电强力长途电动摩 托车，其特征是在控制电路单元的三端稳压集成块后接设有车灯稳 光保护器电路和手机充电电源电路。
5、 根据权利要求l所述的智能控制自发电充电强力长途电动摩 托车，其特征在于变速箱(13)的圆盘对准电动发电两用机(M)离合 轮后与电机座紧固，变速箱(13)输出轴上小链轮和摩托车后轮的大链 轮用链条连接。
6、 根据权利要求1、 4所述的智能控制自发电充电强力长途电动 摩托车，其特征在于控制电路单元的所有元件放在一个位于车架前 斜梁上的配电箱壳(6)内，并用环氧树脂封装为一个外露接线端子的 固体。
专利摘要本实用新型涉及一种强力长途越野电动摩托车，其对现有技术作出的改进包括在车架前轮和车架底桥位置处分别增设一个磁悬浮前轮发电机和一个与变速箱工作连接的双磁场双电枢电动发电两用机；车体内设机电一体化无故障运行的四档位变速箱；在坐垫下和车架后叉位置处分别设有坐垫及车架磁悬浮减震器；配置有运行和备用两组电池；在坐垫后设有行车方向声光指向器；控制电路单元采用由48V总电压自动形成电路、整流充电滤波电路、三端稳压集成块、蓄电池充电发电状态智能控制电路、调速器信号源推动电路、超大电流输出调速功放电路组成的48V自动智能电源控制器。产品具有结构合理、运作可靠等优点，实现了边走边发电充电强力带载长途行车的功能。
文档编号B62K11/00GK201287794SQ20082022227
公开日2009年8月12日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者姚曙光 申请人:姚曙光