专利名称：毂式双模发电自行车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交通领域中的新型电动自行车，ー种具有发电功能的毂式双模发电自行车，该车更节能环保。
背景技术：
近年来，电动自行车得到快速发展，因为追求更远的航行距离，动カ越来越强，速度越来越快，但由于电池是动カ和速度的根本，相应的是体积越来越庞大，重量更是越来越惊人，直追哈雷摩托车的規模，这不但给搬动和存放都带来一定麻烦，更主要的是给道路交通制造了诸多安全隐患，而且明显的能源浪费，不符合节能减排的发展潮流。由于能源的危机，近年来国内外大力发展新能源汽车，其中ー项最重要的改革就是发电电动一体机回收电能，以提高节能减排的效率，并且取得了一定效果。电动自行车能不能借鉴汽车改革的经验，在行驶过程中，回收部分电能达到节能减排的效果呢？近年来，国内外的发明已经有所尝试。例如，我国专利ZL200620128260.8可发电电动自行车，是在电动车的前叉上安装小·型发电机，另ー专利ZL201020115968.6自发电电动自行车，是在电动车的中轴上安装增速发电机，这些发电自行车都是在驱动电机之外又増加了发电机设备装置，对于简单廉价的自行车来说，无论在结构上、在成本上都是ー种浪费。2011年I月美国申请的电动车专利ELECTRIC BICYCLE DRIVE SYSTEM WITH REGENERATIVE CHARGING (US20I1/0001442 Al)，在前后轮上都使用了小型发电ー电动机，该结构显然优于国内设计。不过按该专利所公开的技术信息，要获得较大电能和较高效率，还有一段改进的距离。让电动自行车发电，这是一个全新的概念和全新的技术课题，此前没有成功经验，需要我们大胆创新。
发明内容为了改变电动车因増大航行距离电池越来越沉重，车体越来越庞大的趋势，本实用新型公开了ー种毂式双模发电自行车，该车仅采用ー套小型驱动系统，具有电动驱动和发电储能两种驱动模式，并且在电动驱动模式之外的脚踏骑行、滑行、下坡、刹车等所有过程中都能够发电充电，使小型蓄电池也可以实现超远的航行距离，既节约材料、节约能源，又能够带来更大的经济效益，改善交通状況。为了实现上述理想目标，本实用新型所采取的技术方案是在具有前后车轮及飞轮链传驱动系统的自行车上，安装专用双向一体机，以及支持该双向一体机工作的速度补偿装置和双模控制系统，从而形成毂式双模发电自行车，其中，双向一体机的安装有两种结构方案其一是安装在前轮上，其ニ是安装在后轮上，速度补偿装置在驱动后轮轮径小于14in时加设，双模控制系统安装在保护罩内，双模开关的手动按钮安装在车把上，加速开关安装在加速转把上，蓄电池安装在前梁或后栋梁上，飞轮安装在后轮上。所述双向一体机是一台不设离合器的发电ー电动一体机，该一体机米用小口径复合高效永磁盘式发电机结构，由于不设离合器该机只有挂挡没有摘挡，在有电功率输入时高效产生机械能，带动车轮转动，断电后车轮继续转动产生反电动势发电，高效输出电能。当双向一体机安装在前轮上时，蓄电池安放在前梁上，形成前驱毂式双模发电自行车，当双向一体机安装在后轮上时，蓄电池安放在后栋梁上，形成后驱毂式双模发电自行车。无论双向一体机安装在前轮上，还是安装在后轮上，毂式双模发电自行车的飞轮链传驱动系统的位置结构不能改变，即轮盘和曲柄脚蹬安装在五通上，飞轮安装在后轮上，在轮盘和飞轮之间使用链条链接传动。后轮作为飞轮链传驱动系统的驱动轮，在包括轮胎在内的轮径小于14in时，飞轮链传系统增设速度补偿装置，速度补偿装置有三种不同的结构，其ー是中间加速轮结构，其ニ是少齿数飞轮结构，其三是组合式结构，即中间加速轮结构结合少齿数飞轮结构。中间加速轮是ー只同轴链轮，安装在五通和后轮之间的中间轴上，其中较少牙数的小链轮与轮盘之间使用前链条链接，其中较多牙数的大链轮与少齿数飞轮之间使用后链条链接。少齿数飞轮是不同于自行车、电动自行车通用飞轮的非标准飞轮，其飞轮牙数可选用9牙、或8牙、或7牙。少齿数飞轮有两种不同连飞轮挡结构，其ー是棘齿挡，其ニ是千斤挡，棘齿挡少齿数飞轮是在连飞轴挡的底部设有环形棘齿，千斤挡少齿数飞轮是在连飞轴挡的下部设有千斤槽，在两种连飞轴挡的前面就是9牙、或8牙、或7牙少齿数飞轮的牙盘。所述双模控制系统由控制一充电器和双模开关、加速开关构成，其中控制一充电器由控制器和充电器两个相对独立又有联系的装置组成，控制器的电源输入端与蓄电池相连接，同时充电器的输出端经过电路保护与蓄电池相连接，控制器的功率输出端与双模开关的常开相连接，且控制器的控制端与加速开关相连接，充电器的输入端与双模开关的常闭相连接，双模开关的刀端与盘式ー体机相连接；双模开关的手动控制钮安装在车把上，加速开关安装在加速转把上，加速转把安装在车把上。双模开关具有电驱行驶、发电充电两档驱动模式自然状态下控制器的功率输出端与双模开关的常开相连接，电驱模式被关闭，此时充电器的输入端与双模开关的常闭相连接，发电模式被打开，电流经充电器整流稳压后对蓄电池充电；当按下双模开关的手动按钮时，双模开关跳转，常开变常闭，常闭变常开，发电模式被关闭，而电驱模式被打开。双模开关具有手动和自动两种不同结构其中一种继电器式双投开关结构，是在蓄电池上加设ー个DC — DC转换器，在转换器的输出端上连接双投触点继电器，并将连线引到车把上设置手动按钮，继电器的常开触点连接在控制器的功率输出上，继电器的常闭触点连接在充电器的电流输入上；另ー种是不设控制按钮的自动式双投结构，该结构是在控制器上增设ー个低压输出，将继电器直接连接在此低压输出上，继电器的常开常闭连接方式与前面的继电器方式相同，自然状态下电驱模式被关闭，发电模式被打开，当转动加速把启动电驱模式时，继电器电路被自动接通，常开常闭触点跳转发电模式被关闭，电驱模式被打开。本实用新型改变了现有电动自行车的动カ系统，改变了増大航程必定使电池和车体庞大笨重的恶果，使用180 — 250W可变小功率双向一体机和8Ah小容量电池，不但动カ十足保证电动时速20km / h，同时可快速骑行，轻松发电100W以上，突破了现有电动自行车电动飞快但没电时脚踏骑行沉重吃力速度缓慢的通病，创造出普通电动自行车无法达到的优良性能，因此大大减轻了车体的重量，縮小了整车的体积，使得行驶平稳、安全可靠，同时又实现了回收电能、増大航程的效果，既节约材料、节约能源，又使日益紧张的道路交通得到减压舒缓，ー举多得。综上所述，本实用新型的积极意义十分明显。以下结合附图
及实施例，对实用新型进ー步说明。[0007]图I是本实用新型提供的前驱毂式双模发电自行车的结构示意图。图2是本实用新型提供的后驱毂式双模发电自行车的结构示意图。图3是组合速度补偿装置结构示意图。图4A是棘齿挡少齿数飞轮结构示意图。图4B是千斤挡少齿数飞轮结构示意图。图5A是继电器式双模控制系统结构示意图。图5B是自动式双模控制系统结构示意图。图I、图2中，6是后轮，104是后栋梁，105是后叉梁，8是轮盘，8A是曲柄脚蹬，101是脚踏，100是如梁，9是畜电池，K是手动按钮，12是加速转把，4是车把，2是双向一体机，5是前轮。图3中，305是少齿数飞轮，304是后链条，3B是大链轮，301是中间轴，3是中间加速轮，3A是小链轮，303是前链条，106是五通。图4A、图4B中，3A5棘齿挡，3B5千斤挡槽，300是牙盘。图5A中，11是控制一充电器，Σ是保护罩，IlA是控制器，IlB是充电器，12是加速开关，K是手动按钮，g、h是控制器电源输入端，m、n是控制器功率输出端，i、r是充电器电源输入端，P、q是充电器电源输出端，2是盘式一体机,9是蓄电池，+、一分别是蓄电池正负极，9A是DC-DC转换电路，J是双投继电器，JトI、J1-2是一路常开、常闭触点，J2-1、J2-2是另一路常开、常闭触点，图5B中，a、b是控制器低压输出端。
具体实施方式
如图I所示前驱毂式双模发电自行车，加速开关12安装在加速转把上，手动按钮K安装在车把4上，双向一体机2安装在前轮5上，蓄电池9安放在前梁100上。从外观上看，除了曲柄8A较普通电动自行车加长之外，整体外形与普通电动自行车非常相似，但实际上却有极大不同。普通电动自行车的轮毂电机设有离合器，通电时挂挡带动车轮转动前进，断电时车轮继续转动摘挡，不切割磁力线而没有反电动势不发电，脚踏骑行阻力也比较小。双向一体机不设离合器，只有挂挡没有摘挡，因此断电后车轮继续转动产生反电动势而发电。双向一体机采用小口径复合高效永磁盘式发电机结构，作为驱动电机体积小功率大，而作为发电机曲柄相对カ矩大，加上速度补偿器增大转速而发电效率大大提高。当减速比为8 :1时，脚踏脚蹬每3秒转两周圈轻松中速行驶，发电可达80W，若加快脚踏速度，发电可达IOOff以上。如图2所示的后驱毂式双模发电自行车，加速开关12和手动按钮K安装位置与前驱式完全相同，双向一体机安装在由后轮上，此时蓄电池安放在后栋梁104和后叉梁105构成的后叉架上，这样电源线更短，既节能又安全。如图3所示的组合式速度补偿装置，无论双向一体机2安装在前轮上，还是安装在后轮上，毂式双模发电自行车的飞轮链传驱动系统的位置、结构不能改变，即轮盘8和曲柄脚蹬8A安装在五通106上，飞轮305安装在后轮6上，在轮盘8和飞轮305之间使用链条链接传动。当然，为了实现较大发电功率，减小脚踏驱动力，只要操作方便，结构合理，曲柄8A的长度可以增加20%或者更长。后轮6作为飞轮链传驱动系统的驱动轮，在包括轮胎在内的轮径小于14in时，飞轮链传系统增设速度补偿装置，速度补偿装置有三种不同的结构，其一是中间加速轮3，其ニ是少齿数飞轮305，其三是中间加速轮3结合少齿数飞轮305。中间加速轮3是ー只同轴链轮，安装在五通106和后轮之间的中间轴301上，其中较少牙数的小链轮3A与轮盘之间使用前链303条连接，其中较多牙数的大链轮3B与少齿数飞轮305之间使用后链条304连接。少齿数飞轮是不同于自行车、电动自行车通用飞轮的非标准飞轮，其飞轮牙数按设计需要，可选用9牙、或8牙、或7牙。如图4A所示的棘齿挡少齿数飞轮305，其结构特点是在连飞轴挡的底部设有环形棘齿挡3A5，依靠棘齿只能向前超越不能倒退的结构工作，在连飞轴挡的前面就是9牙、或8牙、或7牙少齿数牙盘。如图4B所示的千斤挡千少齿数飞轮305，其结构特点是在连飞轴挡的下面设有千斤槽3B5，依靠千斤槽内弹簧千斤的超越锁定作用工作，同样在连飞轴挡的前面就是9牙、 或8牙、或7牙少齿数牙盘。如图5A所示的继电器双投开关式双模控制系统，该结构是在蓄电池上加设ー个DC 一 DC转换器，该DC — DC转换器输出继电器线圈驱动的低电压，在转换器的输出端上连接双投触点继电器J，并将连线引到车把上设置控制按钮K，控制一充电器由控制器IlA和充电器IlB两个相对独立又有联系的装置组成，安装在保护罩Σ内，控制器的电源输入端g、h与蓄电池9相连接，同时充电器输出端p、q经过电路保护与蓄电池相连接，控制器的功率输出端m、n与继电器的常开Jl-1、J1-2相连接，且控制器的控制端s、t与加速开关12相连接，充电器的输入端i、r与继电器的常闭J1_2、J2_2相连接,双模开关的刀端与盘式一体机2相连接；双模开关的手动控制钮K安装在车把4上，加速开12关安装在加速转把上，加速转把安装在车把4上。双模开关具有电驱行驶、发电充电两档驱动模式自然状态下控制器的功率输出端与双模开关的常开相连接，电驱模式被关闭，此时充电器的输入端与双模开关的常闭相连接，发电模式被打开，此时脚踏行驶或滑行，电流经充电器整流稳压后对蓄电池充电；当按下双模开关的手动按钮K时，双模开关跳转，常开变常闭，常闭变常开，发电模式被关闭，而电驱模式被打开，此时电动车电驱行驶。如图5B所示的自动双投开关式双模控制系统，该结构是在控制器11上增设ー个低压输出a、b，将继电器J直接连接在此低压输出上，继电器的常开常闭连接方式与前面的继电器方式相同，自然状态下电驱模式被关闭，发电模式被打开，当转动加速把启动电驱模式时，继电器电路被自动接通，常开常闭触点跳转发电模式被关闭，电驱模式被打开。
权利要求1.一种毂式双模发电自行车，其特征在于该车安装专用双向一体机(2)，以及支持该双向一体机工作的速度补偿装置和双模控制系统，其中，双向一体机的安装有两种结构方案其一是安装在前轮(5)上，其ニ是安装在后轮(6)上，速度补偿装置在驱动后轮轮径小于14in时加设，双模控制系统安装在保护罩Σ内，双模开关的手动按钮K安装在车把(4)上，加速开关(12)安装在加速转把上，蓄电池(9)安装在前梁(100)或后栋梁(104)上，飞轮(305)安装在后轮上。
2.如权利要求I所述的毂式双模发电自行车，其特征在于所述双向一体机是一台不设离合器的发电ー电动一体机，该一体机米用小口径复合高效永磁盘式发电机结构，由于不设离合器该机只有挂挡没有摘挡，在有电功率输入时高效产生机械能，带动车轮转动，断电后车轮继续转动产生反电动势发电，高效输出电能。
3.如权利要求I所述的毂式双模发电自行车，其特征在于当双向一体机安装在前轮(5)上时，蓄电池(9)安放在前梁(100)上，形成前驱毂式双模发电自行车，当双向一体机安装在后轮(6)上时，蓄电池安放在后栋梁(105)上，形成后驱毂式双模发电自行车。
4.如权利要求I所述的毂式双模发电自行车，其特征在于无论双向一体机安装在前轮上，还是安装在后轮上，毂式双模发电自行车的飞轮链传驱动系统的位置结构不能改变，即轮盘(8)和曲柄脚蹬(8A)安装在五通(106)上，飞轮(305)安装在后轮上，在轮盘(8)和飞轮(305)之间使用链条链接传动。
5.如权利要求I所述的毂式双模发电自行车，其特征在于后轮(6)作为飞轮链传驱动系统的驱动轮，在包括轮胎在内的轮径小于14in时，飞轮链传系统增设速度补偿装置，速度补偿装置有三种不同的结构，其一是中间加速轮(3)结构，其ニ是少齿数飞轮(305)结构，其三是组合式结构，即中间加速轮(3)结合少齿数飞轮(305)结构。
6.如权利要求5所述的毂式双模发电自行车，其特征在于中间加速轮(3)是ー只同轴链轮，安装在五通(106)和后轮(6)之间的中间轴(301)上，其中较少牙数的小链轮(3A)与轮盘(8)之间使用前链条(303)链接，其中较多牙数的大链轮(3B)与少齿数飞轮(305)之间使用后链条(304)链接；少齿数飞轮是不同于自行车、电动自行车通用飞轮的非标准飞轮，其飞轮牙数可选用9牙、或8牙、或7牙。
7.如权利要求5所述的毂式双模发电自行车，其特征在于少齿数飞轮(305)有两种不同连飞轮挡结构，其ー是棘齿挡(3A5)结构，其ニ是千斤挡(3B5)结构，棘齿档少齿数飞轮是在连飞轴档的底部设有环形棘齿挡(3A5)，千斤挡少齿数飞轮是在连飞轴档的下部设有千斤槽(3B5 )，在两种连飞轴档的前面就是少齿数飞轮的牙盘(300 )。
8.如权利要求I所述的毂式双模发电自行车，其特征在于所述双模控制系统由控制一充电器(11)和双模开关K、加速开关(12)构成，其中控制一充电器(11)由控制器(IlA)和充电器(IlB)两个相对独立又有联系的装置组成，控制器的电源输入端g、h与蓄电池(9)相连接，同时充电器的输出端P、q经过电路保护与蓄电池相连接，控制器的功率输出端m、n与双模开关的常开Jl-1、J2-1相连接，且控制器的控制端s、t与加速开关(12)相连接，充电器的输入端i、r与双模开关的常闭Jl-2、J2-2相连接，双模开关的刀端与双向一体机(2)相连接；双模开关的手动控制钮K安装在车把(4)上，加速开关(12)安装在加速转把上，カロ速转把安装在车把(4)上。
9.如权利要求I所述的毂式双模发电自行车，其特征在于双模开关具有电驱行驶、发电充电两档驱动模式自然状态下控制器的功率输出端m、η与双模开关的常开Jl-1、J2-1相连接，电驱模式被关闭，此时充电器的输入端i、r与双模开关的常闭Jl 一 2、J2-2相连接，发电模式被打开，电流经充电器整流稳压后对蓄电池充电；当按下双模开关的手动按钮K时，双模开关跳转，常开变常闭，常闭变常开，发电模式被关闭，而电驱模式被打开。
10.如权利要求I所述的毂式双模发电自行车，其特征在于双模开关具有手动和自动两种不同结构其中一种继电器式双投开关结构，是在蓄电池上加设ー个DC — DC转换器，在转换器的输出端上连接双投触点继电器J，并将连线引到车把上设置手动按钮K，继电器的常开触点Jl-1、J2-1连接在控制器的功率输出m、n上，继电器的常闭触点Jl_2、J2-2连接在充电器的电流输入i、r上；另ー种是不设控制按钮的自动式双投结构，该结构是在控制器上增设ー个低压输出a、b，将继电器直接连接在此低压输出上，继电器的常开常闭连接方式与前面的继电器方式相同，自然状态下电驱模式被关闭，发电模式被打开，当转动加速把启动电驱模式时，继电器电路被自动接通，常开常闭触点跳转发电模式被关闭，电驱模式被打开。
专利摘要一种毂式双模发电自行车，该车安装专用双向一体机，以及支持该双向一体机工作的速度补偿装置和双模控制系统，其中，双向一体机的安装有两种结构方案其一是安装在前轮上，其二是安装在后轮上，速度补偿装置在驱动后轮轮径小于14in时加设，双模控制系统安装在保护罩内，双模开关的手动按钮安装在车把上，加速开关安装在加速转把上，蓄电池安装在前梁或后栋梁上，飞轮安装在后轮上。
文档编号B62M6/60GK202449163SQ20112046774
公开日2012年9月26日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者赵幼仪 申请人:赵幼仪