一种车用应急电源装置的制作方法

本实用新型涉及机电领域，特别地，涉及一种可提供较大发电功率输出的手动发电装置。

背景技术：

已有许多应急发电装置设计为采用手摇或手握方式应急提供电能。例如申请号为201720455072.4的《手摇式汽车起动应急电源》，即提出一种采用手摇发电机配合超级电容，在短时间内达到满足汽车低压供电启动需求的装置。在功率需求较大的应急场合，具有大尺寸手摇柄的应急发电设备能够满足功率使用需求，但较大的手摇柄携带不便。小尺寸手摇发电设备或手握式发电设备携带相对方便，但由于体积限制，通常发电功率较小，难以满足汽车启动用电功率较大的应急需求；或者因为手柄小用力不便，容易导致使用者疲劳。

为解决上述问题，采用手拉线绳驱动发电机旋转发电是一种有潜力的可选方案。为实现此目的，申请号为95244486.0的《手拉式发电装置》即提出以手拉绳索带动绕线筒旋转，使用蜗形弹簧将绕线筒上的绳索收回，并通过可单向传递转矩的机构使发电机保持同一旋转方向的具体实施例。与之类似地，有多项专利申请中也都考虑使用卷簧、棘轮与带有拉线的绕线筒共同配合，实现驱动发电机单向旋转的目标。例如申请号01267953.4的《手拉式小型发电机》、申请号03225620.5的《手拉式多功能充电器》、申请号200320116825.7的《手拉式自发电充电器》、申请号200620017645.7的《手拉发电机》、申请号200720058124.0的《一种手拉式发电装置》等。

所有这些设计方案的思路共同点都是让发电机保持较稳定的单一方向旋转。然而，棘轮或类似单向传动机构存在着摩擦损耗较大、容易失效损坏的不足，导致这些采用单向传动机构的设计方案在应急场合使用时都有较大的失效风险，与应急场合需要高度可靠电源的需求相背离。

申请号为201510346776.3的《汽车应急启动装置》，包括超级电容组、发电机和外力驱动发电装置；其中，超级电容组与发电机电气连接；发电机的转轴连接外力驱动发电装置；外力驱动发电装置用于驱动发电机进行发电；超级电容组用于存储发电机产生的电能。外力驱动发电装置包括底板、脚踏板、发电机驱动装置和驱动弹簧；其中，脚踏板通过发电机驱动装置驱动发电机；发电机设置在底板的一端，底板的另一端部上表面设置有弹簧安装孔；驱动弹簧的一端设置在弹簧安装孔中，另一端连接脚踏板的下表面。该装置使用简便，但其中的发电机在脚踏工作模式下存在着骤启骤停的运动冲击，发电机驱动装置中的齿轮齿条装置受损风险较大。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种平时无需保持电能补充，在需要时仅凭人力操作即可在短时间内便捷地产生和储存电能，随后将储存的电能用于数十瓦至一百瓦范围较大功率应急供电需求的装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种车用应急电源装置，包括发电模块、储电模块、和电能变换模块，发电模块与储电模块电气连接，储电模块与电能变换模块电气连接；

所述的发电模块包括发电机，基座，飞轮，驱动轮支架，主驱动轮，副驱动轮，绕线轮，从动轮，线绳，拉环，滑轮；所述发电机安装在所述基座上，所述飞轮与所述发电机、所述从动轮同轴，该从动轮转动时可以带动所述飞轮与所述发电机的转子旋转，使该发电机发出电能；所述从动轮与所述主驱动轮、所述副驱动轮均为互相匹配的齿轮或摩擦轮，所述主驱动轮与所述绕线轮同轴，该绕线轮转动时即可带动所述主驱动轮转动，所述主驱动轮转动时可驱动所述副驱动轮反向转动；所述线绳的中段在所述绕线轮上绕有单层若干圈，该线绳的两端从位于所述驱动轮支架两侧末端的滑轮上绕过后，从该驱动轮支架的同一边以相互平行或接近平行的角度伸出，该线绳的两末端均有所述拉环；所述驱动轮支架安装在所述基座的一根与所述发电机轴向平行的轴上，并能绕该轴转动；所述主驱动轮、副驱动轮均安装在所述驱动轮支架上，当该驱动轮支架的任意一侧向所述发电机靠近到合适距离时，靠近其中一侧的主驱动轮或靠近另外一侧的副驱动轮均可分别与所述从动轮配合，在旋转时驱动该从动轮旋转；

作为优选方案，所述的储电模块采用超级电容组，该超级电容组以若干超级电容以串联或串联并联混合的形式组成。

作为优选方案，所述的电能变换模块包括与所述发电机、所述储电模块匹配的dc-dc变换电路或ac-dc变换电路，能将电能输入到所述储电模块储存或将该储电模块中的电能输出供给外部用电设备。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的手拉式应急电源装置，能够利用拉动线绳不同末端时产生的力矩使所述主驱动轮或副驱动轮分别驱动所述发电机以相同的旋转方向转动发电，并将发出的电能储存提供给有较大功率供电需求的用电设备使用，操作方便，发电效率高，可靠性高，无需从其他供电途径补充电能。

附图说明

图1为本实用新型实施例的系统框图；

图2为本实用新型实施例的发电模块示意图；

图3为本实用新型实施例发电模块的副驱动轮侧线绳被拉出时示意图；

其中，1-发电模块，2-储电模块，3-电能变换模块，10-发电机，11-基座，12-飞轮，13-驱动轮支架，14-主驱动轮，15-副驱动轮，16-绕线轮，17-从动轮，18-线绳，19-拉环，20-滑轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。

如图1所示，本实用新型提供的车用应急电源装置由发电模块1，储电模块2和电能变换模块3组成。

如图2所示，所述的发电模块包括发电机10，基座11，飞轮12，驱动轮支架13，主驱动轮14，副驱动轮15，绕线轮16，从动轮17，线绳18，拉环19，滑轮20；所述发电机10为额定功率60w的三相交流永磁发电机，安装在所述基座11上，所述飞轮12与所述发电机10、所述从动轮17同轴，该从动轮17转动时可以带动所述飞轮12与所述发电机10的转子旋转，使该发电机10发出电能。所述从动轮17与所述主驱动轮14、所述副驱动轮15均为互相匹配的齿轮，所述主驱动轮14与所述绕线轮16同轴，该绕线轮16转动时即可带动所述主驱动轮14转动，所述主驱动轮14与所述副驱动轮15也是相互匹配的齿轮，该主动轮转动时可驱动所述副驱动轮15反向转动；所述线绳18的中段在所述绕线轮16上绕有单层若干圈，该线绳的两端从位于所述驱动轮支架13两侧末端的滑轮20上绕过后，从该驱动轮支架13的同一边以相互平行的角度伸出，该线绳的两末端均有所述拉环19；所述驱动轮支架13安装在所述基座11的一根与所述发电机10轴向平行的轴上，并可以绕该轴转动；所述主驱动轮14、副驱动轮15均安装在所述驱动轮支架13上，当该驱动轮支架13的任意一侧向所述发电机10靠近到合适距离时，靠近其中一侧的主驱动轮14或靠近另外一侧的副驱动轮15均可分别与所述从动轮17配合，在旋转时驱动该从动轮17旋转。

为说明本发电模块的运行模式，绘制出副驱动轮一侧的线绳被拉出时，副驱动轮与从动轮啮合驱动发电机的运行工况如图3所示。如图中示意，当副驱动轮15一侧的线绳18被拉出时，由于线绳18通过滑轮20对驱动轮支架13产生顺时针方向的力矩，使得驱动轮支架13顺时针转动一定角度，上面的副驱动轮15即与从动轮17啮合。当线绳从副驱动轮15所在侧被拉出时，绕线轮16将顺时针转动并带动主驱动轮14顺时针转动，副驱动轮15在主驱动轮14的驱动下将逆时针转动，并带动与其啮合的从动轮17顺时针转动。因此，飞轮12与发电机10的转子将与从动轮一起顺时针旋转。

当主驱动轮14一侧的线绳被拉出时，线绳通过滑轮20对驱动轮支架13将产生逆时针方向的力矩，使主驱动轮14与从动轮17啮合。而此时绕线轮16在线绳18作用下带动主动轮14逆时针转动，因此主动轮14将会驱动与其啮合的从动轮17顺时针转动，从而使飞轮12与发电机10的转子仍然以顺时针方向旋转。如上所述，在交替反复拉出线绳18两端的情况下，发电机10的转子能够持续以顺时针方向旋转。

所述电能变换模块3中，包括6枚二极管组成的桥式整流电路，将所述发电模块1中的三相交流永磁发电机发出的交变电流转化为单向脉冲电流，经rc滤波后输出至超级电容组预充电路和超级电容组常规充电电路；电能变换模块3中还有在超级电容组电压处于下限电压u1至上限电压u2范围内均能稳定输出12v与24v汽车用电压的dc-dc变换电路。开始使用本装置时，首先通过具有限流设置的超级电容组预充电路将电容组的电压预充至u1，然后自动切换至超级电容组常规充电电路将电容电压预充至u2后停止充电。在所述超级电容组由10个额定电压2.7v的超级电容单体串联组成的情况下，u1~u2的电压范围可以是18v~30v。在实施例中，输出电能通过连接到弹簧夹的导线对需要应急供电的汽车低压系统供电。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。