一种基于太阳能和运动器材的混合供电系统

1.本实用新型涉及运动器材用电设备供电技术领域，特别涉及一种基于太阳能和运动器材的混合供电系统。


背景技术：

2.现在市面上主流的运动器材主要通过使用者运动带动运动器材的动部做功，消耗运动者身上的卡路里，并达到强身健体、消除脂肪、活络筋骨和促进人体血液循环的功效。
3.目前的运动器材包括跑步机、坐式曲腿训练器、仰卧板健腹板、脚踏车和划船器等。这些运动器材中，有不需要提供外部电力就可以正常使用的，如脚踏车、划船器、坐式曲腿训练器和仰卧板健腹板；有些则需要外部额外提供电力，以仿真真实的运动环境才可以正常使用的，例如可控制跑步速度的跑步机，通过电动马达带动跑步机的跑道，使用者需在跑道上定点跑步即可达到模拟跑步的动作。
4.随着科技的发展，为了更好地提升运动器材的体验感，一些不需要额外提供电力的运动器材上会设置显示器或仪表等设备，来帮助用户实时观察自己的运动状态，例如在脚踏车上设置能显示运动速度和运动时间的显示器；而无论是不需要额外提供电力的还是需要额外提供电力的运动器材，还有可能在这些器材上额外设置用电设备，例如设置手机充电口为手机等智能设备充电。对于上述两类情形，均需要为运动器材配置供电系统。
5.现有的运动器材的供电系统均是通过电源插头接入市电的供电方式，而人体在运动输出的动能瞬间功率可轻而易举超过500w，一次一小时的运动消耗(例如360卡)转换成电能可发出不少电力；然而，现有的供电方式并未充分考虑人体在运动时的动能，所耗电力较多，且供电方式单一，无法达到节能减排、健康环保和可持续发展的目的。


技术实现要素：

6.本实用新型提供了一种基于太阳能和运动器材的混合供电系统，解决了现有运动器材供电系统中，供电方式单一、消耗外部电力较多、无法做到节能减排、健康环保和可持续发展的技术问题。
7.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
8.一种基于太阳能和运动器材的混合供电系统，包括设置在运动器材表面的太阳能电池方阵以及设置在所述运动器材内的蓄电装置和发电机；所述运动器材设有动能输入部和电能输出部；
9.所述蓄电装置分别与所述太阳能电池方阵、所述发电机和所述电能输出部电连接，所述动能输入部与所述发电机电连接，所述电能输出部与外部用电设备电连接。
10.本实用新型的有益效果是：通过运动器材表面的太阳能电池方阵与蓄电装置的连接，可以将太阳能转化为电能存储在蓄电池中；通过动能输入部与发电机的连接，可以将用户使用运动器材时所产生的动能转换电能，再通过发电机与蓄电装置的连接，将转化的电能存储在蓄电装置中，蓄电装置与电能输出部连接，电能输出部与外部用电设备连接，实现
利用蓄电装置中的电能为用电设备进行供电；
11.本实用新型的基于太阳能和运动器材的混合供电系统，利用太阳能和运动器材在被用户使用时所产生的动能，实现了用电设备的混合供电，充分考虑了用户在运动时的动能，无需额外接外部电源，节能减排，健康环保，鼓励人们绿色运动，响应国家节能减排的号召，达到了可持续发展的目的。
12.在上述技术方案的基础上，本实用新型还有如下改进：
13.进一步：所述蓄电装置包括蓄电池、mttp控制器、过充电检测电路和过放电检测电路；
14.所述mttp控制器分别与所述太阳能电池方阵、所述发电机、所述蓄电池、所述过充电检测电路、所述过放电检测电路和所述电能输出部电连接，所述蓄电池分别与所述过充电检测电路、所述过放电检测电路和所述电能输出部电连接。
15.进一步：所述蓄电装置还包括第一电压电流采集电路、光耦驱动电路和buck电路；
16.所述太阳能电池方阵通过所述第一电压电流采集电路与所述mttp控制器电连接，所述mttp控制器依次通过所述光耦驱动电路和所述buck电路与所述蓄电池电连接，所述太阳能电池方阵还与所述buck电路电连接。
17.进一步：所述蓄电装置还包括第二电压电流采集电路；
18.所述发电机通过所述第二电压电流采集电路与所述mttp控制器电连接。
19.进一步：所述混合供电系统还包括防反二极管；
20.所述太阳能电池方阵通过所述防反二极管与所述第一电压电流采集电路电连接，所述太阳能电池方阵还通过所述防反二极管与所述buck电路电连接。
21.进一步：所述混合供电系统还包括切换开关；
22.所述mttp控制器通过所述切换开关与所述电能输出部电连接，所述切换开关还与所述蓄电池电连接。
23.进一步：所述混合供电系统还包括逆变器和变压器；
24.所述mttp控制器依次通过所述切换开关、所述逆变器和所述变压器与所述电能输出部电连接。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例中基于太阳能和运动器材的混合供电系统的结构示意图一；
26.图2为本实用新型实施例中基于太阳能和运动器材的混合供电系统的结构示意图二；
27.图3为本实用新型实施例中基于太阳能和运动器材的混合供电系统的结构示意图三；
28.图4为本实用新型实施例中基于太阳能和运动器材的混合供电系统的结构示意图四。
具体实施方式
29.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用
新型，并非用于限定本实用新型的范围。
30.下面结合附图，对本实用新型进行说明。
31.实施例、如图1所示，一种基于太阳能和运动器材的混合供电系统，包括设置在运动器材表面的太阳能电池方阵以及设置在所述运动器材内的蓄电装置和发电机；所述运动器材设有动能输入部和电能输出部；
32.所述蓄电装置分别与所述太阳能电池方阵、所述发电机和所述电能输出部电连接，所述动能输入部与所述发电机电连接，所述电能输出部与外部用电设备电连接。
33.本实施例的基于太阳能和运动器材的混合供电系统的工作原理：
34.通过运动器材表面的太阳能电池方阵与蓄电装置的连接，可以将太阳能转化为电能存储在蓄电池中；通过动能输入部与发电机的连接，可以将用户使用运动器材时所产生的动能转换电能，再通过发电机与蓄电装置的连接，将转化的电能存储在蓄电装置中，蓄电装置与电能输出部连接，电能输出部与外部用电设备连接，实现利用蓄电装置中的电能为用电设备进行供电。
35.本实施例的基于太阳能和运动器材的混合供电系统，利用太阳能和运动器材在被用户使用时所产生的动能，实现了用电设备的混合供电，充分考虑了用户在运动时的动能，无需额外接外部电源，节能减排，健康环保，鼓励人们绿色运动，响应国家节能减排的号召，达到了可持续发展的目的。
36.优选地，如图2所示，所述蓄电装置包括蓄电池、mttp控制器、过充电检测电路和过放电检测电路；
37.所述mttp控制器分别与所述太阳能电池方阵、所述发电机、所述蓄电池、所述过充电检测电路、所述过放电检测电路和所述电能输出部电连接，所述蓄电池分别与所述过充电检测电路、所述过放电检测电路和所述电能输出部电连接。
38.通过mttp控制器作为蓄电装置的核心器件，既可以将太阳能电池方阵所转化的电能存储到蓄电池中，在此过程中，利用该mttp控制器可以实现太阳能最大功率点的跟踪控制；又可以将发电机所产生的电能存储到蓄电池中，还可以将蓄电池中的电能提供给外部需要供电的用电设备；此外，通过过充电检测电路和过放电检测电路，可以在蓄电池的充电和放电过程中避免过充电和过放电现象的发生，提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效地为蓄电池充电，保护蓄电池，并在充电过程中减少损耗，尽量延长蓄电池3的使用寿命。
39.具体地，本实施例中的mttp控制器可以选用光伏领域市场上通用的型号，过充电检测电路和过放电检测电路的具体电路设计可以采用常规设计，具体细节此处不再赘述。太阳能电池方阵可使用单晶硅太阳能光伏电池或多晶硅薄膜太阳能光伏电池，蓄电池可以选用铅酸免维护蓄电池或胶体蓄电池。动能输入部具体为运动器材的运动部分，例如脚踏车的踏板等，与发电机的转子连接，通过运动做功带动发电机转子转动，进而产生电能；电能输出部具体为运动器材表面设置的充电接口。
40.优选地，如图3所示，所述蓄电装置还包括第一电压电流采集电路、光耦驱动电路和buck电路；
41.所述太阳能电池方阵通过所述第一电压电流采集电路与所述mttp控制器电连接，所述mttp控制器依次通过所述光耦驱动电路和所述buck电路与所述蓄电池电连接，所述太
阳能电池方阵还与所述buck电路电连接。
42.第一电压电流采集电路获取太阳能电池方阵的输出电压和输出电流，并将模拟信号转换成数字信号，mttp控制器获取最大功率点并生成脉冲调制信号，通过光耦驱动电路来驱动buck电路，实现对buck电路输出电压和电流的控制，进而使得太阳能电池方阵能最大效率地转化电能输出。
43.具体地，第一电压电流采集电路和buck的具体电路设计可以采用常规设计，光耦驱动电路具体为驱动光耦。
44.优选地，如图3所示，所述蓄电装置还包括第二电压电流采集电路；
45.所述发电机通过所述第二电压电流采集电路与所述mttp控制器电连接。
46.通过第二电压电流采集电路可以实时检测发电机发电所输出的电压和电流，以便实现对发电机供电支路的实时监测。该第二电压电流采集电路的具体电路设计也可以采用常规设计。
47.优选地，如图3所示，所述混合供电系统还包括防反二极管；
48.所述太阳能电池方阵通过所述防反二极管与所述第一电压电流采集电路电连接，所述太阳能电池方阵还通过所述防反二极管与所述buck电路电连接。
49.通过在太阳能电池方阵之后接入防反二极管，能防止太阳能电池方阵在不发电时，蓄电池的电流反过来向太阳能电池方阵倒送，避免太阳能电池方阵受热甚至损坏；还能防止太阳能电池方阵与其他支路上的电流倒送，例如发电机供电支路，对太阳能电池方阵起到保护作用。
50.具体地，本实施例选用gjm系列的光伏防反二极管。
51.优选地，如图4所示，所述混合供电系统还包括切换开关；
52.所述mttp控制器通过所述切换开关与所述电能输出部电连接，所述切换开关还与所述蓄电池电连接。
53.通过在电能输出部之前接入切换开关，可以通过开关控制蓄电池中的电能向电能输出部的输出，进而实现用电设备的供电开关控制。该切换开关可以根据实际情况选择合适的型号。
54.优选地，如图4所示，所述混合供电系统还包括逆变器和变压器；
55.所述mttp控制器依次通过所述切换开关、所述逆变器和所述变压器与所述电能输出部电连接。
56.通过在切换开关之后接入逆变器和变压器，可以在选择开启对用电设备供电时，通过逆变器将蓄电池中的低压直流电逆变成220伏交流电，再进一步通过变压器将电能输入至用电设备中供用户使用。
57.具体地，本实施例中具体采用高频变压器。
58.具体地，按照本实施例图4所示的完整方案进行混合供电，具有以下几个优势：
59.1、将太阳能发电及动能发电技术混合运用，使用清洁能源，响应国家节能减排的号召；
60.2、在遇到天气状况时，仍可基于动能发电来正常供电运行；
61.3、提高用户运动的积极性，有利于用户的健康管理。
62.需要说明的是，本实用新型只基于各部件的现有功能对运动器材的供电系统的硬
件结构进行改进，通过硬件结构的改进来实现更加节能环保的供电方案，并为运动器材的供电系统中的计算机程序提供硬件基础，本实用新型并不涉及计算机程序的改进，其中，mttp控制器控制充放电过程、最大功率点检测、过充电检测、过放电检测以及控制切换开关的启停等中所涉及到的计算机程序，均为现有技术，具体细节此处不再赘述。
63.读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
64.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
65.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。