專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超電容玩具電動(dòng)賽車(chē)及其led電量指示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超電容玩具電動(dòng)賽車(chē)及其LED電量指示裝置，屬于玩具賽車(chē) 電源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超級(jí)電容器(Supercapacitors，Ultracapacitors)也被稱(chēng)為電化學(xué)電容器 (Electrochemical Capacitor, EC)，是一種新型的電能存儲(chǔ)裝置，具有超級(jí)儲(chǔ)電能力，可提 供強(qiáng)大的脈沖功率的二次電源。雙電層電容器是最常見(jiàn)的一種超級(jí)電容器，通過(guò)極化電解 質(zhì)來(lái)儲(chǔ)能，即在兩個(gè)無(wú)反應(yīng)活性的多孔電極板上施加電壓，正極板吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子， 負(fù)極板吸引正離子，從而形成兩個(gè)容性存儲(chǔ)層。該儲(chǔ)能過(guò)程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且是高度 可逆的，因此雙電層超級(jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次，充放電速度極快，充放電效率很 高。與二次電池相比，它節(jié)能、綠色安全且高低溫性能突出(可在-40 70°C范圍內(nèi)存儲(chǔ)電 能)，是一種非常理想的小容量二次電源。當(dāng)前，普通玩具電動(dòng)賽車(chē)的動(dòng)力電源一般選擇4 6個(gè)5號(hào)鎳氫電池或鎳鎘電池 串聯(lián)而成的電池組，電池組電壓為4. 8V或7. 2V，容量從500mAh到lOOOmAh不等，用輸出電 流為250mA的電源適配器充電，一般需要充2 4個(gè)小時(shí)，賽車(chē)每進(jìn)行幾次比賽就需要更換 電池組或進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的充電等待。此外，鎳氫電池或鎳鎘電池重量較大，會(huì)大大增加賽車(chē)的 載重負(fù)荷；其在大電流環(huán)境下約300周的循環(huán)壽命，又使得賽車(chē)必須頻繁更換電池組。為解決玩具電動(dòng)賽車(chē)的電源問(wèn)題，實(shí)用新型“一種電動(dòng)玩具賽車(chē)及玩具賽車(chē)跑 道”(專(zhuān)利號(hào)02251534.8)公開(kāi)了一種電動(dòng)玩具賽車(chē)及玩具賽車(chē)跑道，該實(shí)用新型的玩具 賽車(chē)設(shè)置了一端同賽車(chē)上的電器連接，另一端同賽車(chē)體外的電源或已經(jīng)同電源接通的導(dǎo)電 體電接觸的電刷。這樣，該無(wú)車(chē)載電源的電動(dòng)玩具賽車(chē)就可直接利用賽車(chē)體外的電能，避免 了賽車(chē)使用電池時(shí)電能不足，可能污染環(huán)境的問(wèn)題。且為了使該賽車(chē)能夠長(zhǎng)時(shí)間行駛，該實(shí) 用新型還通過(guò)凹槽形的循環(huán)跑道限制賽車(chē)的同時(shí)也限制了電刷的接觸表面的運(yùn)動(dòng)軌跡，然 后根據(jù)該軌跡在跑道設(shè)置了由導(dǎo)電材料制成并且同電源接通的導(dǎo)電軌，這樣，賽車(chē)上的電 動(dòng)機(jī)就會(huì)通過(guò)電刷和導(dǎo)電軌同電源接通從而帶動(dòng)賽車(chē)周而復(fù)始地在跑道上行駛。但這種設(shè) 計(jì)就不是真正意義上的賽車(chē)了，賽車(chē)的靈活性、競(jìng)賽性和娛樂(lè)性已經(jīng)消失殆盡。因?yàn)槌?jí)電容器組具有非常優(yōu)異的大電流充放電能力，且充放電效率、循環(huán)壽命、 安全穩(wěn)定性能優(yōu)于當(dāng)前任何一種二次電池，所以若選擇超電容組作為玩具電動(dòng)賽車(chē)的動(dòng)力 電源，將可以實(shí)現(xiàn)賽車(chē)在幾十秒鐘這樣極短的時(shí)間內(nèi)完成充電，同時(shí)賦予賽車(chē)優(yōu)異的動(dòng)力 性能。本實(shí)用新型采用由2 3個(gè)有機(jī)體系超級(jí)電容器串聯(lián)而成的超電容組作為玩具電動(dòng) 賽車(chē)的動(dòng)力電源，同時(shí)設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單且可以準(zhǔn)確指示超電容組電量的LED指示裝置，使之真 正成為一款是綠色、節(jié)能且動(dòng)力和機(jī)動(dòng)性能優(yōu)異的玩具電動(dòng)賽車(chē)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型涉及的一種超電容玩具電動(dòng)賽車(chē)及其LED電量指示裝置，采用由有機(jī)體系超級(jí)電容器單體串聯(lián)而成的超電容組作為動(dòng)力電源，同時(shí)設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的LED電量指示 裝置和座卡式充電結(jié)構(gòu)，解決了玩具電動(dòng)賽車(chē)最為關(guān)鍵的電源和快速充電問(wèn)題，并且是一 款真正意義上的綠色、節(jié)能型環(huán)保電動(dòng)賽車(chē)。該超電容玩具電動(dòng)賽車(chē)由車(chē)身、車(chē)輪、底盤(pán)、電機(jī)、超電容組、LED電量指示裝置、 轉(zhuǎn)向裝置及中央控制系統(tǒng)等組成；賽車(chē)采用2 3個(gè)有機(jī)體系超級(jí)電容器單體串聯(lián)而成 的超電容組作為動(dòng)力電源，超級(jí)電容器單體的電壓上限值在2. 0 3. 0V之間，電容范圍在 10F 300F之間；超電容組直接固定在賽車(chē)車(chē)廂內(nèi)，從超電容組的正負(fù)極分別引出兩組導(dǎo) 線，一組與賽車(chē)中央控制系統(tǒng)及電機(jī)相連，另一組與固定在車(chē)尾的兩塊金屬導(dǎo)電板相連，金 屬導(dǎo)電板與座卡式充電器相配合用于給賽車(chē)快速充電；采用LED電量指示裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)超 電容組容量變化，用焊錫將LED電量指示裝置的引線與超電容組正負(fù)極相連，固定在車(chē)廂 尾部后擋風(fēng)玻璃前。LED電量指示裝置是由相同數(shù)量的紅色發(fā)光二極管和普通二極管經(jīng)過(guò)串并聯(lián)組 成，利用二極管正向壓降在一定條件下基本恒定的特點(diǎn)，以紅色發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓 1. 8V為基準(zhǔn)電壓，普通二極管的導(dǎo)通電壓0. 7V作為電壓梯度，兩者串聯(lián)成一個(gè)單元，當(dāng)單 元電壓在1. 8V基礎(chǔ)上增加0. 7V，紅色發(fā)光二極管就會(huì)導(dǎo)通亮起，將此單元與另一個(gè)紅色發(fā) 光二極管并聯(lián)后再與一個(gè)普通二極管串聯(lián)，則當(dāng)電壓再上升0. 7V時(shí)，并聯(lián)的第二個(gè)紅色發(fā) 光二極管導(dǎo)通亮起，以此類(lèi)推，以后電壓每上升0. 7V，就會(huì)有一個(gè)發(fā)光二極管亮起，達(dá)到指 示超電容組電壓的目的；超級(jí)電容器的電量與其電壓成正比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超電容組電量的 指示。若LED電量指示裝置采用5個(gè)紅色發(fā)光二極管來(lái)指示，則能夠指示2. 5 5. 3V范 圍內(nèi)電壓變化，即可以用來(lái)指示由兩個(gè)有機(jī)體系超級(jí)電容器串聯(lián)組成的超電容組的電量情 況；若LED電量指示裝置采用9個(gè)紅色發(fā)光二極管來(lái)指示，則能夠指示2. 5 8. IV范圍內(nèi) 電壓變化，即可以用來(lái)指示由三個(gè)有機(jī)體系超級(jí)電容器串聯(lián)組成的超電容組的電量情況; 當(dāng)電壓低于2. 5V，則紅色發(fā)光二極管全部熄滅，說(shuō)明超電容組的電量不足，需要補(bǔ)充電量。座卡式充電器由座卡和電源適配器組成，座卡內(nèi)部尺寸需與玩具賽車(chē)尺寸匹配， 座卡底部固定有兩個(gè)彈簧片，分別與電源適配器的正負(fù)極相連，兩個(gè)彈簧片的間距與固定 在賽車(chē)車(chē)尾的兩塊金屬導(dǎo)電板的間距相等，當(dāng)賽車(chē)卡入座卡，兩個(gè)彈簧片依靠賽車(chē)自身重 力與兩塊金屬導(dǎo)電板頂緊，保證賽車(chē)上的超電容組與輸出直流電的電源適配器相導(dǎo)通；座 卡式充電器所用的電源適配器的輸出電壓是5 10V，輸出電流范圍是1A 50A，輸出電流 值應(yīng)小于超電容組的最大限制電流。有益效果本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種利用超電容組作為動(dòng)力電源的玩具電動(dòng)賽車(chē)，并為其設(shè)計(jì) 了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電路可靠，成本低廉，自身耗電小的LED電量指示裝置，同時(shí)設(shè)計(jì)了使用方便 快捷的座卡式充電裝置，可以保證玩具電動(dòng)賽車(chē)在幾十秒內(nèi)快速而準(zhǔn)確地充滿(mǎn)電量，并且 非常的綠色、節(jié)能。

圖1為玩具電動(dòng)賽車(chē)電源系統(tǒng)連接原理圖。其中1-電機(jī)、2-超電容組、3-LED電量指示裝置、4-中央控制系統(tǒng)、5-導(dǎo)電板。[0015]圖2為電壓指示范圍為2. 5 5. 3V的LED電量指示裝置電路示意圖。
具體實(shí)施方式
一賽車(chē)由車(chē)身、車(chē)輪、底盤(pán)、電機(jī)、超電容組、LED電量指示裝置、轉(zhuǎn)向裝置及中央控制 系統(tǒng)等組成；賽車(chē)采用2個(gè)有機(jī)體系超級(jí)電容器單體串聯(lián)而成的超電容組作為動(dòng)力電源， 超級(jí)電容器單體的電壓上限值是2. 7V，電容量100F，則串聯(lián)后的超電容組電壓上限值為 5. 4V;超電容組直接固定在賽車(chē)車(chē)廂內(nèi)，從超電容組的正負(fù)極分別引出兩組導(dǎo)線，一組與賽 車(chē)中央控制系統(tǒng)及電機(jī)相連，另一組與固定在車(chē)尾的兩塊金屬導(dǎo)電板相連，金屬導(dǎo)電板與 座卡式充電器相配合用于給賽車(chē)快速充電；采用LED電量指示裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)超電容組容量 變化，用焊錫將LED電量指示裝置的引線與超電容組正負(fù)極相連，固定在車(chē)廂尾部后擋風(fēng) 玻璃前。LED電量指示裝置是由5個(gè)紅色的發(fā)光二極管、5個(gè)普通二極管、5個(gè)1K歐姆的電 阻經(jīng)過(guò)串并聯(lián)組成，可指示2. 5 5. 3V的電壓范圍，當(dāng)5個(gè)紅色發(fā)光二極管全部亮起，表示 超電容組電量已經(jīng)充滿(mǎn)；當(dāng)5個(gè)發(fā)光二極管全部熄滅，說(shuō)明超電容組電壓低于2. 5V，超電容 組的電量不足，需要補(bǔ)充電量。座卡式充電器由座卡和電源適配器組成，座卡內(nèi)部尺寸需與玩具賽車(chē)尺寸匹配， 座卡底部固定有兩個(gè)彈簧片，分別與電源適配器的正負(fù)極相連，兩個(gè)彈簧片的間距與固定 在賽車(chē)車(chē)尾的兩塊金屬導(dǎo)電板的間距相等，當(dāng)賽車(chē)卡入座卡，兩個(gè)彈簧片依靠賽車(chē)自身重 力與兩塊金屬導(dǎo)電板頂緊，保證賽車(chē)上的超電容組與輸出直流電的電源適配器相導(dǎo)通；座 卡式充電器所用的電源適配器的輸出電壓是6V，輸出的直流電大小是8A，利用這個(gè)電流給 超電容玩具電動(dòng)賽車(chē)充電，僅需30秒就可將超電容組充滿(mǎn)電，此時(shí)LED電量顯示裝置上的 5個(gè)紅色發(fā)光二極管全部亮起。
具體實(shí)施方式
二賽車(chē)由車(chē)身、車(chē)輪、底盤(pán)、電機(jī)、超電容組、LED電量指示裝置、轉(zhuǎn)向裝置及中央控制 系統(tǒng)等組成；賽車(chē)采用3個(gè)有機(jī)體系超級(jí)電容器單體串聯(lián)而成的超電容組作為動(dòng)力電源， 超級(jí)電容器單體的電壓上限值是2. 5V，電容量150F，則串聯(lián)后的超電容組電壓上限值為 7. 5V;超電容組直接固定在賽車(chē)車(chē)廂內(nèi)，從超電容組的正負(fù)極分別引出兩組導(dǎo)線，一組與賽 車(chē)中央控制系統(tǒng)及電機(jī)相連，另一組與固定在車(chē)尾的兩塊金屬導(dǎo)電板相連，金屬導(dǎo)電板與 座卡式充電器相配合用于給賽車(chē)快速充電；采用LED電量指示裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)超電容組容量 變化，用焊錫將LED電量指示裝置的引線與超電容組正負(fù)極相連，固定在車(chē)廂尾部后擋風(fēng) 玻璃前。LED電量指示裝置是由9個(gè)紅色的發(fā)光二極管、9個(gè)普通二極管、9個(gè)1K歐姆的電 阻經(jīng)過(guò)串并聯(lián)組成，可指示2. 5 8. IV的電壓范圍，當(dāng)9個(gè)紅色發(fā)光二極管全部亮起，表示 超電容組電量已經(jīng)充滿(mǎn)；當(dāng)9個(gè)發(fā)光二極管全部熄滅，說(shuō)明超電容組電壓低于2. 5V，超電容 組的電量不足，需要補(bǔ)充電量。座卡式充電器由座卡和電源適配器組成，座卡內(nèi)部尺寸需與玩具賽車(chē)尺寸匹配， 座卡底部固定有兩個(gè)彈簧片，分別與電源適配器的正負(fù)極相連，兩個(gè)彈簧片的間距與固定 在賽車(chē)車(chē)尾的兩塊金屬導(dǎo)電板的間距相等，當(dāng)賽車(chē)卡入座卡，兩個(gè)彈簧片依靠賽車(chē)自身重 力與兩塊金屬導(dǎo)電板頂緊，保證賽車(chē)上的超電容組與輸出直流電的電源適配器相導(dǎo)通；座 卡式充電器所用的電源適配器的輸出電壓是8V，輸出的直流電大小是12A，利用這個(gè)電流給超電容玩具電動(dòng)賽車(chē)充電，也僅需30秒就可將超電容組充滿(mǎn)電，此時(shí)LED電量顯示裝置 上的9個(gè)紅色發(fā)光二極管全部亮起。
權(quán)利要求一種超電容玩具電動(dòng)賽車(chē)及其LED電量指示裝置，其特征在于玩具電動(dòng)賽車(chē)由車(chē)身、車(chē)輪、底盤(pán)、電機(jī)(1)、超電容組(2)、LED電量指示裝置(3)、轉(zhuǎn)向裝置及中央控制系統(tǒng)(4)組成；賽車(chē)采用2～3個(gè)有機(jī)體系超級(jí)電容器單體串聯(lián)而成的超電容組(2)作為動(dòng)力電源，超級(jí)電容器單體的電壓范圍在2.0～3.0V之間，電容范圍在10F～300F之間；超電容組(2)直接固定在賽車(chē)車(chē)廂內(nèi)，從超電容組(2)的正負(fù)極分別引出兩組導(dǎo)線，一組與賽車(chē)中央控制系統(tǒng)(4)及電機(jī)(1)相連，另一組與固定在車(chē)尾的兩塊金屬導(dǎo)電板(5)相連，金屬導(dǎo)電板(5)與座卡式充電器相配合用于給賽車(chē)快速充電；采用LED電量指示裝置(3)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)超電容組(2)容量變化，用焊錫將LED電量指示裝置(3)的引線與超電容組(2)正負(fù)極相連，固定在車(chē)廂尾部后擋風(fēng)玻璃前。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超電容玩具電動(dòng)賽車(chē)及其LED電量指示裝置，其中的 LED電量指示裝置(3)由數(shù)量相同的紅色發(fā)光二極管、普通二極管及電阻經(jīng)過(guò)串并聯(lián)構(gòu)成， 利用二極管正向壓降在一定條件下基本恒定的特點(diǎn)，以紅色發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓1.8V 為基準(zhǔn)電壓，普通二極管的導(dǎo)通電壓0. 7V作為電壓梯度，兩者串聯(lián)成一個(gè)單元，當(dāng)單元電 壓在1. 8V基礎(chǔ)上增加0. 7V，紅色發(fā)光二極管就會(huì)導(dǎo)通亮起，將此單元與另一個(gè)紅色發(fā)光二 極管并聯(lián)后再與一個(gè)普通二極管串聯(lián)，則當(dāng)電壓再上升0. 7V時(shí)，并聯(lián)的第二個(gè)紅色發(fā)光二 極管導(dǎo)通亮起，以此類(lèi)推，以后電壓每上升0. 7V，就會(huì)有一個(gè)發(fā)光二極管亮起，達(dá)到指示超 電容組電壓的目的；超級(jí)電容器的電量與其電壓成正比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超電容組電量的指示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超電容玩具電動(dòng)賽車(chē)及其LED電量指示裝置，其中的座 卡式充電器由座卡和電源適配器組成，座卡里面固定有兩個(gè)彈簧片，分別與電源適配器的 正負(fù)極相連，兩個(gè)彈簧片的間距與固定在賽車(chē)車(chē)尾的兩塊金屬導(dǎo)電板(5)的間距相等，當(dāng) 賽車(chē)卡入座卡，兩個(gè)彈簧片依靠賽車(chē)自身重力與兩塊金屬導(dǎo)電板(5)頂緊，保證賽車(chē)上的 超電容組(2)與輸出直流電的電源適配器相導(dǎo)通；座卡式充電器所用的電源適配器的輸出 電壓是5 10V，輸出電流范圍是IA 50A。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種超電容玩具電動(dòng)賽車(chē)及其LED電量指示裝置。其特征在于玩具電動(dòng)賽車(chē)由車(chē)身、車(chē)輪、底盤(pán)、電機(jī)(1)、超電容組(2)、LED電量指示裝置(3)、轉(zhuǎn)向裝置及中央控制系統(tǒng)(4)組成；賽車(chē)采用2～3個(gè)有機(jī)體系超級(jí)電容器單體串聯(lián)而成的超電容組(2)作為動(dòng)力電源，超級(jí)電容器單體電壓范圍在2.0～3.0V之間，容量范圍在10F～300F之間；超電容組(2)直接固定在賽車(chē)車(chē)廂內(nèi)，從超電容組(2)的正負(fù)極分別引出兩組導(dǎo)線，一組與賽車(chē)中央控制系統(tǒng)(4)及電機(jī)(1)相連，另一組與固定在車(chē)尾的兩塊金屬導(dǎo)電板(5)相連，金屬導(dǎo)電板(5)與座卡式充電器相配合用于給賽車(chē)快速充電；采用LED電量指示裝置(3)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)超電容組(2)容量變化，用焊錫將LED電量指示裝置(3)的引線與超電容組(2)正負(fù)極相連，固定在車(chē)廂尾部后擋風(fēng)玻璃前。該玩具電動(dòng)賽車(chē)充電速度極快，能在5～60秒內(nèi)充滿(mǎn)電，功率輸出性能突出，動(dòng)力強(qiáng)勁，所使用的超電容組循環(huán)壽命高到十萬(wàn)次以上，抗過(guò)充性能好，充放電效率高，免維護(hù)，是一種綠色、節(jié)能且性能優(yōu)異的玩具電動(dòng)賽車(chē)。
文檔編號(hào)A63H17/00GK201558543SQ20092027602
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者盧華權(quán), 曹沛晴, 湯吾國(guó), 湯珊珊, 蘇岳鋒 申請(qǐng)人:湯珊珊