利用自然力控制發(fā)電補充蓄電池電量的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用自然力控制發(fā)電補充蓄電池電量的裝置。其特別之處是本發(fā)明設有重力離合裝置和充電單元，重力離合裝置是根據(jù)自行車行駛的狀況利用重力自動控制是否給蓄電池充電。充電單元是利用自行車后輪的動力發(fā)電，發(fā)出的電給蓄電池充電。有益之處是在無電源場合，可以用自行車給蓄電池充電。利用自然力的重力和自鎖機構自動控制給蓄電池補充能量，以減輕人力負載。即當自行車下坡時，充電單元與自行車自動結合，給蓄電池充電。當自行車上坡或平地行駛時，充電單元與自行車自動分離，以減輕人力負載。
【專利說明】利用自然力控制發(fā)電補充蓄電池電量的裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明是關于蓄電池領域，特別是涉及一種蓄電池充電的裝置。
【背景技術】
[0002]蓄電池適合攜帶于野外無電源場合。特別是對于騎自行車旅行的車友，在野外宿營時，非常需要有一個能給手提電腦、收音機，照明支持電力的蓄電池。然而，在野外卻沒有可以給蓄電池充電的電源。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種在自行車行駛中，利用自行車輪的轉動發(fā)電給蓄電池充電的裝置。
[0004]本發(fā)明主要技術思路:
為減少人力負載，充電裝置是在自行車下坡時自動給蓄電池充電。而在上坡時，充電裝置自動與自行車分離。自動離合機構采用非耗電機構。蓄電池采用鋰電池，因為鋰電池在相同體積下重量約為鉛酸電池的1/6-1/5。
[0005]本發(fā)明的具體技術方案:包括自行車及其后架和后輪、蓄電池；其特征在于，還包括:
重力離合裝置:其包括安裝架及夾子、自鎖機構、頂桿和重錘桿；所述安裝架通過夾子與自行車的后架固連；自鎖機構設置在安裝架的楔槽中，其包括滑塊、鋼球和彈簧；所述頂桿的一端與自鎖機構的鋼球間斷性接觸，頂桿的另一端與重錘桿間斷性接觸；所述重錘桿與安裝架上的第二支軸鉸接；
所述蓄電池設置在所述夾子上；
充電單元:其包括支架、充電裝置；
其中，所述支架上部與安裝架中的第一支軸鉸接；支架下部設置充電裝置；支架還通過自鎖機構的滑塊與自鎖機構連接；
其中，所述充電裝置包括摩擦輪、發(fā)電機和充電器，摩擦輪與自行車的后輪間斷性接觸；摩擦輪與發(fā)電機連接；發(fā)電機通過充電器與蓄電池連接；當外部負載與蓄電池連接時，蓄電池為外部負載提供電力；
上述裝置的使用方法:
第一步驟:當自行車進行上坡行駛期間，充電單元在重力作用下，其支架繞第一支軸轉動到自由垂直狀態(tài)，支架與安裝架的夾子的夾角大于90°，其摩擦輪與自行車的后輪處于分離狀態(tài)；
第二步驟:當自行車進行下坡行駛期間，充電單元在重力作用下，其支架繞第一支軸轉動，支架與安裝架的夾子的夾角小于90°，充電裝置的摩擦輪與自行車的后輪接觸，并被自行車的后輪帶動；當自行車的后輪行駛中產生抖動時，與支架連接的自鎖機構自動鎖住支架，阻止摩擦輪與自行車的后輪分離；轉動的摩擦輪帶動發(fā)電機轉動發(fā)電，發(fā)電機發(fā)出的電通過充電器儲存在蓄電池中；
第三步驟:當自行車進行平地行駛時，重錘桿在重力作用下，繞第二支軸朝后輪的相反方向轉動，重錘桿與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，重錘桿的上部推動頂桿，頂桿推動自鎖機構的鋼球，使自鎖機構釋放支架，于是支架在重力作用下，繞第一支軸朝后輪的相反方向轉動，支架與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，摩擦輪與自行車的后輪分離；發(fā)電機停止發(fā)電；
重復步驟1、步驟2和步驟3，也就是摩擦輪帶動的發(fā)電機不斷地間斷性供電給蓄電池；蓄電池不斷儲存電能；此后，當外部負載與蓄電池連接時，蓄電池為外部負載提供電力。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的特點是:
一、在無電源場合，可以用自行車給蓄電池補充動能。
[0007]二、利用自然力的重力和自鎖機構自動控制給蓄電池補充能量，以減輕人力負載。即當自行車下坡時，裝置與自行車自動結合，向蓄電池提供電能。當自行車上坡或平地行駛時，裝置與自行車自動分離，停止向向蓄電池提供電能，以減輕人力負載。
[0008]三、在野外休息時，如遇蓄電池儲存的電力不夠用時，可以轉動自行車的后輪，繼續(xù)給蓄電池補充能量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的立體示意圖。
[0010]圖2是圖1另一個角度的立體示意圖。
[0011]圖3是圖2的部分零件的分解圖。
[0012]圖4是本發(fā)明上坡時的示意圖。
[0013]圖5是圖4的A部放大視圖。
[0014]圖6是本發(fā)明下坡時的示意圖。
[0015]圖7是圖6中B部放大視圖。
[0016]圖8是圖4中的D-D剖視圖。
[0017]圖9是本發(fā)明在平地時的示意圖。
[0018]圖10是圖9中的C部放大視圖。
[0019]圖11是另一實施方法的示意圖。
[0020]圖12是電路示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明:
重力離合裝置:(參見圖1至圖6)該裝置主要是根據(jù)自行車行駛的狀況自動控制是否給蓄電池充電。其包括安裝架11及夾子111、自鎖機構12、頂桿13和重錘桿14 ;安裝架11通過夾子111與自行車的后架71固連；蓄電池3設置在夾子111上；
自鎖機構12設置在安裝架的楔槽129內(參見圖6和圖7);該自鎖機構包括滑塊121、鋼球122和彈簧123。鋼球122分別與滑塊121的下邊、彈簧123的一端、楔槽129的下邊接觸?；瑝K121的下邊與鋼球122接觸，滑塊121的上邊與楔槽129的上邊接觸。彈簧123的一端與鋼球122接觸，另一端頂在楔槽129的一端。圖7所示狀態(tài)，滑塊121只能向左移動，這是由于鋼球122被彈簧123頂著，將滑塊121壓緊在楔槽129上，所以滑塊121不能向右移動，從而形成了自鎖狀態(tài)。但如果頂桿13的一端將鋼球朝彈簧123方向推動，鋼球122就不再壓緊滑塊121，滑塊121才可以向右移動。而頂桿13的移動是由重錘桿14控制的。重錘桿14鉸接于安裝架11上的第二支軸19，重錘桿14上部與頂桿13有間斷性接觸。
[0022]蓄電池3設置在夾子111上；
參見圖1、圖3、圖8和圖12，充電單元包括支架21、充電裝置2。
[0023]所述充電裝置2包括摩擦輪41、發(fā)電機43和充電器51，摩擦輪41與自行車的后輪72間斷性接觸；摩擦輪41與發(fā)電機43連接；發(fā)電機43通過充電器51與蓄電池3連接；當外部負載與蓄電池3連接時，蓄電池3為外部負載提供電力；
設計充電裝置2中的摩擦輪41和發(fā)電機43的參考示例:通常情況下，自行車的平均時速為每小時20公里，因此自行車車輪行進中的線速度為333 m/min。假如摩擦輪41設計為直徑70毫米，則摩擦輪41在自行車后輪72的帶動下，具有約1500r/min轉速。如果摩擦輪41直接與發(fā)電機43的轉子連接,則根據(jù)同步電機的轉速公式n=60f/p (η是發(fā)電機的轉速，f是交流電的頻率，即50Hz，ρ是定子勵磁的極對數(shù))設計發(fā)電機:發(fā)電機定子勵磁極對數(shù)是2，50Hz，轉速是1500r/min。發(fā)電機43發(fā)出的電通過充電器51，輸入到蓄電池3中，儲存電能(現(xiàn)有技術的充電器51通常具有整流和穩(wěn)壓功能)；另一種方法可以讓發(fā)電機43具有3000r/min轉速:方法是在摩擦輪與發(fā)電機43之間設置調速器42 (見圖8)，也就是利用調速器42把摩擦輪41的轉速調高一倍，調速器42與發(fā)電機43連接的輸出軸轉速達到3000r/min ;這種狀況的發(fā)電機定子勵磁極對數(shù)是1,50Hz,轉速是3000r/min。但缺點是增加調速器42會增加本發(fā)明裝置的重量。
[0024]充電單元的支架21上部與安裝架11上的第一支軸28鉸接(參見圖1、圖2、圖3和圖8);支架21下部與調速器42的外殼固連(如果不設置調速器42，則支架21下部與發(fā)電機43的外殼固連);充電器51可以設置在支架21上；也就是充電裝置2的大部分零部件均安裝在支架21上，當支架21繞安裝架11上的第一支軸28轉動，充電裝置2也隨之轉動。
[0025]支架21還通過滑塊121與自鎖機構12連接(見圖2、圖3)。支架21上設置一滑槽211，自鎖機構12的滑塊121設有一圓銷1211，圓銷1211位于滑槽211內。當支架21轉動時，通過圓銷1211帶動滑塊121移動?；蛘撸瑝K121固定時，控制支架21不轉動。這樣，自鎖機構12就可以通過控制支架21，進而控制充電裝置2的運動。
[0026]由于自行車是人力帶動，長途騎行，所以安裝在自行車上的本發(fā)明的補充蓄電池電量的裝置的總重量應按照騎行者各自的體力進行設計，力求輕型。由于鋰電池在相同體積下重量約為鉛酸電池的1/6-1/5。所以本發(fā)明的裝置中優(yōu)先采用鋰電池。
[0027]上述裝置的使用方法:
步驟1:參見圖2、圖4、圖5，當自行車進行上坡行駛期間，安裝在支架21上的充電裝置2和重錘桿14在重力作用下自由垂直，支架21與安裝架的夾子111的夾角大于90°，其摩擦輪41與自行車的后輪72處于分離狀態(tài)；
步驟2:參見圖6、圖7，當自行車進行下坡行駛期間，安裝在支架21上的充電裝置2在重力作用下，繞第一支軸28轉動(到達圖6所示狀態(tài))，支架21和重錘桿14與安裝架的夾子111的夾角小于90°，摩擦輪41與自行車的后輪72接觸，并被自行車的后輪72帶動(摩擦輪優(yōu)先采用橡膠材料，因其具有較好的彈性和較大的摩擦系數(shù));當自行車的后輪72行駛中產生震動時，摩擦輪41就有離開后輪72的傾向。這時候自鎖機構12就會阻止摩擦輪41與后輪72分離，也就是在震動時，支架21通過圓銷1211要撥動滑塊121向右移動，但由于滑塊121被鋼球122壓緊在楔槽129中，從而鎖住支架21不能轉動，這樣，摩擦輪41繼續(xù)保持與后輪72接觸，被后輪72帶動。摩擦輪41帶動發(fā)電機43 (或通過調速器42帶動發(fā)電機43)發(fā)電,發(fā)出的電通過充電器51輸入到蓄電池3中,儲存電能。
[0028]步驟3:參見圖9、圖10當自行車進行平地行駛時，重錘桿14在重力作用下，繞第二支軸19朝后輪72的相反方向轉動(到達圖9所示狀態(tài))，重錘桿14與安裝架的夾子111的夾角呈直角狀，重錘桿14的上部推動頂桿13，頂桿13推動自鎖機構12中的鋼球122，使楔槽129中的滑塊121不再被壓緊，滑塊121和支架21 —起被釋放，于是支架21在重力作用下，繞第一支軸28朝后輪72的相反方向轉動(到達圖9所示狀態(tài))，支架21與安裝架的夾子111的夾角呈直角狀，摩擦輪41與后輪72分離，這樣，發(fā)電機43停止發(fā)電。
[0029]重復步驟1、步驟2和步驟3，也就是摩擦輪41帶動的發(fā)電機43不斷地間斷性供電給蓄電池3，蓄電池不斷地存儲電能。此后，當外部負載連接到蓄電池3，蓄電池3給外部負載提供電力。
[0030]另一實施方法:對于體力好的騎者，在平地行駛時，也可以利用本發(fā)明對蓄電池實施充電。方法是在平地上(見圖11)，將摩擦輪41調整到與后輪72接觸，然后將夾子111固定在后架71上。這樣，自行車在下坡和平地行駛時，都可以給蓄電池充電。而在上坡時，摩擦輪41與后輪72是分離的，不再消耗騎者的體力。
[0031]另外，當在野外休息時，如遇蓄電池儲存的電力不夠用時，可以轉動自行車的后輪，繼續(xù)給蓄電池補充電能。
【權利要求】
1.一種利用自然力控制發(fā)電補充蓄電池電量的裝置，包括自行車及其后架和后輪、蓄電池；其特征在于，還包括: 重力離合裝置:其包括安裝架及夾子、自鎖機構、頂桿和重錘桿；所述安裝架通過夾子與自行車的后架固連；自鎖機構設置在安裝架的楔槽中，其包括滑塊、鋼球和彈簧；所述頂桿的一端與自鎖機構的鋼球間斷性接觸，頂桿的另一端與重錘桿間斷性接觸；所述重錘桿與安裝架上的第二支軸鉸接； 所述蓄電池設置在所述夾子上； 充電單元:其包括支架、充電裝置； 其中，所述支架上部與安裝架中的第一支軸鉸接；支架下部設置充電裝置；支架還通過自鎖機構的滑塊與自鎖機構連接； 其中，所述充電裝置包括摩擦輪、發(fā)電機和充電器，摩擦輪與自行車的后輪間斷性接觸；摩擦輪與發(fā)電機連接；發(fā)電機通過充電器與蓄電池連接；當外部負載與蓄電池連接時，蓄電池為外部負載提供電力。
【文檔編號】H02J7/14GK104467281SQ201410377061
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權日:2013年9月18日
【發(fā)明者】杜文娟 申請人:杜文娟