利用自然力控制發(fā)電補(bǔ)充蓄電池電量的裝置及使用方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種利用自然力控制發(fā)電補(bǔ)充蓄電池電量的裝置及使用方法。其特別之處是本發(fā)明設(shè)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(chē)行駛的狀況利用重力自動(dòng)控制是否給蓄電池充電。充電單元是利用自行車(chē)后輪的動(dòng)力發(fā)電，發(fā)出的電給蓄電池充電。有益之處是在無(wú)電源場(chǎng)合，可以用自行車(chē)給蓄電池充電。利用自然力的重力和自鎖機(jī)構(gòu)自動(dòng)控制給蓄電池補(bǔ)充能量，以減輕人力負(fù)載。即當(dāng)自行車(chē)下坡時(shí)，充電單元與自行車(chē)自動(dòng)結(jié)合，給蓄電池充電。當(dāng)自行車(chē)上坡或平地行駛時(shí)，充電單元與自行車(chē)自動(dòng)分離，以減輕人力負(fù)載。
【專(zhuān)利說(shuō)明】利用自然力控制發(fā)電補(bǔ)充蓄電池電量的裝置及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于蓄電池領(lǐng)域，特別是涉及一種蓄電池充電的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 蓄電池適合攜帶于野外無(wú)電源場(chǎng)合。特別是對(duì)于騎自行車(chē)旅行的車(chē)友，在野外宿 營(yíng)時(shí)，非常需要有一個(gè)能給手提電腦、收音機(jī)，照明支持電力的蓄電池。然而，在野外卻沒(méi)有 可以給蓄電池充電的電源。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種在自行車(chē)行駛中，利用自行車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電給蓄電池充 電的裝置及方法。
[0004] 本發(fā)明主要技術(shù)思路： 為減少人力負(fù)載，充電裝置是在自行車(chē)下坡時(shí)自動(dòng)給蓄電池充電。而在上坡時(shí)，充電裝 置自動(dòng)與自行車(chē)分離。自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)采用非耗電機(jī)構(gòu)。蓄電池采用鋰電池，因?yàn)殇囯姵卦?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(shù)方案：包括自行車(chē)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(jī)構(gòu)、頂桿和重錘桿；所述安裝架通過(guò)夾子 與自行車(chē)的后架固連；自鎖機(jī)構(gòu)設(shè)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(jī)構(gòu)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(shè)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(shè)置充電裝置；支架還通 過(guò)自鎖機(jī)構(gòu)的滑塊與自鎖機(jī)構(gòu)連接； 其中，所述充電裝置包括摩擦輪、發(fā)電機(jī)和充電器，摩擦輪與自行車(chē)的后輪間斷性接 觸；摩擦輪與發(fā)電機(jī)連接；發(fā)電機(jī)通過(guò)充電器與蓄電池連接；當(dāng)外部負(fù)載與蓄電池連接時(shí)， 蓄電池為外部負(fù)載提供電力； 上述裝置的使用方法： 第一步驟：當(dāng)自行車(chē)進(jìn)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(zhuǎn) 動(dòng)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(chē)的后輪處于 分離狀態(tài)； 第二步驟：當(dāng)自行車(chē)進(jìn)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(zhuǎn) 動(dòng)，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(chē)的后輪接觸，并被自 行車(chē)的后輪帶動(dòng)；當(dāng)自行車(chē)的后輪行駛中產(chǎn)生抖動(dòng)時(shí)，與支架連接的自鎖機(jī)構(gòu)自動(dòng)鎖住支 架，阻止摩擦輪與自行車(chē)的后輪分離；轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電 通過(guò)充電器儲(chǔ)存在蓄電池中； 第三步驟：當(dāng)自行車(chē)進(jìn)行平地行駛時(shí)，重錘桿在重力作用下，繞第二支軸朝后輪的相 反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)頂桿，頂桿推動(dòng)自 鎖機(jī)構(gòu)的鋼球，使自鎖機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)動(dòng)，支架與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，摩擦輪與自行車(chē)的后輪分離；發(fā)電機(jī)停止發(fā) 電； 重復(fù)步驟1、步驟2和步驟3，也就是摩擦輪帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)不斷地間斷性供電給蓄電池； 蓄電池不斷儲(chǔ)存電能；此后，當(dāng)外部負(fù)載與蓄電池連接時(shí)，蓄電池為外部負(fù)載提供電力。
[0006] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的特點(diǎn)是： 一、在無(wú)電源場(chǎng)合，可以用自行車(chē)給蓄電池補(bǔ)充動(dòng)能。
[0007] 二、利用自然力的重力和自鎖機(jī)構(gòu)自動(dòng)控制給蓄電池補(bǔ)充能量，以減輕人力負(fù)載。 即當(dāng)自行車(chē)下坡時(shí)，裝置與自行車(chē)自動(dòng)結(jié)合，向蓄電池提供電能。當(dāng)自行車(chē)上坡或平地行駛 時(shí)，裝置與自行車(chē)自動(dòng)分離，停止向向蓄電池提供電能，以減輕人力負(fù)載。
[0008] 三、在野外休息時(shí)，如遇蓄電池儲(chǔ)存的電力不夠用時(shí)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)自行車(chē)的后輪，繼 續(xù)給蓄電池補(bǔ)充能量。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本發(fā)明的立體示意圖。
[0010] 圖2是圖1另一個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施方法的示意圖。
[0020] 圖12是電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明： 重力離合裝置：（參見(jiàn)圖1至圖6)該裝置主要是根據(jù)自行車(chē)行駛的狀況自動(dòng)控制是否 給蓄電池充電。其包括安裝架11及夾子111、自鎖機(jī)構(gòu)12、頂桿13和重錘桿14 ;安裝架11 通過(guò)夾子111與自行車(chē)的后架71固連；蓄電池3設(shè)置在夾子111上； 自鎖機(jī)構(gòu)12設(shè)置在安裝架的楔槽129內(nèi)（參見(jiàn)圖6和圖7);該自鎖機(jī)構(gòu)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(dòng)，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(dòng)，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(dòng)，鋼球 122就不再壓緊滑塊121，滑塊121才可以向右移動(dòng)。而頂桿13的移動(dòng)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(shè)置在夾子111上； 參見(jiàn)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(jī)43和充電器51，摩擦輪41與自行車(chē)的后 輪72間斷性接觸；摩擦輪41與發(fā)電機(jī)43連接；發(fā)電機(jī)43通過(guò)充電器51與蓄電池3連接； 當(dāng)外部負(fù)載與蓄電池3連接時(shí)，蓄電池3為外部負(fù)載提供電力。
[0024] 設(shè)計(jì)充電裝置2中的摩擦輪41和發(fā)電機(jī)43的參考示例：通常情況下，自行車(chē)的平 均時(shí)速為每小時(shí)20公里，因此自行車(chē)車(chē)輪行進(jìn)中的線速度為333 m/min。假如摩擦輪41設(shè) 計(jì)為直徑70毫米，則摩擦輪41在自行車(chē)后輪72的帶動(dòng)下，具有約1500r/min轉(zhuǎn)速。如果 摩擦輪41直接與發(fā)電機(jī)43的轉(zhuǎn)子連接，則根據(jù)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式n=60f/p (η是發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)速，f是交流電的頻率，即50Hz，ρ是定子勵(lì)磁的極對(duì)數(shù)）設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)定子勵(lì)磁 極對(duì)數(shù)是2, 50Hz，轉(zhuǎn)速是1500r/min。發(fā)電機(jī)43發(fā)出的電通過(guò)充電器51，輸入到蓄電池3 中，儲(chǔ)存電能(現(xiàn)有技術(shù)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(jī) 43具有3000r/min轉(zhuǎn)速：方法是在摩擦輪與發(fā)電機(jī)43之間設(shè)置調(diào)速器42(見(jiàn)圖8)，也就是 利用調(diào)速器42把摩擦輪41的轉(zhuǎn)速調(diào)高一倍，調(diào)速器42與發(fā)電機(jī)43連接的輸出軸轉(zhuǎn)速達(dá) 到3000r/min ;這種狀況的發(fā)電機(jī)定子勵(lì)磁極對(duì)數(shù)是l，50Hz，轉(zhuǎn)速是3000r/min。但缺點(diǎn)是 增加調(diào)速器42會(huì)增加本發(fā)明裝置的重量。
[0025] 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(jiàn)圖1、圖2、圖3和 圖8);支架21下部與調(diào)速器42的外殼固連(如果不設(shè)置調(diào)速器42,則支架21下部與發(fā)電 機(jī)43的外殼固連);充電器51可以設(shè)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(dāng)支架21繞安裝架11上的第一支軸28轉(zhuǎn)動(dòng)，充電裝置2也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0026] 支架21還通過(guò)滑塊121與自鎖機(jī)構(gòu)12連接(見(jiàn)圖2、圖3)。支架21上設(shè)置一滑 槽211，自鎖機(jī)構(gòu)12的滑塊121設(shè)有一圓銷(xiāo)1211，圓銷(xiāo)1211位于滑槽211內(nèi)。當(dāng)支架21轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)，通過(guò)圓銷(xiāo)1211帶動(dòng)滑塊121移動(dòng)?；蛘撸瑝K121固定時(shí)，控制支架21不轉(zhuǎn)動(dòng)。這 樣，自鎖機(jī)構(gòu)12就可以通過(guò)控制支架21，進(jìn)而控制充電裝置2的運(yùn)動(dòng)。
[0027] 由于自行車(chē)是人力帶動(dòng)，長(zhǎng)途騎行，所以安裝在自行車(chē)上的本發(fā)明的補(bǔ)充蓄電池 電量的裝置的總重量應(yīng)按照騎行者各自的體力進(jìn)行設(shè)計(jì)，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。
[0028] 上述裝置的使用方法： 步驟1 :參見(jiàn)圖2、圖4、圖5,當(dāng)自行車(chē)進(jìn)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(chē)的后輪72處于分離狀態(tài)； 步驟2 :參見(jiàn)圖6、圖7,當(dāng)自行車(chē)進(jìn)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(zhuǎn)動(dòng)（到達(dá)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(chē)的后輪72接觸，并被自行車(chē)的后輪72帶動(dòng)(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(dāng)自行車(chē)的后輪72行駛 中產(chǎn)生震動(dòng)時(shí)，摩擦輪41就有離開(kāi)后輪72的傾向。這時(shí)候自鎖機(jī)構(gòu)12就會(huì)阻止摩擦輪41 與后輪72分離，也就是在震動(dòng)時(shí)，支架21通過(guò)圓銷(xiāo)1211要撥動(dòng)滑塊121向右移動(dòng)，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(zhuǎn)動(dòng)，這樣，摩擦輪41繼續(xù) 保持與后輪72接觸，被后輪72帶動(dòng)。摩擦輪41帶動(dòng)發(fā)電機(jī)43 (或通過(guò)調(diào)速器42帶動(dòng)發(fā) 電機(jī)43)發(fā)電，發(fā)出的電通過(guò)充電器51輸入到蓄電池3中，儲(chǔ)存電能。
[0029] 步驟3 :參見(jiàn)圖9、圖10當(dāng)自行車(chē)進(jìn)行平地行駛時(shí)，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(zhuǎn)動(dòng)（到達(dá)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(dòng)頂桿13,頂桿13推動(dòng)自鎖機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)動(dòng)（到達(dá)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(jī)43停止發(fā)電。
[0030] 重復(fù)步驟1、步驟2和步驟3,也就是摩擦輪41帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)43不斷地間斷性供 電給蓄電池3,蓄電池不斷地存儲(chǔ)電能。此后，當(dāng)外部負(fù)載連接到蓄電池3,蓄電池3給外部 負(fù)載提供電力。
[0031] 另一實(shí)施方法：對(duì)于體力好的騎者，在平地行駛時(shí)，也可以利用本發(fā)明對(duì)蓄電池實(shí) 施充電。方法是在平地上(見(jiàn)圖11)，將摩擦輪41調(diào)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(chē)在下坡和平地行駛時(shí)，都可以給蓄電池充電。而在上坡時(shí)，摩 擦輪41與后輪72是分離的，不再消耗騎者的體力。
[0032] 另外，當(dāng)在野外休息時(shí)，如遇蓄電池儲(chǔ)存的電力不夠用時(shí)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)自行車(chē)的后 輪，繼續(xù)給蓄電池補(bǔ)充電能。
【權(quán)利要求】
1. 一種利用自然力控制發(fā)電補(bǔ)充蓄電池電量的裝置的使用方法，包括自行車(chē)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(jī)構(gòu)、頂桿和重錘桿；所述安裝架通過(guò)夾子 與自行車(chē)的后架固連；自鎖機(jī)構(gòu)設(shè)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(jī)構(gòu)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(shè)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(shè)置充電裝置；支架還通 過(guò)自鎖機(jī)構(gòu)的滑塊與自鎖機(jī)構(gòu)連接； 其中，所述充電裝置包括摩擦輪、發(fā)電機(jī)和充電器，摩擦輪與自行車(chē)的后輪間斷性接 觸；摩擦輪與發(fā)電機(jī)連接；發(fā)電機(jī)通過(guò)充電器與蓄電池連接；當(dāng)外部負(fù)載與蓄電池連接時(shí)， 蓄電池為外部負(fù)載提供電力； 上述裝置的使用方法： 第一步驟：當(dāng)自行車(chē)進(jìn)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(zhuǎn) 動(dòng)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(chē)的后輪處于 分離狀態(tài)； 第二步驟：當(dāng)自行車(chē)進(jìn)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(zhuǎn) 動(dòng)，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(chē)的后輪接觸，并被自 行車(chē)的后輪帶動(dòng)；當(dāng)自行車(chē)的后輪行駛中產(chǎn)生抖動(dòng)時(shí)，與支架連接的自鎖機(jī)構(gòu)自動(dòng)鎖住支 架，阻止摩擦輪與自行車(chē)的后輪分離；轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電 通過(guò)充電器儲(chǔ)存在蓄電池中； 第三步驟：當(dāng)自行車(chē)進(jìn)行平地行駛時(shí)，重錘桿在重力作用下，繞第二支軸朝后輪的相 反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)頂桿，頂桿推動(dòng)自 鎖機(jī)構(gòu)的鋼球，使自鎖機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)動(dòng)，支架與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，摩擦輪與自行車(chē)的后輪分離；發(fā)電機(jī)停止發(fā) 電； 重復(fù)步驟1、步驟2和步驟3，也就是摩擦輪帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)不斷地間斷性供電給蓄電池； 蓄電池不斷儲(chǔ)存電能；此后，當(dāng)外部負(fù)載與蓄電池連接時(shí)，蓄電池為外部負(fù)載提供電力。
【文檔編號(hào)】H02K7/18GK104113162SQ201410377067
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】杜文娟 申請(qǐng)人:杜文娟