專利名稱：一種電動自行車自充電方法和自充電電動自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動自行車自充電方法和自充電電動自行車。自充電電動自行車
由傳動組件、功能控制轉(zhuǎn)柄、操作控制器、充電控制器、前輪測速發(fā)電機(jī)、后輪驅(qū)動電動機(jī)、 蓄電池組成能量回收和自充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前使用的電動自行車一般由后輪電動機(jī)、速度控制器、儀表顯示組成電驅(qū)動系 統(tǒng)，驅(qū)動電動自行車運(yùn)行。電動自行車的速度控制器，采用由集成芯片和外圍電阻、電容組 成的P麗脈寬調(diào)制電路。輸出脈寬可改變的控制信號，經(jīng)放大后驅(qū)動MOSFET開關(guān)管的柵極， 對串接在蓄電池與M0SFET開關(guān)管源極之間的電動機(jī)進(jìn)行直流調(diào)壓。通過改變施加在后輪 電動機(jī)的電壓，達(dá)到電動自行車調(diào)速目的。電動自行車騎行距離完全決定于攜帶蓄電池的 容量，增加電動自行車攜帶的蓄電池的容量，可以提高電動自行車的騎行距離。但增加蓄電 池的容量，會增加電動自行車的重量，降低電動自行車的速度。單純以增加電動自行車攜帶 蓄電池的容量，來增加電動自行車騎行距離的方法是不經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方案。因電動自行車重 量增加，同一騎行速度消耗的電能增加，使電動自行車的性能價(jià)格比降低。電動自行車功能 單一，只能作為一種代步工具使用，電動自行車運(yùn)行時具有的動能不能有效回收。電動自行 車剎車采用剎車帶摩擦剎車盤方式制動，使電動自行車制動效果差，電動自行車制動滑行 距離長，易發(fā)生交通事故。 由上所述，采用現(xiàn)有技術(shù)的電動自行車功能單一，攜帶相同容量的蓄電池續(xù)行路 程短，制動滑行距離長，安全性能差，電動自行車運(yùn)行使具有的動能不能有效回收。

發(fā)明內(nèi)容
針對采用現(xiàn)有技術(shù)的電動自行車攜帶相同容量的蓄電池騎行路程短，制動滑行距 離長，安全性能差，電動自行車運(yùn)行時具有的動能不能有效回收，功能單一的不足。本發(fā)明 的主要目的是提供一種電動自行車自充電方法，回收電動自行車運(yùn)行時具有的能量，轉(zhuǎn)換 為電能儲存在蓄電池內(nèi)，增加電動自行車騎行距離；回收人們健身鍛煉所消耗的能量，轉(zhuǎn)換 為電能儲存在蓄電池內(nèi)，供家庭家用電器使用。本發(fā)明的另一個目的是提供一種自充電電 動自行車，既可作為代步工具使用，又可作為鍛煉器具使用。由傳動組件、功能控制轉(zhuǎn)柄、操 作控制器、充電控制器、前輪測速發(fā)電機(jī)、后輪驅(qū)動電動機(jī)、蓄電池組成能量回收系統(tǒng)。既能 回收自充電電動自行車運(yùn)動時具有的動能，又能回收利用自充電電動自行車健身鍛煉時所 消耗的能量，并轉(zhuǎn)換成電能儲存在蓄電池內(nèi)。 本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的由帶測速發(fā)電機(jī)的前輪，安裝了兩組蓄電池箱 和蓄電池的"V"型車架、安裝了調(diào)速控制轉(zhuǎn)柄、功能控制轉(zhuǎn)柄、剎車把的操作手把，操作控制 器、充電控制器，調(diào)速器、減震器，帶驅(qū)動電動機(jī)的后輪和后車架，傳動組件，座凳，后架組成 自充電電動自行車。具體結(jié)構(gòu)是帶測速發(fā)電機(jī)的前輪安裝在操作手把的前叉內(nèi)用螺釘固 定，操作手把與"V"型車架的前蓄電池箱焊接連接。帶驅(qū)動電動機(jī)的后輪安裝在后車架內(nèi)，后車架與"V"型車架的底端側(cè)面鉸鏈連接。"V"型車架的另一端安裝減震器，連接處車架鋼 管內(nèi)裝入座凳，減震器的另一端與后車架鉸鏈連接。前防塵罩用螺釘安裝在前叉上，后防塵 罩用螺釘安裝在后車架上。"V"型車架的底部焊接安裝的轉(zhuǎn)動筒體內(nèi)安裝滾動軸承，滾動軸 承支承轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸上安裝大鏈盤和腳踏板，大鏈盤上安裝的鏈條與后輪軸上一側(cè)安裝 的帶棘爪小鏈輪連接。在操作手把的左把上安裝功能控制轉(zhuǎn)柄和剎車把，操作手把的右把 上安裝調(diào)速控制轉(zhuǎn)柄和剎車把。"V"型車架的前部焊接安裝前位蓄電池箱、后位蓄電池箱和 控制箱，蓄電池放置在蓄電池箱內(nèi)，操作控制器和充電控制器放置在控制箱內(nèi)。調(diào)速控制轉(zhuǎn) 柄輸出線與調(diào)速器輸入線連接，調(diào)速器輸出線分別連接驅(qū)動電動機(jī)的正極和負(fù)極。左剎車 把控制線連接到剎車帶上，右剎車把控制線連接到調(diào)速器輸入控制線。 由傳動組件、功能控制轉(zhuǎn)柄、操作控制器、充電控制器、測速發(fā)電機(jī)、后輪驅(qū)動電動
機(jī)、蓄電池組成能量回收系統(tǒng)。其特征是，前輪測速發(fā)電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，后輪驅(qū)動電
動機(jī)分時工作在電動機(jī)狀態(tài)或發(fā)電機(jī)狀態(tài)，電動自行車自充電方法包括 (1)、驅(qū)動電動機(jī)正極經(jīng)充電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)Jl連接到充電器內(nèi)逆變電路正極，
驅(qū)動電動機(jī)負(fù)極連接到充電器內(nèi)逆變電路負(fù)極；充電器內(nèi)整流電路輸出正極連接后位蓄電
池正極，充電器內(nèi)整流電路輸出負(fù)極連接后位蓄電池負(fù)極； (2)、后位蓄電池正極經(jīng)驅(qū)動固態(tài)繼電器J3觸點(diǎn)連接調(diào)速器正極，后位蓄電池負(fù) 極經(jīng)驅(qū)動固態(tài)繼電器J4觸點(diǎn)與調(diào)速器負(fù)極連接； (3)、前位蓄電池正極經(jīng)供電固態(tài)繼電器J5觸點(diǎn)連接后位蓄電池的負(fù)極；前位蓄 電池負(fù)極經(jīng)供電固態(tài)繼電器J6觸點(diǎn)連接驅(qū)動電動機(jī)負(fù)極； (4)、測速發(fā)電機(jī)正極經(jīng)充電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)J7連接到充電器內(nèi)逆變電路正極， 測速發(fā)電機(jī)負(fù)極連接到充電器內(nèi)逆變電路負(fù)極；充電器內(nèi)整流電路輸出正極連接前位蓄電 池正極，充電器內(nèi)整流電路輸出負(fù)極連接前位蓄電池負(fù)極； (5)、功能控制轉(zhuǎn)柄的輸入端連接前位蓄電池的正極，三路觸點(diǎn)分別連接三路輸 出，三路輸出分別連接分壓電阻，三路分壓電阻中點(diǎn)分別連接到操作控制器的三路輸入端 □; (6)、前輪測速發(fā)電機(jī)正極連接分壓電阻，分壓電阻中點(diǎn)連接到操作控制器的一路 輸入端口 ； (7)、后輪驅(qū)動電動機(jī)正極連接分壓電阻，分壓電阻中點(diǎn)連接到操作控制器的一路 輸入端口 ； (8)、操作控制器的兩路輸出端口 ，分別連接到充電器內(nèi)的兩路變壓固態(tài)繼電器的 控制端，兩路變壓固態(tài)繼電器觸點(diǎn)分別連接逆變變壓器次級線圈一個抽頭和整流電路輸入 端，另一個次級線圈頭連接整流電路另一個輸入端； (9)、操作控制器的一路輸出端口，連接到充電固態(tài)繼電器Jl的控制端；
(10)、操作控制器的一路輸出端口，連接到驅(qū)動固態(tài)繼電器J3的控制端
(11)、操作控制器的一路輸出端口，連接到驅(qū)動固態(tài)繼電器J4的控制端
(12)、操作控制器的一路輸出端口，連接到供電固態(tài)繼電器J5的控制端
(13)、操作控制器的一路輸出端口，連接到驅(qū)動固態(tài)繼電器J6的控制端
(14)、操作控制器的一路輸出端口，連接到充電固態(tài)繼電器J7的控制端
(15)、操作控制器經(jīng)啟動開關(guān)連接到前位蓄電池的正極與負(fù)極之間；
(16)、操作功能控制轉(zhuǎn)柄發(fā)出控制信號，操作控制器從輸入端口采集信號，從控制 端口發(fā)出控制信號，使 ①、一路控制信號使能充電固態(tài)繼電器Jl的控制端 通、斷，控制驅(qū)動電動機(jī)工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的時間；
②、一路控制信號使能驅(qū)動固態(tài)繼電器J3的控制端 通、斷，控制驅(qū)動電動機(jī)工作于電動機(jī)狀態(tài)的時間；
③、一路控制信號使能驅(qū)動固態(tài)繼電器J4的控制端 通、斷，控制驅(qū)動電動機(jī)工作于電動機(jī)狀態(tài)的時間；
、一路控制信號使能供電固態(tài)繼電器J5的控制端 通、斷，改變驅(qū)動電壓； ⑤、一路控制信號使能供電固態(tài)繼電器J6的控制端 通、斷，改變驅(qū)動電壓； ⑥、一路控制信號使能充電固態(tài)繼電器J7的控制端 通、斷，改變充電時間。 1、自充電電動自行車作為代步工具使用
(1)、功能控制轉(zhuǎn)柄轉(zhuǎn)動到"行駛"位置，操作控制器讀取功能控制轉(zhuǎn)柄輸出的信 號，從輸出端口發(fā)出控制信號，控制固態(tài)繼電器觸點(diǎn)連接后位蓄電池與后輪驅(qū)動電動機(jī)，驅(qū) 動自充電電動自行車行駛；控制前輪測速電動機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，發(fā)出的電壓經(jīng)充電器 控制，以較小功率向前位蓄電池充電； (2)、自充電電動自行車行駛時，功能控制轉(zhuǎn)柄轉(zhuǎn)動到"加速"位置，操作控制器讀 取功能控制轉(zhuǎn)柄輸出的信號，從輸出端口發(fā)出控制信號?？刂魄拔恍铍姵睾秃笪恍铍姵卮?聯(lián)連接后向后輪驅(qū)動電動機(jī)供電，保持自充電電動自行車高速運(yùn)行； (3)、自充電電動自行車行駛中，功能控制轉(zhuǎn)柄轉(zhuǎn)動到"制動"位置，操作控制器讀 取功能控制轉(zhuǎn)柄輸出的信號，從輸出端口發(fā)出控制信號?？刂魄拜啘y速發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓 經(jīng)充電控制器，以較大功率向前位蓄電池充電回收動能并產(chǎn)生制動；控制后輪驅(qū)動電動機(jī) 工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，發(fā)出的電經(jīng)充電控制器，以較大功率向后位蓄電池充電回收動能并產(chǎn) 生制動。 在上述過程中，蹬動轉(zhuǎn)動軸，通過大鏈盤帶動后輪旋轉(zhuǎn)，既補(bǔ)充部分動能保持騎行 速度，又可將補(bǔ)充的動能轉(zhuǎn)換為電能向蓄電池充電。轉(zhuǎn)動調(diào)速控制轉(zhuǎn)柄，可以改變自充電電 動自行車行駛的速度。 2、自充電電動自行車作為健身鍛煉器具使用 (1)、放下自充電電動自行車支承腳架將后輪支承離開地面，功能控制轉(zhuǎn)柄轉(zhuǎn)動到 "制動"位置，操作控制器讀取功能控制轉(zhuǎn)柄輸出的信號，從輸出端口發(fā)出控制信號?？刂乒?態(tài)繼電器觸點(diǎn)連接驅(qū)動電動機(jī)與充電控制器連接，充電控制器與后位蓄電池連接；
(2)、蹬動轉(zhuǎn)動軸，通過大鏈盤帶動后輪驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，后輪驅(qū)動電動機(jī)發(fā)出的 電經(jīng)充電控制器向后位蓄電池充電，供家庭家用電器使用。后位蓄電池充電過程中消耗人 體的能量，達(dá)到鍛煉身體的目的。 采用上述技術(shù)的自充電電動自行車具有多種功能，騎行時能回收自充電電動自行 車運(yùn)行時具有的動能轉(zhuǎn)換成電能對蓄電池充電，攜帶相同容量的蓄電池，續(xù)行路程長；制動
，控制充電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的 ，控制驅(qū)動固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的 ，控制驅(qū)動固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的 ，控制供電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的 ，控制供電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的 ，控制充電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的
8時回收自充電電動自行車具有的動能，滑行距離短，安全性能好。架車使用鍛煉時，能回收 健身鍛煉所消耗的能量，轉(zhuǎn)換成電能儲存在蓄電池內(nèi)。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、騎行靈 活，因此，非常適宜在家庭中使用。


以下結(jié)合附圖對采用本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體描述，其中
圖1是采用本發(fā)明的自充電電動自行車的主視圖。 圖1中標(biāo)號1是前輪、2是測速發(fā)電機(jī)、3是前叉、4是操作手把、5是調(diào)速控制轉(zhuǎn)柄、 6是功能控制轉(zhuǎn)柄、7是前位蓄電池箱、8是后位蓄電池箱、9是控制箱、10是V型車架、11是 傳動組件、12是減震器、13是后輪、14是驅(qū)動電動機(jī)、15是支承腳架。
具體實(shí)施例方式
圖1所示是由帶測速發(fā)電機(jī)的前輪，安裝了兩組蓄電池箱和控制箱的V型車架，安 裝了調(diào)速控制轉(zhuǎn)柄、功能控制轉(zhuǎn)柄、剎車把的操作手把，操作控制器、充電控制器、調(diào)速器、 減震器、帶驅(qū)動電動機(jī)的后輪和后車架、傳動組件、座凳、后架、支承腳架組成的自充電電動
自行車。 如圖1所示，車架采用圓鋼管彎制成一段"V"型車架，與兩個3毫米鋼板焊接的帶 圓弧長方體形蓄電池箱并列焊接在一起。3毫米鋼板焊接的帶圓弧的長方體形控制箱與兩 個蓄電池箱并列焊接在一起。圓鋼管彎制的一段"V"型車架的一端與控制箱的一端焊接， "V"型車架底部焊接安裝轉(zhuǎn)動筒體，側(cè)面焊接后車架安裝鉸鏈座。 如圖1所示，傳動組件由轉(zhuǎn)動筒體、轉(zhuǎn)動軸、大鏈輪、鏈條、滾動軸承、螺紋壓蓋、右 旋帶棘爪小鏈輪、鏈條組成。轉(zhuǎn)動筒體采用20號鋼管加工成長圓柱形，兩端加工安裝滾動 軸承的安裝位，再加工一段左、右旋內(nèi)螺紋。轉(zhuǎn)動軸采用45號鋼加工，兩端中部安裝滾動軸 承的安裝位， 一端再加工一段安裝腳踏板的鍵槽，另一端加工安裝大鏈輪、腳踏板的鍵槽。 螺紋壓蓋采用鋼板分別加工成左、右旋外螺紋。滾動軸承、大鏈輪腳踏板、帶棘爪小鏈輪、鏈 條采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件。 如圖1所示，支承腳架由連接板和腳架組成。連接板為半圓弧形，半圓弧形上端加 工安裝孔，圓弧形上加工大于二分之一的弧形槽。腳架采用小角鋼彎制成兩根"L"形，"L" 形上端加工安裝孔，兩根"L"形下端用小角鋼焊接連接，中下部焊接加強(qiáng)小角鋼與底端連 接。腳架上的安裝孔用鉚釘活動鉚接在二分之一的弧形槽內(nèi)。 如圖1所示，功能控制轉(zhuǎn)柄由轉(zhuǎn)把、觸點(diǎn)板組成。轉(zhuǎn)把采用工程塑料壓制成帶圓盤 的長圓筒形，圓盤上安裝一個輸入觸點(diǎn)。觸點(diǎn)板采用工程塑料壓制成帶圓盤的短圓筒形，圓 盤上安裝三個輸出觸點(diǎn)，裝入帶圓盤的長圓筒形內(nèi)，輸入觸點(diǎn)連接蓄電池的正極，三路輸出 觸點(diǎn)分別連接三路分壓電阻。 如圖l所示，兩個蓄電池箱采用3毫米鋼板分別制作成帶圓弧的長方體形，底板上 加工兩個圓孔，同形狀的絕緣板上安裝兩個銅制的接觸電極，蓄電池箱蓋采用工程塑料分 別制作成長方體形，用鉸鏈連接到蓄電池箱上。蓄電池盒采用工程塑料制作成長方體形，底 板上安裝兩個銅制的彈性接觸電極。蓄電池選用高性能蓄電池，裝入蓄電池盒內(nèi)。蓄電池 的正極和負(fù)極分別與兩個彈性接觸電極連接。蓄電池盒裝入蓄電池箱內(nèi)，用蓄電池箱蓋蓋住。后位蓄電池正極經(jīng)驅(qū)動固態(tài)繼電器J3觸點(diǎn)連接調(diào)速器正極，后位蓄電池負(fù)極經(jīng)驅(qū)動固
態(tài)繼電器J4觸點(diǎn)與調(diào)速器負(fù)極連接。前位蓄電池正極經(jīng)供電固態(tài)繼電器J5觸點(diǎn)連接后位
蓄電池的負(fù)極，前位蓄電池負(fù)極經(jīng)供電固態(tài)繼電器J6觸點(diǎn)連接驅(qū)動電動機(jī)負(fù)極。 如圖1所示，前輪、后輪、測速發(fā)電機(jī)、驅(qū)動電動機(jī)采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件。前
輪、后輪選用鋼絲輻條形式，在前輪中軸上安裝測速發(fā)電機(jī)，后輪中軸上安裝驅(qū)動電動機(jī)，
中軸上一個側(cè)面安裝帶棘爪小鏈輪， 一個側(cè)面安裝剎車盤。 如圖1所示，前叉、后車架、操作手把、剎車把、減震器、調(diào)速控制轉(zhuǎn)柄、調(diào)速器采用 符合國家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件。 充電控制器的原理和硬件制作如《開關(guān)電路技術(shù)》、《開關(guān)電源》、《新型穩(wěn)壓電源及 應(yīng)用實(shí)例》文中所述，其具體制作方法，本專業(yè)的技術(shù)人員對此已相當(dāng)熟悉，不用贅述。實(shí) 施例中，充電控制器由P麗集成芯片及外圍電阻、電容、驅(qū)動放大管、逆變開關(guān)管、逆變變壓 器、整流二級管、濾波電容組成。P麗集成芯片選用TL494，驅(qū)動放大管選用NPN型三極管，逆 變開關(guān)管選用N溝道M0SFET開關(guān)管。在TL494集成芯片的時基5、6引腳外接電阻、電容組 成脈寬調(diào)制電路。 一個電容連接TL494的第5腳，一個電阻連接TL494的第6腳。TL494集 成芯片的一路脈沖輸出引腳9輸出的脈寬控制信號，連接一支驅(qū)動放大管NPN型三極管的 基極；TL494集成芯片的另一路脈沖輸出引腳IO輸出的脈寬控制信號，連接另一支驅(qū)動放 大管NPN型三極管的基極，兩支驅(qū)動放大管NPN型三極管的集電極連接成推挽連接形式連 接發(fā)電機(jī)的負(fù)極，兩支NPN型三極管的基極與發(fā)射極之間分別正向并聯(lián)二極管。 一支逆變 開關(guān)管N溝道M0SFET開關(guān)管的柵極，連接一支驅(qū)動放大管NPN型三極管的發(fā)射極，另一支 逆變開關(guān)管N溝道M0SFET開關(guān)管的柵極，連接另一支驅(qū)動放大管NPN型三極管的發(fā)射極， 兩支逆變開關(guān)管N溝道M0SFET開關(guān)管的源極連接后接發(fā)電機(jī)的負(fù)極，兩支逆變開關(guān)管N溝 道M0SFET開關(guān)管的漏極，分別與逆變變壓器初級線圈連接成推挽形式組成逆變主電路，初 級線圈的中心抽頭經(jīng)供電固態(tài)繼電器的觸點(diǎn)與發(fā)電機(jī)的正極連接。N溝道M0SFET開關(guān)管 安裝在散熱片上，散熱片安裝在充電控制器盒上，通過機(jī)盒散熱。逆變變壓器選用鐵氧體磁 芯繞制，容量100VA，磁芯截面30X50平方毫米。初級繞組用直徑0. 8毫米漆包線，兩根并 繞2X60匝。逆變變壓器次級繞組用直徑0. 8毫米繞漆包線繞70匝，50匝、60匝處抽頭， 60匝、70匝引出端頭分別經(jīng)變壓固態(tài)繼電器觸點(diǎn)連接整流電路輸入端。整流二級管連接成 全橋整流電路，電容器并聯(lián)在全橋整流電路的正、負(fù)極，發(fā)電機(jī)輸出的電流整流后經(jīng)電容器 濾波向蓄電池充電。 操作控制器由單片機(jī)系統(tǒng)、輸入接口電路、輸出驅(qū)動電路組成。實(shí)施例中，單片機(jī) 芯片選用AT89C51 ，輸入輸出接口芯片選用82C55,輸入接口電路八組，輸出功率驅(qū)動電路 八組。將操作系統(tǒng)，輸入接口電路制作在主電路板上，開關(guān)控制的輸出驅(qū)動電路分別單獨(dú)制 作單元電路板，兩電路板以上下重疊的形式放置，兩電路板之間通過插座、電纜、插頭連接。
操作控制器硬件的制作如《MCS-51/96系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用》、《操作原 理及制作》、《操作應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》、《微型計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)》文中所述。在選定單片機(jī) 芯片、輸入輸出接口芯片后，地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線、片選信號可按規(guī)定連接，其具 體方法，本專業(yè)的技術(shù)人員對此已相當(dāng)熟悉，不用贅述。實(shí)施例中，82C55的PA0、PA1、PA2、
PA3、 PA4、 PA5、 PA6、 PA7作為開關(guān)量輸入端，輸入接口電路具有相同的結(jié)構(gòu)82C55的PA0、 PA1、 PA2、 PA3、 PA4、 PA5、 PA6、 PA7分別接上拉電阻后再接開關(guān)的一端，以一路為例光電藕合隔離選用4N25，輸入插口選用單列三腳插座，采集的輸入信號經(jīng)4N25隔離后，連接到 82C55的一路輸入端口 ，五路分壓電阻中點(diǎn)分別連接到五路輸入端口 。 PB0、 PB1、 PB2、 PB3、 PB4、 PB5、 PB6、 PB7作為開關(guān)量輸出端，輸出功率驅(qū)動電路八組，以一路為例，光電隔離選 用4N25，集成驅(qū)動選用74LS06，開關(guān)控制管選用TIP127，繼電器選用固態(tài)繼電器，輸出插口 選用單列四腳插座。82C55的一路輸出信號接光電藕合4N25，經(jīng)隔離后的信號接集成驅(qū)動 74LS06的一個單元，集成驅(qū)動74LS06的一個單元輸出信號推動功率放大管TIP127，功率放 大管TIP127的開關(guān)回路串接固態(tài)繼電器控制端，控制固態(tài)繼電器觸點(diǎn)通、斷。
如圖1所示，前輪中軸安裝在前叉內(nèi)用螺釘固定，操作手把安裝在前叉的上面，左 把上安裝功能控制轉(zhuǎn)柄和剎車把，右把上安裝調(diào)速控制轉(zhuǎn)柄和剎車把。后輪中軸安裝在后 車架一端用螺釘固定，后車架另一端與"V"型車架的一端底部側(cè)面鉸鏈連接，"V"型車架的 另一端安裝減震器，連接處安裝座凳，減震器的另一端與后車架鉸鏈連接。蓄電池放置在蓄 電池箱內(nèi)，操作控制器、充電控制器放置在控制箱內(nèi)。"V"型車架的平底部分焊接安裝的轉(zhuǎn) 動筒體內(nèi)安裝滾動軸承、滾動軸承支承轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸上安裝大鏈盤和腳踏板，鏈盤上安裝 的鏈條與后輪軸上一側(cè)安裝的帶棘爪小鏈輪連接。前防塵罩用螺釘安裝在前叉上，后防塵 罩用螺釘安裝在后車架上。調(diào)速控制轉(zhuǎn)柄輸出線用插頭和插座與調(diào)速器輸入線連接，調(diào)速 器輸出線用插頭和插座分別連接驅(qū)動電動機(jī)的正極和負(fù)極。功能控制轉(zhuǎn)柄三路輸出用插頭 和插座分別連接分壓電阻，三路分壓電阻中點(diǎn)分別連接到操作控制器的三路輸入端口。前 輪測速發(fā)電機(jī)正極連接分壓電阻，分壓電阻中點(diǎn)連接到操作控制器的一路輸入端口 ；后輪 驅(qū)動電動機(jī)正極連接分壓電阻，分壓電阻中點(diǎn)連接到操作控制器的一路輸入端口 ；左把剎 車把控制線連接到剎車帶上，右把剎車把控制線用插頭和插座連接到調(diào)速器輸入控制線。
在PC微型計(jì)算機(jī)上，根據(jù)操作控制器的控制功能要求
1、編寫實(shí)現(xiàn)控制功能的源程序；
2、交叉匯編控制源程序； 3、匯編后的源程序代碼，通過PC微型計(jì)算機(jī)的通訊接口輸入到單片機(jī)開發(fā)器；
4、操作開發(fā)器連接輸入接口與輸出功率驅(qū)動電路進(jìn)行實(shí)際調(diào)試；
5、將調(diào)試正確的控制程序代碼，固化在AT89C51芯片內(nèi)。 自充電電動自行車使用時，由AT89C51芯片內(nèi)固化的控制軟件控制實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功 能。 以上所述的僅是采用本發(fā)明原理，把自充電電動自行車運(yùn)行時具有的能量，健身 鍛煉時所消耗的能量，轉(zhuǎn)換成電能儲存在蓄電池內(nèi)的電動自行車自充電方法，以及制作自 充電電動自行車的優(yōu)化實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原 理的前提下，還可以作出若干變型和改進(jìn)，以至開發(fā)出其它的產(chǎn)品，也應(yīng)視為屬于本發(fā)明原 理的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種電動自行車自充電方法，其特征是所述的電動自行車自充電方法包括(1)、驅(qū)動電動機(jī)正極經(jīng)充電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)J1連接到充電器內(nèi)逆變電路正極，驅(qū)動電動機(jī)負(fù)極連接到充電器內(nèi)逆變電路負(fù)極；充電器內(nèi)整流電路輸出正極連接后位蓄電池正極，充電器內(nèi)整流電路輸出負(fù)極連接后位蓄電池負(fù)極；(2)、后位蓄電池正極經(jīng)驅(qū)動固態(tài)繼電器J3觸點(diǎn)連接調(diào)速器正極，后位蓄電池負(fù)極經(jīng)驅(qū)動固態(tài)繼電器J4觸點(diǎn)與調(diào)速器負(fù)極連接；(3)、前位蓄電池正極經(jīng)供電固態(tài)繼電器J5觸點(diǎn)連接后位蓄電池的負(fù)極；前位蓄電池負(fù)極經(jīng)供電固態(tài)繼電器J6觸點(diǎn)連接驅(qū)動電動機(jī)負(fù)極；(4)、測速發(fā)電機(jī)正極經(jīng)充電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)J7連接到充電器內(nèi)逆變電路正極，測速發(fā)電機(jī)負(fù)極連接到充電器內(nèi)逆變電路負(fù)極；充電器內(nèi)整流電路輸出正極連接前位蓄電池正極，充電器內(nèi)整流電路輸出負(fù)極連接前位蓄電池負(fù)極；(5)、功能控制轉(zhuǎn)柄的輸入端連接前位蓄電池的正極，三路觸點(diǎn)分別連接三路輸出，三路輸出分別連接分壓電阻，三路分壓電阻中點(diǎn)分別連接到操作控制器的三路輸入端口；(6)、前輪測速發(fā)電機(jī)正極連接分壓電阻，分壓電阻中點(diǎn)連接到操作控制器的一路輸入端口；(7)、后輪驅(qū)動電動機(jī)正極連接分壓電阻，分壓電阻中點(diǎn)連接到操作控制器的一路輸入端口；(8)、操作控制器的兩路輸出端口，分別連接到充電器內(nèi)的兩路變壓固態(tài)繼電器的控制端，兩路變壓固態(tài)繼電器觸點(diǎn)分別連接逆變變壓器次級線圈一個抽頭和整流電路輸入端，另一個次級線圈頭連接整流電路另一個輸入端；(9)、操作控制器的一路輸出端口，連接到充電固態(tài)繼電器J1的控制端；(10)、操作控制器的一路輸出端口，連接到驅(qū)動固態(tài)繼電器J3的控制端；(11)、操作控制器的一路輸出端口，連接到驅(qū)動固態(tài)繼電器J4的控制端；(12)、操作控制器的一路輸出端口，連接到供電固態(tài)繼電器J5的控制端；(13)、操作控制器的一路輸出端口，連接到驅(qū)動固態(tài)繼電器J6的控制端；(14)、操作控制器的一路輸出端口，連接到充電固態(tài)繼電器J7的控制端；(15)、操作控制器經(jīng)啟動開關(guān)連接到前位蓄電池的正極與負(fù)極之間；(16)、操作功能控制轉(zhuǎn)柄發(fā)出控制信號，操作控制器從輸入端口采集信號，從控制端口發(fā)出控制信號，使①、一路控制信號使能充電固態(tài)繼電器J1的控制端，控制充電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的通、斷，控制驅(qū)動電動機(jī)工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的時間；②、一路控制信號使能驅(qū)動固態(tài)繼電器J3的控制端，控制驅(qū)動固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的通、斷，控制驅(qū)動電動機(jī)工作于電動機(jī)狀態(tài)的時間；③、一路控制信號使能驅(qū)動固態(tài)繼電器J4的控制端，控制驅(qū)動固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的通、斷，控制驅(qū)動電動機(jī)工作于電動機(jī)狀態(tài)的時間；④、一路控制信號使能供電固態(tài)繼電器J5的控制端，控制供電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的通、斷，改變驅(qū)動電壓；⑤、一路控制信號使能供電固態(tài)繼電器J6的控制端，控制供電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的通、斷，改變驅(qū)動電壓；⑥、一路控制信號使能充電固態(tài)繼電器J7的控制端，控制充電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)的通、斷，改變充電時間。
2. —種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求l所述的電動自行車自充電方法的自充電電動自行車，所述的自 充電電動自行車包括前輪，帶驅(qū)動電動機(jī)的后輪和后車架，操作手把、調(diào)速控制轉(zhuǎn)柄、剎車 把、調(diào)速器、蓄電池、傳動組件、座凳、后架，其特征是前輪安裝了測速發(fā)電機(jī)，車架是"V"型 架，還具有功能控制轉(zhuǎn)柄、操作控制器、充電控制器、蓄電池箱、減震器、支承腳架；具體結(jié)構(gòu) 是帶測速發(fā)電機(jī)的前輪安裝在操作手把的前叉內(nèi)用螺釘固定，操作手把與"V"型車架的 前蓄電池箱焊接連接，帶驅(qū)動電動機(jī)的后輪安裝在后車架內(nèi)，后車架與"V"型車架的底端 側(cè)面鉸鏈連接，"V"型車架的另一端安裝減震器，連接處車架鋼管內(nèi)裝入座凳，減震器的另 一端與后車架鉸鏈連接，前防塵罩用螺釘安裝在前叉上，后防塵罩用螺釘安裝在后車架上， "V"型車架的底部焊接安裝的轉(zhuǎn)動筒體內(nèi)安裝滾動軸承，滾動軸承支承轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸上安 裝大鏈盤和腳踏板，大鏈盤上安裝的鏈條與后輪軸上一側(cè)安裝的帶棘爪小鏈輪連接，在操 作手把的左把上安裝功能控制轉(zhuǎn)柄和剎車把，操作手把的右把上安裝調(diào)速控制轉(zhuǎn)柄和剎車 把，"V"型車架的前部焊接安裝前位蓄電池箱、后位蓄電池箱和控制箱，蓄電池放置在蓄電 池箱內(nèi)，操作控制器和充電控制器放置在控制箱內(nèi)；功能控制轉(zhuǎn)柄三路輸出用插頭和插座 分別連接分壓電阻，三路分壓電阻中點(diǎn)分別連接到操作控制器的三路輸入端口。前輪測速 發(fā)電機(jī)正極連接分壓電阻，分壓電阻中點(diǎn)連接到操作控制器的一路輸入端口 ；后輪驅(qū)動電 動機(jī)正極連接分壓電阻，分壓電阻中點(diǎn)連接到操作控制器的一路輸入端口。
3. 如權(quán)利要求2所述的自充電電動自行車，其特征是車架采用圓鋼管彎制成一段"V" 型車架，與兩個3毫米鋼板焊接的帶圓弧長方體形蓄電池箱并列焊接在一起，3毫米鋼板焊 接的帶圓弧的長方體形控制箱與兩個蓄電池箱并列焊接在一起，圓鋼管彎制的一段"V"型 車架的一端與控制箱的一端焊接，"V"型車架底部焊接安裝轉(zhuǎn)動筒體，側(cè)面焊接后車架安裝 鉸鏈座。
4. 如權(quán)利要求2所述的自充電電動自行車，其特征是傳動組件由轉(zhuǎn)動筒體、轉(zhuǎn)動軸、大 鏈輪、鏈條、滾動軸承、螺紋壓蓋、帶棘爪小鏈輪、鏈條組成；轉(zhuǎn)動筒體采用20號鋼管加工成 長圓柱形，兩端加工安裝滾動軸承的安裝位，再加工一段左、右旋內(nèi)螺紋，轉(zhuǎn)動軸采用45號 鋼加工，兩端中部安裝滾動軸承的安裝位，一端再加工一段安裝腳踏板的鍵槽，另一端加工 安裝大鏈輪、腳踏板的鍵槽，螺紋壓蓋采用鋼板分別加工成左、右旋外螺紋。
5. 如權(quán)利要求2所述的自充電電動自行車，其特征是支承腳架由連接板和腳架組成；連接板為半圓弧形，半圓弧形上端加工安裝孔，圓弧形上加工大于二分之一的弧形槽，腳架 采用小角鋼彎制成兩根"L"形，"L"形上端加工安裝 L兩根"L"形下端用小角鋼焊接連接，中下部焊接加強(qiáng)小角鋼與底端連接，腳架上的安裝孔用鉚釘活動鉚接在二分之一的弧形槽 內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求2所述的自充電電動自行車，其特征是功能控制轉(zhuǎn)柄由轉(zhuǎn)把、觸點(diǎn)板組 成；轉(zhuǎn)把采用工程塑料壓制成帶圓盤的長圓筒形，圓盤上安裝一個輸入觸點(diǎn)，觸點(diǎn)板采用工 程塑料壓制成帶圓盤的短圓筒形，圓盤上安裝三個輸出觸點(diǎn)，裝入帶圓盤的長圓筒形內(nèi)，輸 入觸點(diǎn)連接蓄電池的正極，三路輸出觸點(diǎn)分別連接三路分壓電阻。
7. 如權(quán)利要求2所述的自充電電動自行車，其特征是蓄電池箱采用3毫米鋼板分別制 作成帶圓弧的長方體形，底板上加工兩個圓孔，同形狀的絕緣板上安裝兩個銅制的接觸電極，蓄電池箱蓋采用工程塑料分別制作成長方體形，用鉸鏈連接到蓄電池箱上；蓄電池盒采 用工程塑料制作成長方體形，底板上安裝兩個銅制的彈性接觸電極，蓄電池選用高性能蓄 電池，裝入蓄電池盒內(nèi)，蓄電池的正極和負(fù)極分別與兩個彈性接觸電極連接，蓄電池盒裝入 蓄電池箱內(nèi)，用蓄電池箱蓋蓋??；后位蓄電池正極經(jīng)驅(qū)動固態(tài)繼電器J3觸點(diǎn)連接調(diào)速器正 極，后位蓄電池負(fù)極經(jīng)驅(qū)動固態(tài)繼電器J4觸點(diǎn)與調(diào)速器負(fù)極連接，前位蓄電池正極經(jīng)供電 固態(tài)繼電器J5觸點(diǎn)連接后位蓄電池的負(fù)極，前位蓄電池負(fù)極經(jīng)供電固態(tài)繼電器J6觸點(diǎn)連 接驅(qū)動電動機(jī)負(fù)極。
8. 如權(quán)利要求2所述的自充電電動自行車，其特征是充電控制器由P麗集成芯片及外 圍電阻、電容、驅(qū)動放大管、逆變開關(guān)管、逆變變壓器、整流二級管、濾波電容組成；P麗集成 芯片選用TL494，驅(qū)動放大管選用NPN型三極管，逆變開關(guān)管選用N溝道M0SFET開關(guān)管，在 TL494集成芯片的時基5、6引腳外接電阻、電容組成脈寬調(diào)制電路， 一個電容連接TL494的 第5腳，一個電阻連接TL494的第6腳，TL494集成芯片的一路脈沖輸出引腳9輸出的脈寬 控制信號，連接一支驅(qū)動放大管NPN型三極管的基極；TL494集成芯片的另一路脈沖輸出引 腳10輸出的脈寬控制信號，連接另一支驅(qū)動放大管NPN型三極管的基極，兩支驅(qū)動放大管 NPN型三極管的集電極連接成推挽連接形式連接發(fā)電機(jī)的負(fù)極，兩支NPN型三極管的基極 與發(fā)射極之間分別正向并聯(lián)二極管， 一支逆變開關(guān)管N溝道M0SFET開關(guān)管的柵極，連接一 支驅(qū)動放大管NPN型三極管的發(fā)射極，另一支逆變開關(guān)管N溝道M0SFET開關(guān)管的柵極，連 接另一支驅(qū)動放大管NPN型三極管的發(fā)射極，兩支逆變開關(guān)管N溝道M0SFET開關(guān)管的源 極連接后接發(fā)電機(jī)的負(fù)極，兩支逆變開關(guān)管N溝道M0SFET開關(guān)管的漏極，分別與逆變變壓 器初級線圈連接成推挽形式組成逆變主電路，初級線圈的中心抽頭經(jīng)供電固態(tài)繼電器的觸 點(diǎn)與發(fā)電機(jī)的正極連接，N溝道MOSFET開關(guān)管安裝在散熱片上，散熱片安裝在充電控制器 盒上，逆變變壓器選用鐵氧體磁芯繞制，容量30VA，磁芯截面30X40平方毫米。初級繞組 用直徑0. 6毫米漆包線，兩根并繞2 X 60匝，逆變變壓器次級繞組用直徑0. 6毫米繞漆包線 繞70匝，50匝、60匝處抽頭，60匝、70匝引出端頭分別經(jīng)變壓固態(tài)繼電器觸點(diǎn)連接整流電 路輸入端，整流二級管連接成全橋整流電路，電容器并聯(lián)在全橋整流電路的正、負(fù)極，發(fā)電 機(jī)輸出的電流整流后經(jīng)電容器濾波向蓄電池充電；驅(qū)動電動機(jī)正極經(jīng)充電固態(tài)繼電器觸點(diǎn) Jl連接到充電器內(nèi)逆變電路正極，驅(qū)動電動機(jī)負(fù)極連接到充電器內(nèi)逆變電路負(fù)極，充電器 內(nèi)整流電路輸出正極連接后位蓄電池正極，充電器內(nèi)整流電路輸出負(fù)極連接后位蓄電池負(fù) 極；測速發(fā)電機(jī)正極經(jīng)充電固態(tài)繼電器觸點(diǎn)J7連接到充電器內(nèi)逆變電路正極，測速發(fā)電機(jī) 負(fù)極連接到充電器內(nèi)逆變電路負(fù)極，充電器內(nèi)整流電路輸出正極連接前位蓄電池正極，充 電器內(nèi)整流電路輸出負(fù)極連接前位蓄電池負(fù)極。
9. 如權(quán)利要求2所述的自充電電動自行車，其特征是操作控制器由單片機(jī)系統(tǒng)、輸入 接口電路、輸出驅(qū)動電路組成，單片機(jī)芯片選用AT89C51，輸入輸出接口芯片選用82C55，輸 入接口電路八組，輸出功率驅(qū)動電路八組；單片機(jī)系統(tǒng)、輸入接口電路制作在主電路板上， 開關(guān)控制輸出驅(qū)動電路分別單獨(dú)制作單元電路板，兩電路板以上下重疊的形式放置，兩電 路板之間通過插座、電纜、插頭連接；82C55的PAO、 PA1、 PA2、 PA3、 PA4、 PA5、 PA6、 PA7作為 開關(guān)量輸入端，輸入接口電路具有相同的電路結(jié)構(gòu)82C55的PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、 PA6、PA7分別接上拉電阻后再接開關(guān)的一端，以一路為例光電藕合隔離選用4N25，輸入插 口選用單列三腳插座，采集的輸入信號經(jīng)4N25隔離后，連接到82C55的一路輸入端口 ；功能控制轉(zhuǎn)柄的三路分壓電阻中點(diǎn)分別連接到三路輸入端口，前輪測速發(fā)電機(jī)正極連接的分 壓電阻中點(diǎn)連接到一路輸入端口 ，后輪驅(qū)動電動機(jī)正極連接的分壓電阻中點(diǎn)連接到一路輸 入端口，右剎車把控制線連接到一路輸入端口 ；PB0、 PB1、 PB2、 PB3、 PB4、 PB5、 PB6、 PB7作 為開關(guān)量輸出端，輸出功率驅(qū)動電路八組，具有相同的電路結(jié)構(gòu)以一路為例，光電隔離選 用4N25，集成驅(qū)動選用74LS06，開關(guān)控制管選用TIP127，繼電器選用固態(tài)繼電器，輸出插口 選用單列四腳插座，82C55的一路輸出信號接光電藕合4N25，經(jīng)隔離后的信號接集成驅(qū)動 74LS06的一個單元，集成驅(qū)動74LS06的一個單元輸出信號推動功率放大管TIP127，功率放 大管TIP127的開關(guān)回路串接固態(tài)繼電器控制端，控制固態(tài)繼電器觸點(diǎn)通、斷；一路輸出端 口連接到充電固態(tài)繼電器J1的控制端，一路輸出端口連接到驅(qū)動固態(tài)繼電器J3的控制端， 一路輸出端口連接到驅(qū)動固態(tài)繼電器J4的控制端，一路輸出端口連接到供電固態(tài)繼電器 J5的控制端，一路輸出端口連接到驅(qū)動固態(tài)繼電器J6的控制端，一路輸出端口連接到充電 固態(tài)繼電器J7的控制端，兩路輸出端口分別連接到充電器內(nèi)的兩路變壓固態(tài)繼電器的控 制端，操作控制器經(jīng)啟動開關(guān)連接到前位蓄電池的正極與負(fù)極之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動自行車自充電方法和自充電電動自行車。由帶測速發(fā)電機(jī)的前輪，安裝兩組蓄電池的“V”型車架，安裝調(diào)速控制轉(zhuǎn)柄、功能控制轉(zhuǎn)柄的操作手把，操作控制器、充電控制器、調(diào)速器、減震器、帶驅(qū)動電動機(jī)的后輪和后車架，傳動組件、座凳、后架組成自充電電動自行車。前輪安裝在操作手把的前叉內(nèi)，操作手把與“V”型車架的一端連接。后輪安裝在后車架內(nèi)，后車架與“V”型車架的平底端側(cè)面鉸鏈連接?！癡”型車架的另一端安裝減震器，連接處車架鋼管內(nèi)裝入座凳，減震器的另一端與后車架鉸鏈連接?！癡”型車架的平底部分安裝的轉(zhuǎn)動筒體內(nèi)安裝轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸上安裝大鏈盤和腳踏板，大鏈盤上安裝的鏈條與后輪軸上一側(cè)安裝的帶棘爪小鏈輪連接。能回收自充電電動自行車運(yùn)動時具有的動能，利用自充電電動自行車健身鍛煉時所消耗的能量，轉(zhuǎn)換成電能儲存在蓄電池內(nèi)。
文檔編號B60L7/16GK101741125SQ20081017795
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者陳炯 申請人:陳炯