專利名稱：供電裝置的制作方法
技術領域：
車輛或電動車在行駛時，都會有顛簸和振動，電動車上的物體都會隨之發(fā)生振動， 本發(fā)明的技術方案是把車輛上的物體的振動的能量轉(zhuǎn)換成電能給電動車動力用的可充電電池充電和給電動機供電。這個技術方案把沒用的機械振動的能量轉(zhuǎn)換成電能，這個轉(zhuǎn)換成電能的過程不消耗電動車的動力系統(tǒng)的能量，這樣可以節(jié)約能源，提供一種新能源，并且可以對可充電電池進行均衡充電有利于延長可充電電池的使用壽命，由于在電動車行駛時伴隨著自充電可以延長電動車的行駛路程。
背景技術：
以往，車輛或電動車在行駛時，車輛上的物體的振動的能量都沒有被利用上，這種能量都被浪費。本發(fā)明的技術方案是把車輛上的物體的振動的能量轉(zhuǎn)換成電能給電動車動力用的可充電電池充電和給電動機供電。這個技術方案把沒用的機械振動的能量轉(zhuǎn)換成電能，這個轉(zhuǎn)換成電能的過程不消耗電動車的動力系統(tǒng)的能量，這樣可以節(jié)約能源，提供一種新能源，并且可以對可充電電池進行均衡充電有利于延長可充電電池的使用壽命，由于在電動車行駛時伴隨著自充電可以延長電動車的行駛路程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決現(xiàn)有技術中的上述問題而完成的，其目的是提供一種供電裝置把車輛上的物體的振動的能量轉(zhuǎn)換成電能儲存起來，給可充電電池充電和給電動機供 H1^ ο為了解決上述任務，本發(fā)明采用的技術方案是一種供電裝置，安裝在車輛上，包括儲電器，整流電路，磁鐵，線圈；當車輛行駛時振動時磁鐵與線圈發(fā)生相對運動，把物體振動的能量轉(zhuǎn)換成電能，使線圈的輸出端輸出感生電壓，線圈輸出的感生電壓經(jīng)由整流電路整流后給儲電器充電。所述儲電器是可充電電池。所述可充電電池至少由兩個可充電電池單元串聯(lián)連接組成。所述線圈輸出的感生電壓給所述可充電電池單元均衡充電。還包括控制器，轉(zhuǎn)換開關；控制器檢測可充電電池單元的電壓，控制器控制轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)換到預定電壓值的可充電電池單元使所述線圈輸出的感生電壓對這個可充電電池單元均衡充電。還包括彈性器件，用于維持所述磁鐵與所述線圈之間的相對運動。所述線圈中的感生電流產(chǎn)生的磁場與所述磁鐵的磁場相互作用用于減小振動。所述車輛是電動車，所述線圈輸出的感生電壓還給電動機供電。所述磁鐵或所述線圈安裝在所述車輛的防振動系統(tǒng)。一種供電裝置，安裝在車輛上，包括彈性器件，控制器，轉(zhuǎn)換開關，至少兩個可充電電池單元串聯(lián)連接，整流電路，磁鐵，線圈；彈性器件用于維持磁鐵與線圈之間的相對運動；當電動車行駛時振動時磁鐵與線圈發(fā)生相對運動，把物體振動的能量轉(zhuǎn)換成電能，使線圈的輸出端輸出感生電壓；控制器檢測可充電電池單元的電壓，控制器控制轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)換到預定電壓值的可充電電池單元使線圈輸出的感生電壓經(jīng)由整流電路對這個可充電電池單元均衡充電。


圖1是供電裝置結(jié)構的橫切面示意圖；圖2是供電裝置給電池充電及給電動機供電的電路圖；圖3是供電裝置給電池單元均衡充電的電路圖；圖4是控制器的電路結(jié)構示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例1:在本實施例中，車輛是指電動自行車，簡稱電動車。電動車在行駛時，都會發(fā)生顛簸，電動車上的物體(人體和物品)都會發(fā)生上下振動，簡稱振動。電動車上的物體(人體和物品)振動的能量是沒用的機械能，如果把這種振動的能量轉(zhuǎn)化成電能給電動車的電動機供電或給電動車的用于電動機供電的儲電器充電，就可以節(jié)約能源，提供一種新能源，延長電動車的行駛路程，延長電動車的儲電器(可充電電池)的使用壽命。本實施例中儲電器是可充電電池。儲電器還可以是電容，使用電容作為儲電器的好處是，電容的使用壽命長，沒有過放電壓的限制，沒有廢電池污染。如果儲電器是電容，則電路圖中電池的圖形符號表示電容。本實施例是把供電裝置安裝在電動車的座位下方，如圖1所示。在圖1中，圓柱型支撐桿100的下方B端固定在電動自行車的三角架(未示出)上。上支撐板900的上方T 端的上面是座位(未示出)。支撐桿100的橫切面200。磁鐵300。圓柱形線圈骨架的橫切面400，簡稱線圈骨架400。線圈骨架400與支撐桿100的固定端500。線圈600繞在骨架 400上(是橫切面)。下支撐板700固定在支撐桿100上，彈簧800的下端固定在下支撐板 700上。上支撐板900，彈簧800的上端固定在上支撐板900上。彈簧800也稱彈性器件，用于維持磁鐵300在線圈600中的上下振動用于維持磁鐵300與線圈600之間的相對運動， 用于恢復磁鐵300與線圈600之間的相對位置。磁鐵300的上端固定在上支撐板900上， 磁鐵300在線圈600中可以上下振動或相對運動。為了敘述方便把上支撐板900稱為座位 900。傳統(tǒng)的座位都有彈簧800這就是防振動系統(tǒng)，這就把磁鐵300和線圈600安裝在電動車的座位的防振動系統(tǒng)中。當電動車行駛時，由于路面不是非常平坦，電動車一般都會上下振動，引起座位 900上下振動，由于座位上面的人體重力作用和彈簧800的彈力作用，使得磁鐵300在線圈 600中上下振動，即使得磁鐵300在線圈600中相對運動。磁鐵300在線圈600中相對運動引起線圈600中的磁通量變化，在線圈600中產(chǎn)生感生電動勢，在線圈600的輸出端輸出感生電壓，把人體(物體)振動的能量轉(zhuǎn)換成電能。電原理圖如圖2所示，磁鐵300在線圈600中上下運動，在線圈600的輸出端輸出感生電壓，線圈600的兩個電壓輸出端分別連接整流電路Ul的兩個輸入端1和2，整流電路Ul的電壓輸出端3是正電壓輸出端連接電池組中的電池單元BTl的正極還連接電動機 MOTOR的正極，整流電路Ul的輸出端4是負電壓輸出端連接電池組中的電池單元BT3的負極還連接電動機MOTOR的負極。電池組或電池是由電池單元BT1，電池單元BT2和電池單元BT3串聯(lián)連接構成，三個可充電電池單元串聯(lián)連接。串聯(lián)是指電池單元BTl的負極連接電池單元BT2的正極，電池單元BT2的負極連接電池單元BT3的正極。本實施例中假設電池組是由3個電池單元串聯(lián)組成，當然也可以由任意個電池單元串聯(lián)組成。本實施例中的電池是指可充電電池，例如各類鋰電池或鉛酸電池。整流電路Ul可以是半波整流電路，也可以是橋式整流電路，是把輸入的交流電整流成為直流電輸出。線圈600輸出的感生電壓經(jīng)由整流電路Ul整流后給可充電電池BT1，BT2和BT3充電還給電動機MOTOR供電。如果儲電器是電容，則圖形符號BT1，BT2和BT3表示電容。磁鐵300在線圈600中振動，在線圈600中產(chǎn)生感生電壓，線圈600與電動機MOTOR 和電池形成電流回路，在線圈600中有感生電流流過，線圈600中的感生電流所產(chǎn)生的磁場與磁鐵300所產(chǎn)生的磁場相互排斥或吸引阻止磁鐵300振動，所以磁鐵300在線圈600中產(chǎn)生的感生電流所產(chǎn)生的磁場與磁鐵300相互作用有減小振動的作用。這種減小振動，這種防振動方法，對電動車上的人體或貨物都有好處，給人體帶來舒適感，對貨物不容易損壞。均衡是指為了給電動車提供足夠的電壓，可充電電池包(或組)通常由多個可充電電池(單元)串聯(lián)而成，但是如果可充電電池之間的容量失配便會影響整個可充電電池包的容量。為此，我們需要對失配的可充電電池進行均衡?？沙潆婋姵匕ǔＳ梢粋€或幾個可充電電池組并聯(lián)，每個可充電電池組由3到4 個可充電電池串聯(lián)構成。這種組合方式能滿足電動車應用所需的電壓和功率要求。然而， 這種應用普遍的配置通常并不能發(fā)揮其最大功效，因為如果某個串聯(lián)的可充電電池的容量與其它可充電電池不匹配將會降低整個可充電電池包的容量?？沙潆婋姵厝萘康牟黄ヅ浒ǔ潆姞顟B(tài)(SOC)失配和容量/能量(C/E)失配。在兩種情況下，可充電電池包的總?cè)萘慷贾荒苓_到最弱可充電電池的容量。在大多數(shù)情況下，引起可充電電池失配的原因是工藝控制和檢測手段的不完善。采用可充電電池均衡處理技術可解決充電狀態(tài)失配和容量/能量失配問題，從而改進串聯(lián)可充電電池包的性能。只有當可充電電池包中的可充電電池是串聯(lián)的，同時串聯(lián)的可充電電池等于或大于兩級時才會考慮可充電電池均衡問題。開路電壓或閉路電壓可作為充電狀態(tài)的一個衡量標準。當可充電電池包中的可充電電池不均衡時，它的可用容量將減少，串聯(lián)可充電電池包中容量最低的可充電電池將決定可充電電池包的總?cè)萘俊Ｔ诓痪獾目沙潆婋姵匕?，一個或幾個可充電電池會在其它可充電電池尚需充電時便已達到最大容量。而在放電時，未完全充電的可充電電池又會比其它可充電電池先放完電，使可充電電池包因電壓不足而提前停止供電。當容量最小的可充電電池達到關斷電壓(過放電壓)時，整個可充電電池包便會停止放電，而此時其它可充電電池仍有剩余容量，這樣使總?cè)萘拷档?。長此以往， 容量最小的可充電電池便會比其它可充電電池性能衰退更快，經(jīng)過多個充/放電周期后將加速容量損耗。如果串聯(lián)可充電電池包的某個可充電電池不符合標準，或者在封裝前放置過久， 在充滿電后電壓差可達150mV，從而使可充電電池包的總?cè)萘肯陆?3-18%。電池均衡的電原理圖，如圖3所示，當電動車行駛時，引起磁鐵300在線圈600中上下振動，磁鐵300在線圈600中相對運動，在線圈600的輸出端輸出感生電壓，把人體(物體)振動的能量轉(zhuǎn)換成電能，線圈600的兩個輸出端分別連接整流電路Ul的兩個輸入端1
5和2，整流電路Ul的輸出端3是正電壓輸出端連接轉(zhuǎn)換開關Kl的轉(zhuǎn)換臂S。轉(zhuǎn)換開關Kl 有3個觸點S1，S2和S3，還有一個控制端G，在控制端G輸入預定的信號可以選擇轉(zhuǎn)換臂S 分別連接觸點S1、S2或S3。轉(zhuǎn)換開關Kl的觸點Sl連接電池單元BTl的正極還連接控制器 CTL的W5線還連接電動機MOTOR的正極。電池BTl的負極連接電池BT2的正極，還連接轉(zhuǎn)換開關Kl的觸點S2，還連接控制器CTL的W4線。電池BT2的負極連接電池BT3的正極，還連接轉(zhuǎn)換開關Kl的觸點S3，還連接控制器CTL的W3線。電池BT1、BT2或BT3也稱為電池單元BT1、BT2或BT3。轉(zhuǎn)換開關Kl的控制端G連接控制器CTL的W6線。轉(zhuǎn)換開關K2有一個轉(zhuǎn)換臂S，有3個觸點Si，S2和S3，還有一個控制端G，在控制端G輸入預定的信號可以選擇轉(zhuǎn)換臂S分別連接觸點S1、S2或S3。整流電路Ul的輸出端4是負極輸出端連接轉(zhuǎn)換開關K2的轉(zhuǎn)換臂S。轉(zhuǎn)換開關K2的觸點Sl連接電池BTl的負極。轉(zhuǎn)換開關K2的觸點 S2連接電池BT2的負極。轉(zhuǎn)換開關K2的觸點S3連接電池BT3的負極，還連接控制器CTL 的W2線，還連接電動機MOTOR的負極。轉(zhuǎn)換開關的控制端G連接控制器CTL的Wl線。轉(zhuǎn)換開關Kl和轉(zhuǎn)換開關K2是同步轉(zhuǎn)換。電池組或電池是由電池單元BT1，電池單元BT2和電池單元BT3串聯(lián)連接構成，三個可充電電池單元串聯(lián)連接。串聯(lián)是指電池單元BTl的負極連接電池單元BT2的正極，電池單元BT2的負極連接電池單元BT3的正極。控制器CTL分別檢測電池單元BTl、BT2或BT3，找出電池單元BTl、BT2或BT3之中電壓最低的電池單元。例如，控制器CTL通過檢測線W5和W4檢測到電池單元BTl的電壓為3. 2V ；控制器CTL通過檢測線W4和W3檢測到電池單元BT2的電壓為3. 3V ；控制器CTL 通過檢測線W3和W2檢測到電池單元BT3的電壓為3. 4V。控制器CTL判別出電池單元BTl 是電壓最低的電池單元?？刂破鰿TL中的監(jiān)控程序是對預定值為最低電壓值的電池單元進行均衡充電?？刂破骺刂妻D(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)換到預定電壓值(即最低電壓值)的可充電電池單元使所述線圈輸出的感生電壓對這個可充電電池單元均衡充電。也就是這時控制器CTL決定對最低電壓值的電池單元BTl進行均衡充電，控制器CTL通過控制線W6控制轉(zhuǎn)換開關Kl， 使轉(zhuǎn)換開關Kl的轉(zhuǎn)換臂S連接觸點Si，同時控制器CTL通過控制線Wl控制轉(zhuǎn)換開關K2， 使轉(zhuǎn)換開關K2的轉(zhuǎn)換臂S連接觸點Si。這樣線圈600輸出的感生電壓經(jīng)整流電路Ul整流后對電池單元BTl進行均衡充電，也就是，整流電路Ul的正極輸出端3通過轉(zhuǎn)換開關Kl直接連接到BTl的正極，整流電路Ul的負極輸出端4通過轉(zhuǎn)換開關K2直接連接到BTl的負極，直接對電池單元BTl進行均衡充電，這時只對BTl進行均衡充電。由于對電池單元BTl進行均衡充電，電池單元BTl的電壓繼續(xù)上升或保持不變。 由于電池組這時要給電動機MOTOR供電，電池組在放電，電池單元BT2和BT3的電壓繼續(xù)下降。假設，控制器CTL這時檢測到電池單元BT2是電池組中電壓最低的電池單元?？刂破?CTL通過控制線W6控制轉(zhuǎn)換開關Kl的轉(zhuǎn)換臂S連接觸電S2，同時控制器CTL通過控制線 Wl控制轉(zhuǎn)換開關K2的轉(zhuǎn)換臂S連接觸電S2，這時線圈600輸出的感生電壓經(jīng)由整流電路 Ul整流后對電池單元BT2進行均衡充電，這時直接對電池單元BT2進行充電，這時只對BT2 進行充電。這就是，控制器控制轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)換到預定電壓值的可充電電池單元使所述線圈輸出的感生電壓對這個可充電電池單元均衡充電?？刂破鰿TL由模擬信號放大器(運算放大器)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)、微處理器、程序儲存器、數(shù)據(jù)儲存器、1/0 口、即單片計算機(MCU)組成。圖4是控制器CTL的電路連接結(jié)構圖，電池單元BTl正極連接控制器CTL的W5線即模擬信號放大器AMP的模擬信號正極輸入端W5，電池單元BTl負極連接控制器CTL的W4線即模擬信號放大器AMP的模擬信號負極輸入端W4。模擬信號放大器AMP的模擬信號輸出端經(jīng)由信號線LNl連接模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的信號輸入端，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的控制端經(jīng)由控制線LN2連接單片計算機MCU 的控制端，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的數(shù)據(jù)信號輸出端經(jīng)由數(shù)據(jù)線BUSl連接單片計算機MCU數(shù)據(jù)信號輸入端。單片計算機MCU通過控制線LN2控制模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。單片計算機MCU的程序儲存器固化了預定的監(jiān)控程序。單片計算機MCU的I/O輸出口接Wl 線。單片計算機MCU的另一個I/O輸出口接W6線?？刂破鰿TL的W2線和W3線重復W4線和W5線的電路連接結(jié)構。供電裝置中的線圈600和磁鐵300不僅可以安裝在座位的下方即安裝在座位的防振動系統(tǒng)；供電裝置中的線圈600和磁鐵300還可以安裝在其它部位，例如安裝在車輪上方即安裝在車輪的防振動系統(tǒng)。本發(fā)明所述的供電裝置不僅可以應用在電動自行車上，還可以應用在電動三輪車上或電動多輪車上，也可以應用在混合動力車(燃油/電動車)上，也可以應用在燃油動力車上。
權利要求
1.一種供電裝置，安裝在車輛上，包括儲電器，整流電路，磁鐵，線圈，其特征在于，當車輛行駛時振動時磁鐵與線圈發(fā)生相對運動，把物體振動的能量轉(zhuǎn)換成電能，使線圈的輸出端輸出感生電壓，線圈輸出的感生電壓經(jīng)由整流電路整流后給儲電器充電。
2.如權利要求1所述的供電裝置，其特征在于，所述儲電器是可充電電池。
3.如權利要求2所述的供電裝置，其特征在于，所述可充電電池至少由兩個可充電電池單元串聯(lián)連接組成。
4.如權利要求3所述的供電裝置，其特征在于，所述線圈輸出的感生電壓給所述可充電電池單元均衡充電。
5.如權利要求1或3所述的供電裝置，還包括控制器，轉(zhuǎn)換開關；其特征在于，控制器檢測可充電電池單元的電壓，控制器控制轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)換到預定電壓值的可充電電池單元使所述線圈輸出的感生電壓對這個可充電電池單元均衡充電。
6.如權利要求1所述的供電裝置，其特征在于，還包括彈性器件，用于維持所述磁鐵與所述線圈之間的相對運動。
7.如權利要求1所述的供電裝置，其特征在于，所述線圈中的感生電流產(chǎn)生的磁場與所述磁鐵的磁場相互作用用于減小振動。
8.如權利要求1所述的供電裝置，其特征在于，所述車輛是電動車，所述線圈輸出的感生電壓還給電動機供電。
9.如權利要求1所述的供電裝置，其特征在于，所述磁鐵或所述線圈安裝在所述車輛的防振動系統(tǒng)。
10.一種供電裝置，安裝在車輛上，包括彈性器件，控制器，轉(zhuǎn)換開關，至少兩個可充電電池單元串聯(lián)連接，整流電路，磁鐵，線圈；其特征在于，彈性器件用于維持磁鐵與線圈之間的相對運動；當電動車行駛時振動時磁鐵與線圈發(fā)生相對運動，把物體振動的能量轉(zhuǎn)換成電能，使線圈的輸出端輸出感生電壓；控制器檢測可充電電池單元的電壓，控制器控制轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)換到預定電壓值的可充電電池單元使線圈輸出的感生電壓經(jīng)由整流電路對這個可充電電池單元均衡充電。
全文摘要
車輛(電動車)在行駛時，車輛上的物體發(fā)生振動，本發(fā)明是把物體的振動的能量轉(zhuǎn)換成電能給可充電電池充電和給電動機供電。本發(fā)明把沒用的機械振動的能量轉(zhuǎn)換成電能，可以節(jié)約能源，提供一種新能源，并且對可充電電池進行均衡充電有利于延長可充電電池的使用壽命，由于在車輛行駛時給可充電電池自充電可以延長行駛路程。一種供電裝置，安裝在車輛上，包括儲電器，整流電路，磁鐵，線圈；當車輛行駛時振動時磁鐵與線圈發(fā)生相對運動，把物體振動的能量轉(zhuǎn)換成電能，使線圈的輸出端輸出感生電壓，線圈輸出的感生電壓經(jīng)由整流電路整流后給儲電器充電。線圈輸出的感生電壓給可充電電池單元均衡充電，還給電動機供電。
文檔編號H02K35/00GK102170164SQ201010577930
公開日2011年8月31日 申請日期2010年11月28日 優(yōu)先權日2010年11月28日
發(fā)明者吳嘉懿 申請人:吳嘉懿