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
技術領域：
本發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、功能控制轉柄、操作控制器、充電控制器、前輪測速發電機、后輪驅動電動機、 蓄電池組成能量回收和自充電系統。
背景技術：
目前使用的電動自行車一般由后輪電動機、速度控制器、儀表顯示組成電驅動系 統，驅動電動自行車運行。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麗脈寬調制電路。輸出脈寬可改變的控制信號，經放大后驅動MOSFET開關管的柵極， 對串接在蓄電池與M0SFET開關管源極之間的電動機進行直流調壓。通過改變施加在后輪 電動機的電壓，達到電動自行車調速目的。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濟的技術方案。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，易發生交通事故。 由上所述，采用現有技術的電動自行車功能單一，攜帶相同容量的蓄電池續行路 程短，制動滑行距離長，安全性能差，電動自行車運行使具有的動能不能有效回收。
發明內容
針對采用現有技術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，電動自行車運行時具有的動能不能有效回收，功能單一的不足。本發明 的主要目的是提供一種電動自行車自充電方法，回收電動自行車運行時具有的能量，轉換 為電能儲存在蓄電池內，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，轉換 為電能儲存在蓄電池內，供家庭家用電器使用。本發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、功能控制轉柄、操 作控制器、充電控制器、前輪測速發電機、后輪驅動電動機、蓄電池組成能量回收系統。既能 回收自充電電動自行車運動時具有的動能，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，并轉換成電能儲存在蓄電池內。 本發明的上述目的是這樣實現的由帶測速發電機的前輪，安裝了兩組蓄電池箱 和蓄電池的"V"型車架、安裝了調速控制轉柄、功能控制轉柄、剎車把的操作手把，操作控制 器、充電控制器，調速器、減震器，帶驅動電動機的后輪和后車架，傳動組件，座凳，后架組成 自充電電動自行車。具體結構是帶測速發電機的前輪安裝在操作手把的前叉內用螺釘固 定，操作手把與"V"型車架的前蓄電池箱焊接連接。帶驅動電動機的后輪安裝在后車架內，后車架與"V"型車架的底端側面鉸鏈連接。"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動筒體內安裝滾動軸承，滾動軸 承支承轉動軸，轉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柄和剎車把，操作手把的右把 上安裝調速控制轉柄和剎車把。"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，操作控制器和充電控制器放置在控制箱內。調速控制轉 柄輸出線與調速器輸入線連接，調速器輸出線分別連接驅動電動機的正極和負極。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速器輸入控制線。 由傳動組件、功能控制轉柄、操作控制器、充電控制器、測速發電機、后輪驅動電動
機、蓄電池組成能量回收系統。其特征是，前輪測速發電機工作在發電機狀態，后輪驅動電
動機分時工作在電動機狀態或發電機狀態，電動自行車自充電方法包括 (1)、驅動電動機正極經充電固態繼電器觸點Jl連接到充電器內逆變電路正極，
驅動電動機負極連接到充電器內逆變電路負極；充電器內整流電路輸出正極連接后位蓄電
池正極，充電器內整流電路輸出負極連接后位蓄電池負極； (2)、后位蓄電池正極經驅動固態繼電器J3觸點連接調速器正極，后位蓄電池負 極經驅動固態繼電器J4觸點與調速器負極連接； (3)、前位蓄電池正極經供電固態繼電器J5觸點連接后位蓄電池的負極；前位蓄 電池負極經供電固態繼電器J6觸點連接驅動電動機負極； (4)、測速發電機正極經充電固態繼電器觸點J7連接到充電器內逆變電路正極， 測速發電機負極連接到充電器內逆變電路負極；充電器內整流電路輸出正極連接前位蓄電 池正極，充電器內整流電路輸出負極連接前位蓄電池負極； (5)、功能控制轉柄的輸入端連接前位蓄電池的正極，三路觸點分別連接三路輸 出，三路輸出分別連接分壓電阻，三路分壓電阻中點分別連接到操作控制器的三路輸入端 □; (6)、前輪測速發電機正極連接分壓電阻，分壓電阻中點連接到操作控制器的一路 輸入端口 ； (7)、后輪驅動電動機正極連接分壓電阻，分壓電阻中點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的兩路變壓固態繼電器的 控制端，兩路變壓固態繼電器觸點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，連接到驅動固態繼電器J3的控制端
(11)、操作控制器的一路輸出端口，連接到驅動固態繼電器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，連接到驅動固態繼電器J6的控制端
(14)、操作控制器的一路輸出端口，連接到充電固態繼電器J7的控制端
(15)、操作控制器經啟動開關連接到前位蓄電池的正極與負極之間；
(16)、操作功能控制轉柄發出控制信號，操作控制器從輸入端口采集信號，從控制 端口發出控制信號，使 ①、一路控制信號使能充電固態繼電器Jl的控制端 通、斷，控制驅動電動機工作于發電機狀態的時間；
②、一路控制信號使能驅動固態繼電器J3的控制端 通、斷，控制驅動電動機工作于電動機狀態的時間；
③、一路控制信號使能驅動固態繼電器J4的控制端 通、斷，控制驅動電動機工作于電動機狀態的時間；
、一路控制信號使能供電固態繼電器J5的控制端 通、斷，改變驅動電壓； ⑤、一路控制信號使能供電固態繼電器J6的控制端 通、斷，改變驅動電壓； ⑥、一路控制信號使能充電固態繼電器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)、功能控制轉柄轉動到"行駛"位置，操作控制器讀取功能控制轉柄輸出的信 號，從輸出端口發出控制信號，控制固態繼電器觸點連接后位蓄電池與后輪驅動電動機，驅 動自充電電動自行車行駛；控制前輪測速電動機工作在發電機狀態，發出的電壓經充電器 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，功能控制轉柄轉動到"加速"位置，操作控制器讀 取功能控制轉柄輸出的信號，從輸出端口發出控制信號。控制前位蓄電池和后位蓄電池串 聯連接后向后輪驅動電動機供電，保持自充電電動自行車高速運行； (3)、自充電電動自行車行駛中，功能控制轉柄轉動到"制動"位置，操作控制器讀 取功能控制轉柄輸出的信號，從輸出端口發出控制信號。控制前輪測速發電機發出的電壓 經充電控制器，以較大功率向前位蓄電池充電回收動能并產生制動；控制后輪驅動電動機 工作在發電機狀態，發出的電經充電控制器，以較大功率向后位蓄電池充電回收動能并產 生制動。 在上述過程中，蹬動轉動軸，通過大鏈盤帶動后輪旋轉，既補充部分動能保持騎行 速度，又可將補充的動能轉換為電能向蓄電池充電。轉動調速控制轉柄，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，功能控制轉柄轉動到 "制動"位置，操作控制器讀取功能控制轉柄輸出的信號，從輸出端口發出控制信號。控制固 態繼電器觸點連接驅動電動機與充電控制器連接，充電控制器與后位蓄電池連接；
(2)、蹬動轉動軸，通過大鏈盤帶動后輪驅動電動機旋轉，后輪驅動電動機發出的 電經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，達到鍛煉身體的目的。 采用上述技術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 車運行時具有的動能轉換成電能對蓄電池充電，攜帶相同容量的蓄電池，續行路程長；制動
，控制充電固態繼電器觸點的 ，控制驅動固態繼電器觸點的 ，控制驅動固態繼電器觸點的 ，控制供電固態繼電器觸點的 ，控制供電固態繼電器觸點的 ，控制充電固態繼電器觸點的
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，轉換成電能儲存在蓄電池內。結構緊湊、體積小、重量輕、騎行靈 活，因此，非常適宜在家庭中使用。
以下結合附圖對采用本發明的實施例進行具體描述，其中
圖1是采用本發明的自充電電動自行車的主視圖。 圖1中標號1是前輪、2是測速發電機、3是前叉、4是操作手把、5是調速控制轉柄、 6是功能控制轉柄、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是驅動電動機、15是支承腳架。
具體實施例方式
圖1所示是由帶測速發電機的前輪，安裝了兩組蓄電池箱和控制箱的V型車架，安 裝了調速控制轉柄、功能控制轉柄、剎車把的操作手把，操作控制器、充電控制器、調速器、 減震器、帶驅動電動機的后輪和后車架、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動筒體，側面焊接后車架安裝鉸鏈座。 如圖1所示，傳動組件由轉動筒體、轉動軸、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、右旋內螺紋。轉動軸采用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 條采用符合國家標準的標準件。 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。 如圖1所示，功能控制轉柄由轉把、觸點板組成。轉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。觸點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，裝入帶圓盤的長圓筒形內，輸入觸點連接蓄電池的正極，三路輸出 觸點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。蓄電池 的正極和負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，用蓄電池箱蓋蓋住。后位蓄電池正極經驅動固態繼電器J3觸點連接調速器正極，后位蓄電池負極經驅動固
態繼電器J4觸點與調速器負極連接。前位蓄電池正極經供電固態繼電器J5觸點連接后位
蓄電池的負極，前位蓄電池負極經供電固態繼電器J6觸點連接驅動電動機負極。 如圖1所示，前輪、后輪、測速發電機、驅動電動機采用符合國家標準的標準件。前
輪、后輪選用鋼絲輻條形式，在前輪中軸上安裝測速發電機，后輪中軸上安裝驅動電動機，
中軸上一個側面安裝帶棘爪小鏈輪， 一個側面安裝剎車盤。 如圖1所示，前叉、后車架、操作手把、剎車把、減震器、調速控制轉柄、調速器采用 符合國家標準的標準件。 充電控制器的原理和硬件制作如《開關電路技術》、《開關電源》、《新型穩壓電源及 應用實例》文中所述，其具體制作方法，本專業的技術人員對此已相當熟悉，不用贅述。實 施例中，充電控制器由P麗集成芯片及外圍電阻、電容、驅動放大管、逆變開關管、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，驅動放大管選用NPN型三極管，逆 變開關管選用N溝道M0SFET開關管。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，連接另一支驅動放 大管NPN型三極管的基極，兩支驅動放大管NPN型三極管的集電極連接成推挽連接形式連 接發電機的負極，兩支NPN型三極管的基極與發射極之間分別正向并聯二極管。 一支逆變 開關管N溝道M0SFET開關管的柵極，連接一支驅動放大管NPN型三極管的發射極，另一支 逆變開關管N溝道M0SFET開關管的柵極，連接另一支驅動放大管NPN型三極管的發射極， 兩支逆變開關管N溝道M0SFET開關管的源極連接后接發電機的負極，兩支逆變開關管N溝 道M0SFET開關管的漏極，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供電固態繼電器的觸點與發電機的正極連接。N溝道M0SFET開關管 安裝在散熱片上，散熱片安裝在充電控制器盒上，通過機盒散熱。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匝引出端頭分別經變壓固態繼電器觸點連接整流電路輸入端。整流二級管連接成 全橋整流電路，電容器并聯在全橋整流電路的正、負極，發電機輸出的電流整流后經電容器 濾波向蓄電池充電。 操作控制器由單片機系統、輸入接口電路、輸出驅動電路組成。實施例中，單片機 芯片選用AT89C51 ，輸入輸出接口芯片選用82C55,輸入接口電路八組，輸出功率驅動電路 八組。將操作系統，輸入接口電路制作在主電路板上，開關控制的輸出驅動電路分別單獨制 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系列單片微型計算機及其應用》、《操作原 理及制作》、《操作應用系統設計與實踐》、《微型計算機控制基礎》文中所述。在選定單片機 芯片、輸入輸出接口芯片后，地址總線、數據總線、控制總線、片選信號可按規定連接，其具 體方法，本專業的技術人員對此已相當熟悉，不用贅述。實施例中，82C55的PA0、PA1、PA2、
PA3、 PA4、 PA5、 PA6、 PA7作為開關量輸入端，輸入接口電路具有相同的結構82C55的PA0、 PA1、 PA2、 PA3、 PA4、 PA5、 PA6、 PA7分別接上拉電阻后再接開關的一端，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4N25隔離后，連接到 82C55的一路輸入端口 ，五路分壓電阻中點分別連接到五路輸入端口 。 PB0、 PB1、 PB2、 PB3、 PB4、 PB5、 PB6、 PB7作為開關量輸出端，輸出功率驅動電路八組，以一路為例，光電隔離選 用4N25，集成驅動選用74LS06，開關控制管選用TIP127，繼電器選用固態繼電器，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，經隔離后的信號接集成驅動 74LS06的一個單元，集成驅動74LS06的一個單元輸出信號推動功率放大管TIP127，功率放 大管TIP127的開關回路串接固態繼電器控制端，控制固態繼電器觸點通、斷。
如圖1所示，前輪中軸安裝在前叉內用螺釘固定，操作手把安裝在前叉的上面，左 把上安裝功能控制轉柄和剎車把，右把上安裝調速控制轉柄和剎車把。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，操作控制器、充電控制器放置在控制箱內。"V"型車架的平底部分焊接安裝的轉 動筒體內安裝滾動軸承、滾動軸承支承轉動軸，轉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。調速控制轉柄輸出線用插頭和插座與調速器輸入線連接，調速 器輸出線用插頭和插座分別連接驅動電動機的正極和負極。功能控制轉柄三路輸出用插頭 和插座分別連接分壓電阻，三路分壓電阻中點分別連接到操作控制器的三路輸入端口。前 輪測速發電機正極連接分壓電阻，分壓電阻中點連接到操作控制器的一路輸入端口 ；后輪 驅動電動機正極連接分壓電阻，分壓電阻中點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速器輸入控制線。
在PC微型計算機上，根據操作控制器的控制功能要求
1、編寫實現控制功能的源程序；
2、交叉匯編控制源程序； 3、匯編后的源程序代碼，通過PC微型計算機的通訊接口輸入到單片機開發器；
4、操作開發器連接輸入接口與輸出功率驅動電路進行實際調試；
5、將調試正確的控制程序代碼，固化在AT89C51芯片內。 自充電電動自行車使用時，由AT89C51芯片內固化的控制軟件控制實現各項功 能。 以上所述的僅是采用本發明原理，把自充電電動自行車運行時具有的能量，健身 鍛煉時所消耗的能量，轉換成電能儲存在蓄電池內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化實施例。應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發明原 理的前提下，還可以作出若干變型和改進，以至開發出其它的產品，也應視為屬于本發明原 理的保護范圍。
權利要求
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)、驅動電動機正極經充電固態繼電器觸點J1連接到充電器內逆變電路正極，驅動電動機負極連接到充電器內逆變電路負極；充電器內整流電路輸出正極連接后位蓄電池正極，充電器內整流電路輸出負極連接后位蓄電池負極；(2)、后位蓄電池正極經驅動固態繼電器J3觸點連接調速器正極，后位蓄電池負極經驅動固態繼電器J4觸點與調速器負極連接；(3)、前位蓄電池正極經供電固態繼電器J5觸點連接后位蓄電池的負極；前位蓄電池負極經供電固態繼電器J6觸點連接驅動電動機負極；(4)、測速發電機正極經充電固態繼電器觸點J7連接到充電器內逆變電路正極，測速發電機負極連接到充電器內逆變電路負極；充電器內整流電路輸出正極連接前位蓄電池正極，充電器內整流電路輸出負極連接前位蓄電池負極；(5)、功能控制轉柄的輸入端連接前位蓄電池的正極，三路觸點分別連接三路輸出，三路輸出分別連接分壓電阻，三路分壓電阻中點分別連接到操作控制器的三路輸入端口；(6)、前輪測速發電機正極連接分壓電阻，分壓電阻中點連接到操作控制器的一路輸入端口；(7)、后輪驅動電動機正極連接分壓電阻，分壓電阻中點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的兩路變壓固態繼電器的控制端，兩路變壓固態繼電器觸點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，連接到驅動固態繼電器J3的控制端；(11)、操作控制器的一路輸出端口，連接到驅動固態繼電器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，連接到驅動固態繼電器J6的控制端；(14)、操作控制器的一路輸出端口，連接到充電固態繼電器J7的控制端；(15)、操作控制器經啟動開關連接到前位蓄電池的正極與負極之間；(16)、操作功能控制轉柄發出控制信號，操作控制器從輸入端口采集信號，從控制端口發出控制信號，使①、一路控制信號使能充電固態繼電器J1的控制端，控制充電固態繼電器觸點的通、斷，控制驅動電動機工作于發電機狀態的時間；②、一路控制信號使能驅動固態繼電器J3的控制端，控制驅動固態繼電器觸點的通、斷，控制驅動電動機工作于電動機狀態的時間；③、一路控制信號使能驅動固態繼電器J4的控制端，控制驅動固態繼電器觸點的通、斷，控制驅動電動機工作于電動機狀態的時間；④、一路控制信號使能供電固態繼電器J5的控制端，控制供電固態繼電器觸點的通、斷，改變驅動電壓；⑤、一路控制信號使能供電固態繼電器J6的控制端，控制供電固態繼電器觸點的通、斷，改變驅動電壓；⑥、一路控制信號使能充電固態繼電器J7的控制端，控制充電固態繼電器觸點的通、斷，改變充電時間。
2. —種實現權利要求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，帶驅動電動機的后輪和后車架，操作手把、調速控制轉柄、剎車 把、調速器、蓄電池、傳動組件、座凳、后架，其特征是前輪安裝了測速發電機，車架是"V"型 架，還具有功能控制轉柄、操作控制器、充電控制器、蓄電池箱、減震器、支承腳架；具體結構 是帶測速發電機的前輪安裝在操作手把的前叉內用螺釘固定，操作手把與"V"型車架的 前蓄電池箱焊接連接，帶驅動電動機的后輪安裝在后車架內，后車架與"V"型車架的底端 側面鉸鏈連接，"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動筒體內安裝滾動軸承，滾動軸承支承轉動軸，轉動軸上安 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柄和剎車把，操作手把的右把上安裝調速控制轉柄和剎車 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，操作控制器和充電控制器放置在控制箱內；功能控制轉柄三路輸出用插頭和插座 分別連接分壓電阻，三路分壓電阻中點分別連接到操作控制器的三路輸入端口。前輪測速 發電機正極連接分壓電阻，分壓電阻中點連接到操作控制器的一路輸入端口 ；后輪驅動電 動機正極連接分壓電阻，分壓電阻中點連接到操作控制器的一路輸入端口。
3. 如權利要求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動筒體，側面焊接后車架安裝 鉸鏈座。
4. 如權利要求2所述的自充電電動自行車，其特征是傳動組件由轉動筒體、轉動軸、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、右旋內螺紋，轉動軸采用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。
6. 如權利要求2所述的自充電電動自行車，其特征是功能控制轉柄由轉把、觸點板組 成；轉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，觸點板采用工 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，裝入帶圓盤的長圓筒形內，輸 入觸點連接蓄電池的正極，三路輸出觸點分別連接三路分壓電阻。
7. 如權利要求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，蓄電池的正極和負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，用蓄電池箱蓋蓋住；后位蓄電池正極經驅動固態繼電器J3觸點連接調速器正 極，后位蓄電池負極經驅動固態繼電器J4觸點與調速器負極連接，前位蓄電池正極經供電 固態繼電器J5觸點連接后位蓄電池的負極，前位蓄電池負極經供電固態繼電器J6觸點連 接驅動電動機負極。
8. 如權利要求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、驅動放大管、逆變開關管、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，驅動放大管選用NPN型三極管，逆變開關管選用N溝道M0SFET開關管，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，連接另一支驅動放大管NPN型三極管的基極，兩支驅動放大管 NPN型三極管的集電極連接成推挽連接形式連接發電機的負極，兩支NPN型三極管的基極 與發射極之間分別正向并聯二極管， 一支逆變開關管N溝道M0SFET開關管的柵極，連接一 支驅動放大管NPN型三極管的發射極，另一支逆變開關管N溝道M0SFET開關管的柵極，連 接另一支驅動放大管NPN型三極管的發射極，兩支逆變開關管N溝道M0SFET開關管的源 極連接后接發電機的負極，兩支逆變開關管N溝道M0SFET開關管的漏極，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供電固態繼電器的觸 點與發電機的正極連接，N溝道MOSFET開關管安裝在散熱片上，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匝引出端頭分別經變壓固態繼電器觸點連接整流電 路輸入端，整流二級管連接成全橋整流電路，電容器并聯在全橋整流電路的正、負極，發電 機輸出的電流整流后經電容器濾波向蓄電池充電；驅動電動機正極經充電固態繼電器觸點 Jl連接到充電器內逆變電路正極，驅動電動機負極連接到充電器內逆變電路負極，充電器 內整流電路輸出正極連接后位蓄電池正極，充電器內整流電路輸出負極連接后位蓄電池負 極；測速發電機正極經充電固態繼電器觸點J7連接到充電器內逆變電路正極，測速發電機 負極連接到充電器內逆變電路負極，充電器內整流電路輸出正極連接前位蓄電池正極，充 電器內整流電路輸出負極連接前位蓄電池負極。
9. 如權利要求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系統、輸入 接口電路、輸出驅動電路組成，單片機芯片選用AT89C51，輸入輸出接口芯片選用82C55，輸 入接口電路八組，輸出功率驅動電路八組；單片機系統、輸入接口電路制作在主電路板上， 開關控制輸出驅動電路分別單獨制作單元電路板，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 開關量輸入端，輸入接口電路具有相同的電路結構82C55的PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、 PA6、PA7分別接上拉電阻后再接開關的一端，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4N25隔離后，連接到82C55的一路輸入端口 ；功能控制轉柄的三路分壓電阻中點分別連接到三路輸入端口，前輪測速發電機正極連接的分 壓電阻中點連接到一路輸入端口 ，后輪驅動電動機正極連接的分壓電阻中點連接到一路輸 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 為開關量輸出端，輸出功率驅動電路八組，具有相同的電路結構以一路為例，光電隔離選 用4N25，集成驅動選用74LS06，開關控制管選用TIP127，繼電器選用固態繼電器，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，經隔離后的信號接集成驅動 74LS06的一個單元，集成驅動74LS06的一個單元輸出信號推動功率放大管TIP127，功率放 大管TIP127的開關回路串接固態繼電器控制端，控制固態繼電器觸點通、斷；一路輸出端 口連接到充電固態繼電器J1的控制端，一路輸出端口連接到驅動固態繼電器J3的控制端， 一路輸出端口連接到驅動固態繼電器J4的控制端，一路輸出端口連接到供電固態繼電器 J5的控制端，一路輸出端口連接到驅動固態繼電器J6的控制端，一路輸出端口連接到充電 固態繼電器J7的控制端，兩路輸出端口分別連接到充電器內的兩路變壓固態繼電器的控 制端，操作控制器經啟動開關連接到前位蓄電池的正極與負極之間。
全文摘要
本發明涉及一種電動自行車自充電方法和自充電電動自行車。由帶測速發電機的前輪，安裝兩組蓄電池的“V”型車架，安裝調速控制轉柄、功能控制轉柄的操作手把，操作控制器、充電控制器、調速器、減震器、帶驅動電動機的后輪和后車架，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，操作手把與“V”型車架的一端連接。后輪安裝在后車架內，后車架與“V”型車架的平底端側面鉸鏈連接。“V”型車架的另一端安裝減震器，連接處車架鋼管內裝入座凳，減震器的另一端與后車架鉸鏈連接。“V”型車架的平底部分安裝的轉動筒體內安裝轉動軸，轉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安裝的帶棘爪小鏈輪連接。能回收自充電電動自行車運動時具有的動能，利用自充電電動自行車健身鍛煉時所消耗的能量，轉換成電能儲存在蓄電池內。
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 優先權日2008年11月17日
發明者陳炯 申請人:陳炯