智能控制自發電充電強力長途電動摩託車的製作方法

2023-06-05 16:11:01

專利名稱：智能控制自發電充電強力長途電動摩託車的製作方法
技術領域：
本實用新型內容屬於交通運輸車輛技術領域，涉及一種可通過智 能電路控制的具有節電、自發電和充電三保障型功能的強力長途越野 電動摩託車。
背景技術：
當今社會電動摩託車的應用越來越廣泛，已成為一種重要且實用 的民用代步交通工具。隨著科技的發展，公知的普通型摩託車產品雖 在結構性能上有了長足進步，但相應仍存在有耗能高、單人騎行爬坡 能力差、電池壽命短需要經常更換、不具備長途越野功能、帶載能力 差、車體抗震動性能差、不具自發電能力、噪音大、行車故障率高等
不足；另外，現有技術還存在有照明燈不具備穩光效果、轉向燈亮度 不佳的缺陷，極易造成行車事故，凡上種種均在很大程度上影響到摩 託車的安全使用和進一步地推廣。
實用新型內容
本實用新型的目的在於克服現有技術存在的不足和缺陷，進而提 供一種結構合理、節約能耗、機械性能和帶載能力高、自動化運作可 靠、使用效果好的智能控制自發電充電強力長途電動摩託車。
為實現上述發明目的而提供的智能控制自發電充電強力長途電 動摩託車是本實用新型設計者通過對現有摩託車結構作出合理改進 而研製的一種能自發電並邊走邊充電的四檔位變速強力摩託車，其對 現有技術在結構上作出的改進主要是1)、在車架前輪位置處增設一 個由雙極式感應電樞線圈和環置磁鐵配合組成的磁懸浮前輪發電機； 在車架底橋位置處增設一個與變速箱工作連接的採用雙磁面四極受 力工作的雙磁場雙電樞電動發電兩用機；2)、車體內設的變速箱採用
4機電一體化無故障運行的四檔位變速箱；3)、在坐墊下和車架後叉位 置處分別設有坐墊磁懸浮減震器和車架磁懸浮減震器；4)、蓄電池包 括一組運行電池和一組備用電池；5)、在坐墊後設有行車方向聲光指 向器；6)、控制電路單元採用48V自動智能電源控制器，該智能電源 控制器由48V總電壓自動形成電路(電池組欠壓故障檢測切換電路)、 整流充電濾波電路、三端穩壓集成塊、蓄電池充電發電狀態智能控制 電路、調速器信號源推動電路、超大電流輸出調速功放電路組成，其 中48V總電壓自動形成電路的控制輸出端經蓄電池充電發電狀態智 能控制電路接至電動發電兩用機的工作輸出/輸入端，整流充電濾波 電路的輸入端與磁懸浮前輪發電機和車用風流發電機的輸出端聯接， 整流充電濾波電路的輸出端同時接至蓄電池充電發電狀態智能控制 電路和三端穩壓集成塊的輸入端，三端穩壓集成塊的一路輸出端經超 大電流輸出調速功放電路通接入蓄電池充電發電狀態智能控制電路， 另一路輸出端則經調速器信號源推動電路後與摩託車手把調速器的 輸入端聯接。
與現有技術相比，本實用新型具有以下之主要特點。 1、在車體上設計了適應摩託車快速充電並可長期連續為電瓶發 電充電用的磁懸浮前輪發電機。該發電機無需軸承架、皮帶輪、齒輪 及直接傳動動力的傳動設備接口 ，其雙極式感應電樞線圈設在車架前 叉下方減震器側支架上，其環置磁鐵則由一組按圓周排列方式設置在 前輪面上的永磁體組成。車輪轉動後，當磁鐵在電樞兩極鐵芯縫隙中 通過時形成飽和磁場，切割磁力線，當磁鐵離開鐵芯縫隙時又產生感 應反電勢，形成正半周負半周交流電流，在磁鐵通過時由於兩鄰距離 為空氣介質導通磁場作用，無直接摩擦點受力作用，當車向前運行時 多永磁體運動，感應電流就可連續地由電樞線圈中輸出交流電能；然 後又通過自動智能電源控制器形成穩恆不變的直流電流不斷地為備 用電池充電，由此實現了摩託車快速補充電能、邊走邊充電發電的功能，同時也完成了高精度電路要求的電源質量指標，使對摩託車運行
的智能控制得以順利完成。該發電機磁場布局的360°中有350°處 於外露空間狀態，只有一個點是電樞鐵芯的兩個面的中間空隙，使磁 鐵從中等距離通過，這一點的受力使車子向前運行時前輪的轉動和磁 場同速度轉動時只感到有一輕微的滑動感，無新加阻力感覺，這樣就 從設計上沒有給車主帶來新的阻力負擔，也沒有給電動摩託車的動力 電源帶來新的消耗。
2、在車架底橋位置處增設的雙磁場雙電樞電動發電兩用機由於 採用雙磁面四極受力工作，使電機在10瓦耗電時產生60瓦的有效動 力而非常省電，與一般電機如串激式有刷電動車電機串聯供電模式相 比節省定子耗電50%，總節電省電70%，扭力增大4倍，延長了電池 放電時間和行車距離。另外，本實用新型由於採用了有刷電機，通過 給電機迴路加裝倒相控制，使電機下坡感應的滿功率電流電壓全部通 過自動智能電源控制器後針對性地將虧損的蓄電池快速充滿,使電動 摩託車下坡的重力慣性衝擊勢能轉化為大於用電功率的電力來補充 上坡時的虧損，產生了強大動力，再次加速運行電力滿度如新，沒有 缺電現象，使電機做發電充電二次回收順利實現。這樣即能在通過變 速箱的減速30、 60倍放大後工作電機運行動力強勁超倍，又能在摩 託車下坡時將上坡用的電能通過下坡勢能慣性增速作用快速發出電 能輸入至蓄電池進行二次電能回收充電利用，使電機變成發電機運 行，將慣性剎車消耗轉變為慣性勢能發電的電磁阻力剎車， 一物兩用 (既是電動機又是發電機)，形成為蓄電池充電、電能回收和將以往廢 棄的動力轉變為節電發電強力的一次性創新技術。
三、本實用新型在發電強力方面採用了機電一體化無故障運行的 電磁分離檔位式四檔位變速箱，具有力能大、運行可靠、使用壽命長 久、動作迅速無磨損打齒損壞現象且體積小、重量輕、可直接用電路 聯接而無需再用拉線裝置的優點。該變速箱在車上安裝時將電機離合
6輪對準變速箱圓盤後將電機座緊固，然後將輸出軸上小鏈輪和摩託車 後輪的大鏈輪用鏈條連接，通過變速箱與後鏈輪的多倍減速增力，使 摩託車電機在行走時由於變速箱不同減速比的扭力放大，進而可使車
體產生大於電機扭力多倍的超強馬力，能在35°的坡上快速行駛。 該超強馬力在起步上坡運行時剩餘動力很大，可使其後的帶載上坡如 平路一般迅速威猛強勁有力。另外該變速箱的齒輪咬合機構無一般變 速箱的機械嚴重磨損、噪音大、打齒故障及亂檔傳動變檔動作等現象， 始終處於固定的咬合，是電子自控機械執行的電磁離合獨立動作機 構，工作時手把上一檔位開關按下， 一檔工作齒輪咬合，儀錶盤上檔 位顯示出目前檔位"l"，變速箱全部由電磁離合器控制動作，帶動撥 叉單獨掛檔，不會出現齒輪活動掛檔。
四、 本實用新型在坐墊下設置的坐墊磁懸浮減震器和在車架後叉 位置處設置的車架磁懸浮減震器，應用了強磁鐵同性相斥特性，以磁 力線的排斥力作功取代傳統減震器依靠彈簧、橡膠棒或液壓式等古老 結構方式，這種減震裝置非常柔軟，無晃動摩擦感，壽命長，免維護， 具有極高的舒適度。
五、 本實用新型中行車方向聲光指向器的創新應用，全面提升了 車輛對人的提醒作用和外觀藝術效果。其圖文標誌明顯直觀，視人視 物千米之距均很清楚；對於盲人或注意力不夠專注的行人來說，由於 聽到明晰的語音播報便能立即繞行躲避，既全面有效地防止了因車禍 相碰導致人身事故的發生，又使車體的檔次更加美化。
六、 本實用新型所述控制電路單元的結構簡單、功能全面、智能 化程度高,其主要元件三端穩壓集成塊的創新設計應用是將48V電池 及48V發電機輸出的電力轉化為12V電能，為摩託車照明大燈及智能 電源控制器中的各集成塊供電並產生調速信號，它又可給車體附載的 聲光播報系統、儀錶盤電路以及供電器中的繼電器線圈供電，成為摩 託車用微電子電路的供電電壓來源，可在車上實現48V向12V轉換DC/DC的大電流穩流穩壓及隔離分壓保護作用，完成車體行走控制功 能和車燈報警光照聲音控制功能。

圖1為本實用新型的一個具體實施例的結構示意圖。 圖2為本實用新型電器元件結構的原理圖。 圖3為本實用新型的電路結構示意圖。
圖4為圖2、圖3中48V總電壓自動形成電路部分的結構圖。
圖5為圖4的等效功能解析圖。
圖6為圖5的等效原理圖。
圖7為圖6的等效原理圖。
圖8為磁懸浮發電機充電智能控制部分的電路結構圖(一)。 圖9為磁懸浮發電機充電智能控制部分的電路結構圖(二)。 圖10為智能控制減速、剎車、發電、充電、行走、停車功能總
成電路原理圖(一)。
圖11為智能控制減速、剎車、發電、充電、行走、停車功能總
成電路原理圖(二)。
圖12為行車方向聲光指向器的顯示面結構視圖具體實施方式
以下將結合附圖和實施例對本實用新型的內容做進一步說明，但 本實用新型的實際製作結構並不僅限於下述的實施例。
參見附圖，本實用新型所述的智能控制自發電充電強力長途電動 摩託車由車架14、前輪1、後輪11、坐墊、電機、蓄電池、變速箱 13、傳動機構以及控制電路單元等構件組成。該車所用的電機包括設 在車架前輪位置處的由雙極式感應電樞線圈2和環置磁鐵15配合組 成的強磁無軸無阻磁懸浮前輪發電機UFi、設在車架底橋位置處的與 變速箱13工作連接的雙磁場雙電樞電動發電兩用機M和設在車體外 殼上的風流發電機UF2，其中磁懸浮前輪發電機UFi中的雙極式感應電樞線圈2設在車架前叉下方減震器側支架上，採用雙電樞，內電樞 和外電樞為一整體U字型，環置磁鐵15由一組按圓周排列方式設置 在前輪1面上的永磁體組成，雙磁場雙電樞電動發電兩用機M採用雙 磁面四極受力原理工作。車體內設的變速箱13採用機電一體化無故 障運行的四檔位變速箱，安裝時將變速箱13的圓盤對準電動發電兩 用機M離合輪後與電機座緊固，變速箱13輸出軸上小鏈輪和摩託車 後輪的大鏈輪用鏈條連接。在坐墊下和車架後叉位置處分別設有應用 了強磁鐵同性相斥特性的坐墊磁懸浮減震器7和車架磁懸浮減震器 9。在坐墊後設有行車方向聲光指向器8，該指向器的顯示面結構視 圖如圖12所示，可通過語音播報和圖文顯示的方式指示車輛直行、 加速、左右轉彎、制動、停車等標識，使人一目了然，容易識別和判 斷記憶。蓄電池包括一組運行電池A和一組備用電池B,它們均採用 鋰離子蓄電池或鉛酸電池，每個電池組(A、 B)都由四塊12V電池通過 自動智能電源控制器的繼電器相串聯組成(參見圖4)。該車用控制電 路單元的所有元件放在一個位於車架前斜梁上的配電箱6內，並用環 氧樹脂封裝為一個外露接線端子的固體，具有防潮、抗震動、抗高溫、 抗腐蝕、抗酸鹼和防認為因素破壞的功能。圖1中標號3為穿霧燈， 4為照明大燈，5為後視鏡，IO為語音播報行車方向揚聲器，12為後 剎車總成。圖2中標號16為手機充電電源。
本實用新型的控制電路單元採用48V自動智能電源控制器,其結 構組成及工作原理如圖2 圖11所示。該智能電源控制器由48V總 電壓自動形成電路、整流充電濾波電路、L5012系列三端穩壓集成塊、 蓄電池充電發電狀態智能控制電路、調速器信號源推動電路、超大電 流輸出調速功放電路組成，48V總電壓自動形成電路的控制輸出端經 蓄電池充電發電狀態智能控制電路接至電動發電兩用機M的工作輸 出/輸入端，整流充電濾波電路的輸入端與磁懸浮前輪發電機UFi和 車用風流發電機UF2的輸出端聯接，整流充電濾波電路的輸出端同時接至蓄電池充電發電狀態智能控制電路和三端穩壓集成塊的輸入端， 三端穩壓集成塊的一路輸出端經超大電流輸出調速功放電路通接入 蓄電池充電發電狀態智能控制電路，另一路輸出端則經過調速器信號 源推動電路後與摩託車手把調速器的輸入端聯接，在三端穩壓集成塊
後還接設有一個車燈穩光保護器電路(L5012)和一個手機充電電源電 路(L05005和4. 2V手機充電電源)。本實施例中的三端穩壓集成塊採 用超大電流功率三端600WL5012穩壓集成塊。
控制電路單元的48V總電壓自動形成電路的原理如圖4 圖7所 示。圖中A組電池為運行電源48V， B組電池為備用電源48V，由電 路中的各路三極體取樣電路繼電器控制，使每個規格12V電池經過 控制電路組成一組48V總電源供電。期間如果某個電池出現故障會自 動顯示報警並提示該電池的故障等待處理。約0. 1秒後電路將自動接 通B組電池運行，A組電池則由於達不到48V輸出而退出電路。此項 功能設計中由於智能檢測控制的需要，每個12 V電池各自獨立的正 負極輸入接口與智能電源控制器的輸入端子對應聯接，這樣就不會因 正負極接反而造成新的短路故障。實際工作中，以A組電池為第一運 行電池組，當電源正常時，先從A組4號蓄電池正極出發通過繼電器 J4常開觸點依次經公共觸點到3號蓄電池地線負極後，經過3號蓄 電池正極形成24V電源，接著24V電源再流經2號蓄電池J3常開觸 點與公共觸點至2號蓄電池負極，繼而再流經2號蓄電池12V正極形 成36V電源，然後再流經J2常開觸點與公共觸點至1號蓄電池負極， 從負極經1號蓄電池12V正極端形成串聯的總電壓48V電源,最後通 過Ji常開觸點與公共觸點至智能控制器總電源輸入端，成為公共的 48V輸入電路總電源正極。B組電池的形成過程也是如此，用蓄電池 的本來流動方向特徵決定智能方法自動完成。在A組電池虧電使48V 不足時，即使J2、 J3、 J4同時釋放，繼電器失電不吸而復位，常閉 點上形成的B組電池48V電源自動和公共點接通，向摩託車電機及其它電路供電，虧電的電池組則由另一路繼電器觸點接入充電電源進入 到充電狀態。本電路還有一個特點是拆裝方便，拔下兩根正負極插頭 後，排除故障時無需判斷過程只看光電聲報警就知問題所在，通過各 自的獨立監測電能性能控制，使每塊電池都能自動充滿而互不影響。
本實用新型的磁懸浮前輪發電機UFi結構因無需軸承、齒輪、皮 帶輪、聯軸器等連接構件，只是磁鐵15磁極在電樞線圈2鐵芯縫隙 中心空間路過時產生磁力線瞬間飽和磁場，所以沒有產生像一般發電 機結構的全圓周吸力阻力。車輛運行中，電樞線圈2與磁鐵15切割 磁力線產生感應電流最大值，當一塊磁鐵因旋轉離開時，線圈2產生 自感電動勢為負半周(最小值)；其後當第二塊磁鐵通過時又處於最大
值，如此快速移動的速度使每分鐘ioo轉均可發出理想的電力輸出，
這樣的交流電通過輸出補償電容儲能，使電力積聚儲能後成為穩恆電 力，再經過全橋整流變為直流後在輸出端的電解電容在進行濾波儲 存，成為穩恆升壓直流電流。如果要快速充電，選用脈衝調製可控矽 導通角的方法如圖8所示的電路，可在較短時間內充足電池，如果需 要恆壓恆流充電可採用圖9所示的電路。當這一路電池充足後，發電 機輸出繼電器觸頭因吸合線圈得電吸合而斷開充電電源，使發電機輸 出電能進入車輛照明和信號系統等用電狀態，形成全自動邊走邊發電 充電的工作過程。
本實用新型所述摩託車在運行中涉及的工作狀態分為兩種其一 是剎車採用的自發電磁阻剎車減速運行狀態，其二是行走啟動狀態， 此間的電路工作狀態分別如圖IO和圖ll所示。在剎車減速過程中， 停車前車輛從坡上滑下時，重力慣性勢能驅動電動發電兩用機M增
速，強行將同方向運行時的工作電流方向以及這段時間智能電源控制 器內部繼電器倒相後，將電機M發出的電能向蓄電池組充電的狀態成 為減速、磁力磁阻剎車、發電充電狀態，圖中A組電池接在自動48V 電壓形成電路端子總接頭的常開觸點上，插入鑰匙擰到行車開啟位置後，48V電路中自動監控電路繼電器用了 3Z型三聯繼電器在第一組， 當四個電池通過監測正常後，A點常開接通，則四個12V電池都相應 接通，自然串聯成48V總電壓源；48V30A電流經鑰匙流經保險管再 經過運行電流表a"在剎車勢能減速時繼電器因智能電源控制器處 於通態，此時的電流無處用，停留在充電電流表a2的輸出端上；當 電機M作永磁發電機運轉的時刻來到時，由發電機輸出的大電流最終 再充入A組電池進行充電，形成一個完整的輸入輸出迴路來完成發電 充電任務。在行車過程中，由圖ll可以看出，當鑰匙插入後自動形 成48V電路，輸出48V端電壓經鑰匙到保險管再流過電流表&1的輸 入端後，輸入到發電機M正極接線端，使電機得電旋轉，產生驅動車 體向前的動力，從電機M輸出的迴路電流通過電機倒相器兩個常開觸 點後經調速器場效應管D極回到S極再到公用的48V負極,共用地線 最終由負極到48V蓄電池自動形成電路的48V輸出點，完成了行車狀 態的工作流程迴路任務，使電機M在手把調速電位器控制下產生強勁 的動力，驅動車輪滾動向前，形成快速行駛的作用。
本實用新型設計中由於採用L5012系列三端穩壓集成塊後接穩 壓穩流車燈保護器，將前輪發電機UFi和電機M的電能以及車上的 48V電瓶電壓通過智能電源控制器電路中的DC/DC進行轉換供電，使 本車採用的大燈(穿霧燈)可以與汽車通用燈互換，也可直接採用氙燈 高亮度燈泡，這樣也使本車的大燈光源亮度髙光線強，光線集中，保 證了車輛快速行駛要求和必須做到的安全照明效果；另外在三端穩壓 集成塊後接設的手機充電電源可隨時保障車主外出通信的暢通方便， 使摩託車的剩餘電力得到充分利用。
權利要求1、一種智能控制自發電充電強力長途電動摩託車，包括車架(14)、前輪(1)、後輪(11)、坐墊、電機、蓄電池、變速箱(13)、傳動機構以及控制電路單元，其特徵在於1. 1在車架前輪位置處增設一個由雙極式感應電樞線圈(2)和環置磁鐵(15)配合組成的磁懸浮前輪發電機(UF1)，在車架底橋位置處增設一個與變速箱(13)工作連接的採用雙磁面四極受力工作的雙磁場雙電樞電動發電兩用機(M)；1. 2車體內設的變速箱(13)採用機電一體化無故障運行的四檔位變速箱；1. 3在坐墊下和車架後叉位置處分別設有坐墊磁懸浮減震器(7)和車架磁懸浮減震器(9)；1. 4蓄電池包括一組運行電池(A)和一組備用電池(B)；1. 5在坐墊後設有行車方向聲光指向器(8)1. 6控制電路單元採用48V自動智能電源控制器，該智能電源控制器由48V總電壓自動形成電路、整流充電濾波電路、三端穩壓集成塊、蓄電池充電發電狀態智能控制電路、調速器信號源推動電路、超大電流輸出調速功放電路組成，48V總電壓自動形成電路的控制輸出端經蓄電池充電發電狀態智能控制電路接至電動發電兩用機(M)的工作輸出/輸入端，整流充電濾波電路的輸入端與磁懸浮前輪發電機(UF1)和車用風流發電機(UF2)的輸出端聯接，整流充電濾波電路的輸出端同時接至蓄電池充電發電狀態智能控制電路和三端穩壓集成塊的輸入端，三端穩壓集成塊的一路輸出端經超大電流輸出調速功放電路通接入蓄電池充電發電狀態智能控制電路，另一路輸出端經調速器信號源推動電路後與摩託車手把調速器的輸入端聯接。
2、 根據權利要求l所述的智能控制自發電充電強力長途電動摩託車，其特徵在於磁懸浮前輪發電機(UFl)中的雙極式感應電樞線 圈(2)設在車架前叉下方減震器側支架上，環置磁鐵(15)由一組按圓 周排列方式設置在前輪(1)面上的永磁體組成。
3、 根據權利要求l所述的智能控制自發電充電強力長途電動摩 託車，其特徵在於運行電池組(A)和備用電池組(B)均採用鋰離子蓄 電池或鉛酸電池，每個電池組(A、 B)都由四塊12V電池通過自動智能 電源控制器的繼電器相串聯組成。
4、 根據權利要求l所述的智能控制自發電充電強力長途電動摩 託車，其特徵是在控制電路單元的三端穩壓集成塊後接設有車燈穩 光保護器電路和手機充電電源電路。
5、 根據權利要求l所述的智能控制自發電充電強力長途電動摩 託車，其特徵在於變速箱(13)的圓盤對準電動發電兩用機(M)離合 輪後與電機座緊固，變速箱(13)輸出軸上小鏈輪和摩託車後輪的大鏈 輪用鏈條連接。
6、 根據權利要求1、 4所述的智能控制自發電充電強力長途電動 摩託車，其特徵在於控制電路單元的所有元件放在一個位於車架前 斜梁上的配電箱殼(6)內，並用環氧樹脂封裝為一個外露接線端子的 固體。
專利摘要本實用新型涉及一種強力長途越野電動摩託車，其對現有技術作出的改進包括在車架前輪和車架底橋位置處分別增設一個磁懸浮前輪發電機和一個與變速箱工作連接的雙磁場雙電樞電動發電兩用機；車體內設機電一體化無故障運行的四檔位變速箱；在坐墊下和車架後叉位置處分別設有坐墊及車架磁懸浮減震器；配置有運行和備用兩組電池；在坐墊後設有行車方向聲光指向器；控制電路單元採用由48V總電壓自動形成電路、整流充電濾波電路、三端穩壓集成塊、蓄電池充電發電狀態智能控制電路、調速器信號源推動電路、超大電流輸出調速功放電路組成的48V自動智能電源控制器。產品具有結構合理、運作可靠等優點，實現了邊走邊發電充電強力帶載長途行車的功能。
文檔編號B62K11/00GK201287794SQ20082022227
公開日2009年8月12日 申請日期2008年11月5日 優先權日2008年11月5日
發明者姚曙光 申請人:姚曙光