一种共享单车动能转换回收供电装置

1.本发明涉及共享单车技术领域，具体是指一种共享单车动能转换回收供电装置。


背景技术：

2.如今共享单车等正在普及，作为共享单车上的关键部件之一，能够实现电控制开关锁的智能锁不可或缺，而如何对该智能锁更加长期、稳定地供电，则成为亟待解决的技术难题。此外，随着自行车的发展，车灯、定位模块、甚至未来可能出现的网络互联模块等，也都成为自行车的耗电部件，现有的太阳能板，花鼓发电等发电方式因自行车的使用环境等因素无法解决用电需求和使用体验。为满足自行车的电能供应需求和使用体验，研究一种基于能动转换的共享单车用电设备供电装置，期待能够将车轮的转动转换成电能进行存储或直接供应。目前使用共享单车发电方法有：花鼓发电机，太阳能板发电，摩擦发动机。发电花鼓中的转子组件的磁铁对温度有较强的敏感性，温度越高，永久磁损越多，会导致输出电流越少。耐久度不高，现有的发电花鼓的发电效率不高，加入花鼓发电机会使使用者加大骑行负担，速度越大阻力越大。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是，提供一种保证最大能量转换效率的同时不影响骑行的舒适感，具有温度保护系统的共享单车动能转换回收供电装置。
4.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：包括传动部分、能量转换部分、控制部分，其特征在于：所述传动部分设有动力输入端，所述能量转换部分设有发电机，所述控制部分设有单片机，所述发电机上设有温度传感器，所述温度传感器和单片机电性连接，所述发电机和单片机电性连接，所述能量转换部分采用了力矩闭环算法，所述单片机内设有电源拓扑部分、stm32微控制器部分和bms管理部分。
5.本发明与现有技术相比的优点在于：引入力矩闭环算法，辅以buck-boost电源拓扑，mbus总线，以及mcu，最后实现pwm闭环pi控制电池的充电电流，获取了能量转换部分所带来的阻力矩恒定控制，保证最大能量转换效率的同时不影响骑行的舒适感。发电机和单片机，提出了更高效的能源转换方案，节约了能源，不仅不易受到外界环境干扰，还拥有更高的转换效率,实现绿色环保，使用寿命长，可产生较高的经济效益。设有温度传感器可以在当发电机温度超过55℃时会使发电机停止运行以达到保护的目的。
6.进一步地，所述电源拓扑部分采用buck-boost电源拓扑，所述stm32微控制器部分内部搭载了国产实时操作系统rt-thread，支持用户手机app、小程序、pc查看电机的工作曲线。使输出电压维持稳定不会对电池造成损坏。
7.进一步地，所述力矩闭环算法为mcu检测到自行车运动，mcu检测到自行车运动后采集输入直流母线电压，采集集输入直流母线电压后判断当前dc状态，高于设定参数值工作在buck状态，低于设定参数值工作在boost状态，判断当前dc状态后采样输出母线电压电流，采样输出母线电压电流后pid控制输出电压电流逼近参考功率，pid控制输出电压电流
逼近参考功率后回到判断当前dc状态。保证最大能量转换效率的同时不影响骑行的舒适感。
8.进一步地，bms管理部分设有bms芯片和mbus总线，所述bms芯片和mbus总线和stm32微控制器部分电性连接。实现对电池的监控和保护。
附图说明
9.图1是一种共享单车动能转换回收供电装置的结构示意图。
10.图2是一种共享单车动能转换回收供电装置力矩闭环算法的结构示意图。
11.图3是一种共享单车动能转换回收供电装置工作流程的结构示意图。
12.如图所示：1、动力输入端；2、发电机；3、单片机；4、温度传感器。
具体实施方式
13.下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。
14.需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
15.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
16.结合附图1和附图3所示，所述传动部分设有动力输入端1，所述能量转换部分设有发电机2，所述控制部分设有单片机3，所述发电机上设有温度传感器4，所述温度传感器4和单片机3电性连接，所述发电机2和单片机3电性连接，所述能量转换部分采用了力矩闭环算法，所述单片机内设有电源拓扑部分、stm32微控制器部分和bms管理部分。
17.本发明在具体实施时，由于发电机的输出电压受转速的影响较大，所以在对于不同的使用者的骑行习惯，其发电机的输出电压调整率有很大的不同，电压变化脉动范围大，为了降低电源的整流损耗，故采用压降低、功耗小、效率高的同步整流方案。而在整流后，其整流后的直流电压仍处于一个变化较大的范围，所以为了提高电源的利用率，并能够在输入电压变化较大时，输出较为稳定的电压，故采用buck-boost电源拓扑，由前级adc采样输入电压，反馈给stm32微控制器控制buck-boost拓扑的工作状态，并对输出电压、电流采样，实现恒功输出，由于力矩恒定算法的闭环控制，保证了舒适性。控制器的功能是在检测到自行车运动时，控制控制整个电子系统的工作流程，并实现力矩闭环控制，其内部搭载了国产实时操作系统rt-thread，支持用户手机app、小程序、pc查看电机的工作曲线。锂电池拥有能量密度大、体积小、放电电流大等优点，但是，容易受到过冲、过放等原因损坏，所以通过bms芯片对电池的各项数据进行采集，并由mbus总线将数据交由stm32处理，实现对电池的监控和保护。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
18.结合附图3所示，所述电源拓扑部分采用buck-boost电源拓扑，所述stm32微控制器部分内部搭载了国产实时操作系统rt-thread，支持用户手机app、小程序、pc查看电机的工作曲线。使输出电压维持稳定不会对电池造成损坏。
19.结合附图2所示，所述力矩闭环算法为mcu检测到自行车运动，mcu检测到自行车运动后采集输入直流母线电压，采集集输入直流母线电压后判断当前dc状态，高于设定参数
值工作在buck状态，低于设定参数值工作在boost状态，判断当前dc状态后采样输出母线电压电流，采样输出母线电压电流后pid控制输出电压电流逼近参考功率，pid控制输出电压电流逼近参考功率后回到判断当前dc状态。保证最大能量转换效率的同时不影响骑行的舒适感。
20.结合附图3所示，bms管理部分设有bms芯片和mbus总线，所述bms芯片和mbus总线和stm32微控制器部分电性连接。实现对电池的监控和保护。
21.本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
22.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。