本发明是关于飞轮电池 （或称飞轮储能装置） 领域， 特别是涉及一种飞轮电池补充能量 的装置。

背景技术

在众多储能装置中， 飞轮电池突破了化学电池的局限， 用物理方法实现储能。 当飞轮以 一定角速度旋转时， 就具有一定的动能， 飞轮电池以其动能转换成电能。 飞轮电池与化学电 池相比， 以其高效率， 充电时间短、 相对尺寸小、 清洁无污染等突出优势有望成为最具前景 的储能电池。

飞轮电池的工作原理： 飞轮电池中有一个电机（电动 /发电一体机） ， 充电时， 该电机以 电动机形式运转，将外界输入的电能通过电动 机转化为飞轮的动能储存起来，即飞轮电池"� � 电"； 当外界需要电能时， 该电机以发电机形式转动， 通过发电机将飞轮的动能转化为电能， 输出给外部负载， 即飞轮电池 "放电"。 为了减少风阻损耗， 摩擦等能量损失， 飞轮电池设 置在真空盒内， 并使用磁悬浮轴承支撑转动部件。 飞轮电池的储能密度大、 相对尺寸小的特 点， 尤其适合携带于野外无电源场合， 特别是对于骑自行车旅行的车友， 在野外宿营时， 非 常需要有一个能给手提电脑、 收音机， 较大功率的灯光支持电力的飞轮电池。 然而， 飞轮电 池目前只能用通电的方式驱动真空盒内的电动 机 /发电机带动飞轮转动， 使飞轮储存动能， 而 在野外却没有可以给飞轮电池充电的电源。

发明内容

本发明的目的是提供一种在自行车行驶中， 利用自行车轮的转动发电给飞轮电池补充动 能的装置及方法。

本发明主要技术思路：

1、 为减少人力负载， 装置最好是在自行车下坡时自动给飞轮电池补 充能量。 而在上地坡 时， 装置自动与自行车分离。

2、 飞轮电池必须是在真空盒内运作， 可以用自行车发的电输入到飞轮电池真空盒内 的电 动机 /发电机， 用电动机 /发电机驱动飞轮转动储存动能。

本发明的具体技术方案： 包括自行车及其后架和后轮、 飞轮电池的真空盒和真空盒内的 飞轮及电动机 /发电机， 其特征在于， 还包括：

重力离合装置： 其包括安装架及夹子、 自锁机构、 顶杆和重锤杆； 所述安装架通过夹子 与自行车的后架固连； 自锁机构固定于安装架上； 所述顶杆的一端与自锁机构间断性接触， 另一端与重锤杆间断性接触； 所述重锤杆与安装架上的第二支轴铰接； 动刀忍成： 共 ¾ί古外驱动装直、 叉栄 W ¾¾¾M;

其中， 外驱动装置设置在所述真空盒外， 它包括摩擦轮、 调速器和发电机， 摩擦轮与自 行车的后轮间断性接触； 摩擦轮通过调速器与发电机连接； 发电机通过导线与真空盒内的电 动机 /发电机连接；

其中， 所述支架上部与安装架上的第一支轴铰接； 支架下部的一部分与外驱动装置的调 速器固连， 支架下部另一部分与真空盒固连； 支架还与自锁机构连接；

上述装置的使用方法- 当自行车进行上坡行驶期间， 动力总成在重力作用下自由垂直， 其支架与安装架的夹子 的夹角大于 90° ， 其摩擦轮与自行车的后轮处于分离状态；

当自行车进行下坡行驶期间， 动力总成在重力作用下绕第一支轴转动， 其支架与安装架 的夹子的夹角小于 90° ， 其摩擦轮与自行车的后轮接触， 并被自行车的后轮带动； 当自行车 的后轮行驶中产生抖动时， 与支架连接的自锁机构自动锁住支架， 阻止摩擦轮与自行车的后 轮分离； 转动的摩擦轮驱动调速器， 调速器的输出轴驱动发电机转动发电， 发电机发出的电 通过导线输入到真空盒内的电动机 /发电机， 电动机 /发电机驱动飞轮转动储存能量；

当自行车进行平地行驶时， 重锤杆在重力作用下， 绕第二支轴朝后轮的相反方向转动， 重锤杆与安装架的夹子的夹角呈直角状， 重锤杆的上部推动顶杆， 顶杆推动自锁机构， 使自 锁机构释放支架， 于是支架在重力作用下， 绕第一支轴朝后轮的相反方向转动， 支架与安装 架的夹子的夹角呈直角状， 动力总成的摩擦轮与自行车的后轮分离； 发电机停止发电； 飞轮 依靠储存的动能继续在真空盒内转动；

当外界需要电能时， 飞轮的动能通过电动机 /发电机转化为电能， 输出给外部负载。 本发明与现有技术相比的特点是：

一、 在无电源场合， 可以用自行车给飞轮电池补充动能。

二、 利用重力和自锁机构自动控制给飞轮电池补充 能量的时间， 以减轻人力负载。

即当自行车下坡时， 装置与自行车自动结合， 向飞轮提供动能。 当自行车上坡 或平地行驶时， 装置与自行车自动分离， 以减轻人力负载。

三、 给飞轮电池输入动能过程中， 飞轮电池可以同时向外部负载输出电能。

附图说明

图 1是本发明的立体示意图。

图 2是图 1另一个角度的立体示意图。

图 3是图 2的部分零件的分解图。

图 4是本发明上坡时的示意图。

图 5是图 4的 A部放大视图。

图 6是本发明下坡时的示意图。

图 7是图 6中 B部放大视图。 图 8是图 4中的 D-D剖视图。

图 9是本发明在平地时的示意图。

图 10是图 9中的 C部放大视图。

图 11是另一实施方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一 步说明：

重力离合装置： （参见图 1至图 6)该装置主要是根据自行车行驶的状况自动控� ��是否给 飞轮电池补充能量。 其包括安装架 11及夹子 111、 自锁机构 12、 顶杆 13和重锤杆 14; 安装 架 11通过夹子 111与自行车的后架 71固连。

自锁机构 12固定于安装架 11上（参见图 6和图 7); 该自锁机构包括滑块 121、钢球 122 和弹簧 123。 图示状态， 滑块 121只能向左移动。 这是由于钢球 122将滑块 121压紧在楔缝 129上， 所以滑块 121不能向右移动， 从而形成了自锁状态。 但如果顶杆 13的一端将钢球朝 弹簧 123方向推动， 钢球 122就不再压紧滑块 121， 滑块 121才可以向右移动。 而顶杆 13的 移动是由重锤杆 14控制的。 重锤杆 14铰接于安装架 11上的第二支轴 19， 重锤杆 14上部与 顶杆 13有间断性接触。

参见图 1、 图 3和图 8， 动力总成 2包括支架 21、 外驱动装置 4和飞轮电池 3;

外驱动装置 4设置在真空盒 33外，外驱动装置 4包括摩擦轮 41、调速器 42和发电机 43， 摩擦轮 41通过调速器 42与发电机 43连接； 需要时， 摩擦轮 41与自行车的后轮 72接触， 从 而用自行车的后轮 72带动摩擦轮 41和发电机 43转动。 发电机发出的电通过导线 35输入到 真空盒内的电动机 /发电机 34， 电动机 /发电机 34驱动飞轮 31转动储存能量； 发电机 43的外 壳 44与真空盒 33固连。

动力总成 2的支架 21上部与安装架 11上的第一支轴 28铰接 （参见图 1、 图 2); 支架 21下部的一部分与外驱动装置的变速器 42固连， 支架 21下部另一部分与真空盒 33固连； 也就是动力总成 2的零部件都安装在支架 21上，支架 21绕安装架 11上的第一支轴 28转动， 动力总成 2也随之转动。

支架 21还与自锁机构 12连接； 这样， 自锁机构 12就可以通过控制支架 21来控制动力 总成 2。 支架 21上设置一滑槽 211 (见图 3 )， 自锁机构 12的滑块 121设有一圆销 1211， 圆 销 1211位于滑槽 211内。 当支架 21转动时， 通过圆销 1211带动滑块 121移动。 或者， 滑块 121固定时， 控制支架 21不转动。

上述装置的使用方法- 参见图 4、 图 5， 当自行车进行上坡行驶期间， 动力总成 2和重锤杆 14在重力作用下自 由垂直， 动力总成的支架 21与安装架的夹子 111的夹角大于 90° ， 其摩擦轮 41与自行车的 后轮 72处于分离状态。

参见图 6、 图 7， 当自行车进行下坡行驶期间， 动力总成 2在重力作用下， 绕第一支轴 28转动， 共叉栄 21与女装栄的光卞 111 的光用小 t 90" ， 共厚搽牝 41 与目仃半的 5牝 72 接触， 并被自行车的后轮 72带动； 当自行车的后轮 72行驶中产生抖动时， 摩擦轮 41就有离 开后轮 72的倾向。这时候自锁机构 12就会阻止摩擦轮 41与后轮 72分离， 也就是支架 21通 过圆销 1211要拨动滑块 121向右移动， 但由于滑块 121被钢球 122压紧在楔缝 129中， 从而 锁住支架 21不能转动， 这样， 摩擦轮 41继续保持与后轮 72接触， 被后轮 72带动。 摩擦轮 41通过变速器 42驱动发电机 43发电， 发出的电通过导线 35输入到真空盒 33内的电动机 / 发电机 34， 电动机 /发电机 34驱动飞轮 31转动储存能量。

参见图 9、 图 10当自行车进行平地行驶时， 重锤杆 14在重力作用下， 绕第二支轴 19朝 后轮 72的相反方向转动， 重锤杆 14与安装架的夹子 111的夹角呈直角状， 重锤杆 14的上部 推动顶杆 13， 顶杆 13推动自锁机构 12中的钢球 122， 使自锁机构 12中的滑块 121不再被压 紧， 滑块 121和支架 21—起被释放， 于是支架 21在重力作用下， 绕第一支轴 28朝后轮 72 的相反方向转动， 支架 21与安装架的夹子 111的夹角呈直角状， 动力总成 2的摩擦轮 41与 后轮 72分离， 这样， 发电机 43停止发电。 于是， 真空盒内的电动机 /发电机 34停止驱动飞 轮 31。 飞轮 31依靠储存的动能继续转动。

当外界需要电能时，飞轮 31的动能通过电动机 /发电机 34转化为电能，输出给外部负载。 另一实施方法： 对于体力好的骑者， 在平地行驶时， 也可以利用本发明对飞轮电池实施 补充能量。 方法是在平地上 （见图 11 )， 将摩擦轮 41调整到与后轮 72接触， 然后将夹子 111 固定在后架 71上。 这样， 自行车在下坡和平地行驶时， 都可以给飞轮电池补充能量。 而在上 坡时， 摩擦轮 41与后轮 72是分离的， 不再消耗骑者的体力。