健身器械動能回收智能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種健身器械動能回收智能發(fā)電系統(tǒng)，所述發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電單元，充電控制單元，蓄電池，卸荷回路和電能綜合變換單元。本實用新型運用資源整合及控制，實現(xiàn)了能量有效、合理、可靠的轉(zhuǎn)換；能夠接入并支撐多種健身器械的發(fā)電，滿足健身房的自我供電需求，并能與現(xiàn)有交流電網(wǎng)實現(xiàn)并網(wǎng)；通過充電控制電路進入恒壓充電模式可控制相應(yīng)發(fā)電機輸出的電流，為健身器械提供可調(diào)的運動阻力，健身器械的使用者所消耗的功率不必控制在一定的范圍內(nèi)，可以任意調(diào)節(jié)運動強度，因而能廣泛適用于各種人群；輸出控制電路完善，可以輸出穩(wěn)定電能，電流連續(xù)，提供持續(xù)可靠安全的供電。
【專利說明】健身器械動能回收智能發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及一種回收利用健身器械動能以實現(xiàn)發(fā)電的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]全民健身關(guān)系人民群眾身體健康和生活幸福，是綜合國力和社會文明進步的重要標(biāo)志，國家全面推進全民健身活動。隨著活動的不斷推進，人們開始積極參與健身，各類健身房也紛紛應(yīng)運而生。對于健身房來說，健身器械是關(guān)鍵，但目前常用的健身器械無法消納健身時所產(chǎn)生的動能，往往采用阻尼裝置將其白白消耗掉。
[0003]近年來，我國能源需求不斷加大、環(huán)境污染進一步加深，大力推動低碳經(jīng)濟發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，已經(jīng)成為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。在節(jié)能產(chǎn)品層出不窮的今天，將健身房健身器械產(chǎn)生的動能加以充分利用用于發(fā)電，可實現(xiàn)健美強身、時尚生活方式與節(jié)能減排、綠色環(huán)保理念的完美結(jié)合，無疑是具有規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一，具有較為廣闊的市場基礎(chǔ)和推廣條件。
[0004]目前，美國雖有公司試驗性開發(fā)了跑步機型發(fā)電健身器，但未公開相應(yīng)的技術(shù)，沒有查到相關(guān)的論著和專利，市場上未見有關(guān)產(chǎn)品出售；國內(nèi)對此方面基本停留在構(gòu)想階段，僅有個別實驗性的小型模型驗證了利用健身器材發(fā)電的可行性，仍無法輸出穩(wěn)定的電流供生活實際應(yīng)用；國內(nèi)已有的健身運動能量回收僅限于單一的健身器材(如健身自行車、彈簧椅)，尚未見有關(guān)回收健身房多種健身器材運動能量的裝置問世的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型針對健身器械的運動特點，設(shè)計開發(fā)了一套利用健身器械的動能發(fā)電并能穩(wěn)定輸出的系統(tǒng)。
[0006]本實用新型具體采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種健身器械動能回收智能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括:
[0008]發(fā)電單元:與健身器械連接，用于將健身器械產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化成電能進行輸出；
[0009]充電控制單元:與發(fā)電單元連接，用于將電能輸出到蓄電池進行充電；
[0010]蓄電池:與充電控制單元連接，用于儲存電能；
[0011]卸荷回路:連接在充電控制單元的輸入端，用于導(dǎo)通時泄放多余電能；
[0012]電能綜合變換單元:其供電輸入端與充電控制單元的電能輸出端及蓄電池并聯(lián)，還與卸荷回路連接，用于實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換控制及蓄電池的充放電保護控制。
[0013]有益效果:。
[0014]I)運用資源整合及控制，實現(xiàn)了能量有效、合理、可靠的轉(zhuǎn)換；
[0015]2)能夠接入并支撐多種健身器械的發(fā)電，滿足健身房的多種供電需求，并能與現(xiàn)有交流電網(wǎng)實現(xiàn)并網(wǎng)，實現(xiàn)健美強身與節(jié)能減排、綠色環(huán)保理念的完美結(jié)合；
[0016]3)通過充電控制電路進入恒壓充電模式可控制相應(yīng)發(fā)電機輸出的電流，為健身器械提供可調(diào)的運動阻力，健身器械的使用者所消耗的功率不必控制在一定的范圍內(nèi)，可以任意調(diào)節(jié)運動強度，因而能廣泛適用于各種人群；
[0017]4)輸出控制電路完善，可以輸出穩(wěn)定電能，電流連續(xù)，提供持續(xù)可靠安全的供電。【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為發(fā)電系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2為發(fā)電單元基本結(jié)構(gòu)及原理示意圖；
[0020]圖3為充電控制單元和各個健身器械的連接示意圖；
[0021]圖4為電能綜合變換單兀和其他部分關(guān)系圖；
[0022]圖5為系統(tǒng)電路圖；
[0023]圖6為蓄電池充放電保護模塊電路圖；
[0024]圖7為健身自行車體能競賽控制模塊電路圖。
【具體實施方式】
[0025]1、系統(tǒng)整體構(gòu)架
[0026]健身器械動能回收智能發(fā)電系統(tǒng)主要由發(fā)電單元、充電控制單元和電能綜合變換單元三個部分組成。其中，充電控制單元負(fù)責(zé)將發(fā)電單元產(chǎn)生的電能經(jīng)儲能裝置(蓄電池)輸出給電能綜合變換單元；電能綜合變換單元一方面將電能轉(zhuǎn)換為直流5V或交流220V進行輸出，一方面還承擔(dān)電池的充放電保護功能。系統(tǒng)整體構(gòu)架如圖1所示。
[0027]2、系統(tǒng)各單元工作原理及結(jié)構(gòu)
[0028]2.1發(fā)電單元
[0029]發(fā)電單元的主要結(jié)構(gòu)是發(fā)電機，如圖2所示，將普通健身器械內(nèi)的阻力調(diào)節(jié)輪替換為慣性發(fā)電機，健身器械的機械部分將各種運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動，帶動發(fā)電機發(fā)電向外輸出電流。發(fā)電機輸出電流越大，為機械傳動結(jié)構(gòu)提供的阻力就越大，通過蓄電池充電控制單元進入恒壓充電模式控制發(fā)電機輸出的電流，可以為健身器械提供可調(diào)的運動阻力，獲得和機械阻尼的健身器械相同的使用效果。健身器械包括健身自行車、橢圓機和跑步機，每臺健身器械都配置有與之匹配的發(fā)電機。
[0030]2.2充電控制單元
[0031]充電控制單兀將各個健身器械產(chǎn)生的電能輸出給蓄電池充電，以滿足在不同健身器械所產(chǎn)生電能電壓等不相同的情況下，蓄電池充電各階段對充電電流、充電電壓等的要求，保障蓄電池的安全和使用壽命。充電控制單元和各個健身器械的連接圖如圖3所示(圖中所示為將發(fā)電單元整合到了健身器械內(nèi)部)。
[0032]系統(tǒng)中還設(shè)置了卸荷回路，連接在充電控制單元的輸入端，用于實現(xiàn)多余電能的泄放。當(dāng)發(fā)電單元產(chǎn)生的電能經(jīng)過對蓄電池充電、經(jīng)過電能綜合變換單元利用后仍然大于電池的浮充電壓時，卸荷回路在電能綜合變換單元的控制下導(dǎo)通將多余的電能泄放掉，以保護電池。卸荷回路采用放電電阻實現(xiàn)，如圖5中的Rl和R2所示。
[0033]2.3電能綜合變換單元
[0034]電能綜合變換單元一方面實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換控制，另一方面實現(xiàn)蓄電池的充放電保護控制。電能綜合變換單元和健身器械、蓄電池、交流220V電網(wǎng)、交流用電設(shè)備的連接關(guān)系如圖4所示(圖中所示為將發(fā)電單元整合到了健身器械內(nèi)部)。
[0035]系統(tǒng)還可以設(shè)置并網(wǎng)控制器，用于實現(xiàn)系統(tǒng)所產(chǎn)生的220V交流電與市政交流電的并網(wǎng)。
[0036]3、系統(tǒng)充放電控制方式
[0037]電能綜合變換單元同時也承擔(dān)電池的充放電保護控制功能。其主要控制方式如下:
[0038](I)蓄電池充電控制
[0039]充電控制單元、蓄電池、電能綜合變換單元處于在線工作模式，S卩:充電控制單元的輸出、蓄電池、電能綜合變換單元的輸入并聯(lián)在一起；當(dāng)電池電量低時，逆變器模塊停止工作，充電控制單元輸出的電能全部用于充電；當(dāng)電池電量高于其額定容量的50%時，逆變器模塊開始工作；當(dāng)充電控制單元輸出的電流大于逆變器模塊的輸入電流時，充電控制單元的電能一方面為蓄電池充電，一方面為逆變器模塊提供電能；當(dāng)充電控制單元的輸出電流小于逆變器模塊輸入電流時，逆變器模塊的電能由發(fā)電單元和蓄電池共同提供；當(dāng)健身器械無人使用時，逆變器模塊的電能完全由蓄電池提供；
[0040](2)蓄電池輸出控制
[0041]當(dāng)電池電量高于其額定容量的50%時，逆變器模塊開始工作，將電能逆變?yōu)殡妷?、頻率穩(wěn)定的交流電，供給交流用電設(shè)備；當(dāng)電池電量小于其額定容量15%時，逆變器模塊停止工作，電能綜合變換單元自動切換為市電為交流用電設(shè)備供電；當(dāng)電池電量小于其額定容量的3%時，直流變換電路停止工作，轉(zhuǎn)而由市政供電變換為5V直流電為各個健身器械供電。
[0042]為了給交流用電設(shè)備提供可靠穩(wěn)定的交流電，本系統(tǒng)的逆變器電路工作于在線后備模式。當(dāng)逆變器模塊工作時，系統(tǒng)切換為由逆變器為交流用電設(shè)備供電，當(dāng)電池電量不足時，系統(tǒng)將在20ms內(nèi)切換為市政供電，保證不影響用電設(shè)備的工作；另一方面，當(dāng)逆變器模塊啟動時，系統(tǒng)將在20ms內(nèi)切換為逆變器模塊供電。
[0043]4、電路圖
[0044]4.1系統(tǒng)電路圖
[0045]如圖圖5所示，健身自行車的發(fā)電機采用三相交流發(fā)電機，其發(fā)出的電經(jīng)過三項全橋整流后成為直流電，經(jīng)過LT-201直流計量模塊后再經(jīng)過二極管Dl送至VAM9050P電壓電流表；橢圓機發(fā)電機和跑步機發(fā)電機采用單相直流發(fā)電機，發(fā)出的電分別經(jīng)過二極管D2、D3也送到VAM9050P電壓電流表。VAM9050P電壓電流表能夠測量所有健身器材發(fā)出的總電能(電壓、電流、功率)。二極管D1、D2、D3用于防止電流逆流。
[0046]LT-201直流計量模塊測量健身自行車發(fā)出的電能，通過RS-485總線把數(shù)據(jù)送到健身自行車體能競賽模塊，同時也能實現(xiàn)為健身自行車體能競賽模塊提供5V工作電源。健身自行車體能競賽模塊有健身和競賽兩種模式。健身模式時，能顯不健身者的騎行的速度、里程、時間等，并通過圖像動態(tài)顯示騎行者發(fā)出電能的功率，做出的功。競賽模式時，每位參與競賽的選手都有3分鐘的騎行時間，模塊記錄每位騎行者三分鐘內(nèi)做的功和里程，競賽完畢自動對競賽結(jié)果進行排名。
[0047]電能經(jīng)VAM9050P電壓電流表后送給CM30型蓄電池充電控制器，實現(xiàn)對蓄電池的充電。[0048]當(dāng)電池充滿時，CM30型蓄電池充電控制器將進入恒壓充電模式，此時的充電電流將變得很小，此時三個發(fā)電機發(fā)出的電能必須通過卸荷回路泄放，否則發(fā)電機處于空載狀態(tài)，阻尼很小，健身效果變差。為了解決這一問題，電能綜合變換單元設(shè)置了蓄電池保護模塊，當(dāng)電池充滿時，蓄電池保護模塊的過充保護輸出端將輸出過充保護信號，將卸荷回路中的繼電器Kl吸和，卸荷回路導(dǎo)通，發(fā)電機發(fā)出的電能經(jīng)放電電阻Rl、R2消耗掉，為發(fā)電機提供一定的負(fù)載，進而使發(fā)電機具有一定的阻尼。
[0049]電能綜合變換單元設(shè)置了逆變器模塊，用于將系統(tǒng)產(chǎn)生的電能逆變?yōu)榻涣?20V供電給交流用電設(shè)備，如健身房里的電腦等設(shè)備。逆變器開關(guān)Si與蓄電池保護模塊的逆變器控制輸入端連接，SI閉合后，模塊檢測蓄電池的電壓，當(dāng)蓄電池電壓高于11.3V時，蓄電池保護模塊交流輸出控制端的交流輸出控制信號輸出為低電平，與之連接的繼電器K2吸和，同時蓄電池保護模塊的逆變器開關(guān)信號輸出端發(fā)出逆變器開信號送至逆變器，逆變器開始工作。逆變器輸出交流電為交流負(fù)載供電。當(dāng)蓄電池保護模塊檢測到電池電壓低于IOV時，蓄電池保護模塊的逆變器開關(guān)信號輸出端將發(fā)出逆變器關(guān)信號，逆變器關(guān)閉；同時交流輸出控制信號輸出為高電平，繼電器K2釋放，切換為市電為交流負(fù)載供電。
[0050]系統(tǒng)交流輸出電壓和負(fù)載之間接入了 EPM8200彩屏功率計，該功率計能夠測量電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)等參數(shù)，能直觀反映出逆變器的輸出效果。
[0051]電能綜合變換單元還可以設(shè)置整流模塊(圖中未畫出)，將整流模塊連接在健身自行車的三相交流發(fā)電機輸出端，將交流輸出轉(zhuǎn)換為5V直流電輸出，供電給直流用電設(shè)備，如各個健身器械上的控制電路、顯示電路和數(shù)碼產(chǎn)品充電接口等。整流模塊屬于成熟技術(shù)，此處不再贅述。
[0052]4.2蓄電池保護模塊電路圖
[0053]蓄電池沖放電保護模塊如圖6所示。蓄電池保護模塊以ATmega48單片機為核心構(gòu)成。電池電壓經(jīng)R36、R37分壓后送至ATmega48的19腳，經(jīng)AD變換后識別電池電壓。當(dāng)電池電壓高于15V時,30腳輸出高電平，第一三極管Q31飽和,驅(qū)動繼電器Kl,實現(xiàn)發(fā)電機電能的卸荷。當(dāng)電池電壓低于14.5V時，30腳輸出第電平，第一三極管Q31截止，繼電器Kl釋放，發(fā)電機的電能完全為蓄電池充電。
[0054]當(dāng)逆變器開關(guān)SI閉合時，如果電池電壓高于11V，ATmega48的31腳輸出高電平，第二三極管Q32飽和驅(qū)動繼電器K2閉合，延時50mS后ATmega48的32腳輸出高電平，第三三極管Q33飽和，控制逆變器模塊開始工作。當(dāng)蓄電池電壓低于IOV時，第二三極管Q32截止繼電器K2斷開，切換為市電為負(fù)載供電；同時ATmega48的32腳輸出低電平，第三三極管Q33截止，控制逆變器模塊停止工作。
[0055]12V的電源電壓經(jīng)過REG1117穩(wěn)壓后為單片機部分供電。JP31用于ATmega48的程序下載。D31、D32用于繼電器線圈反峰電壓的吸收。L31和C41構(gòu)成低通濾波器電路為ATmega48模擬部分供電。
[0056]LED31為電源指示，LED32為卸荷指示，LED33為逆變器正常輸出指示燈。
[0057]晶振Y31為ATmega48提供振蕩器，作為其工作時鐘。
[0058]4.3健身自行車體能競賽控制模塊電路
[0059]健身自行車體能競賽控制模塊電路如圖7所示。體能競賽模塊以單片機STC12C5A60S2為核心，利用一個192X64的液晶模塊顯示信息。通過MAX485芯片擴展一個485接口，用于和LT-201直流計量模塊進行數(shù)據(jù)交換。Ql驅(qū)動一個蜂鳴器U2提供聲音提示功能。
[0060]J4外接一個干簧管，用于自行車轉(zhuǎn)速的測量，轉(zhuǎn)速測量信號送至STC12C5A60S2的INTO端口，通過觸發(fā)中斷使單片機能夠計算出距離、速度等信息。J5、J6、J7分別外接三個按鍵，提供清除、啟動、模式三個功能按鈕。
[0061]STC12C5A60S2的PO 口作為液晶顯示屏的數(shù)據(jù)交換借口。P2.4、P2.5、P2.6、P2.7
提供液晶屏的控制信號。三極管Q2用于驅(qū)動液晶屏的背光。
[0062]模式鍵用于調(diào)整體能競賽模塊的工作模式，依次為:訓(xùn)練模式、競賽模式、競賽數(shù)據(jù)查詢模式。清除鍵用于清除記錄的數(shù)據(jù)，以便開始新的鍛煉過程或競賽過程。
[0063]按下模式鍵，進入訓(xùn)練模式后，再次按下啟動鍵，體能競賽模塊就開始讀取LT-201直流計量模塊傳過來的數(shù)據(jù)，并利用轉(zhuǎn)速測量信號，顯示鍛煉里程、速度、鍛煉時間、消耗的卡路里、發(fā)出的電能，并用曲線圖顯示鍛煉者的瞬時功率的變化，增加鍛煉的趣味性。
[0064]再次按下模式鍵，就可以進入競賽模式。在競賽模式下，為每位選手限定60秒的時間，通過對比該選手60秒內(nèi)瞬時功率，和總發(fā)出的電能來判斷優(yōu)勝者。按下啟動按鍵，就進入I號選手的競賽過程，選手就可以鍛煉了，60秒時間到后，發(fā)出提示音，提示該選手比賽結(jié)束；再次按下啟動按鍵，就會進入2號選手的競賽過程。所有選手比賽完后，按下模式鍵，在液晶屏上就顯示排序后(從大到小)每位選手的數(shù)據(jù)。
[0065]5.系統(tǒng)樣機研制
[0066]為了安裝及使用便利，樣機實物結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)各組成單元進行了適當(dāng)?shù)恼稀?br> [0067]5.1發(fā)電單元實物結(jié)構(gòu)
[0068]5.1.1動感健身單車
[0069]包含:直驅(qū)強磁數(shù)碼發(fā)電機聯(lián)動慣性組合大飛輪、組合式充電逆變一體控制器、低噪音皮帶式傳動、無級阻力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、安全防脫腳踏、上下前后調(diào)節(jié)坐墊、調(diào)手把帶手握心率、配小容量恒壓電容及充電逆變并網(wǎng)一體化控制器(整合了充電控制、逆變控制和并網(wǎng)控制)。
[0070]儀表顯示:時間、速度、電量、電壓、電流及心率等。
[0071]發(fā)電功率:額定350瓦，最大500瓦。
[0072]5.1.2橢圓跑步機
[0073]包含:內(nèi)置強磁數(shù)碼發(fā)電機聯(lián)動慣性飛輪、皮帶式傳動、無級阻力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、帶手握心率、跑步活動曲線、配小容量恒壓電容及充電逆變并網(wǎng)一體化控制器(整合了充電控制、逆變控制和并網(wǎng)控制)。
[0074]儀表顯示:時間、速度、電量、電壓、電流及心率等。
[0075]發(fā)電功率:額定550瓦，最大750瓦。
[0076]5.1.3 跑步機
[0077]包含:無級速度自控調(diào)節(jié)，內(nèi)置永磁低速數(shù)碼發(fā)電機、可折疊移動、人字形立架、跑臺減震技術(shù)、三角支撐緩沖結(jié)構(gòu)、多點式彈簧設(shè)計鼓形管、配小容量恒壓電容及充電逆變并網(wǎng)一體化控制器(整合了充電控制、逆變控制和并網(wǎng)控制)。
[0078]儀表顯示:時間、速度、電量、電壓、電流及心率等。
[0079]發(fā)電功率:額定250瓦，最大350瓦。[0080]5.2充電控制單元及電能綜合變換單元實物結(jié)構(gòu)
[0081]5.2.1逆變、電瓶、最大功率跟蹤裝置
[0082]該部分以蓄電池為模板改裝，為整個系統(tǒng)的核心，包括逆變裝置(對應(yīng)逆變器)、可儲存0.4度電的電瓶(對應(yīng)蓄電池)、最大功率跟蹤裝置(對應(yīng)蓄電池充電控制器)和電能卸載裝置(對應(yīng)卸荷回路)。
[0083]5.2.2前、后面板
[0084]前面板儀表顯示逆變輸出功率、輸出電流、電壓、當(dāng)前發(fā)電設(shè)備的電流、電壓、功率等信息。3個端口分別是電能輸出端、市電輸入端和發(fā)電裝置輸入端。
[0085]后面板的發(fā)電裝置輸入端開了三個孔，采用大功率插接街頭，插接方便。有外接電能輸入端和電能輸出端，當(dāng)健身發(fā)電設(shè)備發(fā)的電量不足以驅(qū)動外部用電設(shè)備的時候，自動切換到市電。多個電能輸入端接口可實現(xiàn)多種、多個發(fā)電器材的能量回收。
[0086]具體結(jié)構(gòu):
[0087]I)逆變裝置
[0088]將電瓶的直流電逆變后輸出220V，50Hz交流電。
[0089]2)最大功率跟蹤裝直
[0090]用于增強健身系統(tǒng)的功能性，當(dāng)健身發(fā)電設(shè)備踩踏的力量越大時，提高輸入電流，讓電機提供更大的扭矩，模擬上坡等行為。
[0091]3)電瓶和市電自動切換裝置
[0092]當(dāng)電瓶的電量能維持外部負(fù)載供應(yīng)時，控制當(dāng)前為電瓶輸出，當(dāng)電瓶電壓過低時，自動切換為市電，直接用市電供給外部負(fù)載。
[0093]4)電量卸載裝置
[0094]當(dāng)電瓶電量已滿，且健身發(fā)電設(shè)備還在發(fā)電時，將電瓶無法儲存的電能以熱能的形式釋放。
[0095]6樣機測試情況
[0096]6.1測試條件
[0097]6.1.1健身自行車
[0098]采用鏈傳動，踩踏板帶動發(fā)電機發(fā)電，自適應(yīng)人的踩踏力量，模擬上下坡，踩得力量越大，發(fā)的電越多，相應(yīng)承受的阻力轉(zhuǎn)矩越大。為增強健身系統(tǒng)的功能性，可通過儀表盤分別設(shè)定兩種模式:訓(xùn)練模式和競賽模式。
[0099]訓(xùn)練模式:儀表盤左側(cè)顯示當(dāng)前發(fā)電的功率，以曲線的形式顯示。右側(cè)顯示當(dāng)前當(dāng)前騎行的速度、距離、時間、卡路里、功率等信息，數(shù)字顯示。
[0100]競賽模式:競賽模式下顯示選手的瞬時功率和總發(fā)電量，給予排名，同時記錄歷史上最高發(fā)電量和最大瞬時功率。
[0101]6.L 2橢圓跑步機
[0102]踩動橢圓機踏板帶動封裝的直流發(fā)電機進行發(fā)電，保留原來、健身設(shè)備的大部分功能，液晶屏顯示里程、速度等信息，做到對健身設(shè)備改動最小。
[0103]6.1.3 跑步機
[0104]50瓦的直流發(fā)電機封裝在跑步機內(nèi)部，通過同樣封裝在內(nèi)部的功能轉(zhuǎn)換裝置，不插電的時候可以變身健身發(fā)電機，插上電以后功能自動轉(zhuǎn)換為跑步機，對原來的健身器械械破壞最少。
[0105]6.2測試結(jié)果
[0106]6.2.1輸出功率
[0107]通過測試得到的結(jié)果，健身車的效率最高，成年人峰值可以達(dá)到260瓦，但不能持續(xù)，正常情況下平均在180瓦左右。橢圓機和跑步機由于發(fā)電原理的限制，平均在100瓦和50瓦左右。具體如下:
[0108]I)自行車:成年人發(fā)電量平均為180瓦，以每天按鍛煉I小時算，
[0109]年產(chǎn)生電力=0.18*1*365 = 65.7 度
[0110]2)橢圓機:成年人發(fā)電量平均為100瓦，以每天按鍛煉I小時算，
[0111]年產(chǎn)生電力=0.1*1*365 = 36.5 度
[0112]3)跑步機:成年人發(fā)電量平均為50瓦，以每天按鍛煉I小時算，
[0113]年產(chǎn)生電力=0.05*1*365 = I8.3 度。
【權(quán)利要求】
1.一種健身器械動能回收智能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括: 發(fā)電單元:與健身器械連接，用于將健身器械產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化成電能進行輸出； 充電控制單元:與發(fā)電單元連接，用于將電能輸出到蓄電池進行充電； 蓄電池:與充電控制單元連接，用于儲存電能； 卸荷回路:連接在充電控制單元的輸入端，用于導(dǎo)通時泄放多余電能； 電能綜合變換單元:其供電輸入端與充電控制單元的電能輸出端及蓄電池并聯(lián)，還與卸荷回路連接，用于實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換控制及蓄電池的充放電保護控制； 所述的發(fā)電單元為交流發(fā)電機； 體能競賽控制模塊:體能競賽控制模塊通過一個直流計量模塊連接在三相交流發(fā)電機的輸出端； 所述充電控制單元包括一個蓄電池充電控制器，所述蓄電池充電控制器通過一個直流斷路器與蓄電池連接； 所述卸荷回路包括第一繼電器，第一繼電器的控制輸入端與電能綜合變換單元連接。
2.如權(quán)利要求1所述的健身器械動能回收智能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述電能綜合變換單元包括一個蓄電池保護模塊、一個逆變器模塊，蓄電池保護模塊的蓄電池電壓檢測輸入端與蓄電池連接，逆變器控制輸入端與逆變器開關(guān)連接，蓄電池過充保護輸出端與卸荷回路的導(dǎo)通控制端連接，逆變器開關(guān)信號輸出端與逆變器模塊連接，交流輸出控制端與第二繼電器的控制輸入端連接，第二繼電器用于實現(xiàn)逆變器模塊或市政供電系統(tǒng)與交流負(fù)載的接通。
3.如權(quán)利要求2所述的健身器械動能回收智能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述蓄電池保護模塊包括分壓電路、單片機及其外圍電路和第一?第三三極管，蓄電池電壓經(jīng)分壓電路分壓后輸入單片機進行處理，單片機有三個輸出端分別與第一?第三三極管的基極連接，第一?第三開關(guān)管的集電極分別作為蓄電池過充保護輸出端、交流輸出控制端及逆變器開關(guān)信號輸出端，單片機有一個輸入端作為逆變器控制輸入端與逆變器開關(guān)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的健身器械動能回收智能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的健身器械是健身自行車、橢圓機和跑步機，所述發(fā)電單元包括與健身自行車連接的三相交流發(fā)電機，與橢圓機連接的單相交流發(fā)電機、與跑步機連接的單相交流發(fā)電機。
【文檔編號】H02J7/32GK203734361SQ201420109604
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】梁涵卿, 楊智偉, 李力行, 孟金棒, 孟天驕, 呂凱文, 李玥 申請人:梁涵卿