无桩公共自行车智能锁电源管理系统技术方案

本发明专利技术公开的无桩公共自行车智能锁电源管理系统，包括太阳能发电板、花鼓发电机、能量收集及充电管理单元、锂电池、主控单元，所述的能量收集及充电管理单元由电能合并模块、稳压稳流模块和锂电池充电管理模块组成，本发明专利技术的有益效果在于智能锁具采用太阳能发电与自行车花鼓发电共用，光能与机械能互补供电方式，引入能量收集及充电管理单元，把电压电流不稳定的太阳能发电与花鼓发电，进行稳压稳流供给电池充电电路，实现成本与应用场景限制下的能量收集与利用的最大化，从而提高智能锁具所服务的无桩式共享单车在复杂应用环境下的生存率。

Intelligent lock power management system for non pile public bicycles

The open piled public bicycle intelligent lock power management system includes solar power board, flower drum generator, energy collection and charge management unit, lithium battery and main control unit. The energy collection and charge management unit is composed of electric energy merging module, voltage stabilizing and stabilizing module and lithium battery charging management module. The beneficial effect of the invention is that the intelligent lock adopts the solar power generation and the bicycle drum power generation sharing, the light energy and the mechanical energy complementary power supply mode, the energy collection and charge management unit, the voltage and current unstable solar power generation and the flower drum power generation, supply the battery charging circuit with steady pressure and steady flow, and realize the cost. The maximum of the energy collection and utilization under the application scene is to improve the survival rate of the pile free sharing single car in the complex application environment.

【技术实现步骤摘要】
无桩公共自行车智能锁电源管理系统
本专利技术涉及一种设备电源管理系统，尤其涉及无桩公共自行车智能锁电源管理系统。
技术介绍
自行车智能电子锁技术随着无桩式共享单车的普及得到发展。锁内集成了GPS位置模块、GSM上网模块以及带有唯一识别ID的物联网SIM卡，通过数据网络与服务器保持连接并获取指令，同时将位置信息和车辆当前状态上报到云服务器。把所有的单车轨迹按照时间叠加在地图上，从而知道在不同时段骑行密度的变化情况。一方面方便车辆存取，摆脱桩位束缚，另一方面无桩方式大大降低投放与运营成本；更进一步结合大数据支撑，可以精确控制自行车部署的密度和位置，有利于城市交通的合理规划。自行车智能电子锁作为无桩式共享单车的核心部件，供电受制于不断移动变换的应用场景和有限的空间，多采用电池供电方式。仅采用锂电池供电，没有充电电路，需要定期进行电池更换，维护成本高，电池放电结束后容易造成车辆丢失、损毁等；引入充电电路，仅采用太阳能供电方式给锂电池充电。受周围环境影响明显。太阳能发电效果受天气影响大，阴雨天气、摆放位置在阴暗处等容易造成电池欠电；引入充电电路，仅采用自行车花鼓发电方式给锂电池充电。为实现一定的充电效果，花鼓功率较大（典型功率6—10W），骑行阻力明显，同时受车辆使用率影响，若较长时间停放，容易造成电池欠电。三种供电方式均存在一定的弊端。因此，如何提供一种长期稳定给车载设备进行供能的解决方案，是本领域技术人员目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供无桩公共自行车智能锁电源管理系统，包括太阳能发电板、花鼓发电机、能量收集及充电管理单元、锂电池、主控单元。所述的能量收集及充电管理单元由电能合并模块、稳压稳流模块和锂电池充电管理模块组成，所述的电能合并模块，将花鼓发电机所发电量转换为交流输入，采用桥式整流二极管进行整流，采用高耐压电解电容进行滤波，将太阳能发电板所产生输入的电流采用高反向击穿电压肖特基二极管隔离；所述的稳压稳流模块采用0—40V宽输入范围Buck-Boost升降压DCDC直流变换集成电路，将宽范围电压输入转化为5V稳定直流输出；所述的锂电池充电管理模块通过锂电池充电电路，使用5V稳定直流电源给锂电池进行前500mA恒流充电，电池电压到达4.2V后进入恒压充电阶段，总电源来源是5V。所述的能量收集及充电管理单元将太阳能发电板和花鼓发电机分别产生的电压电流不稳定的电能合并，稳压和稳流后供给锂电池或车载用电设备。本专利技术的工作原理是：由太阳能发电板将太阳能（光能）转化为电能，由花鼓发电机将机械能转化为电能，由能量收集及充电管理单元将太阳能发电板和花鼓发电机所产生不稳定电压电流的能源进行合并、稳压、稳流后，供给锂电池进行充电，同时能量收集及充电管理单元对锂电池进行充电检测。本专利技术与现有技术相比显著优点是：所述的能量收集及充电管理单元由电能合并模块、稳压稳流模块和锂电池充电管理模块组成，各模块之间独立运行，配合工作，提供给用电设备稳定电能来源，避免电流和电压的不稳定造成设备的损坏。所述的电能合并模块，将花鼓发电机所发电量转换为交流输入，采用桥式整流二极管进行整流，采用高耐压电解电容进行滤波，将太阳能发电板所产生输入的电流采用高反向击穿电压肖特基二极管隔离。可有效防止高速情况下，花鼓发电过高引起对太阳能电池的反向充电，避免了损坏太阳能电池板。所述的稳压稳流模块采用0—40V宽输入范围Buck-Boost升降压DCDC直流变换集成电路，将宽范围电压输入转化为5V稳定直流输出。所述的锂电池充电管理模块通过锂电池充电电路，使用5V稳定直流电源给锂电池进行前500mA恒流充电，电池电压到达4.2V后进入恒压充电阶段，当电压小于2.5V时，电池放电终止，同时因为放电回路关闭使内部保护电路的电流损耗也降为最低，当电压超过4.2V时，充电回路终止，保护了电池安全，总电源来源是5V。所述的能量收集及充电管理单元将太阳能发电板和花鼓发电机分别产生的电压电流不稳定的电能合并，稳压和稳流后供给锂电池或车载用电设备，避免了车载设备使用不稳定电流导致元器件损坏的情况发生，降低了故障率。所述的花鼓发电机在低照度情况下，主要采用花鼓发电方式，在车速15km/h情况下，可以在1.5小时左右为10000mAH锂电池半满状态充电10%，且骑行无明显阻力。所述的太阳能电池板在冬季晴天中午室外空旷地带，照度约为30000勒克斯（LUX）情况下，可以在1小时左右为10000mAH锂电池半满状态充电10%。所述的锂电池充电管理模块有预充电功能，可避免保护板失效，以及长时间放置自放电等问题，保护了电池，避免影响电池使用寿命周期以及容量的降低，浮充电功能也是可以防止锂电池自放电，避免导致长期不使用或者停放在阴暗处无法充电时导致电量丧失，同时也增加了充电深度，延长了单车上用电设备的待机时长。所述的能量收集及充电管理单元分别与太阳能发电板和花鼓发电机相连，拥有两条独立线路，避免其中一路电路出现问题导致另一路所发电能也不能给锂电池进行充电，提高了本结构的可靠性；其将后两者所发电能收集处理后，可供锂电池充电或直供车载用电设备，确保车载电子设备所使用的电源稳定可靠。所述的能量收集及充电管理单元对锂电池进行电检测，起到保护电池的作用，避免电池过冲过放等问题发生，同时可将检测到的电池情况上传给后台，便于管理平台实时了解电池状态，提高了后期维护的便捷性。本专利技术结合两种发电方式优点，实现优势互补，在低照度情况下，花鼓发电作为有力补充，在停车情况下，太阳能发电作为补充。大大拓展了充电途径，降低了对外界环境及应用场景的要求，提高了电池充电几率，从而提高智能锁具所服务的无桩式共享单车在复杂应用环境下的生存率。同时降低对两者发电设备的参数要求，降低成本，改善使用体验。附图说明图1是本专利技术公开的无桩公共自行车智能锁电源管理系统的模块图。图2是本专利技术公开的无桩公共自行车智能锁电源管理系统中能量收集及充电管理单元模块图。附图标记列表1能量收集及充电管理单元2锂电池3主控单元4太阳能发电板5花鼓发电机6电能合并模块7稳压稳流模块8锂电池充电管理模块。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图1所示，本专利技术所述的无桩公共自行车智能锁电源管理系统，包括能量收集及充电管理单元1、锂电池2、主控单元3、太阳能发电板4、花鼓发电机5。能量收集及充电管理单元1由电能合并模块6、稳压稳流模块7和锂电池充电管理模块8组成，所述的电能合并模块6，将花鼓发电机5所发电量转换为交流输入，采用桥式整流二极管进行整流，采用高耐压电解电容进行滤波，将太阳能发电板4所产生输入的电流采用高反向击穿电压肖特基二极管隔离；稳压稳流模块7采用0—40V宽输入范围Buck-Boost升降压DCDC直流变换集成电路，将宽范围电压输入转化为5V稳定直流输出；所述的锂电池充电管理模块8通过锂电池充电电路，使用5V稳定直流电源给锂电池2进行前500mA恒流充电，锂电池2电压到达4.2V后进入恒压充电阶段，总电源来源是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无桩公共自行车智能锁电源管理系统，包括太阳能发电板、花鼓发电机、能量收集及充电管理单元、锂电池、主控单元，其特征在于，所述的能量收集及充电管理单元由电能合并模块、稳压稳流模块和锂电池充电管理模块组成，其中所述的电能合并模块，将花鼓发电机所发电量转换为交流输入，采用桥式整流二极管进行整流，采用高耐压电解电容进行滤波，将太阳能发电板所产生输入的电流采用高反向击穿电压肖特基二极管隔离；所述的稳压稳流模块采用0—40V宽输入范围Buck‑Boost升降压DCDC直流变换集成电路，将宽范围电压输入转化为5V稳定直流输出；所述的锂电池充电管理模块通过锂电池充电电路，使用5V稳定直流电源给锂电池进行前500mA恒流充电，电池电压到达4.2V后进入恒压充电阶段，总电源来源是5V。

【技术特征摘要】
1.无桩公共自行车智能锁电源管理系统，包括太阳能发电板、花鼓发电机、能量收集及充电管理单元、锂电池、主控单元，其特征在于，所述的能量收集及充电管理单元由电能合并模块、稳压稳流模块和锂电池充电管理模块组成，其中所述的电能合并模块，将花鼓发电机所发电量转换为交流输入，采用桥式整流二极管进行整流，采用高耐压电解电容进行滤波，将太阳能发电板所产生输入的电流采用高反向击穿电压肖特基二极管隔离；所述的稳压稳流模块采用0—40V宽输入范围Buck-Boost升降压DCDC直流变换集成电路，将宽范围电压输入转化为5V稳定直流输出；所述的锂电池充电管理模块通过锂电池充电电路，使用5V稳定直流电源给锂电池进行前500mA恒流充电，电池电压到达4.2V后进入恒压充电阶段，总电源来源是5V。2.所述的能量收集及充电管理单元将太阳能发电板和花鼓发电机分别产生的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：易剑秋，梁云，孙传斌，罗慎，
申请(专利权)人：南京江宁公共交通信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32