复合式自发电自行车结构设计初步构思
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摘 要 当今，全社会积极倡导节能减排，提升环保理念，做低碳生活的引领者。文章阐述了复合式自发电自行车的结构设计，对传统自行车结构加以改造，充分利用骑行过程中产生的能量及户外光伏资源，既能为车载用电设备提供电能，又能储存电能作为备用电源。因而，骑行爱好者在实现绿色环保出行的同时，可以极大的提高用户体验，未来市场发展前景广阔。
关键词 复合式自发电自行车 节能减排 绿色环保
中图分类号：U484 文献标识码：A
0引言
随着现代社会的发展，以哈罗单车、ofo 为代表的共享单车以其便捷性备受关注，快速兴起。现在市面上的自行车功能较为单一，僅供大家外出骑行，无法带给大家更多的帮助。然而，自行车骑行时产生的大量机械能在提供行驶动力的同时，是否还能转化为其他形式的能力来利用呢？例如，将部分机械能转化为电能为出行时提供电力保障，解决手机、充电宝、便携音乐设备等小型电器用电问题和前后车灯的夜间照明用电，或者将转化来的电能储存起来用于实际生活中，充分利用能源，减少能量的浪费。
1背景及意义
近年来，随着全球气候极端多变、生存环境日益恶化，全社会积极倡导节能减排，提升环保理念。自行车可谓是既环保又安全的交通工具，可以给自行车自行车装一个自发电装置，在骑车的同时又能获得电能，不需要额外供电，降低对环境的污染，实现绿色出行。
目前市场上存在自发电自行车，但技术不够成熟，没有大规模的推广，还需要一些改进，有很大的发展空间。本文响应国家节能减排的号召，在生活点滴中做到低碳环保，对传统自行车结构加以改造，设计复合式自发电自行车结构。
2整体设计思路
复合式自发电自行车结构设计思路源于三点：
（1）骑行时，部分结构产生的压力没有得到充分利用。故而，可将此部分压力利用起来转换成电能，比如：座板的压力、踏板的压力以及轮胎骑行中内胎对钢圈挤压产生的压力;
（2）骑行时多处于露天状态，可将太阳能光伏发电利用起来;
（3）骑行时，利用花鼓的旋转切割磁感线发电，储存电能。
复合式自发电自行车产生的电能为车载用电设备供电，比如：车头的仪表盘、随行抓拍器、前照灯等，从而为骑行过程中提共便利。
本项目的创新点：
（1）自行车骑行过程充分利用压电元件、太阳能光伏发电及花鼓发电机，产生电能并储存。
（2）自行车新增了功能设备，为骑行者提供了更为安全、方便与舒适的体验。
3整车结构设计
复合式自发电自行车结构如图1所示。
分析图1中复合式自发电自行车结构，可见其发电储能部分如下：
3.1压电能量转换装置
本设计在座板、脚踏板以及轮胎的内外胎之间安装压电片，实现压力与电能的转换。座板表面的海绵垫能防止压电片在人体与电压板之间因受力不均而碎裂，也能增加骑行者的舒适度。而内胎具有弹性，能够在轮胎内胎与钢圈之间起到缓冲作用，二者之间的压电片会将连续不断的压力转化为电能。
3.2太阳能光伏发电装置
在车尾挡泥板上安装太阳能电池板，将接收到的光能转化为电能，为车载设备供电。也可以在白天如果不用自行车的时候，将其放置在阳光下充电储能备用。
3.3花鼓发电装置
在自行车前轮安装花鼓发电装置，利用法拉第电磁感应定律，车轮转动时带动花鼓发电，以达到在蓄电池中储存电量为车载用电设备供电的目的。
3.4蓄电池（含整流器、逆变器）
车载蓄电池可以车架内部，不占用车身空间。蓄电池与车载用电设备均有电线连接，并预留USB接线口，供各种小型用电设备实用。车载用电设备与蓄电池的导线亦安装在自行车管道内，不影响骑行。
此外，复合式自发电自行车加装车载用电设备，极大改善常规自行车的用户体验。
（1）安装显示屏，用于显示车行实时速度、行驶里程、骑行时长时间、热量消耗等相关信息;
（2）安装LED节能灯，夜间行驶时提供照明，亦能够提醒路人及时避让;
（3）安装距离感应器，骑行时若有车辆靠近能够及时报警提醒;
（4）安装“随行抓拍器”，可以为旅行爱好者随时抓拍记录美好瞬间。
4结语
复合式自发电自行车对传统自行车结构加以改造，充分利用骑行过程中产生的能量及户外光伏资源，既能为车载用电设备提供电能，又能作为备用电源储存。因而，骑行爱好者在实现绿色环保出行的同时，极大的提高了用户体验，未来市场发展前景广阔。
基金项目：本文系2019年度湖北省大学生创新创业训练计划项目“复合式自发电自行车”的研究成果，项目编号：S201911798031。
参考文献
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