基于压电发电的共享单车自发电和储能技术研究

自行车发电原理与设计摘要：我通过学到的磁生电的原理以及查找资料的方法研究了自行车发电的原理知道了发机是如何将机械能转换为电能的和自行车实现发电的一些设计方法。

关键字：磁生电定子转子发电机自行车一、研究目的和意义对自行车发电原理的研究能够让我更好的明白磁生电的原理和应用，同时也能增加自己对物理学习的兴趣使我看到物理知识学习的重要性。

最重要的是这种自己为了弄明白某一知识的运用去查找大量文献并且和自己所学的相结合的经验对自己以后的自主的学习有很大的帮助。

二、原理法拉第的电磁感应定律指出：感应电动势的大小和通过导体回路的磁通量的变化率成正比。

所以通过导体在磁场中切割磁感线可以得到感应电动势，从而获得感应电流。

我们对于发动机应该不陌生，通过外部能量来带动发电机的转子切割磁感线获得电流。

因此自行车通过某一部分来带动发动机从而发电，便把所发的电通过蓄电池存起了，在需要的时候给车灯、手机等供电或充电。

对于采用自行车的哪一部分有一下几种设计方法：1、通过与轮胎的摩擦来带动发动机发电将发电机固定在自行车的轮胎边沿，在轮胎的转动下通过摩擦带动发动机的转子部分使发电机工作发电，便将发的电通过蓄电池存起来。

2、通过轮胎钢丝带动发动机微型发动机固定在自行车的支架上，通过三根支条和轮胎钢丝接触使其旋转，从而带动发动机发电。

其原理和第一种有些类似。

3、通过链条带动发动机传动链条上结合主动式发电单元，其具备：壳体，其内设置小型发电机，其底缘设有缺槽，驱动齿轮，其齿部的宽距配合传动链条的节距设制而成；一固定架，其下端借由一定位片而锁定在该自行车的车架上。

通过链条以线性位移来带动发电机发电。

4、通过轮胎轮轴带动发动机发电机主体设置在脚踏车车轮的轮毂上，所述发电机主体包括：线圈定子，它被固定地安装在轮轴上；圆筒形转子，它被连接在轮毂框架的内壁，并以形成于定子和转子之间的环形间隙，可转动地安装在所述定子上，转子可相对定子转动，从而引起定子发出电力。

利用踩自行车发电储电用电设计说明书设计者：尹哲祺陈宥成郭健洪何璨明刘玉舒指导教师：舒碧芬（工学院热能与动力工程2011级）作品内容介绍我们小组通过实验设计了一套采用机械能转变成电能并将电能储存在电池中，需要时使用于手机、照明灯等充电的装置，作品所需的机械能由日常生活中的人们骑行自行车产生，通过单车行进时车轮的转动带动电机转动，从而产生电能。

根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另外一种形式，在转化过程中其总能量不变。

通过对骑行自行车时产生的机械能的利用，增强能量的使用效率，节约人们日常使用的电能，以实现节能的目的。

同时这个作品也能够让人们在没有电源的情况下获得应急电源，以应对特殊情况。

该项作品的结构较为简单，便于使用，而且方便安装和拆除，对骑行自行车时所造成的阻力不会太大，使用时不会有强烈的疲惫感，适合长途骑行旅行者或单车骑行爱好者使用。

1 研究背景及意义电能既是最重要的能源，又是消耗其他能源生产的能源产品。

有资料显示，中国电力消耗量仅次于美国，已居世界第二位，而由于节能、节电意识薄弱造成的电能浪费占相当的比重。

而我们注意到在日常生活中人们自己在进行生命活动时所产生的机械能并没有得到很好的利用，最突出的一点就是骑行所产生的机械能。

在环境问题日益突出的今天，人们认识到低碳环保的重要性，自行车的销售量不减反增，人们在使用自行车作为交通工具及运动器材时无疑会有大量机械能的产生，若我们能将它们收集并加以利用，就可以为人们在外出遇到手机没电等紧急情况提供及时的救助。

我们致力于在不消耗人们额外时间的同时为他们的生活提供便利，与此同时完成节能的任务。

2 设计方案2.1电器控制该方案无需电器控制，使用时手动装置，不用时拆卸即可。

2.2机械部分使用零件：移动电源、固定支架、传动车轮、升压稳压电路板、直流有刷电机，usb接口以及导线组成。

组装设计：连接组装好传动车轮、升压稳压电路板、直流无刷电机以及usb接口线路，通过固定支架固定在自行车上，把移动电源接在usb接口上，骑行自行车即可对电源充电。

基于动感单车发电储能装置的设计构思摘要随着生活质量的不断提高，给环境带来的损害也日益增加，在日常生活中可以多采用可再生的清洁能源来满足我们的日常生活。

针对这种清洁能源考虑到动能发电，并联想出了动感单车这一构思，将运动者在骑行过程中的动能转化为电能储存起来。

该动感单车发电系统由改进的动感单车、齿轮带传动系统和发电机组成，采用三角形V带传动，并将产生的电能用于日常生活中，有效减少了对环境的污染,克服了现有技术中电能无法回收的问题，实现了电能的回收利用、促进低碳环保的发展。

关键词：动感单车；动能转化；带传动系统1. 研究背景与意义随着各种先进技术的持续改善和人民生活水平的不断提高，很多人也将动感单车作为平时运动必备的一项有氧运动。

针对这两种情况，设计研制出的一套发电的装置，将人们身体在骑行锻炼过程中所产生的一部分能量转化为电能，将所储存出的电能转化用于日常的生活需要，动感单车传动的部分功能器材通过利用新技术而不断改造及升级，具有极其广阔良好的经济发展前景，从而起到节能和环保的作用。

动感单车发电装置主要是运动者通过机械运动将机械能传输给发电机，发电机通过储能设备将产生的电储存起来。

可以将储存起来的电能用于日常生活中，能够节约资源保护环境。

2. 国内研究现状刘佰龙等在减震自行车发电系统设计的研究中提出了从减震系统中回收电能。

段波等人（2009）针对自行车发电系统的动态特性，分析了踏板转速与发电机转子转速关系，交直流输出电压等关系，计算得出输出功率约为150瓦，达到了预期的效果，从而验证了单车发电系统的可行性。

3. 设计的思路目前在市场使用上最为常见的动感单车发电装置，通常也都是通过利用与动感单车的链条之间以及传动齿轮之间，发生的机械摩擦现象来进行驱动进行发电。

动感单车发电装置主要是指通过让原本固定安装在电动自行车辐条上的超强电磁铁芯借助于骑行过程，而能产生巨大的磁动力从而做出类似切割金属磁感线之类的机械运动效果，这种运动的方式可以产生负载的电流,从而直接满足了各种电子设备之间的直流供电的需求。

自行车发电利用运动能量为电器供电自行车发电技术是一种利用骑车时产生的动能来发电的环保技术，
通过自行车上的发电装置将运动能量转化为电能，可以为电器设备提
供电力。

这种技术既能减少对传统能源的依赖，又可以促进人们更加
注重身体健康和环保意识的培养。

利用自行车发电的原理是通过骑车时踩踏产生的机械能转化为电能。

一般来说，自行车上会安装一个称为“动能发电机”的装置，通过齿轮
和发电机的连接，当骑车人踩踏时，齿轮会带动发电机产生电能。

这
种电能可以存储在电池中，也可以直接用于驱动电器设备。

这样就实
现了通过人力运动来产生电能的过程。

自行车发电技术不仅可以帮助人们减少对传统能源的消耗，也是一
种很好的健身方式。

骑车发电可以让人们在锻炼身体的同时为家用电
器提供电力，既健康又环保。

而且，在没有电源的地方也可以通过骑
车发电的方式来为电器设备供电，具有很大的灵活性和便利性。

此外，利用自行车发电还可以培养人们的环保意识和节能意识。

通
过亲身体验，人们可以感受到自己的劳动成果可以转化为电力，从而
更加珍惜能源资源，减少浪费。

这对于推动整个社会向低碳环保方向
发展具有重要的意义，也有助于减少环境污染。

总的来说，自行车发电技术是一种创新的环保技术，不仅可以为电
器设备提供电力，还可以促进人们的健康和环保意识。

通过自行车发电，我们可以在日常生活中实现能量的再利用，为可持续发展贡献自
己的力量。

希望未来这种技术能够得到更广泛的应用，让我们的生活更加便利和环保。

自行车发电可行性分析自行车发电是一种可再生能源利用的方式，通过人体骑行产生动能，进而转化为电能。

它具有低碳、环保、健康等优点，但在实际应用中还存在一些问题和挑战。

下面将从技术可行性、经济可行性和环境可行性三个方面来进行分析。

技术可行性方面，自行车发电的基本原理是通过人体骑行产生的动能转化为电能。

这涉及到了动能的传递、转化和储存等技术。

目前已经发展出了一些可行的技术方案，如利用摩擦、电磁感应和压电效应等原理将动能转化为电能。

同时，还需要设计合适的发电设备，如发电机或发电驱动装置，来实现动能转化。

这些技术在实际应用中已经得到了验证，因此自行车发电在技术上是可行的。

经济可行性方面，自行车发电需要购买相应的发电设备，并进行安装和维护等工作。

这些成本需要通过发电所产生的电能所节省的费用来弥补。

根据统计数据，每小时的骑行可以产生约200瓦的电能，相当于一台台灯的功率。

如果每天骑行1小时，一年下来可以省下一定的电费。

然而，自行车发电的发电效率相对较低，且发电量与骑行的强度和时间相关，因此需要一定的骑行量来弥补发电设备的成本。

另外，目前自行车发电技术还比较初级，成本相对较高，限制了其经济可行性。

环境可行性方面，自行车发电是一种非常环保的能源利用方式。

它不产生二氧化碳和其他有害气体，对环境没有污染。

相比之下，传统的电力来源如燃煤发电会产生大量的二氧化碳等温室气体，对气候变化和生态系统造成严重的影响。

自行车发电的使用可以减少对传统电力的依赖，降低对环境的压力，符合可持续发展的要求。

因此，自行车发电在环境可行性方面具有重要的意义。

综上所述，自行车发电在技术上是可行的，但在经济上还存在一定的挑战。

而在环境方面，自行车发电具有显著的优势。

因此，在未来的发展中，应该继续推进自行车发电技术的研发和应用，提高其发电效率和经济可行性，以实现环保、健康的能源利用目标。

同时，政府和企业可以提供相应的政策支持和资金投入，促进自行车发电的普及和推广。

基于压电材料压电效应的共享单车微能量收集作者：陶雨萌来源：《湖南教育·D版》2017年第08期2016年底以来，共享单车作为“互联网+”经济的典型代表，仿佛一夜之间，遍布了街头巷尾。

共享单车具有以下明显优势：一是操作方便快捷，定位、借车、锁车、缴费等过程全部在手机上完成；二是为短途出行提供了极其便利的选择，方便了“最后一公里”的出行，且缓解了交通压力；三是低碳环保，让人们的生活变得更加绿色节能。

在国家提倡“共享经济”“绿色环保出行”的大背景下，“互联网+”的共享单车模式必将持续受到人们的喜爱并极有望获得进一步的支持。

但任何新生事物都不可能是完美的，迅速发展的共享单车也不例外。

共享单车的乱停乱放、上私锁、毁坏等问题时有发生，如果任其发展，免不了会有昙花一现的结局。

因此，各大共享单车公司纷纷投入大量精力和财力，进行共享单车的软硬件技术创新，目前已取得了很好的效果。

以两大共享单车巨头为例，摩拜单车均加装了智能硬件，可实现车辆的定位、智能开锁和信息联网等功能。

相比于ofo公司的普通单车，摩拜公司的智能单车更加方便快捷、经久耐用，遭受的损失明显小于ofo小黄车。

目前，ofo公司正在加紧对智能硬件的研发，以扭转目前的不利局面，可见智能硬件的使用将是共享单车的一大趋势。

共享单车的智能硬件离不开移动用电的需求，而传统的电池电量有限，若因断电导致单车无法工作，会极大地影响用户体验。

另外，对于分布广泛且体量巨大的共享单车而言，经常性地更换电池将会消耗大量的人力和物力，显然不可取。

如何解决智能硬件的供电需求，成了困扰各共享单车公司的难点。

目前，摩拜公司主要尝试了两种方式来收集微能量，以满足共享单车智能硬件的用电需求。

最初采用的是大功率发电机，但存在笨重、效率低、骑行体验差等明显缺点。

为此摩拜又推出了太阳能供电方式，通过将太阳能薄膜安装在自行车篮子底部收集能量给电池充电，以满足智能锁等的用电需求，这种方式也存在篮子或太阳能薄膜容易损坏，导致充电无法进行，以及充电易受天氣因素影响等问题。

专利名称：一种基于压电发电的自充电车轮及其应用方法专利类型：发明专利
发明人：郭耸,郭博闻
申请号：CN201910839411.2
申请日：20190905
公开号：CN112537401A
公开日：
20210323
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种应用于自行车的基于压电发电的自充电车轮及其应用方法，车轮结构包括：压电轮毂模组、压电车轮外轮圈和压电车轮辐条。

骑行压力经由压电车轮外轮圈和压电车轮辐条传递到压电轮毂模组。

本发明的自充电自行车压电车轮可以通过将一辆踩踏自行车的后轮更换为压电车轮使其升级为一辆自充电自行车。

本发明的自充电自行车压电车轮内置压电材料(振动和温度传感器)，支持自检和采集外部振动等信息。

本发明的自充电自行车压电车轮内置电机锁，可以通过app开关电机锁，并支持开锁授权功能。

可以申请使用任何一辆自充电自行车，并按照骑行距离付费给其拥有者。

本发明的自充电自行车压电车轮预留充电接口，支持必要情况下的充电功能。

申请人：郭耸
地址：200434 上海市虹口区场中路32弄34号204室
国籍：CN
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专利名称：基于互联网的带自发电和自锁功能的自行车车载系统
专利类型：发明专利
发明人：闭吕庆
申请号：CN201510899873.5
申请日：20151208
公开号：CN105365925A
公开日：
20160302
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及自行车技术领域，公开了一种基于互联网的带自发电和自锁功能的自行车车载系统，包括发电模块、稳压模块、移动电源、单片机模块、LED照明模块、液晶显示模块、无线遥控锁模块以及霍尔传感器；其中，所述发电模块、稳压模块和移动电源依次连接，所述单片机模块、LED照明模块均与移动电源连接，所述液晶显示模块、无线遥控锁模块、GSM防盗模块和霍尔传感器均与单片机模块连接。

本发明具有发电功能，能实时显示车速和行车路程，安全性能高和自动报警功能等优点。

申请人：玉林师范学院
地址：537000 广西壮族自治区玉林市教育东路299号
国籍：CN
代理机构：广州市越秀区海心联合专利代理事务所(普通合伙)
代理人：王洪娟
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