高效環(huán)保自行車發(fā)電裝置研究高效環(huán)保自行車發(fā)電裝置研究 2019/12/25 摘要：現(xiàn)如今世界范圍內(nèi)大都普及了智能手機，而手機電量始終是用戶所擔(dān)心的一大問題?，F(xiàn)在用戶主要的解決方法就是使用充電寶，然而很多人出門匆忙會忘記帶在身上，而且充電寶的容量和它的重量成正比，容量越大重量越重。現(xiàn)在社會壓力越來越大，人們都忙于生活都忽略了自己的身體狀況，經(jīng)常拿身體換時間，健康狀態(tài)一路下滑，而且越來越多的私家車也加劇了溫室效應(yīng)，所以為了減小身體的負擔(dān)，應(yīng)付緊急情況以及達到鍛煉身體、支持綠色出行的目的我們設(shè)計研究了高效環(huán)保自行車發(fā)電裝備。關(guān)鍵字：高效化；環(huán)保；時尚；多功能引言現(xiàn)如今我國國力強盛，除部分線路無法達到的山區(qū)之外，已經(jīng)解決了各家各戶的電力問題，現(xiàn)在也陸陸續(xù)續(xù)地出現(xiàn)一些公共的充電設(shè)備，比如電動車的充電樁等。各色各樣的充電寶支撐著戶外的手機電量，但這個始終是一個儲存電能的物品，不免會發(fā)生一些特殊情況，為了應(yīng)付一些緊急情況還有改善現(xiàn)在人的身體狀況，設(shè)計這個發(fā)電裝置，這個發(fā)電裝置可以安在自行車上，通過風(fēng)力帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電能，通過整流橋給手機充電，給手機充電的同時可以達到鍛煉身體的目的，也符合綠色出行的要求。1設(shè)備的總體設(shè)計方案1.1產(chǎn)品硬件設(shè)計及原理裝置主要組成結(jié)構(gòu)：12V發(fā)電機、特制的儲電容器、2代穩(wěn)壓器、半徑為7.5cm彈性塑料扇葉和整流橋等。外殼為特殊設(shè)計尺寸的特質(zhì)高硬度陶瓷，可有效防止漏電，起到防漏電、防水、美觀、抗腐蝕的作用。輸出端為一排USB接口，可搭配LED燈、蜂鳴器等多種配件的使用。1.2線性穩(wěn)壓電源模塊該模塊由整流模塊和穩(wěn)壓模塊組成，穩(wěn)壓模塊將交流電穩(wěn)壓，然后整流模塊將自行車發(fā)電機輸出的交流電整流成直流電，最后儲存到儲電容器中。1.3儲電容器可分為固定式和可拆裝式。固定式裝置將會與發(fā)電機固定在一起，防止被盜丟失，可拆裝式為5000mAH鋰電池充電寶，方便人們拆卸使用。（注：該充電寶可根據(jù)需求者自行更換其他容量的充電寶）1.4配套裝置LED燈、蜂鳴器等。2工作原理2.1工作原理自行車行駛產(chǎn)生氣流帶動扇葉轉(zhuǎn)動，從而帶動電機轉(zhuǎn)動，電機另一端通過切割電磁鐵進行發(fā)電，時速在每小時8公里以上就可以發(fā)出有效的電流，通過穩(wěn)壓器穩(wěn)壓之后，在整流橋的作用下，將交流電轉(zhuǎn)化為直流電輸入存儲到儲電裝置中，用電時通過輸出端USB插排口導(dǎo)出。2.2工作過程發(fā)電核心組件通過其支持裝置固定于自行車車架上，二者共同構(gòu)成發(fā)電模塊。在自行車行駛時，其后輪帶動接觸輪轉(zhuǎn)動，進而帶動交流發(fā)電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電流。所產(chǎn)生的交流電經(jīng)整流穩(wěn)壓電路進行調(diào)節(jié)，并經(jīng)USB輸出接口儲存于移動電源中或為其他電子設(shè)備供電。2.2技術(shù)關(guān)鍵12V發(fā)電機、特制的儲電容器、2代穩(wěn)壓器和整流橋等元件選擇需要考慮重量和自行車適用條件，在最小影響正常行駛的條件下，選擇合適的規(guī)格。3發(fā)電效率檢驗該裝置采用標準電芯（聚合物和18650），標準電壓為3.7V，然后通過穩(wěn)壓整流模塊輸出5V電壓，來為手機等數(shù)碼產(chǎn)品進行輸電。由于電路轉(zhuǎn)換損耗、電阻損耗、電壓損耗、自身運轉(zhuǎn)損耗，真正從發(fā)電機至電量存儲輸出手機的效率為62%1。而且不同的手機鋰電池在不同充電倍率下的能量往返效率2，要考慮不同手機的充電效率、手機使用時間等干擾因素，正常人騎行速度為16km/h25km/h，所以實驗室模擬以速度20km/h左右的速度進行模擬自行車正常行駛，試驗客觀準確，以下折線圖為同一部手機充電速度的多次的平均值。4前景分析我國國內(nèi)市場上的自行車發(fā)電機普遍存在發(fā)電效率差、輸出不穩(wěn)定的缺點，而且存在的最大問題就是不能存儲電能。不是每次騎車都充電，那其中產(chǎn)生的電能就浪費了，所以電能的存儲就成了一種最大的需求。本產(chǎn)品解決了以往裝置不能儲電的缺陷，配備了5000毫安時容量的鋰聚合物電池，可存儲電能。隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，自行車作為一種綠色、健康的交通工具而受到越來越多人的青睞。而近幾年一些智能設(shè)備尤其是智能手機的普及，雖然給人們的生活帶來了方便，但是也存在著耗電快、充電不便的問題。本裝置為了解決騎行時充電不便的問題，同時也為了踐行節(jié)能、環(huán)保的理念。區(qū)別市面上的同類自行車發(fā)電裝置，風(fēng)扇葉片帶動發(fā)電裝飾性和實用性好。順應(yīng)環(huán)保節(jié)能時代的號召，邊騎邊充，兼容性廣，長期續(xù)航。移動電源合二為一，輕松解決旅途中持續(xù)供電問題，不添加背包負擔(dān)。5結(jié)論本文將手機充電、照明燈等設(shè)備與自行車在發(fā)電裝置的作用下有機地整合在一起，是自行車環(huán)保領(lǐng)域的一次革新拓展，這款設(shè)備發(fā)電高效，充分地利用被忽視的能量，本產(chǎn)品電能輸出較其他同類產(chǎn)品高，輸出電壓更加穩(wěn)定，減小了對其他用電器的電池損害。電量不浪費，順應(yīng)節(jié)能減排低碳的號召，是一款非常實用的低碳產(chǎn)品，并且價格便宜，將會成為大多數(shù)低碳環(huán)保人士的首選產(chǎn)品，下一步將研究裝置的優(yōu)化設(shè)計和操作智能化。參考文獻：1蔡琛輝,劉錫寧,閆鑫,周明路,劉孟強,陳曉平.一種新型摩擦輪自行車發(fā)電裝置的創(chuàng)新設(shè)計研究J.寧波工程學(xué)院學(xué)報,2017,29(03):1419.2任科臣,孫學(xué)武,盧高慶.鋰離子電池不同充電倍率下的能量效率研究J.電子世界,2014(16):325326.