基于太陽能的綠色騎行安全系統(tǒng)設(shè)計

李大琳,劉理釗,陳少雄,王鐲陳,林廣宇,黃明康（吉林大學(xué)珠海學(xué)院,廣東 珠海 519041）

基于太陽能的綠色騎行安全系統(tǒng)設(shè)計

李大琳,劉理釗,陳少雄,王鐲陳,林廣宇,黃明康
（吉林大學(xué)珠海學(xué)院,廣東 珠海 519041）

戶外運動逐漸成為人們健身的主要形式。很多人選擇自行車運動，既可以有充足的運動量，又可以領(lǐng)略美好風(fēng)光。但如何將消耗掉的卡洛里變廢為寶、并且有效提高自行車運動的安全性呢？本論文來源于廣東省省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，經(jīng)費代碼4041425912。方案的主要創(chuàng)新點在于通過太陽能板和充電花鼓，將自行車運動過程中的太陽能和動能收集起來，存入蓄電池，以作為自行車上其他安全系統(tǒng)的能源供給，同時在野外夜晚，充好電的蓄電池也可以作為主要電源供照明和其他需求。

綠色騎行;太陽能板;充電花鼓;安全

0 前言

以騎行為主要交通工具的出行方式日漸熱門，而在騎行途中，眾多用電設(shè)備的能源問題遲遲無法得到很好的解決；夜晚騎行時，由于沒有足夠的光線照明及警示，騎行者的安全無法得到保障；戶外騎行時，山地車的車鏈經(jīng)常會沾上泥土，這對于車鏈的使用壽命會造成非常大的影響，基于此，本項目設(shè)計了一套基于太陽能充電和車輪花鼓充電的綠色騎行安全系統(tǒng)，即實現(xiàn)了綠色能源，同時也將能源有效利用與戶外運動安全相關(guān)方面，具有很強的創(chuàng)新和實用價值。

1 系統(tǒng)方案

下圖為綠色騎行系統(tǒng)的總體方案配制。主要分為三部分：能源系統(tǒng)，夜騎系統(tǒng)和洗鏈系統(tǒng)。

（1）能源系統(tǒng)。通過太陽能電池板和花鼓發(fā)電，把電能沖入鋰電池。再經(jīng)過控制器將電能分配給各個用電設(shè)備。

（2）夜騎系統(tǒng).主要針對夜間騎行的主動安全措施，包括：LED轉(zhuǎn)向燈，負(fù)責(zé)明確示意自行車的轉(zhuǎn)向意圖；激光尾燈，用于向地面投射自行車示寬信號，與周圍自行車劃定安全距離；激光風(fēng)火輪，安裝于車輪上，自行車啟動后會顯示出各種個性化圖案，具有很好的警示作用，兼顧美觀與安全用途。

（3）洗鏈系統(tǒng).在長時間戶外騎行過程中，自行車鏈會粘上各種灰塵雜物，影響車鏈壽命和騎行安全。目前主要的措施是在騎行到一定公里數(shù)后將車鏈拆下，用專門的清洗液清洗。本系統(tǒng)里的洗鏈部分采用在線清洗的思路，用氣泵產(chǎn)生的高壓氣體，在自行車騎行過程中，對車鏈的關(guān)鍵部分吹洗，雖然效果上不能完全代替將車鏈拆下來單獨清洗的方式，但是在一定程度上緩解了車鏈?zhǔn)芪廴境潭龋娱L了車鏈拆洗的時間間隔，提高了自行車的安全系數(shù)。

下圖為系統(tǒng)所采用的設(shè)備及安裝位置示意圖：太陽能電池板有三種安裝方式，如下圖所示的兩種為安裝在車架的前方和后方，另外，對于長途騎行，還可以把電池板安裝在騎車人的背包上。

氣泵安裝在車座下方，所以要有軟管將氣體導(dǎo)向到車后軸位置，從安全角度考慮一定要注意軟管的固定，目前采用的是自鎖式尼龍扎帶。

2 系統(tǒng)控制部分設(shè)計

系統(tǒng)控制上，為了強調(diào)騎行者對設(shè)備的控制力和操作的簡便性，本系統(tǒng)在設(shè)計時并沒有設(shè)計基于CPU和傳感器的自動控制系統(tǒng)，而是將所有電氣設(shè)備的開關(guān)集成在車把中間的集成多路開關(guān)上，騎行者可以根據(jù)光線、環(huán)境的需要以及電池電量情況，單獨打開每一項設(shè)備。

3 實驗效果

下圖為實驗效果照片：總體實現(xiàn)效果達(dá)到了設(shè)計要求。

4 總結(jié)

本設(shè)計是大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目作品，其主要創(chuàng)新點在于將太陽能和花鼓發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于自行車，在綠色節(jié)能方面提出了很好的探索。系統(tǒng)目前采用的設(shè)備全部為采購設(shè)備，技術(shù)難度和采購成本都比較低，比較適合大面積推廣。系統(tǒng)目前存在的問題是氣泵吹氣洗鏈的效率不是很高，需要后續(xù)繼續(xù)改進(jìn)。

[1]楊金煥.太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)[J].電子工業(yè)出版社,2013.

[2]小澤一范（日）.鋰離子充電電池[J].機械工業(yè)出版社,2014.

李大琳,碩士,工程師,從事機械電子方向教學(xué).