共享單車鎖具技術綜述

摘 要：共享單車解決了人們出行的“最后一公里”問題，方便了人們的生活，共享單車的鎖具是管理共享單車的重要手段，該文對共享單車鎖具的專利信息進行統計和分析，重點探討專利申請的申請趨勢、申請人分布，重點分析共享單車的鎖具技術結構和控制技術的發展。

關鍵詞：共享單車；鎖具；專利信息；控制結構；智能化

中圖分類號：TQ050.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）24-0109-05

Abstract： Shared bicycles solve the "last mile" of people's travel and facilitate people's lives. The locks of shared bicycles are an important means of managing shared bicycles such as parking and locking bicycles. This paper makes statistics and analysis of the patent information of the locks of shared bicycles， focusing on the application trend of patent applications and the distribution of applicants. It focuses on the analysis of the development of the lock technology structure and control technology of shared bicycles.

Keywords： shared-bikes; lock; patent information; control structure; intelligentize

共享單車，因其便捷、環保深受廣大民眾的喜愛。隨著現代信息技術的應用，共享單車管理的核心部件鎖具，不僅可以防盜，還具有定位、獲取數據等功能。該文從共享單車鎖具專利信息角度，分析其相關專利的申請情況并對各分支技術進行梳理。為共享單車鎖具的個性化與智能化發展提供助力。

1 共享單車的鎖具技術總體分析

共享單車鎖具的分類號集中在G07F（用于車輛的出租或租賃）、G06Q（租貸，即租賃）、G07C（由在數據載體和鎖之間進行雙向傳輸來操縱的電子鎖）、E05B71（除掛鎖以外的自行車專用鎖）、B62H5（防止或顯示擅自使用或盜竊自行車的裝置；與自行車構成的一體的鎖），涉及了機械、電子、通信等諸多領域。

在共享單車的鎖具領域，中國的申請量占據了絕對優勢，國內申請人主要集中公司，共享單車的鎖具領域主要申請人如圖1所示，主要包括北京騎勝科技有限公司、福州臺江區超人電子有限公司、東峽大通（北京）管理咨詢有限公司、摩拜（北京）信息技術有限公司、上海鈞正網絡科技有限公司、成都一步共享科技有限公司、上海與德科技有限公司、上海量明科技發展有限公司、東南大學、北京摩拜科技有限公司。

另外還有部分個人申請，如曹玥。

從申請時間角度去看，2015年北京摩拜科技有限公司開始提交共享單車的申請，但共享單車的鎖具則是在2016年才提出申請。2016年開始，上述主要申請人陸續提交了研究共享單車的鎖具的申請，隨后2017年申請數量上突然上升，2018年以后進入了平穩期，之后申請量略有下降（部分2022年、2023年和2024年的專利申請由于尚未公開，無法統計）。

2 共享單車的鎖具技術進展概況

共享單車根據是否具有停車樁分為有停車樁的鎖具和沒有停車樁的鎖具。有停車樁的鎖具，用戶在取車時到附近的自行車站刷卡或掃碼，還車時找到停車樁并刷卡或掃碼還車；沒有停車樁的鎖具，用戶則可以隨意停放。

2.1 共享單車的鎖具鎖體結構

沒有停車樁的共享單車的鎖具大體上無異于自行車鎖，鎖體結構大部分是在原有的自行車基礎上進行改進。例如，申請人陳森2017年提出的一種共享單車智能鎖（CN201710206645），如圖2所示，鎖具的機械結構與傳統鎖具的機構結構相類似，采用電子部分和機械五金部分外加手機控制組成，它既具有鎖具原有功能，又實現了鎖的遠程定位、異常警報、掃碼開鎖和計時計費等功能。鎖殼表面設置有指紋區和二維碼掃描區，指紋區和二維碼掃描區與電子主板電連接。

申請人劉珊珊提出了一種共享單車的鎖結構（CN201720487836），如圖3所示，包括鎖殼和鎖桿，鎖桿可活動地設置在鎖殼上，鎖桿活動與鎖殼配合圍成鎖閉空間或者開放鎖閉空間，鎖定機構的外殼設置在鎖殼的一邊側面上，且與鎖殼相連通，鎖定機構內設置有電機和定位車輛位置的GPS定位器，鎖定機構一側面上設置有密碼鎖和按鈕。

昆山吉納爾運動器材有限公司提出了一種共享單車用可充電智能后輪鎖（CN201710174547），如圖4所示，鎖車器本體安裝在共享單車飛輪的一側。借車時，利用手中的APP軟件掃描二維碼，待進度條讀寫完全，點擊借車按鈕，電路板中的處理單元模塊收到手機APP發出的指令，帶動電機由當前位置逆時針旋轉一定的角度，通過電機輸出軸上的凸輪帶動凸輪槽將插銷由插銷槽內彈出，電機旋轉至指定的角度之后，即可完成開鎖。

東莞東晟磁電磁控技術有限公司提出了共享單車管理鎖（CN201711099307），如圖5所示，包括外殼，外殼一側邊開設有開口，還包括設于外殼內且位于開口側邊的頂桿組件、設于外殼內且鉸接于頂桿組件前端側邊的鎖鉤組件及設于外殼內且位于頂桿組件側邊的鎖定機構，其中鎖鉤組件包括分別鉸接于頂桿前端兩側且活動于開口中的鎖鉤。

有停車樁的共享單車的鎖一般將鎖體安裝在停車樁上，車身上僅具有鎖扣等結構，共享單車自身不具備鎖具功能。蘇州東大金點物聯科技有限公司和張家港江蘇科技大學產業技術研究院提出了一種簡易地樁鎖（CN201910240213），如圖6所示，上鎖時：當自行車或電瓶車輪圈進入車輪插入槽內時，輪圈感應器和車輛感應器確認后，電機轉動，帶動右鎖舌和左鎖舌旋轉穿過輪圈，使其輪圈不能旋轉；開鎖時：可用市民卡或借車卡進行借還車。

寧波生久科技有限公司提出的共享單車停車樁鎖（CN202120561506），如圖7所示，停車樁鎖的基座內設有鎖滑板、電機組件和鎖閂桿，以及定位件和微動開關，基座的一側設有開口的U型鎖口，蓋板與基座的形狀對應，蓋板通過螺釘固定封口于基座的座口。當需要使用單車時，用戶掃碼停車樁上的二維碼，停車樁發指令給鎖具，鎖具收到開鎖指令后，內部電機反向旋轉，電機旋轉帶動鎖滑板往后移動，兩個鎖閂桿在鎖滑板的作用下收入隱藏進鎖體內，此時自行車正常退出停車樁供用戶使用；自行車推入停車樁時，鎖具收到關鎖指令后，內部電機正向旋轉，電機旋轉帶動鎖滑板往前移動，兩個鎖閂桿在鎖滑板的作用下伸出進鎖體，鎖住自行車的前輪。

2.2 共享單車的鎖具控制結構

隨著通信技術的發展，共享單車鎖具的控制也發展得很成熟，例如，申請人宋懷淳提出了一種微功耗電控車鎖及采用該鎖的基于移動終端GPS定位的共享單車系統（CN201710327655），如圖8所示，包括微功耗電控車鎖組件、移動終端和云端平臺，啟動鍵用于喚醒控制模塊工作，在控制模塊的控制下，藍牙模塊與移動終端通訊，獲取開鎖密碼和上傳從上鎖傳感器得來的車鎖狀態信息，在用戶手動配合下，實現對共享單車上鎖或開鎖；移動終端，安裝有專用APP，可以掃描車上二維碼，與云端通信，并向云端提供由移動終端產生的GPS定位信息，也可以通過藍牙與微功耗電控車鎖組件通信；云端平臺，是建立在云端的專用平臺，與移動終端進行信息交互，向用戶提供車輛分布圖和產生開鎖密碼、形成計費賬單。

致富電子科技有限公司提出了一種基于GNSS定位的共享單車車鎖控制系統（CN201710314143），如圖9所示，包括后臺服務器、移動設備和車鎖，在車鎖內至少集成設置第一通信模塊、微控制器等。當單車在一定時間內未被使用時，車鎖的微控制器通過第二通信模塊向后臺服務器發送查詢信號，并查詢單車是否處于尋車模式，若是，則說明該車輛處于被尋回狀態，車鎖會定時向后臺服務器發送定位信號，直到運營人員將車輛標記為車鎖模式，極大地方便了工作人員對車輛的尋回工作。

武漢輕工大學提出了一種共享單車報警電路及報警裝置（CN201910931381），如圖10所示，共享單車報警電路包括壓力傳感器電路、速度傳感器電路、控制器、光敏電路及報警電路，壓力傳感器電路感應共享單車是否在被使用。速度傳感器電路200用于檢測車輪是否停止轉動，進一步判斷共享單車是否停止使用?？刂破?00用于在共享單車停止被使用且車輪停止轉動時，檢測車鎖是否關閉；檢測到車鎖未關閉時延遲預設時間后發出檢測信號至光敏電路400。光敏電路400用于在接收到檢測信號時發出光信號以接通報警電路500。報警電路500用于在接通時發出報警信號。

北京摩拜科技有限公司提出了一種共享單車的定位方法、智能鎖、共享單車和共享單車系統（CN201710743121），共享單車的智能鎖如圖11所示，共享單車端設置主定位模塊、主通信模塊、備用定位模塊、備用通信模塊，在判定主通信模塊向服務器上報共享單車的當前地理位置信息的操作失敗的情況下啟動備用定位模塊和備用通信模塊，進一步保障了共享單車的服務器能夠獲知共享單車的地理位置信息。

北京騎勝科技有限公司提出了一種共享單車車鎖的控制方法、裝置、系統、設備及存儲介質（CN201911401777），該共享單車車鎖的控制裝置電子設備的硬件如圖12所示，其采用的網絡架構包括共享單車、設置在共享單車上的共享單車的車鎖系統以及電子設備；共享單車的車鎖系統可用于通過網絡或近場通信技術接收電子設備發起的關鎖請求，以基于關鎖請求實現對于共享單車的鎖車功能。其中，電子設備具體可為終端設備，如智能手機。

2.3 其他

2.3.1 節能

共享自行車的鎖對電池的續航有一定的要求，對此，研究者也對此進行了研究，如寧波生久散熱科技有限公司提出了共享單車鎖供電裝置（CN201710137991），風力發電裝置的導風罩通過風罩鎖固定于鞍座的支撐桿，風力發電裝置的后部還設有太陽能板，其適合作為共享單車的電子密碼鎖供電裝置使用。

包括上文提到的昆山吉納爾運動器材有限公司提出的一種共享單車用可充電智能后輪鎖，其具有發電裝置，發電裝置通過飛輪的運轉獲得動力產生電流，并將電流通過控制裝置傳送至可充電電池處進行存儲，電機由可充電電池處獲得電源動力同時由控制裝置處獲取指令，來控制鎖車器本體的開鎖與閉鎖功能。申請人宋懷淳提出的一種微功耗電控車鎖及采用該鎖的基于移動終端GPS定位的共享單車系統采用微功耗電控鎖組件，不工作時，控制模塊中的MCU進入休眠狀態，以節約耗電。致富電子科技有限公司提出的GNSS定位的共享單車車鎖控制系統也是在正常情況下，將GNSS定位模塊和第二通信模塊休眠，從而可以節省電能。

2.3.2 防水

北京騎勝科技有限公司提出了智能鎖及共享單車（CN202020967492），其電池蓋和開口之間設置有密封件，密封件用于密封電池蓋與開口處的間隙，提高了智能鎖的防水性能。

2.3.3 規范停車

為了規范停車，研究者還研究出了規范使用者停車的鎖具。例如，深迪半導體（上海）有限公司提出了一種智能鎖系統（CN201710371633），如圖13所示，智能鎖系統可控制自行車按規定地點停放，否則不能落鎖還車，還可監控自行車還車停放時的姿態，對于非正常停放的車輛，如倒地，可以控制智能鎖不予落鎖或發送相應的警示信號。

3 共享單車的鎖具目前存在的問題

隨著人們越來越熱愛共享單車，對共享單車鎖具的個性化要求更高。因此，需要研究適應于不同使用者的個性化、智能化的共享單車的鎖具。

4 結束語

本文通過對共享單車的鎖具技術相關專利申請情況進行梳理，并對專利申請整體情況和各技術分支進行分析，構建了該技術領域的技術輪廓。共享單車的鎖具研究已經漸有規模，但是隨著科技發展日新月異，共享單車的鎖具將朝著個性化和智能化方向發展。

參考文獻：

[1] 房愛軍.基于藍牙的無源鎖系統設計[D].南京：南京師范大學，2015.

[2] 何明，趙歡.基于NB-IoT技術的配電站房智能鎖研究與應用[J].現代信息科技，2019（4）：157-159.

[3] 王家寶，余園園，敦帥.共享單車：現狀、問題與對策[J].管理現代化，2018，38（5）：99-101．