基于太陽能的綠色騎行安全系統設計

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

基于太陽能的綠色騎行安全系統設計

李大琳,劉理釗,陳少雄,王鐲陳,林廣宇,黃明康
（吉林大學珠海學院,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，又可以領略美好風光。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生創新創業訓練計劃項目，經費代碼4041425912。方案的主要創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，即實現了綠色能源，同時也將能源有效利用與戶外運動安全相關方面，具有很強的創新和實用價值。

1 系統方案

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

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

（2）夜騎系統.主要針對夜間騎行的主動安全措施，包括：LED轉向燈，負責明確示意自行車的轉向意圖；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.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后將車鏈拆下，用專門的清洗液清洗。本系統里的洗鏈部分采用在線清洗的思路，用氣泵產生的高壓氣體，在自行車騎行過程中，對車鏈的關鍵部分吹洗，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受污染程度，延長了車鏈拆洗的時間間隔，提高了自行車的安全系數。

下圖為系統所采用的設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 系統控制部分設計

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

3 實驗效果

下圖為實驗效果照片：總體實現效果達到了設計要求。

4 總結

本設計是大學生創新創業訓練計劃項目作品，其主要創新點在于將太陽能和花鼓發電技術應用于自行車，在綠色節能方面提出了很好的探索。系統目前采用的設備全部為采購設備，技術難度和采購成本都比較低，比較適合大面積推廣。系統目前存在的問題是氣泵吹氣洗鏈的效率不是很高，需要后續繼續改進。

[1]楊金煥.太陽能光伏發電應用技術[J].電子工業出版社,2013.

[2]小澤一范（日）.鋰離子充電電池[J].機械工業出版社,2014.

李大琳,碩士,工程師,從事機械電子方向教學.