文四川省德陽中學(xué) 李沅澤

騎自行車的過程中存在能量轉(zhuǎn)換，共享單車作為一種新的出行方式，使用人數(shù)多，可批量生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)簡單。因此，我想在共享單車上設(shè)計一套能回收利用能量的系統(tǒng)，使其物盡所用。

經(jīng)過探究分析，我找到了兩種適用于共享單車的綠色能源和一些在騎行時可能會用到的功能，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計了一套共享單車能量回收系統(tǒng)。

一、供能裝置

1.太陽能電池板

系統(tǒng)安裝了兩塊采用半柔性單晶硅的太陽能電池板。太陽能電池板的內(nèi)環(huán)與車輪中心的非轉(zhuǎn)動軸固定，不僅風(fēng)阻較小，而且能增大受光面積。其安裝位置在后車輪兩側(cè)，緊貼車身，既能保持外形美觀，又不影響騎行。

2.自行車發(fā)電機(jī)

我設(shè)想將自行車發(fā)電機(jī)置于共享單車后輪旁的車桿上，騎行時，基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，車輪轉(zhuǎn)動帶動齒輪轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電能。

借鑒自行車發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，我在此基礎(chǔ)上將固定裝置改為與車身固定的金屬固定管，USB接口改成導(dǎo)線，在金屬管的中空處連接蓄電池。裝置外殼的材質(zhì)也由塑料改為金屬，頭部的橡膠與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸連成一體，以防掉落。

二、耗能裝置

1.充電裝置

充電裝置位于共享單車的把手上，騎行者在使用共享單車時還能為手機(jī)等小型電子設(shè)備充電。

2.照明燈

將普通照明燈與把手固定，可為夜間騎行的人提供光源。

3.廣告投影

借鑒全息風(fēng)扇廣告機(jī)和Video bike上的廣告投影裝置，將全息風(fēng)扇廣告機(jī)的結(jié)構(gòu)當(dāng)作前車輪胎里的鋼絲進(jìn)行裝備。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，LED開始運作，顯示相應(yīng)的影像。

三、蓄電池

采用帶防過充保護(hù)板的聚合物鋰電池，并將其置于共享單車中部的車桿上，不僅不影響騎行，還能節(jié)省空間。

每個供能、耗能裝置都與蓄電池單獨連接，以簡化電路。為減輕共享單車的總體質(zhì)量，同時節(jié)約成本，可選用電池容量為10Ah的蓄電池。

共享單車能量回收系統(tǒng)圖

共享單車能量回收系統(tǒng)功能演示模型

四、開關(guān)

由導(dǎo)線及金屬彈簧片組成，被安裝在藍(lán)牙鎖內(nèi)部。兩塊金屬彈簧片分別連接兩根導(dǎo)線，將連接處固定。

藍(lán)牙鎖開啟后，車鎖順時針轉(zhuǎn)動，將兩塊金屬彈簧片壓在一起，系統(tǒng)通電；關(guān)閉時，車鎖逆時針轉(zhuǎn)動，金屬彈簧片失去壓力后恢復(fù)原狀，系統(tǒng)斷電。藍(lán)牙鎖關(guān)閉后，電能只能輸入而不能輸出，可防止系統(tǒng)被隨意使用。

五、后期設(shè)想

我了解到壓電能也是一種很有潛力的能源，而壓電發(fā)電裝置可以收集這種能量，但由于其性價比不高，暫不考慮將其加入作品，此處僅作設(shè)想。

壓電發(fā)電裝置在材料上采用鋯鈦酸鉛壓電陶瓷（PZT）或壓電膜（PVDF），它們是目前應(yīng)用最廣泛的壓電材料之一，有較高的壓電系數(shù)和工作溫度，是相對理想的材料。