吕珺倩　韩冰清　吴信远

【摘 要】随着生活节奏的加快，人们对自身健康的关注度逐渐提高，骑车长距离出游成为了众多青年人放松、锻炼的最佳方法。本项目基于现有自行车的基本功能，主要针对长距离骑行的蓄电需要进行改进。首先对自行车的结构进行分析，确定发电花鼓的安装位置。然后介绍花鼓发电和蓄电系统的内容和连接方式。最后通过实验，所设计的远途自行车达到了预期的性能指标，对于自行车的开发利用有重要的现实意义。

【关键词】花鼓发电；磁感应；稳压电源

0.引言

随着人们环保意识的逐渐加强，以及对身体状况关注度的提高，绿色环保的的自行车现已越来越受到重视，人们不仅将其作为日常交通工具，同时也是放松身心，健身、探险的必备工具。所以，骑车出游成为了众多青年人减压、锻炼的最佳方法。但是现有的自行车对于长途骑行还存在着许多困难，比如：长距离骑行过程中，电子产品没电造成的通讯不便，晚间没有可持续的灯光等等。所以在现有自行车基础上，对其花鼓发电部分进行改进，使其能够实现蓄电，以达到在紧急情况时，为电子产品充电的目的，并可用于晚间车灯的能量来源，以达到照片和求救的作用。

计划在前车轮花鼓处安装发电装置，利用花鼓的旋转切割磁感线发电，并通过连接的稳压管、蓄电池，使其能够达到为电子产品充电的目的。

1.远途自行车整体结构设计

该结构主要涉及一个连接稳压整流电路的蓄电池，适用于自行车发电，如图其所示：蓄电池及稳压整流电路区（1），输入输出线（2），充电接口（3）， 发电机安装区（4）.本项目能够在骑行过程中，通过脚踏板带动（4）处发电机发电，然后通过（1）处的蓄电池和整流电路供给电源发电。

2.花鼓发电装置

发电花鼓安装在自行车前轮，使用切割磁感线发电原理，利用车轮转动，带动花鼓发电，以达到在蓄电池中储存电量为电子产品充电的目的。图2是额定输出为6V3W的发电花鼓。安装完成后，如图3所示。花鼓发电极性接出位置如图4所示。

根据万用表测量，骑速与电压电流的关系如下表2-1所示：

花鼓发电的原理为，花鼓内部两侧分别装有磁块，车轮的辐条由三段材料组成，花鼓外为一般自行车材料，花鼓内部选择铜丝，两者之间用绝缘材料隔绝。花鼓内部的相邻铜丝首尾相接，当踩动自行车时花鼓内部切割磁感线，使铜丝带电，从花鼓中连出铜丝正负极，经过电压放大器通过电线接到蓄电池中进行蓄电，蓄电池内由整流蓄电和电流放大组成，最后将蓄电池连接到多功能变压接口上进行外接充电。

3.稳压蓄电装置

该部分主要有两块组成，一为稳压整流电路板，二为蓄电结构。稳压整流由桥式整流器、2200μF电容、7805线行电压调节器所组成而成，其结构如图3-1所示。

随后，在其正负极输出处连接USB接口，使其可直接与蓄电池连接，如图3-2所示。

蓄电池中连接升压板，如图3-3所示。

升压板与蓄电池连接后如图3-4所示。

该装置采用四节Li-ion MH12210型号蓄电池，额定参数为5V1.5A。经过测试，该装置打承受电流不超过1A，在1.5V至30V电压内均可工作，根据表2-1，满足自行车骑行状态下的充电需求。

4.结论

本文在分析了自行车不同骑行状态下的输出电压电流范围后，根据其值设计了稳压整流蓄电装置。实现了利用花鼓发电为蓄电池充电，从而给电子产品充电的功能。适用于任何自行车，为人们的出行带来了很大的便利，具有较高的推广价值和应用前景。

参考文献：

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[3]Jackson A W，Dragovan M.An experimental investigation of bicycle dynamics [R].University of Chicago

[4]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].4.机械工业出版社，2011年6月.