艾文昊

（洛阳市第一高级中学，河南洛阳，471000）

0 引言

随着社会的不断进步，共享单车逐渐走进了我们的生活[1]。共享单车的卫星定位、联网开锁等功能需要电能的供应，即自发电技术。现在的共享单车普遍的电能供应方式是利用太阳能电池板供电和利用后轮旋转带动发电机供电。经分析，两种方式均存在缺陷。太阳能电池板供电对光照强度要求严格，阴雨天及夜晚无法产生足够强的电压，并且车筐内的小广告或骑行者杂物会遮挡并影响太阳能电池板的正常工作。后轮发电机供电的方案将发电机转轴与车轮或链条相连接，当自行车运动时发电机也随之产生电能，因此对环境要求比较低，但会增大骑行者的体力消耗，致使用户体验较差。因此，有必要对共享单车的自发电和储能技术做进一步研究。

共享单车、自行车的自发电技术已有一些研究。王博等[2]通过接触轮和自行车后轮之间的传动驱动交流发电机发电，具有拆卸方便的优点，但是会损耗一部分轮胎动能并增加骑行者体力消耗。陈宇侃等[3]提出在自行车上通过脚踏曲柄带动发电机工作进行发电的设想。梁壮壮等[4]设计了传动齿轮与链盘齿轮咬合传动，带动发电机发电。邓丽敏等[5]设计了齿轮系结合直流发电机将轮轴动能转化为电能。上述设计均存在损耗自行车动能的缺点，且安装需要额外占用空间。

针对现有研究的不足，本文拟利用智能材料—压电陶瓷来发电，通过收集和转化自行车在骑行中的能量损耗来产生电能，并根据压电发电的特点设计了多种方案以及自行车发电与供电电路，提高转化效率。……