基于太阳能的绿色骑行安全系统设计

李大琳,刘理钊,陈少雄,王镯陈,林广宇,黄明康（吉林大学珠海学院,广东 珠海 519041）

基于太阳能的绿色骑行安全系统设计

李大琳,刘理钊,陈少雄,王镯陈,林广宇,黄明康
（吉林大学珠海学院,广东 珠海 519041）

户外运动逐渐成为人们健身的主要形式。很多人选择自行车运动，既可以有充足的运动量，又可以领略美好风光。但如何将消耗掉的卡洛里变废为宝、并且有效提高自行车运动的安全性呢？本论文来源于广东省省级大学生创新创业训练计划项目，经费代码4041425912。方案的主要创新点在于通过太阳能板和充电花鼓，将自行车运动过程中的太阳能和动能收集起来，存入蓄电池，以作为自行车上其他安全系统的能源供给，同时在野外夜晚，充好电的蓄电池也可以作为主要电源供照明和其他需求。

绿色骑行;太阳能板;充电花鼓;安全

0 前言

以骑行为主要交通工具的出行方式日渐热门，而在骑行途中，众多用电设备的能源问题迟迟无法得到很好的解决；夜晚骑行时，由于没有足够的光线照明及警示，骑行者的安全无法得到保障；户外骑行时，山地车的车链经常会沾上泥土，这对于车链的使用寿命会造成非常大的影响，基于此，本项目设计了一套基于太阳能充电和车轮花鼓充电的绿色骑行安全系统，即实现了绿色能源，同时也将能源有效利用与户外运动安全相关方面，具有很强的创新和实用价值。

1 系统方案

下图为绿色骑行系统的总体方案配制。主要分为三部分：能源系统，夜骑系统和洗链系统。

（1）能源系统。通过太阳能电池板和花鼓发电，把电能冲入锂电池。再经过控制器将电能分配给各个用电设备。

（2）夜骑系统.主要针对夜间骑行的主动安全措施，包括：LED转向灯，负责明确示意自行车的转向意图；激光尾灯，用于向地面投射自行车示宽信号，与周围自行车划定安全距离；激光风火轮，安装于车轮上，自行车启动后会显示出各种个性化图案，具有很好的警示作用，兼顾美观与安全用途。

（3）洗链系统.在长时间户外骑行过程中，自行车链会粘上各种灰尘杂物，影响车链寿命和骑行安全。目前主要的措施是在骑行到一定公里数后将车链拆下，用专门的清洗液清洗。本系统里的洗链部分采用在线清洗的思路，用气泵产生的高压气体，在自行车骑行过程中，对车链的关键部分吹洗，虽然效果上不能完全代替将车链拆下来单独清洗的方式，但是在一定程度上缓解了车链受污染程度，延长了车链拆洗的时间间隔，提高了自行车的安全系数。

下图为系统所采用的设备及安装位置示意图：太阳能电池板有三种安装方式，如下图所示的两种为安装在车架的前方和后方，另外，对于长途骑行，还可以把电池板安装在骑车人的背包上。

气泵安装在车座下方，所以要有软管将气体导向到车后轴位置，从安全角度考虑一定要注意软管的固定，目前采用的是自锁式尼龙扎带。

2 系统控制部分设计

系统控制上，为了强调骑行者对设备的控制力和操作的简便性，本系统在设计时并没有设计基于CPU和传感器的自动控制系统，而是将所有电气设备的开关集成在车把中间的集成多路开关上，骑行者可以根据光线、环境的需要以及电池电量情况，单独打开每一项设备。

3 实验效果

下图为实验效果照片：总体实现效果达到了设计要求。

4 总结

本设计是大学生创新创业训练计划项目作品，其主要创新点在于将太阳能和花鼓发电技术应用于自行车，在绿色节能方面提出了很好的探索。系统目前采用的设备全部为采购设备，技术难度和采购成本都比较低，比较适合大面积推广。系统目前存在的问题是气泵吹气洗链的效率不是很高，需要后续继续改进。

[1]杨金焕.太阳能光伏发电应用技术[J].电子工业出版社,2013.

[2]小泽一范（日）.锂离子充电电池[J].机械工业出版社,2014.

李大琳,硕士,工程师,从事机械电子方向教学.