一种用于可持续交通的电动自行车新型自充电技术

《Scientific Reports》：A novel self-charging technique in electric bicycle for sustainable transportation

　　

摘要

电动自行车在公共交通中发挥着重要作用。它提供了一种零二氧化碳排放的可持续交通方式。此外，骑行还能让用户在前往目的地的过程中进行体育锻炼。电动自行车有多种驾驶模式：一种是完全手动骑行模式，另一种是完全无需体力输入的油门控制模式，还有一种是助力骑行模式。助力骑行模式能够根据骑行的力度自动调节电机转速，从而让骑行更加舒适。不过由于舒适度有所下降，这种模式可能并不适合所有骑手。电动自行车的一个主要缺点是续航里程有限，这是由于自行车重量及相关法规限制了电池的容量。提高电动自行车的续航里程是一项具有挑战性的任务。目前有一些提升续航的方法，比如再生制动、安装在车架上的发电机、轮毂发电机等，但这些方法产生的能量都相对较低，不足以在自行车行驶时为电池充电。而且，这些方法还会增加自行车的摩擦力，从而导致更多的能量损失。为了解决这一问题，研究人员自主研发了一种新型的低转速无摩擦永磁发电机，该发电机有望提升自行车的续航里程、延长电池使用寿命、减少摩擦力，适合长时间骑行。这种方法的创新之处在于，即使在油门控制模式下，骑手也可以继续踩踏板，从而节省电池能量。该发电机能够在油门控制模式以及手动模式下为电池充电，且摩擦力极低。与因摩擦造成的能量损失相比，采用这种方法能够实现更高的能量回收率。硬件测试结果也表明，该方法是一种可行的解决方案，能够在尽量减少车轮摩擦的同时实现电池的自我充电。