摘 要

今天，自行车重新成为人们出行工具的新宠，满大街的共享单车应接不暇。但由于现代户外骑行需要常用到手机导航、蓝牙耳机及照明工具等电子设备，人们对电的需求变得更高。本文充分研究了户外骑行充电系统的历史背景及研究现状，设计出一个能够适应户外骑行，能够自行发电的系统提供给用电设备。

论文主要利用了骑行中的自行车产生的动能，利用磁生电原理，将自行车骑行时大量存在的动能转化成可利用的电能电能。同时设计电路将产生的电能转化为需要的电压电流，这段电路用到了桥式整流，滤波，稳压等技术，使用了7805及MP2307芯片，将交流电转化为稳定的直流电，再使用BQ2057C芯片，作为电源管理电路核心设计外围电路，控制一节锂电池充电流程，由此实现户外骑行充电设备的实现。

本文在设计中查阅了大量文献，进行并进行了实物制作，也从中发现了许多问题，并在文中进行了设计缺陷的讨论，因此本设计在解决户外骑行充电难题问题方面具有一定实用性及参考价值。

关键词：移动电源；户外骑行；发电；BQ2057

Abstract

Today, the bike has become the new favorite of people travel tools, full of street shared bicycle overwhelmed. But because of modern outdoor riding need to commonly used in mobile navigation, Bluetooth headset and lighting tools and other electronic equipment, people demand for electricity to become higher. This paper fully studies the historical background and research status of outdoor riding charging system, and designs a system that can adapt to outdoor riding and can generate electricity to provide electricity.

The paper mainly uses the kinetic energy generated by the bike in the ride, and uses the principle of magnetic and electricity to convert the kinetic energy existing in the bicycle to the available electric energy. At the same time design circuit will produce the energy into the required voltage and current, this circuit used bridge rectifier, filter, regulator and other technologies, the use of the 7805 and MP2307 chip, the AC into a stable DC, and then use the BQ2057C chip, As the core of the power management circuit design of the external circuit, control a lithium battery charging process, which realize the realization of outdoor riding charging equipment.

In this paper, a large number of documents have been consulted, carried out and carried out in kind, and many problems have been found. The design defects have been discussed in this paper. Therefore, this design has a certain practicality in solving the problem of outdoor riding charging problems. Reference value.

Key Words：mobile power; outdoor riding; power generation; BQ2057

目 录

第1章 绪论 １

1.1 课题的研究背景及意义 １

1.2 国内外研究现状 １

1.2.1 国外相关研究 １

1.2.2 国内相关研究 １

第2章 充电设备系统整体方案论证 ３

2.1 户外骑行充电设备的需求分析 ３

2.1.1 几种发电方式的分析 ３

2.1.2 户外骑行充电设备的设计要求 ４

2.2 户外骑行充电设备的方案论证 ４

第3章 单元电路设计 ６

3.1 硬件总体结构 ６

3.2 发电模块电路设计 ６

3.2.1 自行车磁生电发电设计 ６

3.2.2 电源输出稳压电路设计 ６

3.3 储存模块电路设计 ８

3.3.1 储存模块需求分析 ８

3.3.2 同步降压稳压电路 ９

3.3.3 电源管理电路设计 １１

第4章 电路实物制作及成果展示 １５

第5章 总结及展望 １７

5.1 本次毕业设计的总结 １７

5.2 本次毕业设计的不足与展望 １７

致 谢 １８

参考文献 １９

绪论

1.1 课题的研究背景及意义

随着我国人民群众生活水平的提高，健康生活成为新的目标。人们越来越喜爱户外运动，其中户外骑行老少皆宜，并且参与人数逐年上升^[1]。跟据媒体报道，以2008年北京奥运会为契机，自行车有利于健康和环保等优点开始受到关注^[2]。据中国自行车协会介绍，目前自行车爱好者至少在2000万人，并且正以每年50%以上的速度增加。每年业余性质的骑行、骑游活动数量迅猛增长^[3]。据不完全统计，各地每年举办的大大小小的自行车赛事、骑行活动，总量已超过3000场^[4]。此外，中国还出现了全新的自行车服务，孕育了新的自行车文化。

2016年底以来，国内共享单车的市场异常突出，各大城市路边，学校旁排满了各种品牌的共享单车，通过一番梳理发现，整个2016年至少有25个新的共享单车品牌入局。它的火热显示出自行车非常有市场，就拿摩拜单车来举例，摩拜单车的锁既然有联网功能，就需要利用电能，作为共享单车不能让用户专门去为它充电，它就是使用发电花鼓技术来进行发电，车头的篮筐上安装有一块太阳能电池板，利用太阳能发电为用电器供电。

随着户外骑行风潮的发展，一些问题也随之暴露出来。户外骑行爱好者们通常会选择城市周边的风景区，或郊外作为目的地，骑行时长通常为五、六个小时，而现如今手机等电子设备使用频繁，如果开启导航软件，开启GPS通常耗电很快，即使携带移动电源，移动电源自身携带电量有限，且无法自行充电，对户外骑行充电也是一大限制，因此针对以上问题，本次毕业设计的研究内容为户外骑行充电设备研制，在骑行过程中为蓄电池充电，以解决户外骑行充电困难的问题。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外相关研究

近年来，在国外关于户外自行车发电的研究也层出不穷，有的采用了振动发电方式，并测得了自行车上不同位置在骑行过程中的振动幅度和频率，选择合适位置安装装置，利用振动发电原理进行发电^[5]；也有以电磁感应，磁生电原理进行发电，并且利用健身房的固定自行车，通过大量的来健身的人群连续不断的使用自行车来实现发电，并对发电效果，节能成果和设备成本进行了详细探讨^[6][7]。

1.2.2 国内相关研究

国内研究主要分为电磁感应发电以及太阳能发电两种。例如使用电磁感应发电的一般原理是利用自行车骑行中普遍存在的大量动能，通过动能带动线圈与磁体的相对移动，导致闭合线圈内磁通量变化，产生电动势，利用磁生电转化成电能储存起来^[8]。这种方法原理简单，获得的电能较多，但安装过程比太阳能复杂电路也相对繁琐^[9]。还有一种是利用太阳能发电，将太阳能板安装在自行车上，单晶硅太阳能PV板将光能转换为电能，经电路变换，在标准USB口输出5V直流电，实现太阳能充电^[10]。安装虽比电磁感应发电简单，且自行车闲置时也会存储电量，但在天气不好，或是夜间发电效果不理想，并且安装在自行车上的太阳能电池板毕竟不能过大，导致发电效率低等问题^[11]。