背景：我曾经为健身器材设计控制器。该机器驱动三相交流发电机，并施加电阻负载以适应各种标准。

我进行了负载测试，目的是确定用户在很长一段时间内可以轻松获得多少电力，以便为电子设备供电或为电池充电。

考虑一个适度健康的人，他可以在平坦的地面上轻快地行走一个小时，并且在此过程中会感到疲倦但不会完全筋疲力尽。即不是超级运动能力，甚至不是“非常健康” - 但远高于“沙发土豆”健身。

使用优质的交流发电机，一个适度健康的用户可以平均提供 50 瓦一小时。这是您绝对知道自己正在锻炼的水平，但对许多人来说是可以忍受的。

同一个适度健康的用户可以提供 100 瓦一小时的电量并且非常疲倦。

如果您的目标是频繁的供电任务，50 瓦比 100 瓦要好得多。

以上假设了一个良好的质量合理的效率系统。理想情况下，具有最小的“齿槽效应”或显着性 - 即当磁铁接近和远离线圈时，驱动时不会出现慢速急动。一些系统使用使用链传动的具有相当大传动比的发电机。这些可能是合理的，但通常不是。可以使低凸极交流发电机的皮带传动工作良好。

请注意，在所提供的网站上提出的声明往往自相矛盾。我估计该图上显示的平均输出为 60 - 70 瓦范围。他们的图表：

但是，他们说：

• 注意：每天锻炼的人可以输出 200 到 300 瓦的功率。

  如上面的一小时锻炼图表所示，那些身体状况不佳的人可以输出大约 80 到 100 瓦的功率。

  最后 - 一个有竞争力的自行车手可以输出高达 500 瓦的功率！！

200-300 瓦的说法是正确的，但要求很高。
500 瓦以上的顶级运动员也是如此。

在选定的案例中更多 - 例如Gossamer Albatross - 1979 年 6 月 12 日第
一次人力飞行穿越英吉利海峡。！！！:-)。
在静止的空气中持续约 300 瓦且无湍流。“快速上升”伴随着动荡。布莱恩艾伦
办公室的另一天。（日常工作）-

我可以做 500 瓦大约 10 秒钟，然后我的腿变成果冻，我完全筋疲力尽了。

您的 3 个选项似乎并没有太大的不同：

• 车轮 > 自行车发电机 > 调节器 > 设备（对于平板电脑或上网本来说足够强大吗？）
• 踏板 > 直流发电机 > DC-DC 转换器 > 稳压器 > 设备
• 踏板 > 直流发电机 > 充电控制器 > 电池（例如铅酸） > 逆变器 > 设备2

如果设计不当，这些中的任何一个都可能工作得很好或很糟糕。

目前尚不清楚车轮/踏板是什么意思。
如图所示从轮辋供电可能工作正常 - 可能就是您所说的“车轮”。主要目标是低损耗、无抖动或不均匀。理想情况下是稳定的非周期性负载。

其中一些看起来不错- 在您引用的网站上。

最好的是交流发电机——最好是三相或更多。如下图所示，三相波形在任何阶段都不会降为零。纠正这一点并进行过滤会产生更平滑的结果。超过 3 个阶段会产生更好的结果，但很少见。直流发电机是一种交流发电机，其中整流由换向器和电刷提供 - 随着电压水平的变化，换向器通过在电刷下旋转新绕组触点来选择新绕组。虽然原理类似于使用带二极管的交流发电机，但使用电刷通常会比使用交流发电机获得更多的机械阻力和损失。大多数发电机 (DC) 产品将是作为发电机驱动的直流停泊 - 这两个角色是可以互换的，但为一个角色设计的机器往往不会为另一个角色优化。

您引用的基于轮辋动力电机的发电机原则上是可以的，但由于机械问题，在实践中可能效率极低。当我还是个孩子的时候，我看到的许多轮辋发电机都很糟糕，所以我很惊讶地看到现代装置在这方面做得相当好——这实际上是要知道你在轴对中、齿轮传动、表面摩擦等方面的机械操作。“发电机”通常会产生 1 到 10 瓦的输出。使用高效的系统，您在骑行时会注意到 10 瓦，而几乎不会注意到 1 瓦，除非在非常轻的负载条件下或滑行时。

某种形式的电池存储几乎是必不可少的。除非删除，否则笔记本电脑或平板电脑等将拥有自己的。接近下限时，平板电脑的上网本可能会从 3 x 18650 锂离子电池中获得 6 小时。假设 3.5V 平均 x 2 安培小时 x 3 = 21 瓦时。所以运行超过 6 小时 = 21/6 = 3.5 瓦。使用 6 或 8 或 9 或 12 节电池的大型笔记本电脑可能会低至 2 小时，所以说最坏的情况是 20 到 30 瓦。他们为电池组充电的速率不是直接相关的，但显然更大的电池组需要更多的能量。更大的充电器可能会指定 19v x 5.5A = 110 瓦。单个 2 AH 18650 锂离子电池（与大多数笔记本电脑电池组合使用）需要大约 10 瓦的峰值充电（4.2V x 2A + 一些“净空”），因此上述 110 瓦适合最大的电池组（12 个细胞）。这是从完全“平坦”开始的充电周期的前 40 分钟。之后，电池进入恒定电压递减电流模式。

如果需要，稍后再补充。睡觉的电话唉..

我可能会为此受到猛烈抨击，但是.. 你们都在想，好吧，电气工程师。为什么没有人提到大飞轮的机械优势、驱动发电机的齿轮比等？飞轮上的减速时间与使其移动所需的能量绝对应该是一个因素，因为人类不是纯粹的能量输入能量输出机器。我的 TT 自行车上的 Powertap 显示，在我一年中最好的比赛中，我可以输出约 400 瓦左右的功率一个小时。在一个彻头彻尾的最大短期努力中，我可以达到 16-1700，而且比我大的人经常打破 2K。然而，让我骑上我的教练，它的飞轮很小（不是一个非常专业的设置），一旦我停止踩踏板，减速效果让我不得不付出更多的努力来保持相同的速度。问题的解决方案是' t 优化稳定输出，它意识到人类几乎不可能获得恒定的输出，并且一个新人可以输出更多的动力来开始，而不是在移动后继续前进。与站起来走停车标志效果相同。

我可能会选择 3 号，稍作修改。

除非您以完全恒定的速度踩踏板，否则电压可能会变化很大。高于调节电压的变化应该没有太大关系，但低于调节器将需要最小输入电压才能正常工作。
您可以获得一个输入范围非常宽的开关稳压器，但这仍然不允许完全停止（或接近）

编辑 - 关于外部电池，出于某种原因，最初我没有考虑设备电池。我认为你可以不这样做，但既然你问这三个中的哪一个肯定会起作用，出于下面提到的原因，我可能会坚持下去。您提供的 MIT 链接提到使用 12V 电池和点烟器 12V -> 19.5V 转换器，如果您不想弄乱开关稳压器，这将是一种提供输入电压的简单方法。

所以储存一些能量是个好主意（虽然你实际上没有提到任何关于允许减慢/停止踩踏的事情）
你可以使用一些大的（超级）电容器（甚至是一个大的飞轮），但在合理的功率下它不会'没有那么多余地，所以我认为小电池是要走的路。
我会有发电机 -> 充电控制器 -> 12V 电池 -> 升压（或降压，取决于设备）转换器 + 过滤 -> 笔记本电脑/平板电脑输入。
我不会为使用笔记本电脑/平板电脑电源和逆变器而烦恼，因为它比简单地使用 DC 到 DC 转换器效率低。有了足够的滤波（几个电容器和电感器/铁氧体磁珠）和瞬态保护（例如 TVS - 瞬态电压抑制器），这应该没问题。
我可能会选择平板电脑或功率较低的笔记本电脑，因为 30-65W 是可以长时间保持的合理功率，而平板电脑约 10W 会容易得多。

我记得，小时候，我的自行车上装有发电机照明灯——当我停在路口时差点被撞倒，因为我的灯灭了！

从概念上讲，是的，可以使用踏板驱动的发电机（无论是发电机还是 DC/DC）；我肯定会选择选项（3），否则如果发电量超过需求，你可能会浪费电力，或者如果需求超过发电量，你可能会失去电力。

在许多方面，（3）与电动汽车的当前范式相匹配，电动汽车使用小型发动机作为增程发电机，而不是作为动力。