你知道嗎？目前 YouBike 上的電力，是經由輪軸的發電花鼓產生能量，讓車燈發亮。
這種經由切割磁力線，產生反電動勢獲取能量，是車輛上最常見的發電方式。
但是，有另外一種你可能沒聽過發電方式－擠壓輪胎發電！
壓電效應
簡單的說，壓電材料具有 “壓力&電力” 互換的黑魔法，你壓到讓它形變就會產生電壓，或者你給它電壓自己就會形變。
輪胎上的能量互換
我們只要滾動輪胎，就會讓輪胎 360 度不斷換位置受力，發生形變。但是在一般的輪胎上，這個形變的能量只會轉換成熱，消散在空氣中浪費掉，成為再也無法利用的熱。
讓能量再飛一會兒
如果我們用壓電材料，取代一部份原本在輪胎中的橡膠或氣體，改讓壓電材料受力發生形變呢？這樣就可以在最後的熱能消散之前，多一次變成電能，增加被我們利用的機會。
這就是今年 6 月新公佈的台灣專利—「交通工具（證書號：I584975）」
（為什麼給專利取這麼奇耙的名稱一整個黑人問號？？？據說這是專利事務所考量後建議的，但怎麼考量的？我也不清楚．．．）
圖：壓電元件擺放位置圖
從旋轉機構上取出電的困難
對壓電材料反覆的拉伸與壓縮，即可產生電位交錯的交流電。所以開發團隊原先是以電刷從換向器上取電，也順便整流。
但換向器有換向期間短路的問題，造成效率不高，弄得這個計劃差點胎死腹中！因此，以內燃機為主要背景知識的開發團隊找上筆者，試圖尋求改進的方法。
經過筆者了解此構想以後，認為，既然壓電材料初始波形是交流電，其實可以採用交流感應馬達上的「老方法」:
- 用集電環，從旋轉機構中引出交流電，電極始終都在同一塊導體上，避免電刷機械換向期間各種不良影響（如下圖）
- B1:自動車輛輪胎
- B2:輪胎上負集銅環
- B3:輪胎上正集銅環
- B4:架空式機構集電塊
- B5:架空式機構導線
- B6:架空式機構機構
- B7:DC/DC 電路設備
- B8:壓電材料
- B9:壓電材料連接至銅環導線
圖：集電環
- 用橋式整流器，將交流電轉換成直流，不需要歷經機械性的電壓換向，效率更高
圖：系統示意圖
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後來筆者提出的改進，讓這個創意的發電效率大增。原團隊也以實作成果在「2011年 Nissan 創新風雲賞」獲得首獎（如下圖）。
點評：2011年生個小孩，到現在都能上小學了！你就知道申請中華民國專利是件多麼沒效率的事。
或許未來的無線胎壓偵測器，再也不用換電池
目前的無線胎壓偵測器，幾乎都是裝電池，昂貴的胎內式偵測器需要 3-5 年一次把輪胎卸下換電池、便宜的胎外式偵測器電池耗盡就只能丟棄。
如果輪胎可以自體發電，輪子上的感測器電力就可以自給自足，省去換電池所需的人工。
關於作者：
@LKY 自認不夠資格叫作 Data Scientist 的資料科學工程師，最近關注救災、救護相關的 Open Data。