共享单车锁具技术综述

摘 要：共享单车解决了人们出行的“最后一公里”问题，方便了人们的生活，共享单车的锁具是管理共享单车的重要手段，该文对共享单车锁具的专利信息进行统计和分析，重点探讨专利申请的申请趋势、申请人分布，重点分析共享单车的锁具技术结构和控制技术的发展。

关键词：共享单车；锁具；专利信息；控制结构；智能化

中图分类号：TQ050.4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）24-0109-05

Abstract： Shared bicycles solve the "last mile" of people's travel and facilitate people's lives. The locks of shared bicycles are an important means of managing shared bicycles such as parking and locking bicycles. This paper makes statistics and analysis of the patent information of the locks of shared bicycles， focusing on the application trend of patent applications and the distribution of applicants. It focuses on the analysis of the development of the lock technology structure and control technology of shared bicycles.

Keywords： shared-bikes; lock; patent information; control structure; intelligentize

共享单车，因其便捷、环保深受广大民众的喜爱。随着现代信息技术的应用，共享单车管理的核心部件锁具，不仅可以防盗，还具有定位、获取数据等功能。该文从共享单车锁具专利信息角度，分析其相关专利的申请情况并对各分支技术进行梳理。为共享单车锁具的个性化与智能化发展提供助力。

1 共享单车的锁具技术总体分析

共享单车锁具的分类号集中在G07F（用于车辆的出租或租赁）、G06Q（租贷，即租赁）、G07C（由在数据载体和锁之间进行双向传输来操纵的电子锁）、E05B71（除挂锁以外的自行车专用锁）、B62H5（防止或显示擅自使用或盗窃自行车的装置；与自行车构成的一体的锁），涉及了机械、电子、通信等诸多领域。

在共享单车的锁具领域，中国的申请量占据了绝对优势，国内申请人主要集中公司，共享单车的锁具领域主要申请人如图1所示，主要包括北京骑胜科技有限公司、福州台江区超人电子有限公司、东峡大通（北京）管理咨询有限公司、摩拜（北京）信息技术有限公司、上海钧正网络科技有限公司、成都一步共享科技有限公司、上海与德科技有限公司、上海量明科技发展有限公司、东南大学、北京摩拜科技有限公司。

另外还有部分个人申请，如曹玥。

从申请时间角度去看，2015年北京摩拜科技有限公司开始提交共享单车的申请，但共享单车的锁具则是在2016年才提出申请。2016年开始，上述主要申请人陆续提交了研究共享单车的锁具的申请，随后2017年申请数量上突然上升，2018年以后进入了平稳期，之后申请量略有下降（部分2022年、2023年和2024年的专利申请由于尚未公开，无法统计）。

2 共享单车的锁具技术进展概况

共享单车根据是否具有停车桩分为有停车桩的锁具和没有停车桩的锁具。有停车桩的锁具，用户在取车时到附近的自行车站刷卡或扫码，还车时找到停车桩并刷卡或扫码还车；没有停车桩的锁具，用户则可以随意停放。

2.1 共享单车的锁具锁体结构

没有停车桩的共享单车的锁具大体上无异于自行车锁，锁体结构大部分是在原有的自行车基础上进行改进。例如，申请人陈森2017年提出的一种共享单车智能锁（CN201710206645），如图2所示，锁具的机械结构与传统锁具的机构结构相类似，采用电子部分和机械五金部分外加手机控制组成，它既具有锁具原有功能，又实现了锁的远程定位、异常警报、扫码开锁和计时计费等功能。锁壳表面设置有指纹区和二维码扫描区，指纹区和二维码扫描区与电子主板电连接。

申请人刘珊珊提出了一种共享单车的锁结构（CN201720487836），如图3所示，包括锁壳和锁杆，锁杆可活动地设置在锁壳上，锁杆活动与锁壳配合围成锁闭空间或者开放锁闭空间，锁定机构的外壳设置在锁壳的一边侧面上，且与锁壳相连通，锁定机构内设置有电机和定位车辆位置的GPS定位器，锁定机构一侧面上设置有密码锁和按钮。

昆山吉纳尔运动器材有限公司提出了一种共享单车用可充电智能后轮锁（CN201710174547），如图4所示，锁车器本体安装在共享单车飞轮的一侧。借车时，利用手中的APP软件扫描二维码，待进度条读写完全，点击借车按钮，电路板中的处理单元模块收到手机APP发出的指令，带动电机由当前位置逆时针旋转一定的角度，通过电机输出轴上的凸轮带动凸轮槽将插销由插销槽内弹出，电机旋转至指定的角度之后，即可完成开锁。

东莞东晟磁电磁控技术有限公司提出了共享单车管理锁（CN201711099307），如图5所示，包括外壳，外壳一侧边开设有开口，还包括设于外壳内且位于开口侧边的顶杆组件、设于外壳内且铰接于顶杆组件前端侧边的锁钩组件及设于外壳内且位于顶杆组件侧边的锁定机构，其中锁钩组件包括分别铰接于顶杆前端两侧且活动于开口中的锁钩。

有停车桩的共享单车的锁一般将锁体安装在停车桩上，车身上仅具有锁扣等结构，共享单车自身不具备锁具功能。苏州东大金点物联科技有限公司和张家港江苏科技大学产业技术研究院提出了一种简易地桩锁（CN201910240213），如图6所示，上锁时：当自行车或电瓶车轮圈进入车轮插入槽内时，轮圈感应器和车辆感应器确认后，电机转动，带动右锁舌和左锁舌旋转穿过轮圈，使其轮圈不能旋转；开锁时：可用市民卡或借车卡进行借还车。

宁波生久科技有限公司提出的共享单车停车桩锁（CN202120561506），如图7所示，停车桩锁的基座内设有锁滑板、电机组件和锁闩杆，以及定位件和微动开关，基座的一侧设有开口的U型锁口，盖板与基座的形状对应，盖板通过螺钉固定封口于基座的座口。当需要使用单车时，用户扫码停车桩上的二维码，停车桩发指令给锁具，锁具收到开锁指令后，内部电机反向旋转，电机旋转带动锁滑板往后移动，两个锁闩杆在锁滑板的作用下收入隐藏进锁体内，此时自行车正常退出停车桩供用户使用；自行车推入停车桩时，锁具收到关锁指令后，内部电机正向旋转，电机旋转带动锁滑板往前移动，两个锁闩杆在锁滑板的作用下伸出进锁体，锁住自行车的前轮。

2.2 共享单车的锁具控制结构

随着通信技术的发展，共享单车锁具的控制也发展得很成熟，例如，申请人宋怀淳提出了一种微功耗电控车锁及采用该锁的基于移动终端GPS定位的共享单车系统（CN201710327655），如图8所示，包括微功耗电控车锁组件、移动终端和云端平台，启动键用于唤醒控制模块工作，在控制模块的控制下，蓝牙模块与移动终端通讯，获取开锁密码和上传从上锁传感器得来的车锁状态信息，在用户手动配合下，实现对共享单车上锁或开锁；移动终端，安装有专用APP，可以扫描车上二维码，与云端通信，并向云端提供由移动终端产生的GPS定位信息，也可以通过蓝牙与微功耗电控车锁组件通信；云端平台，是建立在云端的专用平台，与移动终端进行信息交互，向用户提供车辆分布图和产生开锁密码、形成计费账单。

致富电子科技有限公司提出了一种基于GNSS定位的共享单车车锁控制系统（CN201710314143），如图9所示，包括后台服务器、移动设备和车锁，在车锁内至少集成设置第一通信模块、微控制器等。当单车在一定时间内未被使用时，车锁的微控制器通过第二通信模块向后台服务器发送查询信号，并查询单车是否处于寻车模式，若是，则说明该车辆处于被寻回状态，车锁会定时向后台服务器发送定位信号，直到运营人员将车辆标记为车锁模式，极大地方便了工作人员对车辆的寻回工作。

武汉轻工大学提出了一种共享单车报警电路及报警装置（CN201910931381），如图10所示，共享单车报警电路包括压力传感器电路、速度传感器电路、控制器、光敏电路及报警电路，压力传感器电路感应共享单车是否在被使用。速度传感器电路200用于检测车轮是否停止转动，进一步判断共享单车是否停止使用。控制器300用于在共享单车停止被使用且车轮停止转动时，检测车锁是否关闭；检测到车锁未关闭时延迟预设时间后发出检测信号至光敏电路400。光敏电路400用于在接收到检测信号时发出光信号以接通报警电路500。报警电路500用于在接通时发出报警信号。

北京摩拜科技有限公司提出了一种共享单车的定位方法、智能锁、共享单车和共享单车系统（CN201710743121），共享单车的智能锁如图11所示，共享单车端设置主定位模块、主通信模块、备用定位模块、备用通信模块，在判定主通信模块向服务器上报共享单车的当前地理位置信息的操作失败的情况下启动备用定位模块和备用通信模块，进一步保障了共享单车的服务器能够获知共享单车的地理位置信息。

北京骑胜科技有限公司提出了一种共享单车车锁的控制方法、装置、系统、设备及存储介质（CN201911401777），该共享单车车锁的控制装置电子设备的硬件如图12所示，其采用的网络架构包括共享单车、设置在共享单车上的共享单车的车锁系统以及电子设备；共享单车的车锁系统可用于通过网络或近场通信技术接收电子设备发起的关锁请求，以基于关锁请求实现对于共享单车的锁车功能。其中，电子设备具体可为终端设备，如智能手机。

2.3 其他

2.3.1 节能

共享自行车的锁对电池的续航有一定的要求，对此，研究者也对此进行了研究，如宁波生久散热科技有限公司提出了共享单车锁供电装置（CN201710137991），风力发电装置的导风罩通过风罩锁固定于鞍座的支撑杆，风力发电装置的后部还设有太阳能板，其适合作为共享单车的电子密码锁供电装置使用。

包括上文提到的昆山吉纳尔运动器材有限公司提出的一种共享单车用可充电智能后轮锁，其具有发电装置，发电装置通过飞轮的运转获得动力产生电流，并将电流通过控制装置传送至可充电电池处进行存储，电机由可充电电池处获得电源动力同时由控制装置处获取指令，来控制锁车器本体的开锁与闭锁功能。申请人宋怀淳提出的一种微功耗电控车锁及采用该锁的基于移动终端GPS定位的共享单车系统采用微功耗电控锁组件，不工作时，控制模块中的MCU进入休眠状态，以节约耗电。致富电子科技有限公司提出的GNSS定位的共享单车车锁控制系统也是在正常情况下，将GNSS定位模块和第二通信模块休眠，从而可以节省电能。

2.3.2 防水

北京骑胜科技有限公司提出了智能锁及共享单车（CN202020967492），其电池盖和开口之间设置有密封件，密封件用于密封电池盖与开口处的间隙，提高了智能锁的防水性能。

2.3.3 规范停车

为了规范停车，研究者还研究出了规范使用者停车的锁具。例如，深迪半导体（上海）有限公司提出了一种智能锁系统（CN201710371633），如图13所示，智能锁系统可控制自行车按规定地点停放，否则不能落锁还车，还可监控自行车还车停放时的姿态，对于非正常停放的车辆，如倒地，可以控制智能锁不予落锁或发送相应的警示信号。

3 共享单车的锁具目前存在的问题

随着人们越来越热爱共享单车，对共享单车锁具的个性化要求更高。因此，需要研究适应于不同使用者的个性化、智能化的共享单车的锁具。

4 结束语

本文通过对共享单车的锁具技术相关专利申请情况进行梳理，并对专利申请整体情况和各技术分支进行分析，构建了该技术领域的技术轮廓。共享单车的锁具研究已经渐有规模，但是随着科技发展日新月异，共享单车的锁具将朝着个性化和智能化方向发展。

参考文献：

[1] 房爱军.基于蓝牙的无源锁系统设计[D].南京：南京师范大学，2015.

[2] 何明，赵欢.基于NB-IoT技术的配电站房智能锁研究与应用[J].现代信息科技，2019（4）：157-159.

[3] 王家宝，余园园，敦帅.共享单车：现状、问题与对策[J].管理现代化，2018，38（5）：99-101．