CN102638193B - 一种基于压电陶瓷发电的公交车内节能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于压电陶瓷发电的公交车内节能系统，包括储能元件和压电发电装置，所述压电发电装置包括踏板和若干块压电陶瓷片，所述踏板的外围设有一框架式的空心管支座，所述空心管支座设有导线管和夹口，所述导线管内设有导线，所述压电陶瓷片按照悬臂梁结构与所述空心管支座固定，所述压电陶瓷片的一端固定在夹口内，所述压电陶瓷片的另一端与所述踏板的底面接触；所有压电陶瓷片并联后与一桥式整流器串联，所述桥式整流器与储能元件和车辆用电装置连接。本发明主要用于车门的开启与关闭以及车内的用电设备的正常使用，可以减少能量的浪费，实现了集发电-收集-存储-使用为一体的公交车辆的高效节能系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种利用人流踩踏压电陶瓷发电的装置。
背景技术
能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础，随着经济与科技的发展，我国对电能的需求不断加大。能将自然环境中浪费掉的能量进行采集、存储并有效利用具有显著的环保意义，且具有广阔的工程应用前景。而压电陶瓷此种无机非金属材料，能够实现机械能与电能的相互转化，将人类行走活动时产生的振动机械能转化为电能，从而达到能量回收与有效利用的目的。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种基于压电陶瓷发电的公交车内节能系统，是利用压电陶瓷正压电效应将人流走动的能量收集储存于一超级电容器内，用于公交车门的启闭及车内其他电器的供电。
为了解决上述技术问题，本发明一种基于压电陶瓷发电的公交车内节能系统予以实现的技术方案是：包括储能元件和压电发电装置，所述压电发电装置包括踏板和若干块压电陶瓷片，所述踏板的外围设有一框架式的空心管支座，所述空心管支座设有导线管和夹口，所述导线管内设有导线，所述压电陶瓷片按照悬臂梁结构与所述空心管支座固定；所有压电陶瓷片并联后与一桥式整流器串联，所述桥式整流器与储能元件和车辆用电装置连接。
进一步讲，本发明一种基于压电陶瓷发电的公交车内节能装置，其中，所述压电陶瓷片的一端固定在夹口内，所述压电陶瓷片的另一端与所述踏板的底面接触。
所述储能元件为电容或多个并联的电容。
所述车辆用电装置主要为车门启闭装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
目前，公交车上的用电器主要由蓄电池供应能量，而本发明可以置于人流上下公交车的台阶上，充分收集平时浪费的机械能供用电器使用。本发明采取悬臂梁式压电发电方式，单位作用力在这种形式下产生的形变量更大，与目前大量应用的直接踩踏式压电发电方式相比，其发电效率更高。本发明通过踏板将人的重力分散到各块并联的压电陶瓷片上，踏板可以直接接受人流的踩踏，克服了悬臂梁结构不适合直接踩踏的缺点。
本发明主要用于车门的开启与关闭以及车内的用电设备的正常使用，可以减少能量的浪费，实现了集发电-收集-存储-使用为一体的公交车辆的高效节能系统。
附图说明
图1为本发明节能系统中压电发电装置的结构示意图；
图2为本发明节能系统的原理图。
图中：1-空心管支座，2-压电陶瓷片，3-螺栓，4-导线，5-复合材料大踏板，6-地毯，7-电器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
如图1和图2所示，本发明一种基于压电陶瓷发电的公交车内节能系统，包括储能元件和压电发电装置，所述储能元件是一种电容量大，并可多次充放电的超级电容C，当然，可以由多个电容并联组成。所述压电发电装置包括踏板5和若干块压电陶瓷片2，所述踏板5的外围设有一框架式的空心管支座1，所述空心管支座1设有导线管和夹口，所述导线管内设有导线4，所述压电陶瓷片2按照悬臂梁结构与所述空心管支座1固定；即：所述压电陶瓷片2的一端固定在夹口内，所述压电陶瓷片2的另一端与所述踏板5的底面接触。所有压电陶瓷片2并联后与一桥式整流器串联，所述桥式整流器与超级电容C和车辆用电装置连接，其中的超级电容C与所述桥式整流器串联使用，用于储存及释放上述压电发电装置产生的能量，车辆用电装置可以是用于车门启闭的电磁阀及门灯等用电装置。
本发明中的压电陶瓷片2为PZT-5压电陶瓷，所述踏板5为绝缘轻质耐压材料，用于接收人的踩踏，所述空心管支座1既是压电陶瓷片2的支座同时也是导线4的导出管；另外，用地毯6将上述组装后的整体包裹起来。
本发明将城市公交车站点客流上下车时产生的振动机械能收集起来，主要用于车门的开启与关闭以及车内的用电设备的正常使用，高效的减少了能量的浪费，实现了集发电-收集-存储-使用为一体的高效节能装置。
实施例：
如图1所示，空心管支座1呈矩形框架固定，压电陶瓷片2插入到空心管支座1内侧的夹口后用螺栓3将其整齐地固定在空心管支座1上，所述压电陶瓷片2是按照悬臂梁结构与所述空心管支座1固定组成了悬臂梁式压电发电装置，使发电效果更加明显，将由绝缘复合材料的踏板5置于与空心管支座1相连的压电陶瓷片2上，踏板5将矩形框架的中空部分覆盖，设置在压电陶瓷片2上面的踏板5既能充分利用人的压力，又能使每块压电陶瓷片均匀受力。安装时，用地毯6将一压电发电装置包裹后放置于公交车车门处的台阶面上，地毯6不仅起到美观作用，还使整个装置便于移动。如图2所示，作为本发明的一个具体应用实例，压电陶瓷片2两表面分别为两极，若干块固定在空心管支座1上的压电陶瓷片2并联后与桥式整流器连接，行人上下车从台阶上的踏板5经过时，产生大量机械能使压电陶瓷片2产生形变，受压后产生电荷，用位于空心管支座1中的导线4将其导出，从而达到发电目的，由于压电陶瓷片2与一超级电容C相连，该超级电容C用于电能的储存，该超级电容C与车辆上的电器7相连，实现对其供电。
尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (2)
1.一种基于压电陶瓷发电的公交车内节能系统，包括储能元件和压电发电装置，其特征在于，
所述压电发电装置包括踏板(5)和若干块压电陶瓷片(2)，所述踏板(5)的外围设有一框架式的空心管支座(1)，所述空心管支座(1)设有导线管和夹口，所述导线管内设有导线(4)，所述压电陶瓷片(2)按照悬臂梁结构与所述空心管支座(1)固定，所述压电陶瓷片(2)的一端固定在夹口内，所述压电陶瓷片(2)的另一端与所述踏板(5)的底面接触；所有压电陶瓷片(2)并联后与一桥式整流器串联，所述桥式整流器与储能元件和车辆用电装置连接；所述储能元件是一种可多次充放电的超级电容，利用压电陶瓷片正压电效应将人流走动的能量收集储存于所述超级电容内。
2.根据权利要求1所述基于压电陶瓷发电的公交车内节能系统，其特征在于，所述车辆用电装置为车门启闭装置。
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