CN105743203A - 一种能量回收型减速带装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能量回收型减速带装置，包括压电减速块装置、光伏发电装置、LED灯源、储电装置、控制器装置、汇流箱装置。将压电片安装在减速块背面，并用密封橡胶进行密封，可将车辆经过减速带所产生的机械能转换为电能，将得到的电能储存于储电装置，同时使用光伏发电装置与压电减速块装置并联，使得系统更可靠。控制器装置控制储电装置的充放电过程，并控制LED灯源的开关状态。本发明可将为城市或者郊区路灯供电系统提供可靠的电源。

Description

一种能量回收型减速带装置

技术领域

本发明涉及一种能量回收型减速带装置，具体说是一种利用压电材料，实现汽车通过减速带的时所产生的机械能进行发电的装置。

背景技术

中国汽车保有量不断上升，许多城市，特别是一些中、大城市，汽车保有量不断上升，并且有些城市政府已经开始限牌。然而，每天有成千上万的汽车经过路口，特别是学校、医院、危险路段，道路路口都设有减速带。每天行驶车辆经过减速带产生的能量非常可观，若将这些能量转换为电能，为周围的设施供电，将有非常大的市场潜能。并且这种汽车经过减速带所产生的机械能日益增长，若将这些能量回收再利用，可在一定程度上起到节能减排作用。

中国经济飞速发展，城镇化建设不断扩大，能源需求日益紧张。目前，我国一些城市已经将太阳能光伏发电系统应用于城镇道路的路灯供电系统中，这种利用清洁能源来给城镇道路路灯系统供电，可有效地节约能源，进一步带动如太阳能等新能源的发展。太阳能光伏发电系统应用于城市路灯的供电系统中，最大的缺点是夜间光伏发电系统不发电，而夜间是城市路灯供电系统电力需求的高峰期，为系统稳定、连续的运行，需要配备大量储能装置，使得系统成本居高不下，并且维护成本急剧上升。在有些实施案例中，将太阳能光伏发电系统与小型风力发电系统进行联合，形成太阳能光伏发电与风力发电耦合系统，共同给路灯系统供电，利用风、电的互补性，降低系统的储能成本。然而这种太阳能光伏发电系统与小型风力发电系统都具有不稳定性和随机性，从而，储能系统的成本并没有得到大幅度的降低。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供了一种能量回收型减速带装置，可实现将车辆经过减速带时产生的机械能转换为电能，核心技术是利用压电材料进行机械能转化为电能。

技术方案：一种能量回收型减速带装置，包括压电减速块装置、光伏发电装置、LED灯源、储电装置、控制器装置、汇流箱装置、红外触发开光装置。

作为优选，所述压电减速块装置，是由压电陶瓷和传统的减速块以及密封橡胶结合制成，用于吸收车辆经过减速块路段时所产生的机械能，并将这些机械能转换为电能。压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。本发明是将车辆经过减速块时，车辆的重力对压电陶瓷产生的机械力。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等，除了用于高科技领域，它更多的是在日常生活中为人们服务，为人们创造更美好的生活而努力。

作为优选，所述光伏发电装置是由光伏电池构成的发电系统。光伏发电以及广泛应用于分布式、集中式发电系统，光伏发电技术非常成熟，成本不断下降，现已有许多城市路灯照明系统采用光伏发电提供电力。

作为优选，所述LED灯源是由发光二极管LED构成，它依靠半导体异质结中的电子通过势垒产生的能量迁越直接发光。通过LED制作的灯具由于发光过程不产生热量，能量转换效率接近百分之百，寿命超长，是照明技术的不断发展方向。并且LED灯源开始点燃时需要一个高电压，正常发光时只允许通过不大的电流，与压电陶瓷发电具有很好的耦合性，压电陶瓷发电一般为高电压、低电流。

作为优选，所述储电装置是由蓄电池构成，可以由性能稳定、价格低廉的铅酸蓄电池串并联构成，按系统的设计要求，设计蓄电池的容量，本发明结合压电减速快装置，可大大减小蓄电池的容量，降低成本。

作为优选，所述控制器装置用于控制储电装置的充放电，包括电压减速块装置给储电装置的充电和光伏发电装置给储电装置的充电，同时控制储电装置的放电，即控制LED灯源的开关，由单片机及其控制电路构成。单片机实时监测储电装置的荷电状态，以及光伏发电装置和压电减速块装置的电流和电压，控制储电装置的放电信号，即控制LED灯源的开、关状态。

作为优选，所述汇流箱装置是由电缆和配电柜构成，用于收集压电减速块的电能，送至储电装置，即给储电装置充电，其充电过程受控制器装置的控制防止过充电对储电装置造成损坏。

作为优选，所述红外触发开光装置用于感应车辆经过路口。

利用上述技术方案，压电减速块装置能够回收车辆经过减速带时所产生的机械能，并发电，将电能储存于储电装置，光伏发电装置与压电减速块装置并联，与储电装置链接，共同给储电装置充电。控制器装置分别于压电减速块装置、光伏发电装置、储电装置连接，用于控制储电装置的充放电过程。储电装置输出与LED灯源使用电缆连接，用于给LED灯源供电，该方案实现了长期、独立供电系统。只要有车辆经过，就可以完成一次充电，同时并联光伏发电装置，使得系统可靠，更具有市场价值。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）实现了车辆经过减速带时产生的机械能转化为电能，将每辆汽车经过减速带时，产生的机械能高效地转化为电能。

（2）采用了压电发电技术，利用先进的压电材料，性能稳定、可靠。

（3）采用储能装置，可将间歇的电能存储，并可靠地给用电设备供电，并且储能装置的容量大大减小，从而降低系统成本和维护成本。

（4）本发明采用与传统的减速带技术相结合，生产制造工艺简单，很容易进行产业化生产。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的压电减速块装置示意图；

图3为市区路段实施方法示意图；

图4为郊区路段实施方法示意图；

图5为控制器装置示意图。

图中：压电减速块装置1，光伏发电装置2，LED灯源3，储电装置4，控制器装置5，汇流箱装置6，红外触发开光装置7，压电片1-1，密封橡胶1-2，减速块1-3，引出线1-4。

具体实施方式

参照图1至图5，一种能量回收型减速带装置，包括压电减速块装置1、光伏发电装置2、LED灯源3、储电装置4、控制器装置5、汇流箱装置6、红外触发开光装置7。

压电减速块装置1通过电缆与汇流箱装置6连接，汇流箱装置6和光伏发电装置2并联后与储电装置4的输入连接，储电装置4的输出与LED灯源3连接，控制器装置5分别与压电减速块装置1和光伏发电装置2连接，分别监测压电减速块装置1和光伏发电装置2电压和电流，控制器装置5还与储电装置4连接，控制储电装置4的充、放电过程；

作为优选，所述压电减速块装置1，是由压电陶瓷和传统的减速块以及密封橡胶结合制成，用于吸收车辆经过减速块路段时所产生的机械能，并将这些机械能转换为电能。

作为优选，所述光伏发电装置2是由光伏电池构成的发电系统。

作为优选，所述LED灯源3是由发光二极管LED构成，它依靠半导体异质结中的电子通过势垒产生的能量迁越直接发光。

作为优选，所述储电装置4是由蓄电池构成，可以由性能稳定、价格低廉的铅酸蓄电池串并联构成。

作为优选，所述控制器装置5用于控制储电装置4的充放电，包括电压减速块装置给储电装置4的充电和光伏发电装置2给储电装置4的充电，同时控制储电装置4的放电，即控制LED灯源3的开关，由单片机及其控制电路构成。

作为优选，所述流箱装置6是由电缆和配电柜构成，用于收集压电减速块的电能，送至储电装置，即给储电装置充电。

作为优选，所述红外触发开光装置7用于感应车辆经过路口。

工作原理：采用上述技术方案，

首先压电减速块装置1通过电缆与汇流箱装置6连接，将压电减速块装置1构成的压电减速带的电能进行汇流，串联可以提高输出电压，并联可以提高输出电流，通过串、并联达到与系统匹配的电流和电压，即储电装置4充电的电压、电流要求。控制器装置5用于控制蓄电池的充放电，为可靠的控制储电装置4充放电，控制器需要采集压电减速块装置1的电流、电压和光伏发电装置2的电流、电压，可由电流、电压传感器直接检测，通过信号采集线与控制器装置5出入端口连接，同时，为防止储电装置4的过充电或者过放电，需要检测储电装置4的荷电状态。控制器装置5输出信号为储电装置4的放电信号，即LED灯源3的开关信号。这样控制器装置5通过检测压电减速块装置1与光伏发电装置2的电压、电流信号以及储电装置4的荷电状态，控制储电装置4的放电过程，即控制LED灯源3的开关状态。

汇流箱装置6和光伏发电装置2并联后与储电装置4的输入连接，储电装置4的输出与LED灯源3连接，控制器装置5分别与压电减速块装置1和光伏发电装置2连接，分别监测压电减速块装置1和光伏发电装置2电压和电流，控制器装置5还与储电装置4连接，控制储电装置4的充、放电过程；

实施案例1：如图3所示，为市区路口实施方案，市区车流密集，路灯长时间处于开状态，设计的方案为：汇流箱装置6和光伏发电装置2并联后与储电装置4的输入连接，储电装置4的输出与LED灯源3连接，控制器装置5分别与压电减速块装置1和光伏发电装置2连接，分别监测压电减速块装置1和光伏发电装置2电压和电流，控制器装置5还与储电装置4连接，控制储电装置4的充、放电过程，即控制LED灯源3的开关状态。

实施案例2：如图4所示，为郊区路口实施方案，市区车流稀少，路灯长时间处于关闭状态，为进一步实现节能，在进入路口100米远处安装红外触发开光装置7，用于检测车辆进入路口，若进入路口，则红外触发开光装置7有触发，这一触发信号被送入控制器装置5输入端，如图5所示，从而控制器装置5直接控制储电装置4放电，即点亮LED灯源3。当LED灯源3被点亮后，延迟20秒后自动关闭，进一步实现节能。该实施方案的其他地方与实施案例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (3)

1.一种能量回收型减速带装置，包括压电减速块装置1、光伏发电装置2、LED灯源3、储电装置4、控制器装置5、汇流箱装置6、红外触发开光装置7；

压电减速块装置1通过电缆与汇流箱装置6连接，汇流箱装置6和光伏发电装置2并联后与储电装置4的输入连接，储电装置4的输出与LED灯源3连接，控制器装置5分别与压电减速块装置1和光伏发电装置2连接，分别监测压电减速块装置1和光伏发电装置2电压和电流，控制器装置5还与储电装置4连接，控制储电装置4的充、放电过程。

2.根据权利要求1所述的一种能量回收型减速带装置，其特征在于：

压电减速块装置1由压电片1-1，密封橡胶1-2，减速块1-3，引出线1-4构成，在常规的减速块1-3背面安装压电片1-1，在四周使用密封橡胶1-2进行密封和防尘，利用引出线1-4将电减速块装置1电能取出。

3.一种能量回收型减速带装置，其特征在于：

在郊区路口中，在车辆来向方向安装红外触发开光装置7，检测车辆进口信号，当有车辆通过时，红外触发开光装置7被触发，信号传送至控制器装置5，控制器装置5输出控制信号，直接控制储电装置4放电，等车辆通过路口后，延迟20秒后，自动关闭与LED灯源3。