CN106356971B - 基于压力发电的电容公交车充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于压力发电的电容公交车充电装置，其包括压力发电装置、蓄电池、电压转换装置，蓄电池分别与压力发电装置、电压转换装置相连，为电容式公交车提供能量，压力发电装置包括弹性层等，压力发电装置位于路面的下方，弹性层与路面相连，压电材料位于弹性层的中间，支杆的上端与弹性层铰链连接。本发明可利用压力传感技术将车辆行驶过地面的动能和势能转化为电能并存入蓄电池中作为电容公交车供电电源，只要有车辆驶过就能源源不断的为公交车提供电能，低碳节能环保，减少公共交通用电成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力发电储能设备，具体地，涉及一种基于压力发电的电容公交车充电装置。
背景技术
随着科技的不断发展和人们对全球能源紧缺的重视，有越来越多的人投入到新能源的研究中，“节能环保”正在缓慢的改变世界。车辆技术的飞速发展，使得汽车的能耗逐年递增，已占全球总能耗的20%。人们的目光投入到了公共交通事业，超级电容公交车不用油、无噪音、低污染，是一款清洁汽车。但其通过车载电容驱动，每次充满电仅可以运行6公里，所以充电条件制约着电容公交车普及。本专利通过在路基中铺设压电材料和机械驱动装置，收集车辆驶过的能量并储存为电能，为公交车充电，低碳节能环保，减少公共交通成本。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于压力发电的电容公交车充电装置，其能有效实现节能环保，并且结构设计简单，检修方便，成本低廉，发电效率高，有利于促进公共交通事业发展。
根据本发明的一个方面，提供一种基于压力发电的电容公交车充电装置，其特征在于，其包括压力发电装置、蓄电池、电压转换装置，蓄电池分别与压力发电装置、电压转换装置相连，为电容式公交车提供能量，压力发电装置包括弹性层、压电材料、第一磁铁、第二磁铁、第一支撑架、第二支撑架、支杆、回力弹簧、齿条、增速齿轮、行星轮、绝缘材料、线圈、电能收集元件，压力发电装置位于路面的下方，弹性层与路面相连，压电材料位于弹性层的中间，支杆的上端与弹性层铰链连接，第一支撑架上设有凸起杆，第一支撑架位于支杆的下方且凸起杆与支杆相连，第一支撑架的左侧与第一磁铁相连，齿条上设有齿条凸起，齿条位于支杆的右侧且齿条凸起与支杆的下端上方相连，回力弹簧与齿条的下端相连，齿条与增速齿轮相配合，增速齿轮与行星轮相配合，第二支撑架与行星轮的下端相连，第二磁铁位于行星轮的右侧，第一磁铁、第二磁铁都位于弹性层的下方，行星轮分别与绝缘材料、线圈相连，线圈的形状为长方形，线圈的每个角上分别设有一个电能收集元件。
优选地，所述基于压力发电的电容公交车充电装置设有备用电池。
优选地，所述电压转换装置包括开关、超级电容、备用电池、蓄电池、第一二极管、第二二极管、正温度系数热敏电阻，超级电容与蓄电池串联，蓄电池与第二二极管串联，第二二极管与正温度系数热敏电阻串联，备用电池与第一二极管串联，开关与用电元件串联，超级电容、备用电池都与用电元件相连，正温度系数热敏电阻、第一二极管都与开关相连。
优选地，所述压力发电装置为箱体结构。
优选地，所述弹性层与处理电路箱相连接，所述处理电路箱是集成化模块，所述处理电路箱包括整流电路和高效降压转换器，具有整流、滤波和电压转换的功能，所述整流电路是桥式整流电路，所述高效降压转换器的内部并联有稳压器。
优选地，所述线圈的端口设有单向导电的二极管，用于单向输出电流，所述线圈与另一处理电路箱相连，所述两个处理电路箱分别与蓄电池相连，都用于给蓄电池充电。
优选地，所述第一磁铁、第二磁铁都为钕铁硼磁铁且磁性相反。
优选地，所述增速齿轮的表面涂有绝缘材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明能够将行驶过的车辆的挤压路面的动能和势能，经机械装置和压电材料转化为电能并存入蓄电池中作为电容公交车供电电源，适用于电容公交车充电站附近、公交车停车厂、道路信号灯附近，能有效实现节能环保，并且结构设计简单，检修方便，成本低廉，发电效率高，有利于促进公共交通事业发展。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明基于压力发电的电容公交车充电装置的结构示意图。
图2为本发明的行星轮连接线圈的结构示意图。
图3为本发明的工作流程图。
图4为本发明的电压转换装置的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1至图4所示，本发明基于压力发电的电容公交车充电装置包括压力发电装置1、蓄电池DC2、电压转换装置，蓄电池DC2分别与压力发电装置1、电压转换装置相连，为电容式公交车提供能量，压力发电装置1包括弹性层2、压电材料3、第一磁铁4、第二磁铁12、第一支撑架5、第二支撑架10、支杆6、回力弹簧7、齿条8、增速齿轮9、行星轮11、绝缘材料15、线圈13、电能收集元件14，压力发电装置1位于路面的下方，弹性层2与路面相连，压电材料3位于弹性层2的中间，支杆6的上端与弹性层2铰链连接，第一支撑架5上设有凸起杆51，第一支撑架5位于支杆6的下方且凸起杆51与支杆6相连，第一支撑架5的左侧与第一磁铁4相连，齿条8上设有齿条凸起81，齿条8位于支杆6的右侧且齿条凸起81与支杆6的下端上方相连，回力弹簧7与齿条8的下端相连，齿条8与增速齿轮9相配合，增速齿轮9与行星轮11相配合，第二支撑架10与行星轮11的下端相连，第二磁铁12位于行星轮11的右侧，第一磁铁4、第二磁铁12都位于弹性层2的下方，行星轮11分别与绝缘材料15、线圈13相连，线圈13的形状为长方形，线圈13的每个角上分别设有一个电能收集元件14。
所述压力发电装置模拟发电机原理，内设机械传动系统和磁铁，通过支杆带动齿条、增速齿轮、行星轮运动从而带动线圈切割磁感线产生电能，所述弹性层由弹性材料组成，韧性好且起到传递能量和缓冲的作用，所述弹性层的中间设有压电材料，其在受力时变形，能够产生电能。所述电压转换装置将蓄电池的能量转化为高压电，实现公交车快速充电。支杆受力利用杠杆原理带动齿条向上运动，由于地面位移很小，同时支杆起到放大位移的作用。齿条连接增速齿轮，带动增速齿轮转动，行星轮经过增速齿轮的增速，提高了线圈的转动速度，为了增加线圈数量，采用行星轮安装线圈的方式，行星轮转动时带动线圈切割磁感线产生电流。当车辆驶过该路面时，由于车的重力挤压路面，压电材料和弹性层都受力变形，压电材料由于压电效应产生电能，同时弹性层将压力传递给压力发电装置的机械装置，机械装置经过电磁感应产生电能，压电效应产生的电能和电磁感应产生的电能都通过处理电路箱的整流滤波和电压转换，再输出稳压电流储存在蓄电池中，蓄电池通过电压转换为电容公交车进行充电。当车辆驶过后，支杆失去压力，下端下移，齿条在回力弹簧的作用下向下移动，带动增速齿轮反向转动，行星轮带动线圈反向切割磁感线，输出电流，得到交流电，然后与处理电路箱相连接最终将电能稳定地储存在蓄电池中。
所述基于压力发电的电容公交车充电装置设有备用电池，这样安全性高。
所述电压转换装置包括开关S、超级电容C、备用电池DC1、蓄电池DC2、第一二极管D1、第二二极管D2、正温度系数热敏电阻RT，超级电容C与蓄电池DC2串联，蓄电池DC2与第二二极管串联D2，第二二极管D2与正温度系数热敏电阻RT串联，备用电池DC1与第一二极管D1串联，开关S与用电元件串联，超级电容C、备用电池DC1都与用电元件相连，正温度系数热敏电阻RT、第一二极管D1都与开关S相连，当超级电容的温度过高时，导致正温度系数热敏电阻的温度升高，电路切断，启用备用电源，这样起到过热保护作用。
公交车进站后，将充电接口经电压转换装置与蓄电池连接，电压转换装置能够提高充电电压，实现公交车快速充电，为了防止电流回充，在电路中装有第一二极管和第二二极管，同时电容公交车设有备用电池，超级电容经正温度系数热敏电阻与蓄电池连接，当超级电容的温度过高时，导致正温度系数热敏电阻的温度升高，电路切断，启用备用电池，起到过热保护作用。
所述压力发电装置为箱体结构，这样结构简单。
所述弹性层与处理电路箱相连接，所述处理电路箱是集成化模块，所述处理电路箱包括整流电路和高效降压转换器，具有整流、滤波和电压转换的功能，所述整流电路是桥式整流电路，所述高效降压转换器的内部并联有稳压器，这样利于滤波电路的滤波且电路具有欠压封闭模式，能够有效地传输电流。
所述线圈的端口设有单向导电的二极管，用于单向输出电流，所述线圈与另一处理电路箱相连，所述两个处理电路箱分别与蓄电池相连，都用于给蓄电池充电，这样充电迅速。
所述第一磁铁、第二磁铁都为钕铁硼磁铁且磁性相反，这样产生磁感线且磁性持久。
所述增速齿轮的表面涂有绝缘材料，这样安全不漏电。
综上所述，本发明能够将行驶过的车辆的挤压路面的动能和势能，经机械装置和压电材料转化为电能并存入蓄电池中作为电容公交车供电电源，适用于电容公交车充电站附近、公交车停车厂、道路信号灯附近，能有效实现节能环保，并且结构设计简单，检修方便，成本低廉，发电效率高，有利于促进公共交通事业发展。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种基于压力发电的电容公交车充电装置，其特征在于，其包括压力发电装置、蓄电池、电压转换装置，蓄电池分别与压力发电装置、电压转换装置相连，为电容式公交车提供能量，压力发电装置包括弹性层、压电材料、第一磁铁、第二磁铁、第一支撑架、第二支撑架、支杆、回力弹簧、齿条、增速齿轮、行星轮、绝缘材料、线圈、电能收集元件，压力发电装置位于路面的下方，弹性层与路面相连，压电材料位于弹性层的中间，支杆的上端与弹性层铰链连接，第一支撑架上设有凸起杆，第一支撑架位于支杆的下方且凸起杆与支杆相连，第一支撑架的左侧与第一磁铁相连，齿条上设有齿条凸起，齿条位于支杆的右侧且齿条凸起与支杆的下端上方相连，回力弹簧与齿条的下端相连，齿条与增速齿轮相配合，增速齿轮与行星轮相配合，第二支撑架与行星轮的下端相连，第二磁铁位于行星轮的右侧，第一磁铁、第二磁铁都位于弹性层的下方，行星轮分别与绝缘材料、线圈相连，线圈的形状为长方形，线圈的每个角上分别设有一个电能收集元件。
2.根据权利要求1所述的基于压力发电的电容公交车充电装置，其特征在于，所述基于压力发电的电容公交车充电装置设有备用电池。
3.根据权利要求2所述的基于压力发电的电容公交车充电装置，其特征在于，所述电压转换装置包括开关、超级电容、备用电池、蓄电池、第一二极管、第二二极管、正温度系数热敏电阻，超级电容一端与蓄电池负极连接，蓄电池正极与第二二极管阳极连接，第二二极管阴极连接到正温度系数热敏电阻串联一端，备用电池正极与第一二极管阳极连接，开关与用电元件串联，超级电容、备用电池都与用电元件相连，正温度系数热敏电阻、第一二极管的阴极都与开关相连。
4.根据权利要求1所述的基于压力发电的电容公交车充电装置，其特征在于，所述压力发电装置为箱体结构。
5.根据权利要求1所述的基于压力发电的电容公交车充电装置，其特征在于，所述弹性层与处理电路箱相连接，所述处理电路箱是集成化模块，所述处理电路箱包括整流电路和高效降压转换器，具有整流、滤波和电压转换的功能，所述整流电路是桥式整流电路，所述高效降压转换器的内部并联有稳压器。
6.根据权利要求5所述的基于压力发电的电容公交车充电装置，其特征在于，所述线圈的端口设有单向导电的二极管，用于单向输出电流，所述线圈与另一处理电路箱相连，所述两个处理电路箱分别与蓄电池相连，都用于给蓄电池充电。
7.根据权利要求1所述的基于压力发电的电容公交车充电装置，其特征在于，所述第一磁铁、第二磁铁都为钕铁硼磁铁且磁性相反。
8.根据权利要求1所述的基于压力发电的电容公交车充电装置，其特征在于，所述增速齿轮的表面涂有绝缘材料。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190604 |
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