CN110513257A - 一种基于人体运动自发电的书包 - Google Patents

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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/08—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for recovering energy derived from swinging, rolling, pitching or like movements, e.g. from the vibrations of a machine
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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    • A45F3/00—Travelling or camp articles; Sacks or packs carried on the body
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Abstract

本发明的目的是提供一种基于人体运动自发电的书包，其利用人体动能，通过发电模块矩阵及电路利用磁生电原理实现了随时、随身、高效、轻负担的发电，较好地解决了户外长途旅行者的不间断供电问题，为人们的生活带来了极大的便利，保障了长途旅行的通讯及安全。一种基于人体运动自发电的书包通过步行、跑步、攀登、下行等种种活动中产生的纵向位移动能会牵动发电单元中的磁铁块进行上下往复运动，从而对发电单元铜线圈中的磁场进行切割，产生电流，然后通过DC‑DC升压后输入蓄电池进行储存。

Description

一种基于人体运动自发电的书包
技术领域
本发明涉及一种发电书包，特别是指一种基于人体运动自发电的书包。
背景技术
随着信息时代的到来，人们的生活越来越离不开各种各样的电子设备，如手机、电脑、GPS导航器等，这些设施的使用都离不开电能，在越来越多人爱好远足、旅行的当下，设施的户外充电成为了一个亟待解决的难题。
目前国内外随身自发电设备主要有以下几种：1）利用人体动能直接发电产品。这是最早的人力发电设备，如手摇发电等，纯粹依靠人体的单个部位的运动，对人体能量的消耗极大，无法持久，且发电效率较低，只能应付紧急情况；2）利用压电材料发电的系列产品。1996年，荷兰的Stamer等利用压电陶瓷收集笔记本电脑“开、合”的能量用以驱动笔记本电脑，此举开创了压电式振动能量捕获技术这一研究领域。压电式振动能量捕获装置有很多用于人力发电机，其中对“压电发电鞋”的研究报道最多，在发电鞋的底部安装压电材料，步行时人体对鞋底的压力引起压电片变形发电，这类产品使用了新型压电材料，可以将人与材料接触时的压力转换为动能。市面上主要有压电鞋和压电鞋垫等，可以通过行走为手机等小配件供电，但需要增加鞋的高度，鞋底材料不舒适、较重，并且充电时需要将USB连接在鞋上，鞋上的装置也容易损坏；3）利用自然能源的随身发电产品。这类产品通过人体穿戴设备收集太阳能、风能等自然能源进行发电，由于受自然条件影响，此类设备无法提供可靠的电能来源，只能做备用电源使用,且体积较大，效率不高。就目前的产品来看，虽然都可以实现对随身小配件的供电，但使用时受到天气、材料、结构重量、便捷性等方面的限制，并不很方便，且发电功率不大，效率较低。
另外国内外大多数随身自发电设备如“一种基于人体振动能量收集的自发电书包- 201810335682.X”等均是通过单独一个发电单元进行发电，在运动幅度较小的情况下，该类技术方案的发电灵敏度不高。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于人体运动自发电的书包，其利用人体动能，通过发电模块矩阵及电路利用磁生电原理实现了随时、随身、高效、轻负担的发电，较好地解决了户外长途旅行者的不间断供电问题，为人们的生活带来了极大的便利，保障了长途旅行的通讯及安全。同时，本发明没有利用其它不可再生能源，而是利用人体运动产生的微振动能，是一种绿色能源装置。
每个发电模块矩阵由数十个微型的发电单元通过电路并联组成，单个发电单元的损坏不影响整体矩阵的发电功能，而且由于发电单元的微型设计，能感受最轻微的身体动能变化，发电灵敏度高。
本发明一种基于人体运动自发电的书包进行户外户内活动时，步行、跑步、攀登、下行等种种活动中产生的纵向位移动能会牵动发电单元中的磁铁块进行上下往复运动，从而对发电单元铜线圈中的磁场进行切割，产生电流，低交流电压通过输进输出处理模块整流电路将其整流为脉动直流电压，并经由滤波电路输出为稳定直流电压后对超级电容器进行充电，以缓冲电能，然后通过DC-DC升压后输入蓄电池进行储存。
附图说明
图1呈现本文描述的一种基于人体运动自发电的书包整体三维结构示意图。
图2呈现本文描述的一种基于人体运动自发电的书包全部功能模块示意图。
图3呈现本文描述的一种基于人体运动自发电的书包发电单元示意图。
具体实施方式
在以下描述中，示出各种具体细节，旨在实施例的透彻理解。实施可在没有这些细节中的一个或多个的情况下实施，或用其它方法、部件或材料等等实施。在其它情况下，已知的材料结构或操作没有详细的显示或描述，以防止模糊实施例的各方面。
一种基于人体运动自发电的书包，其特征在于，所述固定板（5）缝合于书包背面即靠近人体背部一侧，板面上固定有发电模块矩阵（7），电路（6），输进输出处理模块（8），蓄电池（9）等模块。所述发电模块矩阵（7）固定于固定板（5）上，同时发电模块矩阵（7）由数十个可单独发电的发电单元（1）通过电路（6）并联组成。所述发电单元（1）为矩形管状结构，内含磁感应铜线圈（2）、可上下往复运动的磁感线切割磁铁块（3）和电量导出线（4），所述发电单元（1）通过电路并联组成发电模块矩阵（7），单个发电单元（1）的损坏不影响整体矩阵的发电功能。所述输进输出处理模块（8），内含整流器、变压器，输出合适的电流电压至蓄电池（9）中。所述蓄电池（9），与输进输出处理模块（8）构成了电能整流及储存单元，实现了对产生的电能进行滤波处理并收集存储。所述的功能外设及接口单元中，所选用的电路（6）是通用的标准USB输入输出接口，可实现模块的替换。
在人们背负本发明一种基于人体运动自发电的书包进行户外户内活动时，步行、跑步、攀登、下行等种种活动中产生的纵向位移动能会牵动发电单元（1）中的磁铁块（3）进行上下往复运动，从而对发电单元（1）铜线圈（2）中的磁场进行切割，产生电流，低交流电压通过输进输出处理模块（8）整流电路将其整流为脉动直流电压，并经由滤波电路输出为稳定直流电压后对超级电容器进行充电，以缓冲电能，然后通过DC-DC升压后输入蓄电池进行储存。

Claims (7)

1.一种基于人体运动自发电的书包，包括一个双肩背包，一个固定板（5），一个发电模块矩阵（7），电路（6），一个输进输出处理模块（8），一组蓄电池（9）。
2.根据权利要求1所述的一种基于人体运动自发电的书包，其特征在于，所述固定板（5）缝合于书包背面即靠近人体背部一侧，板面上固定有发电模块矩阵（7），电路（6），输进输出处理模块（8），蓄电池（9）等模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于人体运动自发电的书包，其特征在于，所述发电模块矩阵（7）固定于固定板（5）上，同时发电模块矩阵（7）由数十个可单独发电的发电单元（1）通过电路（6）并联组成。
4.根据权利要求3所述的一种基于人体运动自发电的书包，其特征在于，所述发电单元（1）为矩形管状结构，内含磁感应铜线圈（2）、可上下往复运动的磁感线切割磁铁块（3）和电量导出线（4），所述发电单元（1）通过电路并联组成发电模块矩阵（7），单个发电单元（1）的损坏不影响整体矩阵的发电功能。
5.根据权利要求1所述的一种基于人体运动自发电的书包，其特征在于，所述输进输出处理模块（8），内含整流器、变压器，输出合适的电流电压至蓄电池（9）中。
6.根据权利要求1所述的一种基于人体运动自发电的书包，其特征在于，所述蓄电池（9），与输进输出处理模块（8）构成了电能整流及储存单元，实现了对产生的电能进行滤波处理并收集存储。
7.根据权利要求1所述的一种基于人体运动自发电的书包，其特征在于：所述的功能外设及接口单元中，所选用的电路（6）是通用的标准USB输入输出接口，可实现模块的替换。
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