CN201998853U - 基于压电发电的电动汽车座椅 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于压电发电的电动汽车座椅，涉及电动汽车座椅和压电发电技术领域。其技术关键是在电动汽车座椅下层设置压电发电装置层及其中3个以上压电发电装置的层状铺设，压电发电装置采用并联的方式连接。压电发电装置每次激励所产生的电能通过L44组成的整流桥和D475滤波电路之后，在7130-1稳压芯片的输出端产生3V的供电电压并通过P3端接电池的充电电路。本装置通过多片压电振子并联的方式产生的压电脉冲以及电源控制电路反冲给电池，既能有效回收电能，又具有消除电池的极性钝化效果，消除极板的惰性，起到有效的保证电池的容量，延长电池的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车座椅和压电发电技术领域，特别是一种基于压电发电的电动汽车座椅。
背景技术
能源危机与环境保护问题的日益突出，使得电动汽车技术方兴未艾。电池管理系统作为电动汽车的核心技术，围绕能量管理、电池检测以及保护等方面展开，主要的任务是实现对现有电池系统的能源合理的分配，尽可能多的回收各种可加利用的能量回充电给电池，以及维持电池的健康状态和尽可能延长电池的寿命。目前，电动汽车的动力源一般普遍采用铅酸电池，其极性钝化现象引起电池的容量下降，导致车辆续驶里程缩短。现有技术中，利用压电陶瓷的正压电效应，即压电陶瓷的振动来实现机械能向电能的转换，已经非常成熟。实现反充电给蓄电池达到回收能量的目的。电动汽车，尤其是电动大巴车上座椅数目众多，能够回收较大的能量。利用压电材料发出的电信号具有高电压、低电流的特性，电荷生成是瞬态和变化的，这种脉冲电流有利于消除铅酸蓄电池的极性钝化，起到保护电池延长电池寿命的作用。利用瞬时峰值高压的脉冲充电技术来激活电池极板的活性物质，以恢复电池容量就是可行方案。怎样实现汽车座椅、压电发电装置与电动汽车蓄电池的有机结合是本实用新型要解决的技术关键。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于压电发电的电动汽车座椅，采用压电陶瓷技术，针对电动大巴车上客流量较大的特点，利用特殊座椅，在车辆行驶过程中将大量的机械能转变为高压脉冲电能反充给蓄电池，起到了回收能源与保护电池两个效果。充分克服现有技术的不足。
本实用新型解决现有技术问题的方案是：本实用新型的座椅自上而下设置有外层、弹簧层、基板、绝缘层和压电发电装置层以及稳压控制电路，其特征是 压电发电装置层的设置及其中3个以上单体压电发电装置的层状铺设，压电发电装置采用并联的方式连接，压电发电装置每次激励所产生的电能通过L44组成的整流桥和D475滤波电路之后，在7130-1稳压芯片的输出端产生3V的供电电压并通过P3端接电池的充电电路。
本实用新型的积极效果：1、通过多片压电振子并联的方式产生更多的压电脉冲以及电源控制电路反冲给电池，将能有效的消除电池的极性钝化效果，消除极板的惰性，起到有效的保证电池的容量，延长电池的使用寿命的效果。2、汽车行驶过程中座椅的机械振动能量有效地转化为电能，并得到回收在利用。3、控制电路的设计，使不稳定的电脉冲信号的集合形成了稳定的3V电压回冲蓄电池。
附图说明
图1、为本实用新型电动汽车座椅结构构造示意图；
图2、为本实用新型简支支撑方式的压电发电振子示意图；
图3、为单体按压式压电发电装置结构示意图；
图4、为本实用新型电路原理图。
图中 1、外层，2、弹簧层，3、基板， 4、绝缘层，5、压电发电装置层， 10、上壳体，20、圆环支撑，30、按压键，40、压电振子，50、下壳体。
图标的进一步解释：外层1为皮质外层以及海绵层，基板3为安装弹簧的基板，绝缘层4是起到防水防电作用的隔离层，压电发电装置层5可以铺设多个压电发电装置，类似“麻将凉席状”，以更好的吸收机械振动的能量。
具体实施方式
将压电发电装置安装在座椅的下层，座椅表面的塑性或者弹性材料实现和压电陶瓷材料的紧密接触，保证座椅的密封防水防腐蚀等性能，以免引起电路故障。电源控制电路引出的电流脉冲最大幅值为3V，可根据车辆的使用不同电池类型具有不同的额定电池电压，进行额外的电路设计，满足电池的充电要求。
下面结合附图对本实用新型作进一步叙述：
如图1所示，本实用新型的座椅自上而下设置有外层1、弹簧层2、基板3、绝缘层4和压电发电装置层5以及稳压控制电路，其特征是压电发电装置层5的设置及其中3个以上单体压电发电装置的层状铺设，单体压电发电装置采用并联的方式连接。压电发电装置每次激励所产生的电能通过L44组成的整流桥和D475滤波电路之后，在7130-1稳压芯片的输出端产生3V的供电电压并通过P3端接电池的充电电路。
如图2所示，为了更加有效的吸收振动的能量，压电陶瓷的形状采用圆片形压电振子，利用简支支撑方式将座椅的机械振动能量转化为电脉冲，这是本实用新型单体按压式发电装置的基本原理。
如图3所示，按压式压电发电装置的单体是由上壳体10、下壳体50、圆片形压电发电振子40、圆环支撑20和按键30组成。圆环支撑20在圆片形压电振子40的下面紧密连接，按键30下端与圆片形压电振子40的中部连接另一端伸出上壳体外，上下壳体10、50将压电振子和圆环支撑20密封。3个以上的单体压电发电装置并联层状连接即是一个座椅内的压电发电装置层5。根据圆片形压电振子40有关实验分析可知，随着激励载荷的增大，压电振子40的输出功率也随之增大，然而过大的激励载荷容易损坏压电振子，在操作上也十分的不方便，而且小激励载荷又无法输出较大的能量，为解决这个矛盾采取了多片压电振子并联的方式来提高压电振子发电能力。
车辆行驶过程中，随着座椅的振动变形，压电振子产生弯曲变形并产生电量。只要能够产生0.3～0.5mm的振动，便能使每个压电振子产生0.3～0.5mm的变形。其最大的优点是体积小、可以完全密封、可靠性比较高。
如图4所示，为电源控制电路的原理图。为了利用由于压电发电装置所产生的短暂的脉冲形式的电能，设计了控制电路以解决其实际利用问题，为使功耗降到最低，所有器件均采用贴片式。理论上压电发电装置每次激励所产生的电能通过L44组成的整流桥和D475滤波电路之后，在7130-1稳压芯片的输出端产生3V的供电电压并通过P3端接电池的充电电路。
Claims (3)
1.一种基于压电发电的电动汽车座椅，自上而下设置有外层（1）、弹簧层（2）、基板（3）、绝缘层（4）和压电发电装置层(5)以及稳压控制电路，其特征是 压电发电装置层（5）的设置及其中3个以上单体压电发电装置的层状铺设，压电发电装置采用并联的方式连接，压电发电装置每次激励所产生的电能通过L44组成的整流桥和D475滤波电路之后，在7130-1稳压芯片的输出端产生3V的供电电压并通过P3端接电池的充电电路。
2.根据权利要求1所述的压电发电的电动汽车座椅，其中单体压电发电装置的特征是 圆环支撑（20）在圆片形压电振子（40）的下面紧密连接，按键（30）下端与圆片形压电振子（40）的中部连接另一端伸出上壳体（10）外，上下壳体（10、50）将压电振子和圆环支撑（20）密封。
3. 根据权利要求1所述的压电发电的电动汽车座椅，其特征是3个以上的单体压电发电装置并联层状连接即是一个座椅内的压电发电装置层（5）。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN104935065A (zh) * | 2015-07-01 | 2015-09-23 | 郭利坤 | 一种压电陶瓷储能电池 |
| CN106971498A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-21 | 浙江师范大学 | 一种隐蔽式报警装置 |
| CN110353432A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-10-22 | 杭州电子科技大学 | 一种压电式发电的坐姿检测座椅及其发电、检测方法 |
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2011
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