CN204668999U - 一种自行车发电车胎 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自行车发电车胎，包括车胎基体和发电膜，所述发电膜内嵌于所述车胎基体的车外胎与车内胎之间；述发电膜为多层压电-摩擦发电膜。在骑行过程中，内嵌于内、外车胎之间的多层压电-摩擦发电膜采集内外胎之间发生的周期性不规则形变以及摩擦产生的能量，并将其转换为电能，通过合理的电路设计，该发电车胎产生的电能可以直接为手机、平板、码表等移动智能设备供电，也可以将其存储于蓄电装置。

Description

一种自行车发电车胎

技术领域

本实用新型涉及多层压电摩擦薄膜发电技术，具体涉及一种自行车发电车胎。

背景技术

由于城市人群的工作方式普遍具有久坐不动的特点，因此城市居民尤其是办公室族普遍缺乏运动，加之由于早、晚高峰尤其存在交通压力偏大的问题，在相当程度上影响城市居民尤其上班人群的生活质量。此外，伴随着由于化石类能源及其污染导致的环境问题在全球范围成为关注的焦点，从环境中采集能量被视为实现绿色能源和能源可持续发展的有效途径。

随着人们健康意识的普遍增强，兼具强身健体和低碳减排优点的绿色骑行已经成为越来越多人的日常出行或者运动方式。但是，在移动设备日益丰富、人们离不开移动设备以及设备耗电量偏大的前提下，较长时间骑行特别是骑车参加户外活动的情况下，移动设备经常没电会在很大程度上影响人们的心情。

发电自行车是将自行车骑行过程中的能量储存为可以给移动设备充电的电能，大大方便了骑行过程中的体验。但是现有的发电式自行车都是电磁方式，存在体积大、效率低的不足，而且在骑行过程中会产生运动阻力。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种自行车发电车胎，旨在实现骑行过程中的储能与充电。

本实用新型采用的技术方案具体为：

一种自行车发电车胎，包括车胎基体和发电膜，所述发电膜内嵌于所述车胎基体的车外胎与车内胎之间。

在上述自行车发电车胎中，所述发电膜为多层压电-摩擦发电膜

在上述自行车发电车胎中，所述多层压电-摩擦发电膜包括依次设置的压电薄膜单元和摩擦薄膜单元，所述压电薄膜单元包括压电薄膜和置于所述压电薄膜两侧的压电薄膜电极，所述摩擦薄膜单元包括摩擦薄膜电极以及置于所述摩擦薄膜电极与所述压电薄膜单元之间的摩擦薄膜。

在上述自行车发电车胎中，所述压电薄膜为PVDF压电薄膜。

在上述自行车发电车胎中，所述摩擦薄膜包括依次设置的摩擦层和衬底。

在上述自行车发电车胎中，所述多层压电-摩擦发电膜通过电压转换电路与负载相连接。

在上述自行车发电车胎中，所述电压转换电路包括降压变压器和交直流转换器，其中：所述多层压电-摩擦发电膜的输出端与所述降压变压器的输入端相连接，用于对多层压电-摩擦发电膜产生的交流电信号进行降压处理；所述降压变压器的输出端与交直流转换器相连，所述交直流转换器包括依次连接的整流电路、滤波电路和稳压电路，降压后的交流电信号经所述交直流转换器处理后转换为直流电；所述交直流转换器的输出端与所述负载相连接。

在上述自行车发电车胎中，所述负载为移动智能设备。

在上述自行车发电车胎中，所述负载为蓄电装置，所述蓄电装置包括依次相连的充电电路、保护电路以及储能元件，所述充电电路用于调节充电电流并显示充电状态；所述保护电路用于短路保护、过充以及过放电保护；转换的直流电依次经所述充电电路、所述保护电路处理后存储于所述储能元件。

本实用新型产生的有益效果是：

本实用新型的发电装置基于摩擦起电及静电感应原理，可用于自动发电的自行车车胎。较之于电磁原理的发电机，基于摩擦起电与静电感应原理的单表面摩擦发电膜体积小，具有高电压输出和较强的充电能力，而且不会对自行车配件新增摩擦损耗，且不会使骑行产生额外的阻力；

本实用新型的发电装置采用柔质的多层压电-摩擦材料内嵌于目前各个型号自行车的内、外胎之间即可，结构简单、成本低，有利于大规模生产；对外部接触材料无选择性且无需改变自行车原有的结构与装配方式，适应性良好。

附图说明

当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本实用新型。此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型一种自行车发电车胎的结构示意图；

图2为本实用新型一种自行车发电车胎的多层压电-摩擦发电膜的结构示意图；

图3为本实用新型一种自行车发电车胎的蓄电装置的电路示意图。

1、车内胎 2、多层压电-摩擦发电膜 3、车外胎 21、压电薄膜22、压电薄膜电极 23、摩擦层 24、衬底 25、聚合物材料电极。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。

如图1所示的自行车发电车胎，包括普通自行车的车胎基体以及内嵌于车胎基体的内外车胎(1、3)之间的多层压电-摩擦发电膜2。多层压电-摩擦发电膜2的结构进一步参照图2，主要包括依次设置的压电薄膜单元(包括压电薄膜及其两侧的压电薄膜电极)和摩擦薄膜单元(包括摩擦薄膜电极以及设于摩擦薄膜电极和压电薄膜单元之间的摩擦薄膜)，在本实施例中，具体包括依次设置的PVDF压电薄膜21、铝电极22、具有微纳复合结构的摩擦层23、衬底24以及聚合物材料电极25，当人在自行车的骑行过程中，内、外车胎(1、3)产生的周期性、不规则的压力会使车胎内部的多层压电-摩擦发电膜2产生周期性不规则的形变，而多层压电-摩擦发电薄膜2采集并吸收形变中的机械能以及摩擦产生的能量，并将其转换为电能，转换的电能经电压转换电路降压并转为直流电后，可以高效地为电容器或者锂电池等储电元件充电，也可以直接为如手机、平板以及码表等移动智能设备供电。

电压转换电路和蓄电装置的结构具体如图3所示，其中：

电压转换电路主要包括降压变压器和交直流转换器，其中：降压变压器的输入端与多层压电-摩擦发电膜2的输出端相连，用于对多层压电-摩擦发电膜2产生的电能进行降压处理，这是由于发电机采用多层压电摩擦发电薄膜，因此产生的电能的电压通常比较高，因此需要有降压变压器进行降压，经降压变压器处理后的电信号依然为交流电信号；降压变压器的输出端与交直流转换器相连，降压后的交流电信号依次通过整流电路、滤波电路和稳压电路处理后转换为直流电；

蓄电装置包括依次相连的充电电路(用于调节充电电流并显示充电状态)、保护电路(用于短路保护、过充、过放电保护)和储能元件，降压并转为直流电的电能依次通过充电电路以及保护电路后，将电能储存于储电元件(如锂电池)中。

以上结合附图对本实用新型的实施例进行了详细地说明，此处的附图是用来提供对本实用新型的进一步理解。显然，以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何对本领域的技术人员来说是可轻易想到的、实质上没有脱离本实用新型的变化或替换，也均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自行车发电车胎，其特征在于，包括车胎基体和发电膜，所述发电膜内嵌于所述车胎基体的车外胎与车内胎之间。

2.根据权利要求1所述的自行车发电车胎，其特征在于，所述发电膜为多层压电-摩擦发电膜。

3.根据权利要求2所述的自行车发电车胎，其特征在于，所述多层压电-摩擦发电膜包括依次设置的压电薄膜单元和摩擦薄膜单元，所述压电薄膜单元包括压电薄膜和置于所述压电薄膜两侧的压电薄膜电极，所述摩擦薄膜单元包括摩擦薄膜电极以及置于所述摩擦薄膜电极与所述压电薄膜单元之间的摩擦薄膜。

4.根据权利要求3所述的自行车发电车胎，其特征在于，所述压电薄膜为PVDF压电薄膜。

5.根据权利要求3所述的自行车发电车胎，其特征在于，所述摩擦薄膜包括依次设置的摩擦层和衬底。

6.根据权利要求2所述的自行车发电车胎，其特征在于，所述多层压电-摩擦发电膜通过电压转换电路与负载相连接。

7.根据权利要求6所述的自行车发电车胎，其特征在于，所述电压转换电路包括降压变压器和交直流转换器，其中：

所述多层压电-摩擦发电膜的输出端与所述降压变压器的输入端相连接，用于对多层压电-摩擦发电膜产生的交流电信号进行降压处理；

所述降压变压器的输出端与交直流转换器相连，所述交直流转换器包括依次连接的整流电路、滤波电路和稳压电路，降压后的交流电信号经所述交直流转换器处理后转换为直流电；

所述交直流转换器的输出端与所述负载相连接。

8.根据权利要求6所述的自行车发电车胎，其特征在于，所述负载为移动智能设备。

9.根据权利要求6所述的自行车发电车胎，其特征在于，所述负载为蓄电装置，所述蓄电装置包括依次相连的充电电路、保护电路以及储能元件，其中：

所述充电电路用于调节充电电流并显示充电状态；

所述保护电路用于短路保护、过充以及过放电保护；

转换的直流电依次经所述充电电路、所述保护电路处理后存储于所述储能元件。