CN206077259U - 一种压电减速带能量收集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电减速带能量收集系统，属于再生能源利用技术领域。该系统主要由减速带压电发电装置、功率模块、控制模块、储能装置以及负载装置组成。它能实时将行驶车辆碾压减速带产生的振动能通过压电效应转化为电能，或进行存储，或用于交通信号灯供电。该系统结构简单，寿命长，能量密度高，可确保夜间道路信号灯断电情况下依旧供电，确保危险地段的安全性。

Description

一种压电减速带能量收集系统

技术领域

本实用新型涉及再生能源利用技术领域，特别是一种压电减速带能量收集系统。

背景技术

随着社会和经济的发展，不可再生能源的不断耗竭以及环境质量的不断下降，导致人们对绿色能源的需求越来越强烈。目前常用的环保新能源有太阳能、风能、地热、振动能等，其中振动能由于来源广泛，环境影响小等优点受到人们越来越大的关注和研究。

目前实现振动能与电能相互转化的装置主要有电磁式、静电式与压电式三种类型，其中压电式具有结构简单、无电磁干扰、高功率密度、易集成化等优点逐渐成为当今世界的研究热点，也是各国寻求可再生能源的一个主要方向。

道路上安置的减速带是公路领域内常用的车辆减速装置，也是公路振动能密集地段。当行驶车辆通过减速带时，汽车由于重力和冲击力对减速带做功，产生丰富的振动能。传统的减速带没有减振装置，给人带来极大的颠簸感和不舒适度，也会造成车辆各种部件使用寿命减少。

因此发明一种减速带振动能回收利用装置，采用压电式将振动能转化为电能，将该电能收集起来，用于危险路段指示灯的供电，同时提高驾驶员行车舒适度具有重大意义和必要性。

实用新型内容

为了解决能源的回收再利用以及减速带给人带来极大不舒适度的技术问题，本实用新型提供了一种压电减速带能量收集系统。

本实用新型涉及的压电减速带能量收集系统，包括：减速带压电发电装置1、功率模块4、控制模块5、储能装置6和负载装置7；减速带压电发电装置1与功率模块4相连，功率模块4还分别与控制模块5、储能装置6和负载装置7相连；其中，减速带压电发电装置1将由汽车碾压所述减速带产生的振动能转化为交流电能；功率模块4用于对所述交流电能进行整流、滤波以及电压转换；控制模块5用于控制所述功率模块4进行电能的实时转化和输出，同时实现电源管理；储能装置6用于对功率模块4输出的电能进行存储；负载装置7用于信号指示。

优选地，功率模块4进一步包括能量收集电路2以及DC/DC变换电路3；减速带压电发电装置1与能量收集电路2相连，能量收集电路2分别与DC/DC变换电路3和控制模块5相连，DC/DC变换电路3分别与控制模块5、储能装置6和负载装置7相连。

优选地，减速带压电发电装置1设置于减速带8内，包括上承重板9、箱体10、恢复弹簧11、振动弹簧12、振动块13、压电陶瓷14和基片15；上承重板9与恢复弹簧11相连，恢复弹簧11与箱体10相连，振动弹簧12分别与上称重板9和振动块13相连，用于吸收来自车辆碾压所述减速带产生的振动能；基片15上下表面各黏贴一块压电陶瓷14，基片15分别与箱体10和振动块13相连，通过感知振动弹簧12的往复运动，实现基片15和压电陶瓷14的弯曲变形，完成振动能向电能的转化。

优选地，基片15中包含30组所述压电陶瓷片14，采用并列方式将压电陶瓷14连接在一起。

优选地，减速带压电发电装置1还可设置于桥梁、公路或隧道中。

优选地，负载装置7为LED交通信号灯或危险路段的警示灯。

与现有技术相比，本实用新型的技术优点是：

(1)该系统能实时将行驶车辆碾压减速带产生的振动能转化为电能，或进行存储，或用于交通信号灯供电。

(2)该系统结构简单，寿命长，能量密度高，可确保夜间道路信号灯断电情况下依旧供电，确保危险地段的安全性，也可用于电力线路较难架设的危险路段如山体下坡段的警示灯供电。

(3)该系统中相应的压电设备可以应用到道路交通中的其他含有振动能区域如桥梁、公路、隧道，实现振动能的回收利用，具有良好的推广应用。

(4)该系统不仅绿色节能，同时预防了交通事故的发生，具有良好的经济和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的压电减速带能量收集系统整体流程示意图。

图2为本实用新型所涉及的压电发电装置在减速带内部的布置图。

其中：减速带压电发电装置-1、能量收集电路-2、DC/DC变化电路-3、功率模块-4、控制模块-5、储能装置-6、负载装置-7、减速带-8、上承重板-9、箱体-10、恢复弹簧-11、振动弹簧-12、振动块-13、压电陶瓷-14、基片-15。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型所述的压电减速带能量收集系统做进一步详细说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。

图1为系统整体流程示意图，该系统主要由减速带压电发电装置1、能量收集电路2、DC/DC变化电路3、功率模块4、控制模块5、储能装置6和负载装置7组成，其中，减速带压电发电装置1将由汽车碾压所述减速带产生的振动能转化为交流电能；功率模块4用于对所述交流电能进行整流、滤波以及电压转换；控制模块5用于控制所述功率模块4进行电能的实时转化和输出，同时实现电源管理；储能装置6用于对功率模块4输出的电能进行存储；负载装置7用于信号指示。可为LED交通信号灯供电或用于电力线路较难架设的危险路段如山体下坡段的警示灯供电。

功率模块4进一步包含能量收集电路2和DC/DC变换电路3两个子模块。减速带压电发电装置1与能量收集电路2相连，能量收集电路2分别与DC/DC变换电路3和控制模块5相连。DC/DC变换电路3分别与控制模块5、储能装置6和负载装置7相连。控制模块5电路简单，输出功率较高。

图2为压电发电装置1在减速带内部的布置图，主要包括减速带8、上承重板9、箱体10、恢复弹簧11、振动弹簧12、振动块13、压电陶瓷14和基片15。振动弹簧12分别与上称重板9和振动块13，用于吸收来自车辆碾压减速带8产生的振动能。

基片15上下表面各黏贴一块压电陶瓷14，为了保证大的输出电流，采用并列方式将压电陶瓷14连接在一起，最终形成30组压电发电模块。基片15分别与箱体10和振动块13相连，通过感知振动弹簧12的往复运动，实现和压电陶瓷14的弯曲变形，最终完成振动能向电能的转化。

上承重板9与恢复弹簧11相连，恢复弹簧11与箱体10相连。恢复弹簧11的主要是为了防止基片15和压电陶瓷14的过度变形。

外形主要由箱体10和上称重板9组成的装置置于减速带8内形成减速带压电发电装置1。由于减速带对振动能的吸收和转化，车辆行驶过减速带时，给人带来极大的颠簸感和不舒适度极大程度减少。

另外，上述压电发电装置1也可以应用到道路交通中的其他含有振动能区域如桥梁、公路、隧道。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种压电减速带能量收集系统，其特征在于：包括：减速带压电发电装置（1）、功率模块（4）、控制模块（5）、储能装置（6）和负载装置（7）；

所述减速带压电发电装置（1）与所述功率模块（4）相连，所述功率模块（4）还分别与控制模块（5）、储能装置（6）和负载装置（7）相连；其中，

所述减速带压电发电装置（1）将由汽车碾压所述减速带产生的振动能转化为交流电能；

所述功率模块（4）用于对所述交流电能进行整流、滤波以及电压转换；

所述控制模块（5）用于控制所述功率模块（4）进行所述电能的实时转化和输出，同时实现电源管理；

所述储能装置（6）用于对所述功率模块（4）输出的所述电能进行存储；

所述负载装置（7）用于信号指示。

2.如权利要求1所述的压电减速带能量收集系统，其特征在于：所述功率模块（4）进一步包括能量收集电路（2）以及DC/DC变换电路(3)；

所述减速带压电发电装置（1）与所述能量收集电路（2）相连；

所述能量收集电路（2）分别与DC/DC变换电路（3）和控制模块（5）相连；

所述DC/DC变换电路（3）分别与控制模块（5）、储能装置（6）和负载装置（7）相连。

3.如权利要求1所述的压电减速带能量收集系统，其特征在于：所述减速带压电发电装置（1）设置于减速带（8）内，包括上承重板（9）、箱体（10）、恢复弹簧（11）、振动弹簧（12）、振动块（13）、压电陶瓷（14）和基片（15）；

所述上承重板（9）与所述恢复弹簧（11）相连；

所述恢复弹簧（11）与所述箱体（10）相连；

所述振动弹簧（12）分别与所述上承重板（9）和所述振动块（13）相连，用于吸收来自车辆碾压所述减速带产生的振动能；

所述基片（15）上下表面各黏贴一块压电陶瓷（14），所述基片（15）分别与所述箱体（10）和所述振动块（13）相连，通过感知振动弹簧12的往复运动，实现所述基片（15）和所述压电陶瓷（14）的弯曲变形，完成振动能向电能的转化。

4.如权利要求3所述的压电减速带能量收集系统，其特征在于：所述减速带压电发电装置（1）还可设置于桥梁、公路或隧道中。

5.如权利要求1-4之一所述的压电减速带能量收集系统，其特征在于：所述负载装置（7）为LED交通信号灯或危险路段的警示灯。