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一種基于壓電陶瓷發電的公交車內節能系統.pdf

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一種 基于 壓電 陶瓷 發電 公交車 節能 系統
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摘要
申請專利號:

CN201210133413.8

申請日:

2012.05.02

公開號:

CN102638193B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02N 2/18申請日:20120502|||公開
IPC分類號: H02N2/18 主分類號: H02N2/18
申請人: 天津大學
發明人: 吳元旦; 吳垠; 封換換; 郭偉; 楊俊紅
地址: 300072 天津市南開區衛津路92號
優先權:
專利代理機構: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201 代理人: 李麗萍
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210133413.8

授權公告號:

102638193B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2012.10.03|||2012.08.15

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種基于壓電陶瓷發電的公交車內節能系統,包括儲能元件和壓電發電裝置,所述壓電發電裝置包括踏板和若干塊壓電陶瓷片,所述踏板的外圍設有一框架式的空心管支座,所述空心管支座設有導線管和夾口,所述導線管內設有導線,所述壓電陶瓷片按照懸臂梁結構與所述空心管支座固定,所述壓電陶瓷片的一端固定在夾口內,所述壓電陶瓷片的另一端與所述踏板的底面接觸;所有壓電陶瓷片并聯后與一橋式整流器串聯,所述橋式整流器與儲能元件和車輛用電裝置連接。本發明主要用于車門的開啟與關閉以及車內的用電設備的正常使用,可以減少能量的浪費,實現了集發電-收集-存儲-使用為一體的公交車輛的高效節能系統。

權利要求書

1.一種基于壓電陶瓷發電的公交車內節能系統,包括儲能元件和壓電發電裝置,其特
征在于,
所述壓電發電裝置包括踏板(5)和若干塊壓電陶瓷片(2),所述踏板(5)的外圍設
有一框架式的空心管支座(1),所述空心管支座(1)設有導線管和夾口,所述導線管內
設有導線(4),所述壓電陶瓷片(2)按照懸臂梁結構與所述空心管支座(1)固定;所有
壓電陶瓷片(2)并聯后與一橋式整流器串聯,所述橋式整流器與儲能元件和車輛用電裝
置連接。
2.根據權利要求1所述基于壓電陶瓷發電的公交車內節能裝置,其特征在于,所述壓
電陶瓷片(2)的一端固定在夾口內,所述壓電陶瓷片(2)的另一端與所述踏板(5)的
底面接觸。
3.根據權利要求1所述基于壓電陶瓷發電的公交車內節能裝置,其特征在于,所述儲
能元件為電容。
4.根據權利要求1所述基于壓電陶瓷發電的公交車內節能裝置,其特征在于,所述車
輛用電裝置為車門啟閉裝置。

說明書

一種基于壓電陶瓷發電的公交車內節能系統

技術領域

本發明涉及一種發電裝置,尤其涉及一種利用人流踩踏壓電陶瓷發電的裝置。

背景技術

能源是整個世界發展和經濟增長的最基本的驅動力,是人類賴以生存的基礎,隨
著經濟與科技的發展,我國對電能的需求不斷加大。能將自然環境中浪費掉的能量進行采
集、存儲并有效利用具有顯著的環保意義,且具有廣闊的工程應用前景。而壓電陶瓷此種
無機非金屬材料,能夠實現機械能與電能的相互轉化,將人類行走活動時產生的振動機械
能轉化為電能,從而達到能量回收與有效利用的目的。

發明內容

針對上述現有技術,本發明提供一種基于壓電陶瓷發電的公交車內節能系統,是利用
壓電陶瓷正壓電效應將人流走動的能量收集儲存于一超級電容器內,用于公交車門的啟閉
及車內其他電器的供電。

為了解決上述技術問題,本發明一種基于壓電陶瓷發電的公交車內節能系統予以實現
的技術方案是:包括儲能元件和壓電發電裝置,所述壓電發電裝置包括踏板和若干塊壓電
陶瓷片,所述踏板的外圍設有一框架式的空心管支座,所述空心管支座設有導線管和夾口,
所述導線管內設有導線,所述壓電陶瓷片按照懸臂梁結構與所述空心管支座固定;所有壓
電陶瓷片并聯后與一橋式整流器串聯,所述橋式整流器與儲能元件和車輛用電裝置連接。

進一步講,本發明一種基于壓電陶瓷發電的公交車內節能裝置,其中,所述壓電陶瓷
片的一端固定在夾口內,所述壓電陶瓷片的另一端與所述踏板的底面接觸。

所述儲能元件為電容或多個并聯的電容。

所述車輛用電裝置主要為車門啟閉裝置。

與現有技術相比,本發明的有益效果是:

目前,公交車上的用電器主要由蓄電池供應能量,而本發明可以置于人流上下公交車
的臺階上,充分收集平時浪費的機械能供用電器使用。本發明采取懸臂梁式壓電發電方式,
單位作用力在這種形式下產生的形變量更大,與目前大量應用的直接踩踏式壓電發電方式
相比,其發電效率更高。本發明通過踏板將人的重力分散到各塊并聯的壓電陶瓷片上,踏
板可以直接接受人流的踩踏,克服了懸臂梁結構不適合直接踩踏的缺點。

本發明主要用于車門的開啟與關閉以及車內的用電設備的正常使用,可以減少能量的
浪費,實現了集發電-收集-存儲-使用為一體的公交車輛的高效節能系統。

附圖說明

圖1為本發明節能系統中壓電發電裝置的結構示意圖;

圖2為本發明節能系統的原理圖。

圖中:1-空心管支座,2-壓電陶瓷片,3-螺栓,4-導線,5-復合材料大踏板,6-地毯,
7-電器。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細地描述。

如圖1和圖2所示,本發明一種基于壓電陶瓷發電的公交車內節能系統,包括儲能元
件和壓電發電裝置,所述儲能元件是一種電容量大,并可多次充放電的超級電容C,當然,
可以由多個電容并聯組成。所述壓電發電裝置包括踏板5和若干塊壓電陶瓷片2,所述踏
板5的外圍設有一框架式的空心管支座1,所述空心管支座1設有導線管和夾口,所述導
線管內設有導線4,所述壓電陶瓷片2按照懸臂梁結構與所述空心管支座1固定;即:所
述壓電陶瓷片2的一端固定在夾口內,所述壓電陶瓷片2的另一端與所述踏板5的底面接
觸。所有壓電陶瓷片2并聯后與一橋式整流器串聯,所述橋式整流器與超級電容C和車輛
用電裝置連接,其中的超級電容C與所述橋式整流器串聯使用,用于儲存及釋放上述壓電
發電裝置產生的能量,車輛用電裝置可以是用于車門啟閉的電磁閥及門燈等用電裝置。

本發明中的壓電陶瓷片2為PZT-5壓電陶瓷,所述踏板5為絕緣輕質耐壓材料,用于
接收人的踩踏,所述空心管支座1既是壓電陶瓷片2的支座同時也是導線4的導出管;另
外,用地毯6將上述組裝后的整體包裹起來。

本發明將城市公交車站點客流上下車時產生的振動機械能收集起來,主要用于車門的
開啟與關閉以及車內的用電設備的正常使用,高效的減少了能量的浪費,實現了集發電-
收集-存儲-使用為一體的高效節能裝置。

實施例:

如圖1所示,空心管支座1呈矩形框架固定,壓電陶瓷片2插入到空心管支座1內側
的夾口后用螺栓3將其整齊地固定在空心管支座1上,所述壓電陶瓷片2是按照懸臂梁結
構與所述空心管支座1固定組成了懸臂梁式壓電發電裝置,使發電效果更加明顯,將由絕
緣復合材料的踏板5置于與空心管支座1相連的壓電陶瓷片2上,踏板5將矩形框架的中
空部分覆蓋,設置在壓電陶瓷片2上面的踏板5既能充分利用人的壓力,又能使每塊壓電
陶瓷片均勻受力。安裝時,用地毯6將一壓電發電裝置包裹后放置于公交車車門處的臺階
面上,地毯6不僅起到美觀作用,還使整個裝置便于移動。如圖2所示,作為本發明的一
個具體應用實例,壓電陶瓷片2兩表面分別為兩極,若干塊固定在空心管支座1上的壓電
陶瓷片2并聯后與橋式整流器連接,行人上下車從臺階上的踏板5經過時,產生大量機械
能使壓電陶瓷片2產生形變,受壓后產生電荷,用位于空心管支座1中的導線4將其導出,
從而達到發電目的,由于壓電陶瓷片2與一超級電容C相連,該超級電容C用于電能的儲
存,該超級電容C與車輛上的電器7相連,實現對其供電。

盡管上面結合圖對本發明進行了描述,但是本發明并不局限于上述的具體實施方式,
上述的具體實施方式僅僅是示意性的,而不是限制性的,本領域的普通技術人員在本發明
的啟示下,在不脫離本發明宗旨的情況下,還可以做出很多變形,這些均屬于本發明的保
護之內。

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