[发明专利]一种用于公交车的压电俘能装置

说明书

技术领域

本发明属于电技术领域，特别是涉及一种可以从环境振动中俘获能量、并有效地将所俘获的能量储存到充电电池的压电俘能装置，适用于诸如需要通过采集周围环境振动进行能量补充的应用场合。

背景技术

在我国，公交车辆是城市交通的主力军，承担市区绝大部分的客运量。“十一五”期间，国务院确定的七大战略新兴产业中，明确现阶段新能源汽车产业的发展重点是电动汽车及混合动力汽车。我国新近已按照“十二五”规划、863计划、科技支撑计划安排了新能源汽车领域研发项目39个，重点支持研发自主知识产权的新能源汽车车型及动力电池等关键技术。对于纯电动公交车，满足零排放却存在行驶完全依赖电池的能量，对电池要求较高，造价贵，续驶里程较短缺陷，而发展停滞。而混合动力电动汽车，油-电混合的混合动力电动汽车的生命周期至少有30年，若考虑使用清洁燃料，具有良好的商业前景。

道路的建设伴随着城市的发展，人流量的不断扩大，使得公交车质量变化大、颠簸严重；公交车不断改进，安装如空调控制系统、智能化监控系统、语音报站系统、GPS定位导航系统等耗电量装置；如此充分利用公交车的振动能量，通过杠杆机构的放大原理、电路的控制功能，把微弱振动的能量转化为电能储存起来，对公交车系统的节能降振有指导意义。

近年来，国内外的压电俘能技术已经取得了一定的进展。Umeda等用一个自由落体的钢球冲击表面粘有压电晶片的金属板，提出了能把机械能转换为电能的模型，同时对利用整流桥和电容搭建的存储电路进行了转换效率方面的研究(Umeda M.，Nakamura K.and Ueha S.，Analysis oF the Transformation of Mechanical Impact Energy to Electrical Energy Using a Piezoelectric Vibrator[J].Japanese Journal of Applied Physics，1996，Vol.35，Partl，No.5B，May，pp.3267-3273.)；利用公路路面振动能量的压电发电方法，已经研制出道路灯具系统(曹秉刚，高振华，徐键，宋振平，梁晋.利用公路路面振动能量压电发电的方法及其道路灯具系统.申请号：200510041603.7[P].2005.)；法国原子能委员会的科学家表示，他们已研究出了一种在雨滴撞击下产生电压的压电材料，通过雨滴来获取能量(http://www.chinapower.com.cn/newsarticle/1064/new1064505.asp)。国内也对这一领域展开研究。吉林大学程光明等，设计并制作了一套压电陶瓷发电能力的测试系统，对压电陶瓷的发电性能进行了测试与研究，在104Hz的激励频率下，最大输出电压为2.5V(程光明，庞建志，唐可洪.压电陶瓷发电能力测试系统的研制.吉林大学学报(工学版).2007(02))；中南大学陈子光等理论研究了压电陶瓷圆柱壳的扭转振动，可将旋转机械能转换为电能，并获得了压电陶瓷圆柱壳俘能器输出电压、输出电流、效率及输出功率密度的解析表达式，所得结论对优化俘能器有重要意义(陈子光，胡元太，杨嘉实.基于扭转模态的角振动压电俘能器研究，应用数学和力学，2007(06))。这些实验大多还都停留在理论研究中，一些应用型压电俘能装置产生的能量很小，实施过程仍存在些许困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单的可用于公交车的压电俘能装置，该压电俘能装置将公交车行驶过程中产生的振动能量转换为可利用的电能，并将电能储存到可充电电池中，供公交车附件系统使用。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

本发明提供的用于公交车的压电俘能装置，其包括：多个压电振子的悬臂梁采用水平方向并排的形式；悬臂梁的一端共用一个质量块，该质量块与一个杠杆连接，质量块用于增大压电振子的惯性并传递应力，杠杆将振动引出；压电陶瓷片位于悬臂梁基体的上下两侧，压电陶瓷片与基体之间采用导电胶粘贴，用于将环境中微弱的机械能转化为电能；压电储能装置由降压电路、整流电路、滤波电路和保护电路组成，经压电振子产生的不稳定电流通过各段调整电路，得到稳定直流电供负载使用或储存起来。

本发明提供的用于公交车的压电俘能装置，其振动俘获由压电振子来完成。

所述质量块与杠杆之间采用活动连接件相连，该活动连接件可以采用铰链连接。

所述压电振子的各个悬臂梁的振动是同步的。

所述降压电路、整流电路、滤波电路和保护电路均为稳压驱动。