[实用新型]行车荷载路面振动能量压电发电测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及环境能量俘获领域，特别是涉及一种行车荷载路面振动能量压电发电测量系统。

背景技术

随着对能量使用效率及对环境清洁和保护要求的不断提高，开发环保无污染的新型能源越来越成为热门课题之一。行驶的车辆不可避免的给路面带来压力和冲击，引起路面内部纵横两方面的应变和应力，所产生的能量既产生振动、噪音，严重影响路面寿命和周围环境。为了将这部分能量回收利用，一些系统和方法已经被开发出。这其中利用压电材料的正压电效应所开发的压电发电装置，具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、适应性强、无污染、成本低等突出优点，从环境振动或噪声中提取能量的性能最好，成为一种行之有效的好方法，受到了广泛的重视。

中国专利CN2591264Y，公布了一种路面压电式发电装置。该实用新型包括路面覆盖板、其下方凹坑、坑内纵横梁和贴于其上的含有多层叠合压电片的压电发电装置。当车辆驶过路面覆盖板时，覆盖板产生的压力使梁上的压电片发生变形，从而获得电能。这一专利思路非常科学，然而此专利所保护的技术没能将发电装置与路面结构有机的结合起来，安装时将会对路面路基结构造成很到的破坏，使得该系统既无法连续铺设，也有一定的安全隐患。

中国专利CN 200510041604.1公布了一种利用公路系统振动能量压电发电的方法及其系统。该专利将压电装置铺设于路面内或直接用压电材料作为路面的组成部分，利用振动产生电能，并作为电力供应加以储存和利用。该专利将压电发电装置与路面结构有机地结合，方便了施工和改造。

由此可见，对收集车辆行驶路面振动能量的压电发电方法和系统已经有很多的资料可参考。但有关对车辆-路面-压电俘能单元所构成的整体系统进行测量的方法和装置，还没有相关的资料可参考。因此，本专利提出了构建行车荷载路面振动能量压电发电测量系统和方法。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种行车荷载路面振动能量压电发电测量系统，能够为系统研究路面压电俘能技术的机理、技术的应用和推广提供了条件，具有较高的学术价值和社会价值。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种行车荷载作用下路面振动能量压电发电的测量系统，该测量系统包括设置于路面的压电换能单元、控制总模块和测量总模块，所述压电换能单元将路面振动能转化为电能；由控制总模块对行驶车辆进行速度调整和载重施加，并对输出电功率进行电参数调整；由测量总模块对车辆的速度和载重、路面的应力和变形、压电换能单元所俘获的交流电的电流和电压以及变换后的电压和电流进行测量；所产生的电能可作为一种电力供应加以存储和利用。

优选的是，所述的控制总模块包括车辆控制子模块和电功率控制子模块，由变速电机、载重物以及功率元件构成。变速电机用于控制车辆的行驶速度，载重物用于对车辆进行配重，功率元件则可调整最终输出的电能。

优选的是，所述的测量总模块包括车辆测量子模块、路面测量子模块和电参数测量子模块，由速度、力和位移传感器，以及示波器和万用表构成；速度传感器用于测量车辆的实际行驶速度，力传感器用于测量车辆行驶时的载重和路面的应力，位移传感器用于测量路面的变形量，示波器用于测量压电俘能单元所产生的交流电的电压和电流，万用表用于测量电力变换模块转换后的直流电的电流和电压。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种行车荷载路面振动能量压电发电测量系统具有以下优点：

1）、本系统结构简单、应用广泛，可用于多种压电俘能器、车辆、路面；

2）、本方法和系统可用于单独测量压电俘能器的压电性能；

3）、本方法亦适用于对路面的监控和检测。

附图说明

图1是本实用新型一种行车荷载路面振动能量压电发电测量系统的结构示意图；

图2是本实用新型一种行车荷载路面振动能量压电发电测量系统的控制总模块的功能构成图；

图3是本实用新型一种行车荷载路面振动能量压电发电测量系统的测量总模块的功能构成图；

图4是本实用新型一种行车荷载路面振动能量压电发电测量系统的单个压电俘能器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图4，本实用新型实施例包括：

行车荷载路面振动能量压电发电测量系统，该测量系统包括设置于路面的压电换能单元、控制总模块和测量总模块，