[發明專利]行車荷載路面振動能量壓電發電測量方法及其系統

有效

• 申請號: 201310041305.2
• 申請日: 2013-02-03
• 公開（公告）號: CN103116133A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 孫春華;尚廣慶;張永康;杜建紅;朱學超
• 申請（專利權）人: 蘇州市職業大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產權代理事務所(普通合伙) 32246
• 代理人: 張一鳴

1.一種行車荷載作用下路面振動能量壓電發電的測量系統，其特征在于：該測量系統包括設置于路面的壓電換能單元、控制總模塊和測量總模塊，所述壓電換能單元將路面振動能轉化為電能；由控制總模塊對行駛車輛進行速度調整和載重施加，并對輸出電功率進行電參數調整；由測量總模塊對車輛的速度和載重、路面的應力和變形、壓電換能單元所俘獲的交流電的電流和電壓以及變換后的電壓和電流進行測量；所產生的電能可作為一種電力供應加以存儲和利用。

2.根據權利要求1所述的行車荷載作用下路面振動能量壓電發電的測量系統，其特征在于：所述的控制總模塊包括車輛控制子模塊和電功率控制子模塊，由變速電機、載重物以及功率元件構成，變速電機用于控制車輛的行駛速度，載重物用于對車輛進行配重，功率元件則可調整最終輸出的電能。

3.根據權利要求1所述的行車荷載作用下路面振動能量壓電發電的測量系統，其特征在于：所述的測量總模塊包括車輛測量子模塊、路面測量子模塊和電參數測量子模塊，由速度、力和位移傳感器，以及示波器和萬用表構成；速度傳感器用于測量車輛的實際行駛速度，力傳感器用于測量車輛行駛時的載重和路面的應力，位移傳感器用于測量路面的變形量，示波器用于測量壓電俘能單元所產生的交流電的電壓和電流，萬用表用于測量電力變換模塊轉換后的直流電的電流和電壓。

4.根據權利要求3所述的行車荷載作用下路面振動能量壓電發電的測量系統，其特征在于：所述的電力變換包含整流器和DC/DC變換器，調整和變換步驟包括：

a.?整流過程，將壓電俘能單元產生的交流電轉變為直流電；

b.?DC/DC變換過程，對上述步驟a產生的直流電進行電壓和電流的變換。

5.一種行車荷載作用下路面振動能量壓電發電的測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

A.?在路面中置入至少一個壓電俘能單元，用于接收車輛行駛所產生的路面振動能量，該壓電俘能單元以壓電材料作為工作介質，并利用正壓電效應將振動能量轉化成電能；

B.?將壓電俘能單元產生的電能送至一個調整器和變換器中，對電力進行調整和變換；

C.?經調整和變換后的電能由儲能裝置或最終用戶使用端接收，并對電能進行存儲或利用。

6.根據權利要求5所述的行車荷載作用下路面振動能量壓電發電的測量方法，其特征在于：所述步驟A中的壓電俘能單元包括壓電換能器及其中間填充物，多個壓電俘能器縱橫陣列，用填充物黏結在一起，形成可俘獲大面積路面振動能的換能單元；

所述每個壓電換能器有2片電極，分別通過環氧樹脂粘接在壓電陶瓷片的上下，引線和電極間通過焊接或導電膠連接；

所述壓電陶瓷片可以是單片也可以是多層壓電薄片組成，包括層積式壓電疊堆；

所述壓電俘能單元內各個壓電俘能器之間通過引線進行串/并聯連接。

7.根據權利要求6所述的路面振動能量壓電發電的測量方法及其系統，其特征在于：所述每個壓電換能器通過引線與調整器和DC/DC變換器在電學上進行串聯連接，經過調整和變換后的電能可通過串聯或并聯的方式接入儲能裝置或最終用戶。