[發明專利]一種利用車身行駛壓力實現自發電的裝置

有效

• 申請號: 201410652036.8
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104377991A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 紀文剛
• 申請（專利權）人: 紀文剛
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及汽車和能源利用技術領域，尤其是一種利用汽車車身壓力經過壓電效應進行發電、供電的技術。

背景技術

目前，汽車車載蓄電池的充電均是通過汽車馬達帶動發電機發電實現。與此同時，依據壓電效應研究開發的各式各樣的壓電技術已經逐漸成熟，最常見的就是壓電打火機，目前已經即為普遍。由于車身在行駛中時刻都對輪胎進行施壓，輪胎上的各個受力點隨汽車的行進時刻都在循環經歷著“壓力載入-壓力釋放”的過程，根據壓電效應的基本原理，可以考慮收集這一部分能量轉化為電能并代替電機為車載蓄電池充電。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種利用壓電效應收集車身壓力能量實現自發電并為車載蓄電池充電的裝置。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

一種利用車身行駛壓力實現自發電的裝置，結構中包括輪軸和套接在輪軸上由輪轂、輪輻、輪輞組成的支承組件，輪胎套接在此支承組件的外周，所述輪胎內鋪設一層壓電復合材料層，此壓電復合材料層沿輪胎周向鋪設，其長度與輪胎周長相當，其寬度與輪胎寬度相當；此壓電復合材料層內包括沿其長邊設置的、徑向延伸的普通輪胎纖維和沿其短邊設置的緯向延伸的壓電纖維，經、緯兩項纖維相互交織形成柔軟堅韌的壓電復合材料層；所述緯向設置的諸多壓電纖維在汽車行駛中受壓發生壓電效應形成微電池，此微電池的正、負極即每條壓電纖維的兩端分別與金屬絲相連接，這些壓電纖維兩端的金屬絲分別與輪胎兩側的、相互絕緣的輪軸電學連接，兩組輪軸上分別設置碳刷機構采集電能，兩組碳刷機構通過穩壓裝置與車載蓄電池連接并對其進行充電。

作為本發明的一種優選技術方案，所述壓電纖維外包裹設置一層增韌絕緣塑膠層；壓電復合材料層的輪胎纖維和壓電纖維相互交織成型后整體熔鑄到一層增韌塑膠層中，形成壓電復合材料層。

作為本發明的一種優選技術方案，所述輪胎纖維在壓電復合材料層中的呈直線繃緊布設，所述壓電纖維呈正弦波樣布設。

作為本發明的一種優選技術方案，所述支承組件采用絕緣的工程塑料材質，同時與壓電纖維連接的金屬絲采用高強合金材料，工程塑料與金屬絲形成類鋼筋混凝土結構。

作為本發明的一種優選技術方案，所述碳刷機構外側設置防護罩。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發明依據壓電效應的原理，通過多項創新設計實現了對輪胎壓力的電能轉化和利用，具有實用、高效、穩定的特點。

首先，本發明獨創了類似布料結構的“壓電復合材料層”，此壓電復合材料層包括沿其長邊設置的、徑向延伸的普通輪胎纖維和沿其短邊設置的緯向延伸的壓電纖維，經、緯兩項纖維相互交織形成柔軟堅韌的壓電復合材料層，這樣能夠很好的鋪設到汽車輪胎內，并且性能穩定，耐用性高！更進一步的，本發明在壓電纖維外包裹設置一層增韌絕緣塑膠層，同時在徑向的輪胎纖維和緯向的壓電纖維相互交織成型后整體熔鑄到一層增韌塑膠層中，形成高穩定性、高強度、高耐用的壓電復合材料層！另外，本發明的輪胎纖維在壓電復合材料層中的呈直線繃緊布設，而壓電纖維呈正弦波樣布設，這樣的設計使得輪胎纖維承受汽車行駛中的各種應力，同時大大減少了施加到壓電纖維上的應力，可以顯著的提高產品的使用壽命！

本發明在支承組件中布設金屬絲、同時采用碳刷機構實現了對壓電能源的便捷、穩定采集和傳輸。與此同時，本發明的支承組件采用絕緣的工程塑料材質，而與壓電纖維連接的金屬絲采用高強合金材料，工程塑料與金屬絲形成類鋼筋混凝土結構！這樣的結構設計一舉兩得，一方面適應了電學線路連接的要求，同時也提高了裝置的強度，使之滿足車輛載重的要求。

附圖說明

圖1是本發明的外觀結構示意圖。

圖2顯示壓電復合材料層中的壓電纖維與支承組件中的金屬絲一一連接。

圖3顯示壓電纖維及其外層的增韌絕緣塑膠層。

圖4是利用壓電輪胎向車載蓄電池進行充電的電路簡圖。

圖中：1、輪軸；11、碳刷機構；2、支承組件；21、金屬絲；3、輪胎；4、壓電復合材料層；41、輪胎纖維；42、壓電纖維；43、增韌絕緣塑膠層；5、穩壓裝置；6、車載蓄電池。

具體實施方式