[發明專利]一種具有壓電發電功能的裝配式路面結構及系統

有效

• 申請號: 202011346546.4
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112575640B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 胡力群;侯文杰;張開路;成巖;邵威
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E01C5/06
• 分類號: E01C5/06;E01C7/18;H02J7/32;H02N2/18
• 代理公司: 西安新創通知識產權代理事務所(普通合伙) 61267
• 代理人: 線飛祥

本發明公開了一種具有壓電發電功能的裝配式路面結構，一個具有壓電發電功能的裝配式路面結構為一個預制壓電路面單元，預制壓電路面單元包括從下至上依次設置的預制水泥混凝土板、封水層和瀝青混凝土面層，預制水泥混凝土板的左右兩側沿車輛行駛方向均勻開設有多個預留孔，預制水泥混凝土板左右兩側的預留孔位于車道輪跡帶內，每個預留孔內均設置有壓電裝置和預制混凝土壓柱，預制混凝土壓柱位于壓電裝置的上方，壓電裝置內設置有整流器。本發明還公開了一種具有壓電發電功能的裝配式路面結構的系統。本發明在工廠進行模塊預制、組裝，然后運送至現場拼裝，具有施工簡便、耐久性好、質量易保障、發電效率高的優點。

技術領域

本發明屬于道路壓電發電技術領域，具體是涉及一種具有壓電發電功能的裝配式路面結構及系統。

背景技術

從2013年到2019年，我國電力消費總量不斷增加，由5.4增加到7.32萬億千瓦時，其中火電約占七成。火力發電會排放大量的溫室氣體，會引發加劇全球變暖的嚴峻環境問題，為此尋求新的清潔發電方式是亟需的。

基于壓電發電技術，將車輛在路面上行駛產生的機械能轉化為電能是一種可行的應用方式，可以豐富道路通行功能之外的功能性。道路壓電發電技術是一種可再生、清潔、長期的發電方式，可緩解我國目前過度依賴煤發電所產生的環境問題，有潛在的前景和巨大的社會效益。

而目前的研究是將壓電裝置埋設于路面之中或是直接作為道路材料，其現場施工相對困難。壓電裝置的能量轉化受到壓電裝置自身材料、荷載頻率、埋設深度和水分等多因素影響，將壓電裝置直接埋設于路面之中或是直接作為結構，在車輛荷載和環境作用下，壓電裝置的失效的可能性很高。因此，需保障其長期的工作條件穩定，以提高壓電裝置的使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種具有壓電發電功能的裝配式路面結構，其是在工廠進行模塊預制、組裝，然后運送至現場拼裝，具有施工簡便、耐久性好、質量易保障、發電效率高的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種具有壓電發電功能的裝配式路面結構，其特征在于：一個所述具有壓電發電功能的裝配式路面結構為一個預制壓電路面單元，所述預制壓電路面單元為長方體結構，所述預制壓電路面單元包括從下至上依次設置的預制水泥混凝土板、封水層和瀝青混凝土面層，所述預制水泥混凝土板的左右兩側沿車輛行駛方向均勻開設有多個預留孔，所述預制水泥混凝土板左右兩側的預留孔位于車道輪跡帶內，每個所述預留孔內均設置有壓電裝置和預制混凝土壓柱，所述預制混凝土壓柱位于壓電裝置的上方且預制混凝土壓柱將車輛載荷傳遞給壓電裝置使得壓電裝置產生電能，所述壓電裝置內設置有用于將壓電裝置產生的交流電轉換成直流電的整流器。

上述的一種具有壓電發電功能的裝配式路面結構，其特征在于：所述預制水泥混凝土板的左右兩側沿車輛行駛方向均開有縱向預埋電纜管道，所述縱向預埋電纜管道位于預留孔的底部中心處，所述縱向預埋電纜管道內設置有縱向線纜；所述預制水泥混凝土板的一端中部開設有截面是半圓形的橫向預埋電纜管道，所述整流器的直流電輸出端與位于其同側的縱向線纜連接。

上述的一種具有壓電發電功能的裝配式路面結構，其特征在于：所述壓電裝置包括從上至下依次設置的上絕緣材料層、中間壓電材料層和下絕緣材料層，所述中間壓電材料層和下絕緣材料層的中心均開有相同大小的圓孔且兩個圓孔共同形成整流器放置槽，所述整流器安裝在上絕緣材料層的底部中心處，所述整流器位于整流器放置槽內。

上述的一種具有壓電發電功能的裝配式路面結構，其特征在于：所述預制混凝土壓柱的上頂面高度高于預留孔的上頂面高度。

上述的一種具有壓電發電功能的裝配式路面結構，其特征在于：所述預制混凝土壓柱的上頂面高度高于預留孔的上頂面高度4mm～6mm。