[實用新型]行車荷載路面振動能量壓電發電測量系統

有效

• 申請號: 201320059944.7
• 申請日: 2013-02-03
• 公開（公告）號: CN203149041U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 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: G01R29/22
• 分類號: G01R29/22;G01R31/00
• 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

技術領域

本實用新型涉及環境能量俘獲領域，特別是涉及一種行車荷載路面振動能量壓電發電測量系統。

背景技術

隨著對能量使用效率及對環境清潔和保護要求的不斷提高，開發環保無污染的新型能源越來越成為熱門課題之一。行駛的車輛不可避免的給路面帶來壓力和沖擊，引起路面內部縱橫兩方面的應變和應力，所產生的能量既產生振動、噪音，嚴重影響路面壽命和周圍環境。為了將這部分能量回收利用，一些系統和方法已經被開發出。這其中利用壓電材料的正壓電效應所開發的壓電發電裝置，具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、適應性強、無污染、成本低等突出優點，從環境振動或噪聲中提取能量的性能最好，成為一種行之有效的好方法，受到了廣泛的重視。

中國專利CN2591264Y，公布了一種路面壓電式發電裝置。該實用新型包括路面覆蓋板、其下方凹坑、坑內縱橫梁和貼于其上的含有多層疊合壓電片的壓電發電裝置。當車輛駛過路面覆蓋板時，覆蓋板產生的壓力使梁上的壓電片發生變形，從而獲得電能。這一專利思路非常科學，然而此專利所保護的技術沒能將發電裝置與路面結構有機的結合起來，安裝時將會對路面路基結構造成很到的破壞，使得該系統既無法連續鋪設，也有一定的安全隱患。

中國專利CN?200510041604.1公布了一種利用公路系統振動能量壓電發電的方法及其系統。該專利將壓電裝置鋪設于路面內或直接用壓電材料作為路面的組成部分，利用振動產生電能，并作為電力供應加以儲存和利用。該專利將壓電發電裝置與路面結構有機地結合，方便了施工和改造。

由此可見，對收集車輛行駛路面振動能量的壓電發電方法和系統已經有很多的資料可參考。但有關對車輛-路面-壓電俘能單元所構成的整體系統進行測量的方法和裝置，還沒有相關的資料可參考。因此，本專利提出了構建行車荷載路面振動能量壓電發電測量系統和方法。

實用新型內容

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種行車荷載路面振動能量壓電發電測量系統，能夠為系統研究路面壓電俘能技術的機理、技術的應用和推廣提供了條件，具有較高的學術價值和社會價值。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的一個技術方案是：提供一種行車荷載作用下路面振動能量壓電發電的測量系統，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。

優選的是，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。

優選的是，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。

本實用新型的有益效果是：本實用新型一種行車荷載路面振動能量壓電發電測量系統具有以下優點：

1）、本系統結構簡單、應用廣泛，可用于多種壓電俘能器、車輛、路面；

2）、本方法和系統可用于單獨測量壓電俘能器的壓電性能；

3）、本方法亦適用于對路面的監控和檢測。

附圖說明

圖1是本實用新型一種行車荷載路面振動能量壓電發電測量系統的結構示意圖；

圖2是本實用新型一種行車荷載路面振動能量壓電發電測量系統的控制總模塊的功能構成圖；

圖3是本實用新型一種行車荷載路面振動能量壓電發電測量系統的測量總模塊的功能構成圖；

圖4是本實用新型一種行車荷載路面振動能量壓電發電測量系統的單個壓電俘能器結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

請參閱圖1至圖4，本實用新型實施例包括：

行車荷載路面振動能量壓電發電測量系統，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，