[发明专利]一种道路震动发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及自动检测领域技术，尤其是指一种道路震动发电装置。

背景技术

能源是当今世界各国所最关心的议题，当前世界各国都遭遇能源瓶颈，预估世界石油储量只够用四十年，天然气可用七十年，因此开发替代能源迫在眉睫。由于能源有限，因此产业界不断开发取代能源，而干净且为可永续利用之能源对于解决地球能源之短缺的问题是一重要课题，诸如太阳能发电、生质能源、风力发电等，但是这些能源主要皆运用自然界之状态产生，因此也存在许多不确定之因素与不可掌握之变动状态，例如太阳之日照时间、风力大小、生质材料之产出等，因此能源较不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种道路震动发电装置，安装于路面上，利用汽车碾压的动力转换为电能，持续且决无污染。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种道路震动发电装置，包括依次串联连接的压电换能器、多倍压整流电路、稳压充电电路、超级电容和可充电电池，该压电换能器大量植入到任何大流量的道路，通过汽车碾压压电换能器而产生电压，该多倍压整流电路对电压进行多倍升压、整流后，经稳压充电电路为超级电容和可充电电池进行充电。

优选的，所述压电换能器由磷青铜基板和一个粘在其表面的矩形压电陶瓷芯片构成。

优选的，所述磷青铜板和压电陶瓷芯片的厚分别为0.3mm和0.3mm。

优选的，所述压电换能器包括多层压电陶瓷芯片，各层压电陶瓷芯片并联连接。

优选的，所述多倍压整流电路为梯形二倍压整流电路，工作原理为：当压电陶瓷PZT电压为正半周时，二极管D1导通，D2截止，电源经C1, D1形成回路，对电容Cl充电，由于充电回路电阻很小，根据峰值整流的原理可知，电容Cl被充电至峰值                                                Ui，并基本保持不变。此时二极管D2处于截止状态，C2不被充电；

当压电陶瓷PZT输出电压为负半周时，DI截止，D2导通。这时C1在正半周充的电压值Ui，和电源电压同极性相加，其最大值为Ui。这样经过几个充电周期之后，C2上的电压是Ui，从而实现了二倍压整流的目的。

优选的，所述多倍压整流电路是三倍压整流电路，工作原理为：在正弦电压源的第一个正半周时C1被充电至，第一个负半周时C2上的电压被充电到接近，当第二个正半周时，D1, D3导通，D2截止，C2上的电压与电源串联经D3对C3充电至，从而在负载两端得到近似三倍压的整流电压。

优选的，所述稳压充电电路包括MAX1672芯片及其外围元器件，MAX1672芯片集成了一个含有线性稳压器的升压式DC/DC变换器，具有升压式或降压式DC/DC变换器的功能。

优选的，所述MAX 1672芯片的外围元器件主要包括一个肖特基二极管、一个l0uH的电感、两个100uF的钽电容、输出端接一个4.7uF的电容及若干电阻；两个100uF的钽电容一个接在输入端，主要起到去除输入纹波的作用；由于上一级整流电路的输出电阻较大，对于加大的开关负载将产生较大的输出纹波，4.7uF的电容就是起到缓解负载剧烈变化，减小输出波动的作用；另一个100uF的钽电容的输出电阻较小，可以有效地提高输出电流。

 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，首先，将压电换能器大量植入到任何大流量的道路，包括普通沥青路面、水泥路面、铁路、舞厅或街道等。通过汽车驶过时的压电转换来发电。然后针对传统的桥式整流电路在充电电容的电荷聚集到一定程度时，转换效率下降的问题。选用合适的电子组件设计了三倍压整流电路，提升充电电压，提高了转换效率。最后，采用MAX 1672芯片设计了DC/DC稳压充电电路，该芯片能够在设定的最低电压下开始工作，可输入电压范围宽。当超级电容累计了一定量的电荷后就开使工作为可充电电池进行充电。

经实验得出，应用本发明的道路发电系统，1公里的路面能产生约100~400千瓦的电力，产生的电流可以被传回国家供电网或者用于照明和供热等，由此带来的减碳效应不可估量，尤其是对中国这种严重依赖煤电的国家而言，更是具有相当的意义。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之实施例的能量转换与存储电路原理图；

图2是本发明之实施例中压电换能器的结构图；