一種壓電發電式汽車供電系統技術方案

本發明專利技術涉及一種壓電發電式汽車供電系統，包括壓電薄膜堆和能量存儲器，壓電薄膜堆是由1層或多層壓電薄膜層疊組成，所述壓電薄膜堆封裝在絕緣彈性保護套中置于汽車的外胎與內胎之間，并且緊貼汽車外胎的內表面，利用汽車行駛過程中產生的周期性壓力而發電，并通過能量存儲器轉換后存儲在能量存儲器中，本發明專利技術的供電系統體積小、安裝靈活，結構簡單，節能環保，實現自供電，取代了笨重的蓄電池(電瓶)，大大減輕了汽車的負荷，增加了汽車行駛過程的靈活性和安全性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于汽車供電系統研究
，特別涉及一種壓電發電式汽車供電系統。
技術介紹
環境與發展是世界各國普遍關注的焦點問題，發展不僅是滿足當代人的需要，還要考慮和不損害后代人的生存條件。因此，保護人類賴以生存的環境成為世界共同關心的問題。汽車作為現代最重要的交通工具，在方便人們出行的同時，也帶來了許多弊端，汽車行駛給環境帶來的污染就是主要的弊端之一，它通過排放的廢氣污染環境，在世界各國，汽車污染早已不是新的話題。汽車作為一個流動的污染源，隨其數量越來越多、使用范圍越來越廣，它對世界環境的負面效應也越來越大，尤其是危害城市環境，引發呼吸系統疾病，造成地表空氣臭氧含量過高，加重城市熱島效應，使城市環境轉向惡化，因此汽車污染日益成為全球性問題。為了人類的可持續發展，防治汽車污染已經成了刻不容緩的全球性問題，這就需要人類共同努力在科技創新、節能減排等方面來防治汽車污染。目前汽車的車燈主要通過車內的蓄電池(電瓶)對它進行供電，而蓄電池則需要汽車的發動機對其進行供電，也就是說，汽車發動機既要為汽車行駛提供動力能源，又要為蓄電池提供能量以滿足車燈的能源使用，這樣就增加了內燃機的工作負荷，加大尾氣的排放量，增加了環境的污染。
技術實現思路
為了克服現有汽車供電系統所用蓄電池所存在不足，本專利技術提供了一種可取代蓄電池供電并且節能環保、結構輕便能夠實現自供電的壓電發電式汽車供電系統。本專利技術所采用的技術方案包括壓電薄膜堆和能量存儲器，所述壓電薄膜堆是由1層或多層壓電薄膜層疊組成，壓電薄膜堆封裝在絕緣彈性保護套中置于汽車的外胎與內胎之間，并且緊貼汽車外胎的內表面，并且每層壓電薄膜的厚度為0.07～0.09mm，所述壓電薄膜堆的電流輸出端穿過絕緣彈性保護套通過導線與能量存儲器的電流輸入端連接，并可將壓電薄膜堆受機械擠壓或伸張所產生的電能存儲在能量存儲器中。上述壓電薄膜堆是緊貼在汽車外胎內表面并在同一圓周上均布的2～5塊，每塊壓電薄膜堆的電流輸出端通過沿車轂內表面布設的導線與能量存儲器連接。上述絕緣彈性保護套是橡膠材料制成，并且其厚度為0.5～1mm。上述的壓電薄膜是采用單晶PMN-PT/環氧1-3型復合材料制成，使壓電轉換效果更好。上述能量存儲器是由倍壓整流電路和LTC3588-1壓電能量收集電源、負載電阻R、蓄電穩壓電容C10連接構成，其中：倍壓整流電路的輸出端與LTC3588-1壓電能量收集電源的引腳PZ2以及負載電阻的輸入端相連，負載電阻的輸出端與LTC3588-1壓電能量收集電源的引腳PZ1相連，蓄電穩壓電容與LTC3588-1壓電能量收集電源的輸出端并聯連接。上述倍壓整流電路是2～6倍放大的倍壓整流電路，與壓電薄膜的厚度相適應，提高電能轉換效率。上述負載電阻R的阻值為100～130kΩ，蓄電穩壓電容C10的電容量是30～60μF。本專利技術的壓電發電式汽車供電系統，其是在汽車的外胎和內胎之間添加壓電薄膜，利用汽車行駛過程中產生的周期性壓力而發電，并通過能量存儲器轉換后存儲在能量存儲器中，可根據需要對汽車的照明或者儀表系統供電，與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：(1)本專利技術利用了壓電薄膜輕質柔順，也可彎曲折疊，能承受長期、反復、高強度的沖擊荷載作用，而不失效，大小尺寸、形狀可隨意剪裁，而不受任何限制，也不破壞結構，利用汽車行駛過程中產生巨大的周期性機械擠壓或伸張而發電，通過電路轉化技術將該電能輸送給車燈，節能環保，實現自供電。(2)本專利技術通過n倍倍壓整流電路先對壓電薄膜產生的低頻、弱交流電信號進行放大后利用LTC3588-1的壓電式能量收集電源芯片，集成了低損失全波橋式整流器和高效率降壓型轉換器，從而實現高效率轉換、保證輸出電壓穩定。(3)本專利技術的壓電薄膜體積小、對汽車的車胎影響小，保證車胎的氣壓大小不受影響，確保汽車的行駛安全，此外，通過設置絕緣彈性保護套一方面保護壓電薄膜受外力影響過大，影響其使用壽命，另一方面利用絕緣彈性保護套固定壓電薄膜，防止其在內胎壓力變小時在車胎內滑動。(4)本專利技術的供電系統體積小、安裝靈活，結構簡單，可以取代笨重的蓄電池(電瓶)為汽車照明或儀表盤等供電，大大減輕了汽車的負荷，增加了汽車行駛過程的靈活性和安全性。附圖說明圖1為實施例1的供電系統的結構示意圖。圖2為圖1中能量存儲器5的電路圖。具體實施方式現結合附圖和實施例對本專利技術的技術方案進行進一步說明。實施例1由圖1可知，本實施例的壓電發電式汽車供電系統是由壓電薄膜堆4、絕緣彈性保護套3以及能量存儲器5組成。具體是：本實施例的壓電薄膜堆4是由3層長度為25cm、寬度為23cm、厚度為0.09mm的壓電薄膜層疊構成，達到換能作用，本實施例的壓電薄膜選用單晶PMN-PT/環氧1-3型復合材料制成，壓電薄膜堆4封裝在絕緣彈性保護套3中，其正、負電極延伸至絕緣彈性保護套3外，利用絕緣彈性保護套3對壓電薄膜起到保護和輔助作用，該絕緣彈性保護套3的厚度為0.7mm，采用彈性較好的橡膠材料制成。該絕緣彈性保護套3是貼著汽車的外胎2內表面安裝，即在汽車的外胎2與內胎1之間，壓電薄膜堆4的正、負電流輸出端子通過沿著車轂和車輪軸的導線與安裝在汽車底盤上的能量存儲器5的電流輸入端連接，將所產生的電能存儲在能量存儲器5中，能量存儲器5與汽車的照明系統連接，為照明系統供電。本實施例的能量存儲器5是由倍壓整流電路5-1和LTC3588-1壓電能量收集電源5-2、負載電阻R、蓄電穩壓電容C10連接構成，參見圖2，本實施例的倍壓整流電路5-1是由電容C1～C6和整流二極管D1～D6按照極性相加的原理串接起來所形成的，將壓電薄膜堆4所產生的高電壓、低電流的交流電經倍壓整流電路5-1后放大6倍。該倍壓整流電路5-1的電壓輸出端與LTC3588-1壓電能量收集電源5-2連接。本實施例的LTC3588-1壓電能量收集電源5-2是采用Linear公司產品，屬于常用電路，其PZ2引腳與倍壓整流電路5-1的電壓輸出端直接連接，PZ1引腳通過負載電阻R與倍壓整流電路5-1的電壓輸出端相連，即PZ1引腳和PZ2引腳的兩端并聯負載電阻R起到分流作用，防止電流過大損壞芯片。本實施例的LTC3588-1的壓電式能量收集電源中采用高能鎳碳超級電容器C11，即一個電極采用電極活性碳電極，而另一個電極采用電容電極材料或電池電極，集鎳氫電池能量密度和電容本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓電發電式汽車供電系統，包括壓電薄膜堆(4)和能量存儲器(5)，其特征在于所述壓電薄膜堆(4)是由1層或多層壓電薄膜層疊組成，所述壓電薄膜堆(4)封裝在絕緣彈性保護套(3)中置于汽車的外胎(2)與內胎(1)之間，并且緊貼汽車外胎(2)的內表面，并且每層壓電薄膜的厚度為0.07～0.09mm，所述壓電薄膜堆(4)的電流輸出端穿過絕緣彈性保護套(3)通過導線與能量存儲器(5)的電流輸入端連接，并可將壓電薄膜堆(4)受機械擠壓或伸張所產生的電能存儲在能量存儲器(5)中。

【技術特征摘要】
1.一種壓電發電式汽車供電系統，包括壓電薄膜堆(4)和能量存儲器(5)，
其特征在于所述壓電薄膜堆(4)是由1層或多層壓電薄膜層疊組成，所述壓電
薄膜堆(4)封裝在絕緣彈性保護套(3)中置于汽車的外胎(2)與內胎(1)
之間，并且緊貼汽車外胎(2)的內表面，并且每層壓電薄膜的厚度為
0.07～0.09mm，所述壓電薄膜堆(4)的電流輸出端穿過絕緣彈性保護套(3)
通過導線與能量存儲器(5)的電流輸入端連接，并可將壓電薄膜堆(4)受機
械擠壓或伸張所產生的電能存儲在能量存儲器(5)中。
2.根據權利要求1所述的壓電發電式汽車供電系統，其特征在于：所述壓
電薄膜堆(4)是緊貼在汽車外胎(2)內表面并在同一圓周上均布的2～5塊，
每塊壓電薄膜堆(4)的電流輸出端通過沿車轂內表面布設的導線與能量存儲器
(5)連接。
3.根據權利要求1所述的壓電發電式汽車供電系統，其特征在于所述絕緣
彈性保護套(3)是橡膠材料制成，并且其厚度為0.5～1mm。
4.根據權利要求1～...

【專利技術屬性】
技術研發人員：班效強，沈壯志，石則云，
申請(專利權)人：陜西師范大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61