[发明专利]行车荷载路面振动能量压电发电测量方法及其系统

权利要求书

1.一种行车荷载作用下路面振动能量压电发电的测量系统，其特征在于：该测量系统包括设置于路面的压电换能单元、控制总模块和测量总模块，所述压电换能单元将路面振动能转化为电能；由控制总模块对行驶车辆进行速度调整和载重施加，并对输出电功率进行电参数调整；由测量总模块对车辆的速度和载重、路面的应力和变形、压电换能单元所俘获的交流电的电流和电压以及变换后的电压和电流进行测量；所产生的电能可作为一种电力供应加以存储和利用。

2.根据权利要求1所述的行车荷载作用下路面振动能量压电发电的测量系统，其特征在于：所述的控制总模块包括车辆控制子模块和电功率控制子模块，由变速电机、载重物以及功率元件构成，变速电机用于控制车辆的行驶速度，载重物用于对车辆进行配重，功率元件则可调整最终输出的电能。

3.根据权利要求1所述的行车荷载作用下路面振动能量压电发电的测量系统，其特征在于：所述的测量总模块包括车辆测量子模块、路面测量子模块和电参数测量子模块，由速度、力和位移传感器，以及示波器和万用表构成；速度传感器用于测量车辆的实际行驶速度，力传感器用于测量车辆行驶时的载重和路面的应力，位移传感器用于测量路面的变形量，示波器用于测量压电俘能单元所产生的交流电的电压和电流，万用表用于测量电力变换模块转换后的直流电的电流和电压。

4.根据权利要求3所述的行车荷载作用下路面振动能量压电发电的测量系统，其特征在于：所述的电力变换包含整流器和DC/DC变换器，调整和变换步骤包括：

a. 整流过程，将压电俘能单元产生的交流电转变为直流电；

b. DC/DC变换过程，对上述步骤a产生的直流电进行电压和电流的变换。

5.一种行车荷载作用下路面振动能量压电发电的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

A. 在路面中置入至少一个压电俘能单元，用于接收车辆行驶所产生的路面振动能量，该压电俘能单元以压电材料作为工作介质，并利用正压电效应将振动能量转化成电能；

B. 将压电俘能单元产生的电能送至一个调整器和变换器中，对电力进行调整和变换；

C. 经调整和变换后的电能由储能装置或最终用户使用端接收，并对电能进行存储或利用。

6.根据权利要求5所述的行车荷载作用下路面振动能量压电发电的测量方法，其特征在于：所述步骤A中的压电俘能单元包括压电换能器及其中间填充物，多个压电俘能器纵横阵列，用填充物黏结在一起，形成可俘获大面积路面振动能的换能单元；

所述每个压电换能器有2片电极，分别通过环氧树脂粘接在压电陶瓷片的上下，引线和电极间通过焊接或导电胶连接；

所述压电陶瓷片可以是单片也可以是多层压电薄片组成，包括层积式压电叠堆；

所述压电俘能单元内各个压电俘能器之间通过引线进行串/并联连接。

7.根据权利要求6所述的路面振动能量压电发电的测量方法及其系统，其特征在于：所述每个压电换能器通过引线与调整器和DC/DC变换器在电学上进行串联连接，经过调整和变换后的电能可通过串联或并联的方式接入储能装置或最终用户。