[发明专利]压电发电机系统和包括这种压电发电机系统的电气系统

说明书

压电发电机系统和包括这种压电发电机系统的电气系统。压电发电机系统(100)包括至少一个压电发电机单元(650)，至少一个压电发电机单元包括压电模块(M_ji,i)的阵列(440)，每个压电模块包括压电部件(E_ji,i)和AC/DC转换器(C_ji,i)。阵列(400)中的压电模块(M_ji,i)彼此串联连接，并且它们皆设置在按彼此并联连接的多个组(i)中。当动态负载(F₁,F₂..F_n)作用于压电发电机单元(650)时，按将预定量的力(F)以预定速度施加至压电模块(M_ji,i)的方式调节负载(F₁,F₂..F_n)，使得阵列(400)向例如电动交通工具(1000)中的一个或更多个电池(250)供应高电功率(P_out‑tot)，其中每个电池(250)能够根据其对应电力电平至少在储存、待机以及供应状态下工作。

本申请要求保护2015年12月2日提交的欧洲专利申请EP 15382601.1的权益。

技术领域

本公开涉及压电发电机系统和包括这种压电发电机系统的电气系统。

背景技术

全球能源需求的持续增长是目前存在的最重要的问题之一，其造成了能源匮乏、污染能源的使用、对气候变化的影响、疾病、预期寿命缩短、贫困、饥饿以及为控制能源的战争。

近年来，这引起了相当大的关注，并且提出了针对污染能源的替代方案，如可再生能源和可持续能源。然而，它们没有提供足够的能源来应对增加的能源需求，因此所述非环保能源仍在大量使用。

诸如水力或风力(eolic power)发电厂的清洁能源需要大量的自然力来发电，举例来说，如移动水力发电厂的涡轮机需要由风力或落水来提供的大的力。这涉及到地理上的限制，因此这些发电厂不能在地球的所有地方传送电力。

另一方面，最大的污染者之一是交通工具，无论是通过公路、海上还是空中，因为它们使用化石燃料。

出于上述理由，电动交通工具越来越多地被开发和使用，如将电动马达与内燃机组合的混合动力交通工具。当混合动力交通工具中的电池耗尽或需要额外的动力来加速时，或者当必须进行更长旅程时，燃料发动机也需要继续循环。

尽管电动交通工具变得越来越流行，但他们遭受有限的自主性，因为电池应当经常再充电。

例如，使用60kWh电池的电动交通工具具有大约370km的驾驶自主性，而使用85kWh电池的电动交通工具具有约480km的驾驶自主性。因此，尽管本领域已经努力开发具有高能量密度的电池以便增加交通工具驾驶自主性并减少电池充电时间，但仍然需要非常大的可再充电电池来提供合理的驾驶自主性。

对电池充电的一种替代方案是用另一已充电的电池代替弱的或耗尽的电池。然而，自动更换电池系统的服务站的建设和维护涉及高成本。

近来，已经提出了其它技术，如通过使用特殊软管去除电池内部的电解质或液体并用充满电的电解质替换它来完全给电池充电。尽管这基本上与加油交通工具相对应，以便现有的加油站可以很容易地适应这种应用，但存在所有品牌都应当使用这样的电池和技术的问题，这可能是一个障碍。

在任何情况下，不管与增加电池能量密度以提供更多自主性有关的电池技术发展以及减少充电时间的开发，现有技术的发电机系统导致很多缺点。它们仍然提供非常有限的驾驶自主性，电池需要经常再充电，电池充电时间长，需要非常大的基础设施投资，以及与电网饱和有关并因此需要增加电网数量的问题等。

压电发电机也早已提出。它们基于存在于由作用在压电部件上的机械力而产生电力的效应。早在1880年，Jacques和Pierre Curie就发现了压电现象。当对诸如石英、电气石、黄玉、蔗糖、罗谢尔盐等的晶体施加压力或机械应力时，会产生电势电荷。