[发明专利]一种基于人体振动能量收集的自发电书包

说明书

本发明涉及一种基于人体振动能量收集的自发电书包，包括一个双肩背包、一个固定背架、一个活动背架、两个弹簧、一个齿轮齿条组、一个减速机发电机组、一个整流器、一组蓄电池和充电及保护电路。1）固定背架、活动背架、弹簧以及双肩背包构成了振动能量收集单元，实现了振动能量的产生、放大和收集；2）齿轮齿条组、减速机发电机组组成了机械能电能转化单元；3）整流器和蓄电池组构成了电能整流及储存单元，实现了对产生的电能进行滤波处理并收集存储；4）充电及保护电路构成了功能外设及接口单元，实现了用户对储存的电能方便快捷的使用。本发明结构轻便紧凑、舒适度高、成本低，而且发电量大，是一种可持续利用的绿色能源装置。

技术领域

本发明涉及一种基于人体振动能量收集的自发电书包，用于对人体活动振动能量的搜集以及对手机等小型电器的发电。

背景技术

随着信息时代的到来，人们的生活越来越离不开各种各样的电子设备，如手机、电脑、GPS导航器等，这些设施的使用都离不开电能，而设施的户外充电成为了一个亟待解决的难题。

目前国内外随身自发电设备主要有以下几种：1）利用人体动能直接发电产品。这是最早的人力发电设备，如手摇发电等，纯粹依靠人体的单个部位的运动，对人体能量的消耗极大，无法持久，且发电效率较低，只能应付紧急情况；2）利用压电材料发电的系列产品。1996年，荷兰的Stamer等利用压电陶瓷收集笔记本电脑“开、合”的能量用以驱动笔记本电脑，此举开创了压电式振动能量捕获技术这一研究领域。压电式振动能量捕获装置有很多用于人力发电机，其中对“压电发电鞋”的研究报道最多，在发电鞋的底部安装压电材料，步行时人体对鞋底的压力引起压电片变形发电，这类产品使用了新型压电材料，可以将人与材料接触时的压力转换为动能。市面上主要有压电鞋和压电鞋垫等，可以通过行走为手机等小配件供电，但需要增加鞋的高度，鞋底材料不舒适、较重，并且充电时需要将USB连接在鞋上，鞋上的装置也容易损坏；3）利用自然能源的随身发电产品。这类产品通过人体穿戴设备收集太阳能、风能等自然能源进行发电，由于受自然条件影响，此类设备无法提供可靠的电能来源，只能做备用电源使用,且体积较大，效率不高。就目前的产品来看，虽然都可以实现对随身小配件的供电，但使用时受到天气、材料、结构重量、便捷性等方面的限制，并不很方便，且发电功率不大，效率较低。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于人体振动能量收集的自发电书包，其利用人体动能，通过简单的机械结构及电路实现了随时、随身、高效、轻负担的发电，较好地解决了户外长途旅行者的不间断供电问题，为人们的生活带来了极大的便利，保障了长途旅行的通讯及安全。同时，本发明没有利用其它不可再生能源，而是利用人体运动产生的微振动能，是一种绿色能源装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于人体振动能量收集的自发电书包，包括一个双肩背包、一个固定背架、一个活动背架、两个弹簧、一个齿轮齿条组、一个减速机发电机组、一个整流器、一组蓄电池和充电及保护电路，1）所述的固定背架、活动背架、弹簧以及双肩背包构成了振动能量收集单元，实现了振动能量的产生、放大和收集；2）所述的齿轮齿条组、减速机发电机组组成了机械能电能转化单元；3）所述的整流器和蓄电池组构成了电能整流及储存单元，实现了对产生的电能进行滤波处理并收集存储；4）所述的充电及保护电路构成了功能外设及接口单元，实现了用户对储存的电能方便快捷的使用。

所述的振动能量收集单元中，固定背架固定在双肩背包上，固定背架底座上安装有两个弹簧，活动背架固定在弹簧上，且固定背架和活动背架之间由两组滚珠导轨来控制移动方向，从而实现活动背架相对于固定背架的上下移动。