[实用新型]一种基于压电元件的双向振动能量收集系统

说明书

本实用新型公开了一种基于压电元件的双向振动能量收集系统，包括：多个道路模块、电路模块和储能模块；其中，多个道路模块与电路模块之间电连接，电路模块与储能模块之间电连接；所述道路模块包括：受力层、弹性层、支撑单元、竖直振动能量收集单元和水平振动能量收集单元。本实用新型的能量收集系统通过设置竖直振动能量收集单元和水平振动能量收集单元，可以同时有效的收集道路中产生的竖直方向和水平方向的能量，提高了能量收集的效率。

技术领域

本实用新型涉及一种基于压电元件的双向振动能量收集系统，属于利用压电效应产生电能的领域。

背景技术

伴随着能源消费的持续增长和能源资源分布集中度的日益增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂。同时，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。面对能源挑战，只有调整国家能源结构，大力发展新能源与可再生能源，注重对已有能源的回收利用，才能保证我国能源供应安全，促进战略性新兴产业发展，实现能源与经济、社会、环境的协调发展与可持续发展。在交通流量网日益壮大的今天，如何把汽车、自行车、行人等在道路交通中散失的能量收集并加以利用，已经成为能源回收利用的一个崭新突破点，日益受到各国科学家的重视。

目前常用的收集道路能量的方法是基于压电效应的，利用压电材料的压电效应将由于冲击和振动产生的机械能通过压电振子向电能转化，使输出功率能够满足使用要求。利用道路能量收集装置可具有一系列优点，如能量密度高，可以直接产生合适的电压，无需施加起始电压，结构设计无限制，无电磁干扰等。基于这些优点，此项技术得到迅速发展。同济大学的道路与交通工程教育部重点实验室，研究了基于压电效应的沥青路面能量收集技术的可行性和换能效率，试验验证了压电式路面能量收集技术方案的可行性。以色列的一家公司于2008年宣布研制出了基于压电换能器的路面能量收集系统。上述这些能量收集系统共同的特点在于通过设置在路面下的压电元件，收集在竖直方向上的道路振动，并转化为电能利用。但是对于道路中存在的其他方向的振动能量，例如水平方向的振动能量，无法进行有效的利用。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于压电元件的双向振动能量收集系统，能够同时有效的收集道路中在竖直方向和水平方向上产生的振动，并将其转化为电能利用，提高了振动能量的收集效率，对节能减排和绿色能源的利用具有重要意义。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型提供的一种基于压电元件的双向振动能量收集系统，包括：多个道路模块、电路模块和储能模块；其中，多个道路模块与电路模块之间电连接，电路模块与储能模块之间电连接；所述道路模块包括：受力层、弹性层、支撑单元、竖直振动能量收集单元和水平振动能量收集单元；其中，所述受力层的底面与所述弹性层的顶面相连接，所述弹性层的底面与所述支撑单元的顶面以及所述竖直振动能量收集单元的顶面分别连接，所述支撑单元和所述竖直振动能量收集单元在所述弹性层的底面相互间隔交错排列，所述支撑单元和所述竖直振动能量收集单元之间连接有所述水平振动能量收集单元；其中，所述竖直振动能量收集单元中设置有用于收集竖直方向振动能量的竖直压电元件；同时，所述水平振动能量收集单元中设置有用于收集水平方向振动能量的水平压电元件；所述竖直压电元件和所述水平压电元件均与电路模块之间电连接。