一种压电电缆发电路面装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种压电电缆发电路面装置，包括依次从下到上设置的下面层、中面层和上面层，其特征在于：所述上面层的顶部横向均匀布设有多个凹槽，每个所述凹槽中均铺设有一根压电电缆，所述压电电缆的顶部覆盖有橡胶垫片，所述上面层的顶部铺设有用于覆盖多个所述橡胶垫片的沥青混凝土层，多根所述压电电缆通过外接导线串联后连接有整流电路，所述整流电路的输出端接有直流电源转换器，所述直流电源转换器的输出端接有用于将所述压电电缆产生的电能存储起来的蓄电池组。本实用新型结构简单，施工方便，发电性能好，是可再生性清洁能源的有效利用，使用安全性能好，实用性强，可广泛用于高速公路、城市道路、特殊地区道路以及旧路改造。
【专利说明】一种压电电缆发电路面装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及道路工程【技术领域】，尤其是涉及一种压电电缆发电路面装置。
【背景技术】
[0002]目前，我国能源消费水平逐年增长，尽管能源结构不断优化，但能耗整体水平仍然偏高，同时我国能源资源有限，能源对外依赖度较高，能源瓶颈制约愈加突出，能源结构优化待进一步改善。与此同时，我国道路工程建设逐步完善，到2012年底我国公路总里程已达423万公里。从开放交通到寿命终结，路面将承受几十万次甚至几百万次的车辆荷载，车辆荷载冲击、震动路面将会产生非常可观的机械能，若将能量转化为电能，将带来巨大的经济与社会效益。
[0003]利用压电材料作为发电介质来回收车辆荷载产生的机械能已经有人做过研究。申请号为02243602.2的中国专利公开了一种路面压电式无污染发电装置，该发电装置由路面覆盖版、其下方凹坑、基础、支撑座和发电装置组成，凹坑内基础上的两制成座及纵梁相互平行，两行均匀排列的压电元件组及上、下弹性垫位于纵梁及其上横梁之间，缓冲密封板位于横梁上，路面覆盖板位于顶部。当车辆驶过路面覆盖版时，覆盖版产生的压力使梁上的压电片发生变形，从而获得电能。该专利利用车辆行驶中对路面产生的压力，使用压电材料发电的思路非常科学，然而此专利所保护的技术没能将发电装置与路面结构有机的结合起来，安装时将会对路面、路基机构造成很大的破坏，是得该系统既无法连续铺设，也有一定的安全隐患。因此，在路面发电领域急需解决的技术问题是提供一种不影响路面性能、发电性能较好的发电路面结构。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种压电电缆发电路面装置，其结构简单，施工方便，发电性能好，是可再生性清洁能源的有效利用，使用安全性能好，实用性强，可广泛用于高速公路、城市道路和特殊地区道路以及旧路改造。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种压电电缆发电路面装置，包括依次从下到上设置的下面层、中面层和上面层，其特征在于:所述上面层的顶部横向均匀布设有多个凹槽，每个所述凹槽中均铺设有一根压电电缆，所述压电电缆的顶部覆盖有橡胶垫片，所述上面层的顶部铺设有用于覆盖多个所述橡胶垫片的浙青混凝土层，多根所述压电电缆通过外接导线串联后连接有整流电路，所述整流电路的输出端接有直流电源转换器，所述直流电源转换器的输出端接有用于将所述压电电缆产生的电能存储起来的蓄电池组。
[0006]上述的一种压电电缆发电路面装置，其特征在于:所述压电电缆包括由导电材料制成的导电中心纤芯、间隔设置在所述导电中心纤芯外围的金属网套和紧贴所述金属网套设置在所述金属网套外围的绝缘保护层，所述金属网套与所述导电中心纤芯之间填充有压电材料。
[0007]上述的一种压电电缆发电路面装置，其特征在于:所述压电电缆的横截面为圆形。
[0008]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0009]1、本实用新型结构简单，施工方便。
[0010]2、本实用新型充分考虑了压电电缆和路面的协调性，能够很好利用压电电缆的力电转换效应，收集压电电缆在行车荷载作用下的电能。
[0011]3、本实用新型能够有效地利用行车载荷产生的机械能，通过采集车辆行驶过路面产生的机械能，将其转换为电能，是可再生性清洁能源的有效利用，所产生的电能能够为所述外接道路照明灯、收费站照明灯、道路警示牌等用电装置供电。
[0012]4、本实用新型的发电性能好，使用寿命长，维护维修方便，使用安全性能好。
[0013]5、本实用新型的实用性强，可广泛用于高速公路、城市道路和特殊地区道路。
[0014]本实用新型结构简单，施工方便，发电性能好，是可再生性清洁能源的有效利用，使用安全性能好，实用性强，可广泛用于高速公路、城市道路和特殊地区道路以及旧路改造。
[0015]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。 【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构示意图。
[0017]图2为本实用新型压电电缆的结构示意图。
[0018]附图标记说明:
[0019]I一下面层； 2—中面层；3—上面层；
[0020]4一压电电缆； 4-1—导电中心纤芯；4-2—压电材料；
[0021]4-3—金属网套；4-4 一绝缘保护层； 5—橡胶垫片；
[0022]6—整流电路； 7—直流电源转换器；8—蓄电池组；
[0023]9—凹槽；10—浙青混凝土层。
【具体实施方式】
[0024]如图1所示，本实用新型包括依次从下到上设置的下面层1、中面层2和上面层3，其特征在于:所述上面层3的顶部横向均匀布设有多个凹槽9，每个所述凹槽9中均铺设有一根压电电缆4，所述压电电缆4的顶部覆盖有橡胶垫片5，所述上面层3的顶部铺设有用于覆盖多个所述橡胶垫片5的浙青混凝土层10，多根所述压电电缆4通过外接导线串联后连接有整流电路6，所述整流电路6的输出端接有直流电源转换器7，所述直流电源转换器7的输出端接有用于将所述压电电缆4产生的电能存储起来的蓄电池组8。所述橡胶垫片5可以缓冲车辆荷载对所述压电电缆4产生的压力。
[0025]结合图2，本实施例中，所述压电电缆4包括由导电材料制成的导电中心纤芯4-1、间隔设置在所述导电中心纤芯4-1外围的金属网套4-3和紧贴所述金属网套4-3设置在所述金属网套4-3外围的绝缘保护层4-4，所述金属网套4-3与所述导电中心纤芯4-1之间填充有压电材料4-2。所述压电电缆4的横截面为圆形。
[0026]具体实施时，所述导电中心纤芯4-1由铜、铝或铁制成，所述金属网套4-3由铜或铁制成，所述绝缘保护层4-4由聚乙烯材料制成，所述压电材料4-2为电气石或石英。其中，导电中心纤芯4-1和金属网套4-3用于收集电荷。
[0027]本实用新型使用时，可以在所述蓄电池组8的输出端外接道路照明灯、收费站照明灯、道路警示牌等用电装置。当有车辆行驶过该压电电缆发电路面装置时，利用所述压电电缆4的力电转换效应将行车荷载产生的机械能转换为电能，所述压电电缆4产生的交流电经过整流电路6整流为直流电后输出给直流电源转换器7，所述直流电源转换器7将整流电路6输出的电压转换为所述蓄电池组8充电所需的电压后输出给所述蓄电池组8，为所述蓄电池组8充电，蓄电池组8存储的电能为所述外接道路照明灯、收费站照明灯、道路警示牌等用电装置供电。
[0028]本实用新型所述压电电缆4中压电材料4-2产生的电荷，可以直接由中心纤芯4-1和金属网套4-3收集起来，解决了一般压电发电路面电荷产生和采集相分离的难题，使的该发电路面的耐久性与路用性能均良好，是完全不同于压电陶瓷、压电原件的发电路面，可以在工程实体中广泛应用。
[0029]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种压电电缆发电路面装置，包括依次从下到上设置的下面层(I)、中面层(2)和上面层(3)，其特征在于:所述上面层(3)的顶部横向均匀布设有多个凹槽(9)，每个所述凹槽(9)中均铺设有一根压电电缆(4)，所述压电电缆(4)的顶部覆盖有橡胶垫片(5)，所述上面层(3)的顶部铺设有用于覆盖多个所述橡胶垫片(5)的浙青混凝土层(10)，多根所述压电电缆(4)通过外接导线串联后连接有整流电路(6)，所述整流电路(6)的输出端接有直流电源转换器(7)，所述直流电源转换器(7)的输出端接有用于将所述压电电缆(4)产生的电能存储起来的蓄电池组(8)。
2.按照权利要求1所述的一种压电电缆发电路面装置，其特征在于:所述压电电缆(4)包括由导电材料制成的导电中心纤芯(4-1)、间隔设置在所述导电中心纤芯(4-1)外围的金属网套(4-3 )和紧贴所述金属网套(4-3 )设置在所述金属网套(4-3 )外围的绝缘保护层(4-4)，所述金属网套(4-3)与所述导电中心纤芯(4-1)之间填充有压电材料(4-2)。
3.按照权利要求1或2所述的一种压电电缆发电路面装置，其特征在于:所述压电电缆(4)的横截面为圆形。
【文档编号】H02G9/02GK203537024SQ201320685599
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】王朝辉, 董彪, 李彦伟, 刘志胜, 高志伟, 石鑫 申请人:长安大学