本发明涉及一种无源压力发电装置，特别涉及一种基于压电橡胶的无源压力发电装置。
背景技术：
目前国内外汽车保有量急剧上升，但汽车行驶时的能量利用率都很低，燃油汽车对热能的利用率普遍不高，柴油机仅30%～40%，汽油机仅20%～35%，其余大部分热能未被利用。另外，柴油和汽油均是从石油中提炼的，石油是一种不可再生来源，若持续采用低效率的燃油汽车，石油资源将面临枯竭。
轮胎作为汽车的关键承载部件之一，具有承受车辆负荷，向路面传递驱动力和制动力等作用，通过采用节油轮胎，最多仅降低约5%的汽车燃油量。若能将轮胎转动过程的能量加以利用，可节约大量石油用量。
基于轮胎转动能量来提高汽车的燃油利用率的有关措施很多，较多利用挡泥板和轮毂上安装的线圈进行无线传能，也存在利用轮胎内部设置的振动发电装置进行旁路电路供电等措施。但以上措施均存在一定弊端，如无线传能方式的胎压供电装置需要在汽车主体和轮毂上同时安装磁场线圈，系统投资成本过高，且在轮毂上安装线圈易影响轮胎生产和线圈性能；振动发电装置产生的电量与振动能量相关，而振动的强弱受地面的光滑程度影响，较难控制。
因此，亟需设计一种性价比高，寿命长且易于工程实现的无源压力发电装置。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于压电橡胶的无源压力发电装置。以转动的汽车轮胎为例，在外轮胎内部靠轮胎外侧处，根据外轮胎规格，沿着轮胎圆周内部布置多片压电橡胶元件，该橡胶采用最新研发的一种有别于陶瓷压电材料和高分子树脂压电材料的新型压力发电橡胶，具有高输出功率和高柔性，该橡胶可制作为柔软薄膜状。利用压电橡胶形变产生电能，将该能量收集起来，可用于汽车行驶过程的系统用电。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种基于压电橡胶的无源压力发电装置，其特征在于，包括轮胎、压电橡胶膜、金属极板、导线a、导线b、轮辋、电刷滑环、轮胎驱动轴、滚珠、电刷、电刷支架、压簧、导线c和电力输出器；
压电橡胶膜复合在靠近轮胎内的近地侧，金属极板置于压电橡胶膜上；压电橡胶膜作为发电单元，其内侧的金属极板连接导线a和导线b，导线a与轮辋相连接，利用轮胎驱动轴形成电极，导线b与电刷滑环相衔接，电刷滑环安装在轮胎驱动轴上，组成整个轮胎发电单元；电刷在轮胎驱动轴运转过程与电刷滑环持续接触，最后通过导线c实现电力输出。
进一步的，所述的压电橡胶膜可根据发电要求以及轮胎的受力情况在同一受力面进行机械结构上的叠加，在电路连接方式上串联组成发电单元，达到合适压力发电水平；压电橡胶膜的形状采用正多边形，大小可调。
进一步的，所述的轮胎的机电能量转换单元设有相互独立的电流回路，以防止不同轮胎内的压电橡胶膜相互放电而影响电能效率。
进一步的，所述的金属极板置于压电橡胶膜上，但不完全覆盖在压电橡胶膜。
进一步的，所述导线a和导线b分别与金属极板与相连接，为避免在轮胎反复受压下变形而折断，导线a和导线b应采用优质柔性绞丝线。
进一步的，所述电力输出器由电刷、滚珠、电刷滑环和电刷支架组成。
进一步的，所述电刷滑环安装在轮胎驱动轴上，其金属膜片通过绝缘材料与轮胎驱动轴隔离。
进一步的，所述电刷下部内嵌金属滚珠，以减小电刷与电刷滑环间的摩擦，增加电力输出器的寿命；电刷由电刷支架固定，通过其上方的压簧使滚珠与电刷滑环紧密接触。
对比现有技术，本发明具有以下效果：
1.本发明采用的发电橡胶膜具有质轻、高功率、高柔性且可塑性强等特点，对比单位面积的压电陶瓷可产生更高的电能，叠加铺设仍能保证压电层具有较小的厚度。
2.本发明实现了利用压电橡胶膜产生电能驱动汽车行驶，或为汽车照明、音响及充电设备等提供电力来源。
3.本发明贯彻了绿色能源的宗旨，充分利用了汽车行驶过程轮胎转动产生的动力优势，将此转动能量回收利用的同时减轻汽车发动机的工作负荷，可节省石油等不可再生能源约25%以上。
4.本发明无需对原有汽车结构进行过大的改动，只需增设电刷滑环、压电橡胶膜、导线、蓄电池等部件等，可操作性强，制造成本低。
附图说明：
图1是本发明的机械电路分布结构图
图2是本发明压电橡胶布置结构图
图3是单个轮胎机电能量转换等效电路
以下结合本发明原理和特征进行描述，所举事例只用于解释本发明，并不限定本发明的范围。
具体实施方式：
实施例1，如图1图2所示，一种基于压电橡胶的无源压力发电装置，包括：轮胎1；压电橡胶膜2；金属极板3；导线a4；导线b5；轮辋6；电刷滑环7；轮胎驱动轴；滚珠9；电刷10；电刷支架11；压簧12；导线c13；电力输出器14。所述压电橡胶膜2设置在轮胎1内部靠轮胎近地侧，两者可制成一体。所述金属极板3置于压电橡胶膜2上部，并与压电橡胶膜2紧密贴合，所述压电橡胶膜2可根据发电需求，在同一受力面进行机械结构上的叠加，叠加过程压电橡胶膜2相互串联组成单个发电单元。压电橡胶膜2内侧的金属极板3分别连接导线a4和导线b5，导线a4与轮辋相连接，利用轮胎驱动轴8形成电极，导线b5与电刷滑环7相衔接，电刷滑环7安装在轮胎驱动轴8上，电刷滑环7的金属膜片通过绝缘材料与轮胎驱动轴8隔离，组成整个轮胎发电单元。随后即进行电力输出，电力输出器14由电刷10、滚珠9、电刷滑环7和电刷支架11组成，电刷10由电刷支架11固定，电刷10下部内嵌金属滚珠9，通过其上方的压簧12使滚珠9与电刷滑环7紧密接触。在轮胎驱动轴8运转过程电刷10与电刷滑环7持续接触传输电流信号，最后通过导线c13实现电力输出。
实施例2，如图3所示，本实施例中所述的为单个轮胎机电能量转换等效电路，单个轮胎1上设置多个压电橡胶膜2发电单元，每个发电单元分别与电刷滑环7和轮辋6相接通，电刷10与电刷滑环7相接触产生的脉冲电流，传输至交直流转换电路后以直流电的形式输出，完成机电能量转换。
本发明不限于上述具体实施方式，凡是本领域技术根据本发明的技术启示二得到的等同变换或者是等效替换的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。