一种基于压电装置的电瓶车报警及锁定装置

本发明属于电瓶车防盗领域，具体涉及一种基于压电装置的电瓶车报警及锁定装置。

背景技术：

电瓶车是一种由电瓶提供电能，电动机进行驱动的纯电动车辆。由于电瓶车体形相对较小，操作方便且价格便宜，越来越多的人选择电瓶车作为出行的交通工具。随着电瓶车的增多，电瓶车及其配件的失窃情况也日益严重。由于电瓶车的核心是电瓶且电瓶价值相对较大，因此电瓶成为了失窃的重点对象。电瓶的失窃使电瓶车不能正常工作，给用户带来了极大的损失与不便。

目前，电瓶车大多采用震动传感器进行防盗，当电瓶车被盗窃时，车体产生震动，震动传感器接受震动信号并接通连接蜂鸣器的电路，蜂鸣器通电发出报警声。但该种防盗方法有以下两种缺陷：

1、该种防盗方法的电源主要为电瓶，在不使用电瓶车的情况下，电源也会有日常的电量损耗，若电源长期未进行电量补充，电源便没有足够能量驱动蜂鸣器进行工作。而且电瓶的接线一般处于暴露状态，当盗窃者剪断连接电源的线路时，蜂鸣器便失去作用。

2、该种防盗方法仅能在盗窃活动发生时发出报警声，既不能及时通知车主电瓶被盗，也不能在电瓶被盗时有实际的阻碍作用，防盗效果单一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能压力供电的电瓶车报警及锁定装置，将盗窃活动产生的机械能转换为电能，使电瓶车内的蜂鸣器发出报警声、无线信号发射模块发送警示信息至车主手机和推拉电磁铁锁定电瓶盒，防止电瓶盒被盗。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于压电装置的电瓶车报警及锁定装置，其特征在于，包括电瓶箱外壁，电瓶盒，压电装置，限制位移板，锁定装置和报警装置；

电瓶箱外壁两侧壁的内下部设有台体用于放置电瓶盒，压电装置放置在电瓶箱外壁的底部，电瓶箱内壁设有位于压电装置的上方的限制位移板，限制位移板和电瓶盒底部之间形成空腔，压电装置上部的连接件穿过限制位移板的通孔通过弹簧与电瓶盒底部的连接件连接；

压电装置发电启动调压电路，从而触发锁定装置和报警装置。

进一步的，电瓶盒与台体之间设有缓冲垫；电瓶箱外壁上设有电瓶箱上盖。

进一步的，压电装置为两个，压电装置包括圆柱形压电结构和承压固定结构。

进一步的，圆柱形压电结构由交替设置的压电陶瓷片和金属电极组成，压电陶瓷片和金属电极四周包裹环形绝缘套；

所述承压固定结构包括基座和上盖，圆柱形压电结构放置在基座内，基座底部中心设有柱形连接，基座底部的四周设有环形凹槽用于固定环形绝缘套，基座顶部四周设有向内凸起以固定上盖，基座一侧设有圆形开孔以放置引线。

进一步的，压电陶瓷片(29)为8～10mm厚圆形锆钛酸铅，金属电极(30)为2～4mm厚圆形铜片；绝缘套(31)为10～15mm厚橡胶材料，基座(25)和上盖(26)均为15～20mm厚的高分子材料；限制位移板(4)为20～30mm厚的高分子材料。

进一步的，电瓶盒底部的连接件为固定片，固定片上设有通孔，柱形连接的顶部设有通孔，弹簧通过通孔连接电瓶盒固定片和压电装置柱形连接，弹簧的形变量达到设定值时，对压电装置产生的拉力，使得限制位移板对压电装置的压力转化为电能。

进一步的，所述锁定装置包括竖向板ⅰ、竖向板ⅱ、推拉电磁铁和固定片ⅱ，

竖向板ⅰ和竖向板ⅱ固定于空腔底部，固定片ⅱ设置在电瓶盒的底部，推拉电磁铁水平固定在竖向板ⅰ上；

推拉电磁铁包括可滑动的铁芯，金属外壳和固定于金属外壳内部的线圈，可滑动的铁芯纵向贯通线圈，可滑动的铁芯与固定片ⅱ相反的一端的端部设有圆环，圆环与金属外壳之间的铁芯外设有受压弹簧；竖向板ⅱ和固定片ⅱ上设有供推拉电磁铁的铁芯穿过的通孔。

进一步的，报警装置包括蜂鸣器和无线信号发射模块；压电装置与蜂鸣器和无线信号发射模块电连接，压电装置将信号传递给蜂鸣器发出警报声，传递给无线信号发射模块给车主手机发送警示报警信息。

进一步的，报警装置的调压电路包括电源p、放大电路t、动态电容c1、静态电容c2、储存电容c3、电感l、蜂鸣器r1、无线信号发射模块r2和推拉电磁铁r3；

电源p与整个电路串联；储存电容c3、动态电容c1、静态电容c2、蜂鸣器r1、无线信号发射模块r2和推拉电磁铁r3相互并联；动态电容c1与储存电容c3之间串联有放大电路t，储存电容c3与静态电容c2间串联电感l；其中，电源p是压电装置。

进一步的，电瓶盒顶部有把手和供打开电瓶盒的钥匙孔。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明可通过设置压电装置，且将压电装置和电瓶盒通过弹簧连接，且通过限制位移板将拉力转化为压力，从而将盗窃者强制取出电瓶盒所产生的机械能转换为电能，为报警及锁定装置供电，避免了电动车的机械振动引起的误报警，报警准确；

(2)本发明可有效避免电瓶作为电源时，电瓶长期未补充电量或盗窃者剪断暴露的电源接线造成防盗装置失灵的状况；

(3)本发明在盗窃者盗窃电瓶时，蜂鸣器发出警报，同时推拉电磁铁伸出锁定电瓶盒，可有效阻止盗窃活动的发生；

(4)本发明在盗窃者盗窃电瓶时，通过无线信号发射模块向手机发送警示信息提醒车主及时查看车辆情况。

附图说明

图1为本发明的电瓶车报警及锁定装置工作原理示意图。

图2为本发明的电瓶车报警及锁定装置内部结构示意图。

图3为图2的a-a面剖视图。

图4为图3的b-b面剖视图。

图5为图3的c-c面剖视图。

图6为本发明的压电装置的俯视图。

图7为图6的d-d面剖视图。

图8为本发明的电路连接示意图。

附图标记说明：

1-电瓶箱外壁，2-缓冲垫，3-空腔，4-限制位移板，5-压电装置ⅰ，6-弹簧ⅰ，7-固定片ⅰ，8-固定片ⅱ，9-蜂鸣器，10-无线信号发射模块，11-压电装置ⅱ，12-弹簧ⅱ，13-固定片ⅲ，14-推拉电磁铁，15-竖向板ⅰ，16-竖向板ⅱ，17-电瓶箱上盖，18-电瓶盒，19-电瓶盒把手，20-钥匙孔，21-台体，22-圆环，23-受压弹簧，24-铁芯，25-基座，26-上盖，27-柱形连接，28-引线孔，29-压电陶瓷片，30-金属电极，31-绝缘套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的工作过程如下：盗窃者盗窃电瓶盒18时产生拉力，拉力传输至压电装置5和11，通过压电片29的压电效应，将传输至压电装置5和11的机械能转换为电能，电能经调压电路输出给报警装置9和10和锁定装置8、14、15和16，使蜂鸣器9发出警报声、无线信号发射模块10给车主手机发送警示信息和推拉电磁铁14伸出铁芯24锁定电瓶盒18。

如图2、图3、图4和图5所示，一种智能压力供电的电瓶车报警及锁定装置，包括电瓶盒18、压电装置5和11、报警装置9和10，和锁定装置8、14、15和16。所述电瓶车包括具有一电瓶盒安装腔的车体，电瓶盒18放置在电瓶箱安装空腔3两侧台体21上，电瓶盒18与台体21间有缓冲垫2，电瓶盒18上部为电瓶箱的上盖17。所述电瓶盒18顶部有把手19和供打开电瓶盒的钥匙孔20，底部中心线上依次有开有圆孔的固定片ⅰ7、固定片ⅱ8和固定片ⅲ13，开有圆孔的固定片ⅰ7和固定片ⅱ8分别通过弹簧ⅰ6和弹簧ⅱ12连接压电装置ⅰ5和压电装置ⅱ11。所述压电装置为圆柱形结构，上方有固定在空腔3两侧的限制位移板4，限制位移板4两侧开有圆孔，供压电装置的柱形连接27穿过。所述报警装置为安装在空腔底部的蜂鸣器9和无线信号发射模块10。

所述锁定装置包括竖向板ⅰ15、竖向板ⅱ16、推拉电磁铁14和固定片ⅱ8，竖向板ⅰ15和竖向板ⅱ16固定于空腔3底部，推拉电磁铁14水平固定在竖向板ⅰ15上，推拉电磁铁铁芯24穿过竖向板ⅱ16的圆孔，对准固定片ⅱ8的圆孔。

如图4和图5所示，当盗窃电瓶活动发生时，盗窃者打开电瓶箱上盖17，握住电瓶盒把手19向上强制取出电瓶盒18时，拉力通过连接电瓶盒18底部固定片ⅰ7和固定片ⅲ13的弹簧ⅰ6和弹簧ⅱ12传至压电装置ⅰ5和压电装置ⅱ11的柱形连接27，压电装置受到向上的拉力，整体有向上运动的趋势，此时压电装置上方的限制位移板4会阻碍压电装置向上移动，压电装置上盖26受到限制位移板4产生的压力。

如图4和图5所示，电瓶盒18为方形，塑料材质，内部装有若干块蓄电池，底部的三个固定片需要承受一定的外力，厚度为20mm。两侧固定片通过套在圆孔里的弹簧连接压电装置，要选择劲度系数适当的弹簧，确保弹簧的形变量达到设定值时，对压电装置产生足够的拉力。限制位移板4为塑料受力结构，厚度为20mm。

如图6和图7所示，压电装置主要由圆柱形压电结构和承压固定结构组成；所述圆柱形压电结构共有四层中心开孔的圆形压电片29，每两层压电片29间有中心开孔的圆形金属电极30作为连接，圆柱形压电结构四周包裹有环形绝缘套31；所述承压固定结构包括基座25和上盖26，圆柱形压电结构放置于基座25内，顶部覆有上盖26；所述基座25为底部封闭的环形结构，底部中心连接有受拉的柱形连接27，底部四周有向下凹陷以固定绝缘套31，顶部四周有向内凸起以固定上盖26，一侧有圆形开孔28以放置引线。

如图6和图7所示，当压电装置受到限制位移板4的压力时，压力通过压电装置的上盖26传递至圆柱形压电结构，圆柱形压电结构中的四层压电片29受到压力产生变形，由于压电片29的压电效应，在压电片29相对的两个受压平面上产生极化电荷，极化电荷通过两层压电片间的金属电极30收集，再从引线孔28并联接出，传输至调压电路。

如图6和图7所示，压电片29为8mm厚圆形压电陶瓷(锆钛酸铅)，压电性能强；金属电极30为2mm厚圆形铜片，导电性能强；绝缘套31为橡胶材料，环形包裹圆柱形压电结构29和30，隔绝电荷性能强；基座25和上盖26均为15mm厚的塑料受力结构。

如图8所示，调压电路包括电源p、放大电路t、动态电容c1、静态电容c2、储存电容c3、电感l、蜂鸣器r1、无线信号发射模块r2和推拉电磁铁r3；电源p与整个电路串联；储存电容c3、动态电容c1、静态电容c2、蜂鸣器r1、无线信号发射模块r2和推拉电磁铁r3相互并联；动态电容c1与储存电容c3之间串联有放大电路t，储存电容c3与静态电容c2间串联电感l；其中，电源p是压电装置。

如图8所示，当压电装置产生电能时，储存电容c3充电，收集电量，并供电到调压电路上，调压电路通过自适应调节，使其与报警装置和锁定装置的阻抗匹配，根据蜂鸣器9、无线信号发射模块10和推拉电磁铁14所需要的工作电压调节输出电压，并传递给蜂鸣器9、无线信号发射模块10和推拉电磁铁14。

如图4所示，当盗窃者向上强制提出电瓶盒18时，压电装置产生的电能经调压电路传输至蜂鸣器9和无线信号发射模块10，蜂鸣器9发出警报声威慑盗窃者，无线信号发射模块10给车主手机发送警示报警信息，起到双重警示的的作用。当盗窃者停止盗窃时(电瓶盒不受向上的拉力)，压电装置不产生电能，蜂鸣器9和无线信号发射模块10的能量来源消失，两者不工作。

如图4所示，当盗窃者向上强制提出电瓶盒18时，压电装置产生的电能经调压电路传输至推拉电磁铁14，通电后的推拉电磁铁线圈产生磁场，磁场对铁芯24产生推力，将铁芯24推至固定片ⅱ8的圆孔中，阻碍电瓶盒向上移动，防止电瓶盒被盗。当盗窃者停止盗窃时(电瓶盒不受向上的拉力)，压电装置不产生电能，推拉电磁铁14的能量来源消失，左侧受压弹簧23将铁芯24向左推出，铁芯24从固定片ⅱ8的圆孔中脱离，回到不受盗窃时的状态。