专利名称：一种道路震动发电方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用路面震动进行发电的道路震动发电方法及装置。
背景技术：
在能源紧张的当代，怎样降低能源消耗，提高能源利用率，正成为一个全世界未来 发展的趋势。其中，电能是我们人类生活、生产和工作中使用最多的二次能源。全球范围 内现有的电能主要通过煤炭、石油、天然气和核电这4类主要一次能源通过发电装置产生， 水电和其他能源很少。进入21世纪的今天，我们的一次能源面临这样一个残酷的基本现 实按目前全球人类的能源消耗，煤炭仅能使用230年、石油仅能使用45年、天然气仅能使 用61年、核电仅能使用71年。同时，大规模的化石燃料的利用及CO2排放也给全球带来重 大污染和温升灾害。而在人类有史记载的约5000年历史中，大规模利用一次能源的历史也 不过仅仅在20世纪(1900年-2000年)的100年左右。全球的一次能源将仅够人类再使 用100年，随后将全面枯竭。因此世界主要的发达国家和地区在近10年来开始较大规模进 行可再生能源的开发和利用。已有的水力发电和生物发电和都属于无污染发电，但资源有 限；风力发电和太阳能发电资源巨大，目前最受各国重视并将得到快速发展，但也存在需占 用大片土地，而且受地理位置/气候限制，只能用于一些特定的地方，且发电成本高昂。而 利用某些材料的压电效应，将各种道路上移动物体等产生的震动能量转换成电能并利用， 由于其资源的巨大、发电过程的零污染和零排放、实施过程简单易行、发电成本小/投资回 收期短等极佳的技术/经济/社会特性将得到极大的发展。压电效应，泛指压电材料处于 弹性介质中所具有的一种机-电可逆转换特性，是一种机械能和电能相互转化的现象。具 体地说，是某些电解质在受到一定方向外力作用变形时，其内部会产生极化现象，在相对的 两个表面上分别出现正负相反的电荷，从而形成电能，压电效应是线性的，形变方向相反， 产生的电荷方向也相反。具有压电效应的材料称压电材料，目前正在研究的有单/多晶压 电晶体、细晶粒压电陶瓷、压电陶瓷/高聚物复合材料等。如何利用压电现象，制造出更科学、合理、环保的发电方法，就成为本发明要解决 的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术，本发明旨在提供一种能充分利用各种道路表面产生的震动进 行发电的道路震动发电方法及装置。本发明是通过以下技术方案来实现的一种道路震动发电方法，在路面减震层铺设由压电晶体制成的压电装置，通过存 储器收集路面震动过程中压电装置产生的电能，利用收集的电能进行供电。所述路面包括公路、铁路、飞机跑道和人行通道。所述铺设的压电装置的数量为一个以上。一种道路震动发电装置，包括压电发电机和电容存储器及电力调节管理组件，压电发电机铺设在路面减震层上，电容存储器及电力调节管理组件通过导线顺序连接在压电 发电机上。本发明所述的一种道路震动发电方法及装置，利用压电晶体变形过程中会产生电 能，通过存储器进行电能收集和供电，完成了机械能-电能之间能量转换的收集过程，充分 利用了路面震动这一随处可见的现象。整个收集过程没有能源消耗，也没有能源损耗，不 产生污染，不占用土地，产生的电能最靠近直接用户，减少了输送成本和电能输送带来的损 耗，电能产生的周期和消费高峰周期相吻合，避免了用电高峰造成的用电困难，甚至还可根 据产生的电流进行路面车辆、行人通过数量的统计和分析，为科学管理提供依据。整个装置 非常适合在人员和交通拥堵的城市中推广、使用。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施例方式本发明利用压电效应，将压电晶体铺设在每天行人和车辆走动较多的路面下，通 过震动使压电晶体产生电能，为周围环境提供照明或并入电网使用，达到节能、环保的目 的。本发明所述的一种道路震动发电方法，在浙青公路路面下的减震层铺设由压电晶 体制成的压电装置，压电装置的数量根据路面情况和发电量需要而定，一般压电装置间保 持30CM，以平铺方式整体铺设，这样可以最大限度的吸收震动过程产生的能量，保证发电效 果。存储器安置在路边，存储器将路面震动过程中压电装置产生的电能收集，收集的电能可 以为周围环境提供照明或并入电网进行供电。当然，路面还包括铁路、飞机跑道和人行通道，其中铁路上铺设压电装置时可以将 其铺设在枕木下、路基下，甚至是轨道下，只要能够直接采集路面震动、又不会影响铁路安 全即可。在飞机跑道上，压电装置可以铺设在飞机起飞和降落频繁的跑道上，充分利用跑道 的震动进行发电。而人行通道上，可以将压电装置铺设在行人频繁出入的交通站点、上下车 通道以及检票口的地面下，既不会影响行人通道，又可最大限度地进行发电。随着路面上车辆的不断行驶，铺设在减震层上的压电装置在压电晶体的变形过程 中不断产生电能，产生的电能通过导线传送到存储器中，由于压电晶体只随着变形的产生 而形成电流，变形恢复后电流则自动消失，所以，存储器会随着不同压电装置的发电进行相 应的电流存储，存储后的电流可以直接为周围路面照明使用，或将多余电量并入电网。特别 是在交通高峰期，路面最需要照明的时候，车辆的增多使得压电装置的发电量越大，降低了 用电高峰带来的发电量不足的危险。下面结合附图1对本发明做进一步的描述一种道路震动发电装置，包括多个压电发电机3和电容存储器4及电力调节管理 组件5，压电发电机3成均勻状平铺在路面减震层2上，减震层2上还铺有耐磨层1，耐磨层 1直接与车辆接触，既保证了路面正常使用，又可防止压电发电机3损坏。电容存储器4及 电力调节管理组件5固定在道路一侧，电容存储器4及电力调节管理组件5通过导线分别 与压电发电机3顺序连接，电力调节管理组件5将电容存储器4中电压调整后，通过输出端分别为路边的 路灯6提供照明用电。铺设的压电发电机3也可位于人员流动较大的通道入 口或交通站点，或者是飞机跑道、铁轨下方。 车辆行驶过程中，震动通过耐磨层1传递到减震层2的压电发电机3上，压电晶体 发生变形后产生电流，电流通过导线传送到电容存储器4及电力调节管理组件5中，电容存 储器4及电力调节管理组件5联合为路灯6提供照明用电，多余的电量可以存储使用。车 流量越大，发电越多，照明用电越充足。
权利要求
一种道路震动发电方法，其特征在于，在路面减震层铺设由压电晶体制成的压电装置，通过存储器收集路面震动过程中压电装置产生的电能，利用收集的电能进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种道路震动发电方法，其特征在于，所述路面包括公路、铁 路、飞机跑道和人行通道。
3.根据权利要求1所述的一种道路震动发电方法，其特征在于，所述铺设的压电装置 的数量为一个以上。
4.一种道路震动发电装置，其特征在于，包括压电发电机和电容存储器以及电力调节 管理组件，所述压电发电机铺设在路面减震层上；所述电容存储器和电力调节管理组件通 过导线顺序连接在压电发电机上。
全文摘要
本发明公开了一种道路震动发电方法及装置，通过在路面减震层铺设由压电晶体制成的压电装置，利用存储器收集路面震动中压电装置产生的电能并进行供电。完成了机械能-电能之间能量转换的收集过程，充分利用了路面震动这一随处可见的现象。整个收集过程没有能源消耗，也没有能源损耗，不产生污染，不占用土地，产生的电能最靠近直接用户，减少了输送成本和电能输送带来的损耗，甚至还可根据产生的电流进行路面车辆、行人通过数量的统计和分析，为科学管理提供依据，整个装置非常适合在人员和交通拥堵的城市和城际交通中推广、使用。
文档编号H01L41/113GK101964602SQ200910089619
公开日2011年2月2日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者李秉谦, 王铁汉 申请人:王铁汉;李秉谦