专利名称：一种利用汽车涡轮废气的发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于汽车压电材料领域，涉及一种发电装置，尤其涉及一种利用汽车涡轮废气的发电装置。
背景技术：
压电材料研究领域日益被人们所重视，并成为能源研究领域中一个新的方向。压电发电单元作为一种新型的微型发电装置，具有结构简单、不发热、无电磁干扰、易于加工制作和实现结构上的小型化、集成化等优点，适用于各类传感及监测系统。本专利综合利用压电学、机构学、电学、汽车等专业知识，设计出采用安装在涡轮增压器的涡轮叶片上的压电材料利用排放废气的机械能制成的压电产电装置。目前，将压电发电单元安装在车轮轮毂上，利用车轮转动中的振动来发电的方案。通过试验的方法研究了压电振子在轮毂上不同安装方式下的发电特性。试验结果表明，在既垂直于轮毂又垂直于车轮滚动方向的安装方式下，压电振子可以有效克服离心力的影响并吸收来自车轮所在平面多个方向的振动，压电发电装置发电效果较佳，适合为胎压报警器供电。利用4片45_X15_X0.2mm的悬臂梁型压电振子并联为胎压报警器供电，其产生的能量能够满足胎压报警器的工作要求。现有技术中还存在汽车轮胎压电发电的装置，压电发电装置随机械振动源振动产生电能，非特定振动源会因振幅与频率变化范围太大，输出的电压不容易高效率地转换与收集，因此压电发电常以特定的振动源为对象。例如汽车行进时车轮的运动频率与人的行走相比较稳定，配合胎压计成为免电池式的汽车胎压监控系统。法国Michelin公司设计的此类产品最先使用于赛车轮胎中，同时已获得多项专利。即使在频率变化较大的情况下，汽车轮胎等重负荷物体运动时由于具有相对大的机械能，仍能产生足够大的电能输出。
发明内容针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种能够把汽车涡轮废气的机械能转化为可利用的电能储存起来的发电装置。为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现:—种利用汽车涡轮废气的发电装置，包括涡轮增压器、电压适配器和蓄电池，该装置还包括压电转化单元、桥式整流电路和滤波电路，压电转化单元安装在涡轮增压器的涡轮叶片上，压电转化单元与桥式整流电路相连，桥式整流电路通过滤波电路与电压适配器相连，电压适配器与蓄电池相连。本实用新型可在原有汽车上进行改装，成本低；安装涡轮增压器的车辆将废气的一部分机械能通过压电材料转换成电能，并储存起来，增加了汽车的经济性，节能环保；本实用新型间接提高了燃料利用率，减少了车用成本。
[0009]图1是本实用新型的连接关系示意图。图2是本实用新型的桥式整流电路图。图3是本实用新型的滤波电路图。
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细地说明。
具体实施方式
以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。遵从上述技术方案，如图1所示，一种利用汽车涡轮废气的发电装置，包括涡轮增压器、电压适配器和蓄电池，该装置还包括压电转化单元、桥式整流电路和滤波电路，压电转化单元安装在涡轮增压器的涡轮叶片上，压电转化单元与桥式整流电路相连，桥式整流电路通过滤波电路与电压适配器相连，电压适配器与蓄电池相连。所述的压电转化单元为压电复合材料(由压电陶瓷(例如PZT，PbTi03)和聚合物(例如聚偏氟乙烯或环氧树脂)组成)制成的压电转化单元，安装在汽车涡轮的叶片上，此材料具有更好的柔顺性和机械加工性能，克服了易碎和不易加工成各种形状的缺点，且密度小，易与空气、水及生物组织实现声阻抗匹配，同时具有较高的压电常数和机电耦合系数，因此灵敏度很高)。所述的桥式整流电路如图2所示，是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，常用来将交流电转变为直流电。桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。所述的滤波电路如图3所示，常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。本实用新型的工作过程如下所述:首先，在车辆涡轮增压器的涡轮叶片上安装压电转化单元，使压电材料的正负极相统一，目的是使叶片转动时可以产生不规则的交流电压。然后通过导线和桥式整流电路相连，如图2所示，其中，Dl—D4构成桥式整流电路。Vl处于叶片转动的正半周时，D2和D3导通；V1处于叶片转动的负半周时，D4和Dl导通，四个二极管是轮流工作的。负载上得到的始终是正向电压。将产生的交流电整流后得脉动直流电压，将此脉动直流电压经由滤波电路的电感线圈,如图3所示，当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小，从而输出稳定的直流电压。最后通过电压适配器将电压转化为可以输送给蓄电池的电压并储存到蓄电池中。
权利要求1.一种利用汽车涡轮废气的发电装置，包括涡轮增压器、电压适配器和蓄电池，其特征在于，该装置还包括压电转化单元、桥式整流电路和滤波电路，压电转化单元安装在涡轮增压器的涡轮叶片上，压电转化单元与桥式整流电路相连，桥式整流电路通过滤波电路与电压适配器相连，电压适配器与蓄电池相连。
专利摘要本实用新型公开了一种利用汽车涡轮废气的发电装置，包括涡轮增压器、电压适配器和蓄电池，该装置还包括压电转化单元、桥式整流电路和滤波电路，压电转化单元安装在涡轮增压器的涡轮叶片上，压电转化单元与桥式整流电路相连，桥式整流电路通过滤波电路与电压适配器相连，电压适配器与蓄电池相连。本实用新型可在原有汽车上进行改装，成本低；安装涡轮增压器的车辆将废气的一部分机械能通过压电材料转换成电能，并储存起来，增加了汽车的经济性，节能环保；本实用新型间接提高了燃料利用率，减少了车用成本。
文档编号H02N2/18GK202997600SQ20122058392
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者赵建有, 赵双喜, 贾燕红, 张锐 申请人:长安大学