一种压电陶瓷集电碳纤维供热式电动车挡风衣的制作方法

本实用新型涉及一种压电陶瓷集电碳纤维供热式电动车挡风衣，属于电动车附件设备技术领域。

背景技术：

随着经济的发展，人们的消费水平、生活质量在不断地提高，消费观念也随之发生着变化：清晨的大街上从单车结群而过，到小汽车遵章守纪地排在斑马线旁，再到新型环保代步工具的出现，人们不断意识到了绿色出行与消费的重要性。很多市民选择了电动车出行，在2014年，我国电动车保有量达1.8461亿。人们选择电动车，一是根据自己的经济条件，二是响应节能减排的号召，尽一份力来保护受到破坏的大自然：电动车不排放废气并且每天只要一度电，三是便捷又安全。

诚然，在温暖的季节，小车是便捷的；但在秋冬季节，人们为了保护膝盖和腿部，只好为小车加上厚厚的挡风棉被。根据亲身经历与调查，我们发现棉被再厚也不能保证整个行驶过程的温暖，在某种程度上，挡风被能抵御刺骨的寒风，而人体一直在与外界进行着热交换，只能用体温将不封闭也不保暖的护膝捂热。

技术实现要素：

为了解决现有技术中电动车挡风设施不具备自动产热的问题，本实用新型提出了一种压电陶瓷集电碳纤维供热式电动车挡风衣，所采取的技术方案如下：

所述挡风衣包括挡风衣本体1、风能收集装置2、能量转化与管理装置3和发热垫4；所述风能收集装置2设置于挡风衣本体1的迎风面上；所述能量转化与管理装置3和发热垫设置于挡风衣的背风面上；所述风能收集装置2的信号输出端与能量转化与管理装置3的信号输入端相连；所述能量转化与管理装置3的信号输出端与发热垫4的信号输入端相连；所述挡风衣本体1上肩部加高。

进一步地，所述风能收集装置2包括多个压电陶瓷片21、基板22和加持基座23；所述多个压电陶瓷片通过黏贴的方式固定安装于基板上；所述基板固定安装于加持基座23上；所述加持基座23设置于挡风衣本体1的迎风面上；其中，所述多个压电陶瓷片设置于挡风衣双臂中间的胸前位置，使压电陶瓷片具有最佳的受风角度便于接收风力，使受风状态最佳进而获得最佳的压电效果，提高压电陶瓷片的稳定性。

进一步地，所述压电陶瓷片之间采用并联方式进行连接；所述压电陶瓷片固定安装于距离所述基板根部1-2cm处；所述基板根部通过螺丝固定置于加持基座23中，并且所述基板垂直于加持基座(23)。

进一步地，所述压电陶瓷片采用尺寸为30×50mm的矩形薄片；所述基板采用铜质基板，所述铜质基板的尺寸为80×60mm，所述铜质基板的厚度为0.5mm。

进一步地，所述能量转化与管理装置3包括初步整流电路、全波桥式整流电路、DC-DC降压电路、锂电池储能电路和DC-DC升压电路；所述初步整流电路的信号输入端与风能收集装置2的信号输出端相连；所述初步整流电路的信号输出端与全波桥式整流电路的信号输入端对应相连；所述全波桥式整流电路的信号输出端与DC-DC降压电路信号输入端对应相连；所述DC-DC降压电路信号输出端与锂电池储能电路的储能信号输入端相连；所述锂电池储能电路的电信号输出端与DC-DC升压电路的电信号输入端相连；所述DC-DC升压电路的电信号输出端与发热垫4的电信号输入端相连。

进一步地，所述发热垫4采用聚丙烯腈基碳纤维长丝与裸铜丝编制制成。

进一步地，所述发热垫4包括手部位发热垫和膝盖部位发热垫；所述手部位发热垫的尺寸为15×15cm；所述膝盖部位发热垫的尺寸为60×30cm。

进一步地，所述挡风衣还包括骨架5；所述骨架位于挡风衣本体1迎风面的手臂处和大腿处；所述骨架采用轻质ABS塑料制成。

本实用新型的有益效果为：

(1)、本实用新型提出的一种压电陶瓷集电碳纤维供热式电动车挡风衣具有发热部件，有利于恶劣天气下，便于骑车人保暖。

(2)、本实用新型提出的一种压电陶瓷集电碳纤维供热式电动车挡风衣一改风车叶片收集风能的传统方式，设计采用压电陶瓷片受风力影响产生的震动和变形进而产生电能的形式采集风能；这种方式不仅节省了挡风衣表面的占用面积，同时，在电动车挡风衣空间有限的条件下提高风能的利用率。

(3)、本实用新型提出的一种压电陶瓷集电碳纤维供热式电动车挡风衣通过并联的方式设计在挡风衣上，提高了风能转化率，其风能转化率最高可提高25％。

(4)、本实用新型提出的一种压电陶瓷集电碳纤维供热式电动车挡风衣还设有骨架用于支撑挡风衣的手臂部和腿部；手臂部分骨架支撑可以减少手臂的压力，同时可以支撑胸腹前的材料，使之成流线型曲面，减小风阻。腿外侧骨架稍向前设计，方便人上下车，便于应对紧急情况。同时，人性化的把肩部胸部进行加高处理，防止漏风。

附图说明

图1为本实用新型所述挡风衣的迎风面结构示意图。

图2为本实用新型所述挡风衣的背风面结构示意图。

图3为本实用新型所述压电陶瓷片安装结构示意图一。

图4为本实用新型所述压电陶瓷片安装结构示意图二。

图5为本实用新型所述初步整流电路图。

图6为本实用新型所述全波桥式整流电路图。

图7为本实用新型所述DC-DC降压电路图。

图8为本实用新型所述锂电池储能电路图。

图9为本实用新型所述DC-DC升压电路。

(1、风衣本体；2、风能收集装置；3、能量转化与管理装置；4、发热垫；5、骨架；21、压电陶瓷片；22、基板；23，加持基座)

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型不受实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

以下实施方式中所用材料、仪器和方法，未经特殊说明，均为本领域常规材料、仪器和方法，均可通过商业渠道获得。

实施例1

一种压电陶瓷集电碳纤维供热式电动车挡风衣，如图1和2所示，所述挡风衣包括挡风衣本体1、风能收集装置2、能量转化与管理装置3和发热垫4；所述风能收集装置2设置于挡风衣本体1的迎风面上；所述能量转化与管理装置3和发热垫设置于挡风衣的背风面上；所述风能收集装置2的信号输出端与能量转化与管理装置3的信号输入端相连；所述能量转化与管理装置3的信号输出端与发热垫4的信号输入端相连；所述挡风衣本体1上肩部加高。同时，所述挡风衣本体采用改性腈纶制成。

如图3和图4所示，所述风能收集装置2包括多个压电陶瓷片21、基板22和加持基座23；所述多个压电陶瓷片通过黏贴的方式固定安装于基板上；所述基板固定安装于加持基座23上；所述加持基座23设置于挡风衣本体1的迎风面上，同时，用两根细导线将黏贴好的基板和压电陶瓷片上的电极引出，其中，基板上引出负极，压电陶瓷片上引出正极；另一方面，所述多个压电陶瓷片设置于挡风衣双臂中间的胸前位置，是压电陶瓷片具有最佳的受风角度便于接收风力，使受风状态最佳进而获得最佳的压电效果，提高压电陶瓷片的稳定性。所述压电陶瓷片之间采用并联方式进行连接，即压电陶瓷片之间正极与正极相连，负极与负极相连；所述压电陶瓷片固定安装于距离所述基板根部1-2cm处；所述基板根部通过螺丝固定置于加持基座23中，并且所述基板垂直于加持基座23。其中，所述压电陶瓷片采用尺寸为30×50mm的矩形薄片；所述基板采用铜质基板，所述铜质基板的尺寸为80×60mm，所述铜质基板的厚度为0.5mm。

如图5至9所示，所述能量转化与管理装置3包括初步整流电路、全波桥式整流电路、DC-DC降压电路、锂电池储能电路和DC-DC升压电路；所述初步整流电路的信号输入端与风能收集装置2的信号输出端相连；所述初步整流电路的信号输出端与全波桥式整流电路的信号输入端对应相连；所述全波桥式整流电路的信号输出端与DC-DC降压电路信号输入端对应相连；所述DC-DC降压电路信号输出端与锂电池储能电路的储能信号输入端相连；所述锂电池储能电路的电信号输出端与DC-DC升压电路的电信号输入端相连；所述DC-DC升压电路的电信号输出端与发热垫4的电信号输入端相连。

其中，初步整流电路采用电容原件进行初步滤波，具体电路结构如图5所示。全波桥式整流电路结构如图6所示，当向压电悬臂梁换能装置施加频率固定的正弦振动时，压电悬臂梁的振动波形为正弦，因此，由压电效应可知，压电悬臂梁换能装置输出的电压为正弦波。压电悬臂梁振动的正半周，当压电悬臂梁输出电压小于V_DC(导线和二极管的总体压降)时，二极管反偏，整流桥处于断开状态，此时电路中没有电流流过；当压电悬臂梁输出电压大于V_DC时，二极管导通，整流桥开始工作，压电悬臂梁输出的交流电经过整流滤波后向负载供电。

所述DC-DC降压电路结构如图7所示，DC-DC降压电路基本原理就是通过PWM波控制开关周期性导通，将直流电压斩为方波，然后通过LC滤波点路将脉动的方波转化为稳定输出的直流电，其中，输出电压可以通过PWM波的占空比来控制，PWM占空比越高，一个周期内开关导通时间越长，输出等效电压越大，反之，输出等效电压越小。

所述锂电池储能电路结构如图8所示，所述锂电池储能电路采用MAX1811芯片为核心，其充电时无需微处理器控制。其引脚功能SELV为充电电压选择端子，当其电平为高(低)时，可以将锂电池最终充电到4.2V(4.1V)；EN是充电使能端子，当其外接电压大于2V时开始为电池充电，小于0.8V时停止充电；SELI为充电电流选择端子，当其小于0.8V时，充电电流为100mA，大于2V时充电电流为500mA；/CHG是充电状态指示端，电池充电时为低电平，关断时为高电平，在该引脚上外接一个LED可以指示电池充电状态。

所述DC-DC升压电路结构如图9所示，由于锂电池输出为低电压小电流，这种电流不与一般碳纤维电热丝的匹配，因此，我们采用DC-DC升压电路，采用的核心芯片为HM1548B。其工作模式为PWM、PFM，工作电压范围2.0V-24V，输出电压最大28V，可调输出，内置MOS最大输出电流为4A，效率达97％。

所述发热垫4采用发热材料与导线材料编制制成，其中，发热材料采用48K的聚丙烯腈基碳纤维长丝，其电阻为1.5欧/cm；所述导线材料采用电阻率小的裸铜丝做导线，考虑到铜丝的可织性，在本实施例中选择直径0.15mm的单丝。所述发热垫4的总面积为0.225平方米，所述发热垫4包括手部位发热垫和膝盖部位发热垫；所述手部位发热垫的尺寸为15×15cm；所述膝盖部位发热垫的尺寸为60×30cm。

所述挡风衣还包括骨架5。所述骨架位于挡风衣本体1迎风面的手臂处和大腿处；所述骨架采用轻质ABS塑料制成。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，所述发热垫4的导线材料采用12根单丝直径0.05mm的合股裸铜丝。所述挡风衣本体1采用再生纤维素纤维制成。其他部件的连接结构与实施例1相同

实施例3

本实施例与实施例2的不同之处在于，所述挡风衣本体1采用聚丙烯塑料制成。其他部件的连接结构与实施例1相同。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。