一种轨道电能收集装置的制作方法

本实用新型涉及新能源技术领域，尤其涉及一种轨道电能收集装置。

背景技术：

随着化石能源的短缺，和环境的污染，越来越多的研究人员都开始研究新的能源以求实现能源高效利用的同时，可以实现能源的清洁化。现有技术中已有利用轨道的震动进行发电的装置，而现有技术中的发电装置结构较为复杂。

因此，如何提供一种结构简单的轨道电能收集装置，就成了新能源技术领域的需求！

技术实现要素：

为克服现有的利用轨道发电的装置结构复杂的技术问题，本实用新型提供了一种轨道电能收集装置。

本实用新型解决技术问题的方案是提供一种轨道电能收集装置，其用于收集轨道震动的能量产生电能，该电能收集装置包括压电收集包和电能存储装置，所述压电收集包设置在轨道上，所述压电收集包包括多个压电收集单元，所述多个压电收集单元相互电性串联和/或并联连接，多个压电收集单元相互连接后并和电能存储装置电性连接，所述轨道上的车行驶时，所述压电收集单元通过压电效应产生电能并将电能存储在电能存储装置中。

优选地，所述多个压电收集单元电性串联连接组成压电收集单元组，所述压电收集单元组并联并通过导线穿过保护层以和电能存储装置电性连接。

优选地，所述轨道电能收集装置还包括充电管理模块，所述压电收集包通过充电管理模块和电能存储装置电性连接。

优选地，所述压电收集单元包括压电材料层、第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极设置在压电材料层相对的两表面，在压电材料层受压变形时，所述第一电极和第二电极两者之一为压电收集单元的正极，另一者为压电收集单元的负极。

优选地，所述第一电极和第二电极为涂覆或镀在压电材料层表面的导电层。

优选地，所述压电材料层为PVDF层。

优选地，所述PVDF层的厚度为20-50um。

优选地，所述压电收集包的厚度为30-150um。

优选地，所述电能存储装置包括一个电池；或所述电能存储装置包括多个电池，所述多个电池电性串联和/或并联连接。

优选地，所述轨道包括钢轨和轨枕，所述钢轨设置在轨枕上方，所述压电收集包设置在钢轨的底面或上表面。

与现有技术相比，本实用新型的轨道电能收集装置包括压电收集包和电能存储装置，所述压电收集包设置在轨道上，所述压电收集包包括多个压电收集单元，所述多个压电收集单元相互电性串联和/或并联连接，多个压电收集单元相互连接后并和电能存储装置电性连接，所述轨道上的车行驶时，所述压电收集单元通过压电效应产生电能并将电能存储在电能存储装置中，轨道电能收集装置结构简单，生产成本低，易于推广。

本实用新型的多个压电收集单元电性串联连接组成压电收集单元组，所述压电收集单元组并联并通过导线穿过保护层以和电能存储装置电性连接，产生的电压和电量较多，使电能收集更快。

本实用新型的轨道电能收集装置还包括充电管理模块，所述压电收集包通过充电管理模块和电能存储装置电性连接，充电管理模块让充电更快，且适应压电收集包产生的不同的电压和电流。

本实用新型的压电材料层为PVDF层，具有PVDF层具有很强的耐磨性和抗冲击性能，而且在极端严酷与恶劣的环境中有很高的抗紫外线性能，耐老化性，耐腐蚀性等性能。能够适应不同地方的轨道环境，寿命较长，且由于PVDF层耐性很好，以致其寿命高，大大降低了建设成本，并且简单易行。

本实用新型的电能存储装置包括多个电池，所述多个电池电性串联和/或并联连接，其存储电能的量大。

本实用新型的压电收集包的厚度为30-150um，其设置在轨道上时，不影响轨道的正常使用。

【附图说明】

图1是本实用新型轨道电能收集装置在轨道上设置的立体结构示意图。

图2是本实用新型轨道电能收集装置的电路模块结构示意图。

图3是本实用新型压电收集包的剖视结构示意图。

图4是本实用新型压电收集单元的结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种轨道电能收集装置1，该轨道电能收集装置1设置在轨道上，在轨道上的车辆行驶时，轨道电能收集装置1会受到车辆的压力，轨道电能收集装置1通过压电效应产生电能并存储起来，以供其他装置使用。

请参阅图2，电能收集装置包括压电收集包10、充电管理模块20和电能存储装置30。压电收集包10，充电管理模块20和电能存储装置30依次电性串联连接。其中，压电收集包10设置在轨道上，其用于通过压电效应产生电能。压电收集包10产生的电能经过充电管理模块20存储在电能存储装置30中。

请参阅图3，压电收集包10的厚度为30-150um(微米)，优选为50-100um。其包括压电收集单元11和保护层12。压电收集单元11设置在保护层12中，压电收集单元11通过导线13穿过保护层12和充电管理模块20、电能存储装置30电性串联连接。压电收集单元11通过压电效应产生电能。

压电收集单元11有多个，多个压电收集单元11相互电性串联和/或并联连接。即多个压电收集单元11可只电性串联连接，形成一压电收集单元组，压电收集单元组再与电能存储装置30电性连接，此时压电收集单元组的输出电压大于单个压电收集单元11的输出电压，输出电能总量等于单个压电收集单元11的输出电能的量；多个压电收集单元11也可只电性并联连接，多个压电收集单元11并联连接后再与电能存储装置30电性连接，此时压电收集单元组的输出电压等于单个压电收集单元11的输出电压，压电收集单元11并联后的输出电能总量大于单个压电收集单元11的输出电能的量；多个压电收集单元11可先电性串联连接，形成压电收集单元组，再电性并联连接，由多个压电收集单元组并联连接后再与电能存储装置30电性连接，此时压电收集单元组并联后的输出电能总量大于单个压电收集单元11的输出电能的量，输出电压也大于单个压电收集单元11的输出电压。优选地，多个压电收集单元11先电性串联连接形成压电收集单元组，压电收集单元组再电性并联连接。进一步优选地，每个压电收集单元组中的压电收集单元11的数目一致。具体的，在本实施例中，共有n×m个压电收集单元11，其中，每n个压电收集单元11电性串联连接形成一个压电收集单元组，再由m个压电收集单元组串联，其通过导线13穿出保护层12和充电管理模块20、电能存储装置30电性串联连接。可以理解，压电收集单元11之间的电性连接也采用导线13连接。可以理解，本实用新型所述的多个为至少两个。

压电收集单元11包括压电材料层111，第一电极112和第二电极113。第一电极112和第二电极113设置在压电材料层111在相对的两表面。压电材料是受到压力作用时会在相对的两表面出现电压的材料。压电材料层111优选为铁电聚合物层，如聚偏二氟乙烯PVDF；聚偏二氟乙烯三氟乙烯PVDF-TrFE，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，聚四氟乙烯TEFLON等。压电材料层111进一步优选为PVDF层，PVDF层有很强的耐磨性和抗冲击性能，而且在极端严酷与恶劣的环境中有很高的抗紫外线性能，耐老化性，耐化学腐蚀性等性能，其能够适应不同地方的轨道环境，寿命较长。在压电材料层111受压变形时，第一电极112和第二电极113两者之一为压电收集单元11的正极，另一者为压电收集单元11的负极。优选地，第一电极112和第二电极113为涂覆在压电材料层111相对两表面的导电层，或为镀在压电材料表面的导电层。导电层优选为金属层或者合金层，进一步优选为铜层。PVDF层优选为PVDF薄膜。所述PVDF层的厚度为20-50um，优选为20-40um。

保护层12对其内的压电收集单元11起保护作用。保护层12内设一容置空间以容置压电收集单元11并把压电收集单元11密闭。压电收集单元11一侧的保护层厚度为10-40um，优选为15-30um。保护层12具有绝缘、防紫外线，耐化学腐蚀，耐候等特性，保护层12的设置提高了压电收集包10的寿命，且使压电收集包10之间相互绝缘，其中某一个压电收集包10有问题便于检查出来和维修。保护层12为绝缘耐温层，进一步优选为聚酰亚胺层。聚酰亚胺层耐高低温，耐辐射，绝缘性好，不易燃烧，无毒，符合环保要求。可以理解，保护层12内设置多个电性串联和/或并联的压电收集单元11。

充电管理模块20优选为一充电管理电路，其控制电能存储装置的充电。

电能存储装置30存储电能。电能存储装置30优选为电池，进一步优选为铅酸蓄电池。

轨道为火车、高铁等有轨车辆的轨道。在本实施例中，轨道包括钢轨和轨枕，所述钢轨设置在轨枕上方，压电收集包10设置在钢轨的底面或上表面，在轨道上的车行驶时压电收集包10中的压电材料层受到压力从而通过压电效应产生电能并存储在电能存储装置30中。压电收集包10的厚度很薄，其设置在钢轨的上表面时，也不会影响其上车辆的正常运行。

与现有技术相比，本实用新型的轨道电能收集装置包括压电收集包和电能存储装置，所述压电收集包设置在轨道上，所述压电收集包包括多个压电收集单元，所述多个压电收集单元相互电性串联和/或并联连接，多个压电收集单元相互连接后并和电能存储装置电性连接，所述轨道上的车行驶时，所述压电收集单元通过压电效应产生电能并将电能存储在电能存储装置中，轨道电能收集装置结构简单，生产成本低，易于推广。

本实用新型的多个压电收集单元电性串联连接组成压电收集单元组，所述压电收集单元组并联并通过导线穿过保护层以和电能存储装置电性连接，产生的电压和电量较多，使电能收集更快。

本实用新型的轨道电能收集装置还包括充电管理模块，所述压电收集包通过充电管理模块和电能存储装置电性连接，充电管理模块让充电更快，且适应压电收集包产生的不同的电压和电流。

本实用新型的压电材料层为PVDF层，具有PVDF层具有很强的耐磨性和抗冲击性能，而且在极端严酷与恶劣的环境中有很高的抗紫外线性能，耐老化性，耐腐蚀性等性能。能够适应不同地方的轨道环境，寿命较长，且由于PVDF层耐性很好，以致其寿命高，大大降低了建设成本，并且简单易行。

本实用新型的电能存储装置包括多个电池，所述多个电池电性串联和/或并联连接，其存储电能的量大。

本实用新型的压电收集包的厚度为30-150um，其设置在轨道上时，不影响轨道的正常使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本实用新型的保护范围之内。