一种路面按压式能量收集装置

1.本实用新型涉及能量回收技术领域中的一种路面按压式能量收集装置。


背景技术：

2.随着经济建设的发展，越来越多的家庭拥有了属于自己的汽车，城市交通中运行的汽车数量也逐步攀升，但也随之带来了交通拥堵的问题。因此，为了能够满足日益增长的交通需求，可供汽车行驶的道路数量也逐渐增多，随之增加的还有交通灯、路灯等与道路交通配套的辅助系统。
3.这些辅助系统数量众多而且需要持续性工作，因此需要大量的能源供给，这一定程度上加重了能源消耗，不利于环保节能。目前，也存在利用汽车驶过路面所产生的振动来发电的装置，将其与路面交通的这些辅助系统电连接，从而能够缓解能源的消耗。
4.但是，现有的能量收集装置体积大，且产电效率不高，埋于道路中时会占用较多路面资源。而且目前大多数能量收集装置需要在道路施工过程时就埋入地下，对于现有的道路，大体积的能量收集装置需要开挖更大面积的路面，耗费工时，且影响路面完工后的美观度。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种路面按压式能量收集装置，其结构紧凑并且便于安装至路面，而且振动能量转化为电能的转化率更高。
6.根据本实用新型实施例，提供一种路面按压式能量收集装置，包括：
7.外壳，其呈圆柱状并埋于地下，所述外壳内部设有内部空间，所述外壳的顶部设有能够连通所述内部空间的通孔；
8.承力杆，其上安装有压块，所述承力杆的一端通过第一弹性件安装在所述外壳的内部，所述承力杆的另一端从所述通孔中伸出并在端部安装有接触组件，所述接触组件露出于地面；
9.多个l形梁，多个所述l形梁绕所述承力杆圆周阵列分布并形成一个发电组，所述压块能够与所述l形梁接触并施加作用力，每个所述l形梁上均贴接有压电膜；
10.能量储存器，其与各个所述压电膜通过导线电连接，用于收集所述压电膜产生的电能。
11.根据本实用新型实施例，进一步地，所述外壳具体为不锈钢件。
12.根据本实用新型实施例，进一步地，所述承力杆与所述外壳的中轴线重合。
13.根据本实用新型实施例，进一步地，所述通孔与所述承力杆相适配，减少所述承力杆的侧向位移。
14.根据本实用新型实施例，进一步地，所述第一弹性件具体为弹簧。
15.根据本实用新型实施例，进一步地，所述压块的数量为至少两个，所述压块沿所述
承力杆的形体方向设置，所述发电组的数量与所述压块的数量一致且与所述压块一一对应设置。
16.根据本实用新型实施例，进一步地，所述接触组件包括压板，所述压板与所述承力杆固定连接，所述压板用于增加与车辆轮胎的接触面积。
17.根据本实用新型实施例，进一步地，所述接触组件还包括接触板和第二弹性件，所述第二弹性件的两端分别连接至所述接触板和所述压板，所述接触板与车辆轮胎直接接触。
18.根据本实用新型实施例，进一步地，所述接触板表面贴接有反光条。
19.根据本实用新型实施例，进一步地，所述路面按压式能量收集装置还包括传感器，所述传感器与所述能量储存器电连接，所述传感器用于检测车流。
20.本实用新型实施例的有益效果至少包括：本实用新型采用圆柱状的外壳，在地面钻出相适配的孔洞后即可进行安装，安装方式简单快捷；而且内部设置有多个l形梁，当车辆驶过压下承力杆时，承力杆上的压块对l形梁施加作用力，从而使得l形梁上贴接的压电膜受压发电，从而产生电能。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
22.图1是本实用新型实施例路面按压式能量收集装置的三维图；
23.图2是本实用新型实施例路面按压式能量收集装置的侧面剖视图。
24.附图标记：100-外壳、110-内部空间、120-通孔、200-承力杆、210-压块、300-第一弹性件、400-接触组件、410-压板、420-第二弹性件、430-接触板500-l形梁、600-压电膜、700-地面。
具体实施方式
25.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。
27.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
28.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
29.本实用新型实施例提供了一种路面按压式能量收集装置，其结构紧凑且外形呈圆柱状，因此在进行安装时，选取与本路面按压式能量收集装置外径相适配的钻头对地面进行钻进，然后即可将本路面按压式能量收集装置安装在钻好的孔洞中完成安装。安装的过程简单快捷，可以在已修建好的路面进行安装工作，可以更大范围地普及本路面按压式能量收集装置。而且，为了提升振动能量的转化率，在本路面按压式能量收集装置内部设置有多个l形梁，其上贴接有压电膜，当汽车驶过而对承力杆施加作用力时，承力杆上的压块能够对多个l形梁进行压迫，从而导致l形梁形变，进而使压电膜受压变形而产生电能。随着l形梁和压电膜数量的增多，单次压迫能够转化更多的电能，从而提升电能转化率。
30.说明书附图1展示了本路面按压式能量收集装置的三维图。本路面按压式能量收集装置埋于地下，得益于其圆柱形的外表，进行路面钻孔后即可对本路面按压式能量收集装置进行快速安装。接触组件400露出于地面700，用于与车辆轮胎直接接触，并将车辆的压力传递至本路面按压式能量收集装置的内部。
31.说明书附图2展示了本路面按压式能量收集装置的侧视剖面图。外壳100为不锈钢材质，其内部设有用于装载其他部件的内部空间110，从而对其他部件起到保护作用。在外壳100的顶部设有能够与内部空间110连通的通孔120，承力杆200能够穿过该通孔120并与外壳100滑动连接。承力杆200的一端通过第一弹性件300与外壳100连接，承力杆200的另一端与接触组件400连接，从而当接触组件400受压是承力杆200能够传递该作用力，第一弹性件300主要起到将承力杆200复位的作用以及减少承力杆200对外壳100造成的冲击。在本实施例中，第一弹性件300具体为弹簧，其压缩方向与承力杆200的形体方向相同。
32.在承力杆200上安装有压块210，其呈圆环状。围绕着承力杆200圆周阵列地设置有多个l形梁500，l形梁500的一端与外壳100固定连接，其另一端悬空并能够与压块210接触。每个l形梁500上均安装有压电膜600，用于将l形梁500的形变机械能转化为电能。当承力杆200受压发生纵向位移时，压块210能够与各个l形梁500接触并对其施加压力，使得l形梁500受压变形，从而使得压电膜600发电，完成电能的转化。
33.将在同一高度呈圆周阵列分布的所有l形梁500和其上的压电膜600设为一个发电组。容易理解地，为了增加单次按压所产生的电能，可以增加一个发电组中l形梁500和与之配套的压电膜600的数量；也可以设置两个或两个以上的发电组，各发电组沿承力杆200的形体方向分布，使得各个发电组位于不同的高度而不会相互干涉，承力杆200上的压块210的数量与发电组数量一致且一一对应设置。
34.各个压电膜600均通过导线与能量储存器(图中未示)电连接，从而将各个压电膜600所产生的电能汇集至能量储存器中进行储存，当外部的路面辅助系统需要电能供给时，可以直接从该能量储存器中获取电能。具体地，导线采用的是防腐蚀防水导线，从而减少长期使用过程中导线所产生的磨损或老化，延长本路面按压式能量收集装置的使用寿命。
35.对于接触组件400，其包括压板410、第二弹性件420和接触板430，压板410与承力杆200固定连接，用于增大承力杆200与车辆轮胎的接触面积，减少两者接触时产生的压强。第二弹性件420具体为弹簧，其两端分别连接至压板410和接触板430，由接触板430与车辆
轮胎直接接触，能够通过第二弹性件420吸收刚接触时产生的瞬时冲击力，从而减少对承力杆200的损伤。具体地，接触板430表面贴接有一层反光条，当有灯光照射时会进行反光，从而对司机或行人进行警示。容易理解地，也可以更换为led发光条，其与能量储存器电连接，从而能够从能量储存器中获取自发光所需要的电能。
36.参照图1～图2，本实用新型实施例中的路面按压式能量收集装置包括外壳100、承力杆200、第一弹性件300、接触组件400、l形梁500和能量储存器。其中，外壳100为本路面按压式能量收集装置的主体结构，具体为不锈钢件，用于装载其他部件并对其他部件进行保护。外壳100呈圆柱状，用于埋在地下吸收路面振动能量。外壳100的内部设有能够容置其他部件的内部空间110，在外壳100的顶部设有能够连通该内部空间110的通孔120，该通孔120位于外壳100的顶部中央。
37.承力杆200呈圆杆状，其能够穿过通孔120，且通孔120与承力杆200的外形相适配，从而减少承力杆200在穿过通孔120后的侧向移动。承力杆200与外壳100的中轴线重合。承力杆200上安装有用于传递压力的压块210，其呈圆环状。
38.第一弹性件300具体为弹簧，其两端分别连接至承力杆200的一端以及外壳100，处于压缩状态，用于将承力杆200复位以及减轻承力杆200对外壳100的冲击。
39.接触组件400安装在承力杆200的另一端，用于与车辆轮胎接触，起到增加承力杆200与车辆轮胎接触面积的作用。
40.l形梁500的数量为多个，且均绕承力杆200圆周阵列分布。l形梁500的一端与外壳100固定连接，另一端悬空并能够与压块210发生接触。压电膜600的数量与l形梁500的数量一致且与l形梁500一一对应设置。压电膜600贴接在l形梁500上，从而当l形梁500被压块210压迫而发生形变时，压电膜600也随之形变，通过正压电效应将机械能转化为电能。正压电效应指的是压电体受到外机械力作用而发生电极化，并导致压电体两端表面内出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与外机械力成正比。应用正压电效应产生电流的压电膜600为现有技术，在此不再赘述。
41.能量储存器与各个压电膜600通过导线进行电连接，压电膜600所产生的电能经过导线传输至能量储存器中进行保存，当外界设备需要使用电能时可从能量储存器中获取。能量储存器在本技术中指能够储存电能的设备或装置。
42.进一步地，同一高度圆周阵列分布的l形梁500以及其上的压电膜600为一个发电组，压块210的数量为至少两个且压块210沿承力杆200的形体方向设置，发电组的数量与压块210的数量一致且一一对应设置，当承力杆200受压发生移动时，各个压块210对与之对应的l形梁500施压，从而增加单次受压所转化的电能，提升转化率。
43.进一步地，接触组件400包括压板410、第二弹性件420和接触板430。压板410与承力杆200固定连接，用于增大承力杆200与车辆轮胎的接触面积，减少两者接触时产生的压强。第二弹性件420具体为弹簧，其两端分别连接至压板410和接触板430，接触板430用于直接与车辆轮胎接触。安装时，接触板430露出于地面700，当车辆驶过并压迫接触板430时，第二弹性件420首先被压缩，吸收汽车碾过时的瞬时冲击力，然后通过压板410和承力杆200将压力传递至各个l形梁500上实现机械能转化。
44.进一步地，接触板430上贴接有反光条，当有灯光照射时能反射光线，从而起到警示作用。容易理解地，反光条也可以替换为led发光条，其由能量储存器进行供能，从而能够
自行发光，起到更好的警示效果。
45.进一步地，本路面按压式能量收集装置还包括传感器，其与能量储存器电连接，用于检测车流。具体地，可以采用接触式传感器，当车辆驶过并按压承力杆200时传感器即被触发，通过一段时间内被触发的次数可以估算出此时的车流密度。也可以采用视觉传感器，通过设置在路面并对路面进行持续性拍摄以获取车流密度信息。
46.容易理解地，本路面按压式能量收集装置也可被应用于人行道，当行人路过并踩踏接触组件400时也可产生电能。
47.以上是对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。