本實用新型屬于混合發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型混合發(fā)電模式的公交車壓能轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)：

公交車具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟、便捷等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于城市運輸，并已成為都市必備的交通工具，每天都有大量的人搭乘公交車出行，這已成為許多人生活中的一部分，為了可持續(xù)發(fā)展，各方人士都主張使用公共交通工具如公交車出行。公交車每天的載客量難以估量。當(dāng)人們在上下公交車時，會出現(xiàn)勢能的轉(zhuǎn)換，在公交車的上下車入口處能量轉(zhuǎn)換設(shè)置，將人做功產(chǎn)生的勢能轉(zhuǎn)換為電能存儲起來，并加以利用。目前還并未出現(xiàn)該裝置能較好的利用此處產(chǎn)生的勢能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種新型混合發(fā)電模式的公交車壓能轉(zhuǎn)換裝置，充分利用在公交車出入口處產(chǎn)生的勢能，轉(zhuǎn)化為電能，為混合動力車輛供電，減少了車輛運行油耗。

一種新型混合發(fā)電模式的公交車壓能轉(zhuǎn)換裝置，包括支撐底板、頂板機構(gòu)、機械發(fā)電機構(gòu)、充電模塊9以及充電控制模塊10；

所述頂板機構(gòu)、機械發(fā)電機構(gòu)、充電模塊9以及充電控制模塊10設(shè)置于支撐底板上；

所述機械發(fā)電機構(gòu)、充電模塊以及充電控制模塊依次相連；

所述的機械發(fā)電機構(gòu)包括有刷發(fā)電機6與曲柄搖桿機構(gòu)7，所述頂板機構(gòu)包括頂板2與減震器1，減震器設(shè)置于頂板與支撐底板之間；

所述曲柄搖桿機構(gòu)的搖桿固定于頂板下方，曲柄與有刷電機的轉(zhuǎn)子相連；

所述支撐底板設(shè)置于出入口踏板處。

所述頂板上設(shè)置有壓電陶瓷發(fā)電模塊，且與所述充電模塊相連。

所述有刷電機外側(cè)設(shè)有保護罩，包括相互垂直的兩塊保護板，固定在支撐底板上。

所述壓電陶瓷發(fā)電模塊設(shè)置于頂板與保護罩的水平保護板之間。

所述曲柄搖桿機構(gòu)至少包括兩個曲柄，曲柄之間設(shè)置有連接軸；相鄰兩曲柄之間至少包括兩個有刷電機，有刷電機的轉(zhuǎn)子軸均固定于連接軸上，相鄰曲柄相差90°。

該新型混合發(fā)電模式的公交車壓能轉(zhuǎn)換裝置結(jié)合了壓電陶瓷發(fā)電與閉合線圈切割磁感線發(fā)電，提高了發(fā)電效率。該新型混合發(fā)電模式的公交車壓能轉(zhuǎn)換裝置發(fā)電動作頻率高，發(fā)電效率高。發(fā)電機的閉合線圈切割磁感線發(fā)電需要轉(zhuǎn)子做圓周運動，而動作踏板的運動形式為 擺動，要把踏板的擺動與轉(zhuǎn)子圓周運動結(jié)合起來就需要用到平面連桿機構(gòu)中的曲柄搖桿，曲柄搖桿機構(gòu)可以將搖桿的擺動的運動帶動曲柄進行圓周運動，因此將搖桿作為作為連架桿，固定于動作頂板機構(gòu)與支撐座上方的頂板，即車出入口的踏板，當(dāng)頂板發(fā)生開啟閉合運動時，就會引起搖桿的擺動。通過連桿，將運動傳遞到曲柄上，而曲柄則固定于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上為連架桿，當(dāng)搖桿的運動傳遞到曲柄時，曲柄發(fā)生圓周運動，即可使轉(zhuǎn)子做圓周運動，切割磁感線發(fā)電。但這類曲柄搖桿機構(gòu)會出現(xiàn)死點，及當(dāng)搖桿為原動件時，曲柄轉(zhuǎn)動會出現(xiàn)頂死狀態(tài)，曲柄運動一周會出現(xiàn)兩個死點，相差角度為180度，因此為避免裝置在運動過程中出現(xiàn)頂死狀態(tài)，可將多個發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接在一起，兩個相鄰轉(zhuǎn)子上的曲柄須相差90度，通過間隔的角度，可以避免死點的出現(xiàn)，使發(fā)電機可以完成圓周運動，同時在此機構(gòu)中可以安裝多臺發(fā)電機，使頂板的運動同時帶動多臺發(fā)電機運動，提高發(fā)電效率。

當(dāng)人在上下車對踏板產(chǎn)生作用時，頂板出現(xiàn)開啟閉合運動，頂板的活動用鉸鏈支座與支撐座相連，則在其運動過程中，頂板平面會與固定的平面之間出現(xiàn)一定的夾角，夾角的大小隨頂板的運動而改變，壓電陶瓷發(fā)電的條件需要陶瓷片發(fā)生形變，利用這一特點，將壓電陶瓷片的一端固定于頂板上，另一端固定于支撐座的固定平面，這就使得踏板在運動時也會帶動壓電陶瓷片運動使其產(chǎn)生形變，從而使壓電陶瓷片也可以在此過程中產(chǎn)生電能，實現(xiàn)材料發(fā)電，機械發(fā)電和新材料發(fā)電的有效結(jié)合，提高發(fā)電效率。

有益效果

本實用新型提供了一種新型混合發(fā)電模式的公交車壓能轉(zhuǎn)換裝置，包括支撐底板、頂板機構(gòu)、機械發(fā)電機構(gòu)、充電模塊9以及充電控制模塊10；所述頂板機構(gòu)、機械發(fā)電機構(gòu)、充電模塊9以及充電控制模塊10設(shè)置于支撐底板上；所述機械發(fā)電機構(gòu)、充電模塊以及充電控制模塊依次相連；所述的機械發(fā)電機構(gòu)包括有刷發(fā)電機6與曲柄搖桿機構(gòu)7，所述動作頂板機構(gòu)包括頂板2與減震器1，減震器設(shè)置于頂板與支撐底板之間；所述曲柄搖桿機構(gòu)的搖桿固定于頂板下方，曲柄與有刷電機的轉(zhuǎn)子相連；所述支撐底板設(shè)置于公交車車門踏板處。本實用新型的結(jié)構(gòu)簡潔，安裝方便，發(fā)電動作頻率高，電量控制高效，電能輸出穩(wěn)定，實現(xiàn)了機械發(fā)電和新材料發(fā)電的有效結(jié)合。

附圖說明

圖1為本實用新型的作業(yè)流程圖；

圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)分解圖；

圖3為本實用新型的機械發(fā)電結(jié)構(gòu)簡圖；

圖4為本實用新型的減震器簡圖；

圖5為本實用新型的整體簡圖；

圖6為本實用新型曲柄搖桿的簡圖。

標(biāo)號說明：1-減震器、2-頂板、3-支撐板、4-垂直保護板、5-水平保護板、6-有刷發(fā)電機、7-曲柄搖桿機構(gòu)、8-壓電陶瓷模塊、9-充電模塊、10-充電控制釋放模塊。

具體實施方式

下面將結(jié)合實例和附圖對本實用新型做進一步的說明。

如圖2-圖6所示，一種新型混合發(fā)電模式的公交車壓能轉(zhuǎn)換裝置，包括支撐底板、頂板機構(gòu)、機械發(fā)電機構(gòu)、充電模塊9以及充電控制模塊10；

所述頂板機構(gòu)、機械發(fā)電機構(gòu)、充電模塊9以及充電控制模塊10設(shè)置于支撐底板上；

所述機械發(fā)電機構(gòu)、充電模塊以及充電控制模塊依次相連；

所述的機械發(fā)電機構(gòu)包括有刷發(fā)電機6與曲柄搖桿機構(gòu)7，所述頂板機構(gòu)包括頂板2與減震器1，減震器設(shè)置于頂板與支撐底板之間；

所述曲柄搖桿機構(gòu)的搖桿固定于頂板下方，曲柄與有刷電機的轉(zhuǎn)子相連；

所述支撐底板設(shè)置于出入口踏板處。

所述曲柄搖桿機構(gòu)至少包括兩個曲柄，曲柄之間設(shè)置有連接軸；相鄰兩曲柄之間至少包括兩個有刷電機，有刷電機的轉(zhuǎn)子軸均固定于連接軸上，相鄰曲柄相差90°。

本實用新型依據(jù)公交車上下車處底板為原型設(shè)計，結(jié)合壓電陶瓷發(fā)電的動作需要對其結(jié)構(gòu)進行一定程度的改造?，F(xiàn)在市面主要的的新能源動力公交車主要是雙開門的設(shè)計是對開設(shè)計，這一設(shè)計就需要比較寬敞的平面運動空間，所以在使用了這類門的客車車型中，車輛出入口都需要設(shè)計出50*100(cm)寬的入口踏板，此處區(qū)域是禁止站立。本實用新型可單獨作為一個整體，即所有結(jié)構(gòu)都可以安裝于支撐座上，此裝置的支撐座由支撐板3、垂直保護板4和水平5結(jié)合而成。

此處是區(qū)域是每個上下車的人的必經(jīng)之路，這也就意味著每一個搭乘公交車的人在進入車輛時會對入口處踏板作用，下車時也會對下車處的踏板作用。而這兩次的作用是因為人踩在踏板上對其施加了力。而這里的力就是人的重力產(chǎn)生的，大小由人的質(zhì)量而定，根據(jù)人體質(zhì)量的百分之位數(shù)為95％在400N到800N，方向豎直向下。根據(jù)牛頓運動定律。

F＝Ma W＝FS(S運動位移/m，a加速度m/s)。

可知要想將人上下車輛的所產(chǎn)生力的作用轉(zhuǎn)化為可以被使用的能量就需要使人的重力在 力的作用點產(chǎn)生位移，即踏板需要產(chǎn)生一定的位移。根據(jù)此動作需要，將踏板設(shè)計為可以上下擺動的踏板，為了保證上下車人的安全，此擺動大小不能過大。

機械發(fā)電機構(gòu)的主要構(gòu)件是有刷發(fā)電機6，即閉合線圈轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生電流。此次本實用新型只安裝了兩個有刷發(fā)電機6，但是在具體應(yīng)用過程中可根據(jù)實際發(fā)電要求適當(dāng)?shù)脑黾影l(fā)電機的數(shù)量。因為發(fā)電機是由出入口的踏板即動作頂板機構(gòu)的頂板2驅(qū)動的，并且安裝于動作頂板機構(gòu)之下，所以預(yù)留的空間完全可以滿足安裝發(fā)電機的要求。

發(fā)電機驅(qū)動需要圓周力驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，而頂板2運動是在一定角度的擺動運動，因此要連接這兩種運動，必須用到鉸鏈四桿機構(gòu)7。選定其中的發(fā)電機轉(zhuǎn)子作為機架之后，其中與發(fā)電機相連能夠做整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件被稱作曲柄，與踏板相連的只能在某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動的構(gòu)件稱為搖桿，即曲柄搖桿機構(gòu)。當(dāng)外力即人上下車時對動作頂板機構(gòu)與支撐座有向下作用，使頂板2閉合，頂板2帶動機械發(fā)電機構(gòu)與壓電陶瓷發(fā)電機構(gòu)8運動，在外力撤銷后，頂板2在減震器1的推動下，恢復(fù)到開啟狀態(tài)。每個搭乘公交車的人在上車或下車活動中都能激起一次開啟閉合運動。即每個人可使踏板運動兩個周期。

本實用新型的壓電陶瓷模塊8安裝的壓電陶瓷材料為并聯(lián)型矩形雙晶壓電發(fā)電片，陶瓷片：50mmx50mm，基板：70mmx50mm，懸臂支撐，自由端最大變形量7mm。簡支支承，中間位置最大位移量3mm。電壓輸出值：0<U<15V；電流輸出值：0<I<8ma。本實用新型上安裝了三塊實驗板，實驗板固定于頂板2與整體聯(lián)接處，可以隨著頂板2的上下擺動一同發(fā)生形變，從而產(chǎn)生電能。壓電陶瓷片同樣可以根據(jù)需要沿著聯(lián)接處布置，橫向展開，也可以將多壓電晶片與金屬薄板粘接交替重疊而構(gòu)成壓電疊堆，層間使用銀、石墨合金作為內(nèi)電極。晶體沿晶片厚度方向極化，且方向相同。外力垂直于電極激勵，豎向展開，將多個壓電陶瓷片的彎曲運動疊加，提高發(fā)電效率。

充電模塊9用到了集成電路，主要由KA7500B芯片為核心，多類型的電阻、電感、三極管、過電容、二極管、LED二極管連接而成。控制電流的輸入與輸出。在輸入端，有機械發(fā)電機構(gòu)和壓電陶瓷機構(gòu)8產(chǎn)生的電能進過8.4V的整流器整流后接入輸入端，電流進過KA7500B芯片調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為24V的穩(wěn)定直流電壓，24V電壓為目前車輛電器設(shè)備的額定電壓，正好可以給車載電器供電，并可以通過正負極兩個輸出端與充電控制釋放模塊10相連，將獲得的電能調(diào)節(jié)后輸出。

本裝置的發(fā)電工作示意圖如圖1所示。

電控制釋放模塊10由數(shù)碼電壓表，多類型二極管、三極管、LED二極管、電容連接而成。是用來控制充電模塊9收集的電能的釋放，電能經(jīng)過充電模塊9輸出后連接到充電控制釋放模塊10的輸入端，充電控制釋放模塊10主要承擔(dān)兩個個任務(wù)。首先，輸入電能經(jīng)過控制電 路條件接入蓄電池，保證蓄電池可以完成蓄電任務(wù)；第二，在在裝置運行的過程中，控制電壓表時刻監(jiān)測蓄電池的帶電量。采用單片機的數(shù)字電壓表，其精度高、抗干擾能力強，集成方便。其清晰直觀的顯示，準(zhǔn)確度高等特點可以滿足我們對充電電路實時觀察的要求。為了使電能可以得到充分的利用，在電路檢測到蓄電池已經(jīng)充電完成后，裝置運行產(chǎn)生的剩余電能將經(jīng)過控制電路輸出，控制電路連接出兩個輸出端，將剩余電量直接與車載電器相連。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本實用新型的應(yīng)用不限于上述的實例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或更換，例如本實用新型的可以為階梯，安裝于超市，居民小區(qū)，學(xué)校等人流量大的區(qū)域，所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。