本實用新型屬于發(fā)電裝置技術領域，具體涉及一種用于瀝青路面的壓電發(fā)電裝置。

背景技術：

瀝青路面在車輛作用下，會產生應力、應變、位移和振動，這些響應會給路面帶來應變能，并最終通過振動以熱能形式散發(fā)到外界中。在使用期內，路面要經受上億次的機械振動，這對于路面來說是不利的。但從能量轉化角度來說，卻是一種可以轉化利用的能量。

利用壓電效應可以將交通荷載對路面所做的機械功部分轉化為電能并加以利用。當晶體表面受到某方向外力的作用時，內部就產生電極化現(xiàn)象，同時在某兩個表面上產生符號相反的電荷，而且所產生的電荷量與施加外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應。

利用壓電效應將機械能轉化成電能，已得到廣泛的研究和利用。壓電陶瓷、壓電聚合物等在生物、醫(yī)療、軍事等領域得到了廣泛的利用。壓電元件、壓電材料的生產等也逐步成熟。然而在道路應用方面，國外的路面能量收集與轉化系統(tǒng)的技術處于保密階段，未有任何的技術資料可供參考。在國內還未有路面機械能的電轉化與收集的實際應用，尚處于理論研究和室內模擬的初級階段。

現(xiàn)有的關于瀝青路面機械能收集方法以制備各種形式的壓電換能器為主，然而壓電換能器不合理的埋設和使用方式會對路面和壓電換能器造成損壞，例如以開挖的形式埋置壓電換能器會影響路面使用壽命；瀝青混合料中的尖銳集料會損害壓電換能器及用于連接電路的導線等。

技術實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種用于瀝青路面的壓電發(fā)電裝置，該裝置埋設及使用方式合理，不會對路面和裝置造成損壞。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種用于瀝青路面的壓電發(fā)電裝置，包括整流電路、金屬頂板和設置在金屬頂板正下方的金屬底板，整流電路與金屬頂板和金屬底板分別連接，金屬頂板和金屬底板之間均布有多個壓電換能器，每個壓電換能器與金屬頂板和金屬底板分別連接。

所述的金屬頂板與金屬底板之間的間隙中還填充有封裝材料。

所述封裝材料的材質為瀝青砂。

所述的金屬底板上設置有多個用于放置壓電換能器的凹槽，壓電換能器設置在凹槽中，凹槽的深度小于壓電換能器的高度。

所述壓電換能器在金屬底板上的均布方式為，橫向設置兩個，縱向間隔0.5～1m延伸設置。

所述的凹槽的橫截面形狀與壓電換能器的形狀相適配。

所述的壓電換能器通過銅粉導電膠分別與金屬頂板和金屬底板粘接固定。

所述的壓電換能器選用壓電陶瓷或壓電晶體，其截面形狀為矩形、圓形或環(huán)形。

所述的金屬頂板和金屬底板均為長方形板件，金屬頂板和金屬底板正對設置，材質均為黃銅。

所述整流電路上連接有直流換能器，直流換能器上連接有蓄電池。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型的用于瀝青路面的壓電發(fā)電裝置通過將壓電換能器設置在金屬頂板和金屬底板之間，能夠使金屬頂板和金屬底板保護壓電換能器不被瀝青混合料中的尖銳集料破壞，只需對現(xiàn)有的道路進行簡單改造，將本實用新型的發(fā)電裝置鋪設在路面內，便能夠利用瀝青路面上車輛通過時的碾壓作用來發(fā)電。

進一步的，通過在金屬頂板與金屬底板之間的間隙中填充有封裝材料，通過封裝材料的支撐作用，增大了金屬頂板與金屬底板的受力面積，能夠防止金屬頂板和金屬底板在車輛的多次碾壓后變形損壞。

進一步的，通過在金屬底板上設置凹槽，將壓電換能器設置在該凹槽內，通過凹槽，能夠使壓電換能器穩(wěn)定的設置在金屬頂板與金屬底板之間，保證了發(fā)電裝置的完整性，和長期使用性能。

進一步的，通過在整流電路上連接直流換能器，直流換能器上連接蓄電池，蓄電池能夠將本實用新型的發(fā)電裝置發(fā)出的電能進行儲存，使得電能得到更好的利用。

【附圖說明】

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型的金屬底板的結構示意圖。

圖中，1.金屬頂板，2.壓電換能器，3.金屬底板，4.封裝材料，5.凹槽，6.整流電路，7.直流換能器，8.蓄電池。

【具體實施方式】

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。

如圖1和圖2所示，本實用新型提供一種用于瀝青路面的壓電發(fā)電裝置，鋪設在瀝青路面上使用，包括金屬頂板1，壓電換能器2，金屬底板3，封裝材料4，整流電路6，直流換能器7和蓄電池8，金屬底板3設置在金屬頂板1的正下方，整流電路6與金屬頂板1和金屬底板3分別連接，整流電路6上還與直流換能器7連接，直流換能器7于蓄電池8連接，壓電換能器2均布在金屬頂板1和金屬底板3之間，每個壓電換能器2與金屬頂板1和金屬底板3分別連接，封裝材料4填充在金屬頂板1與金屬底板3之間的間隙中，封裝材料4的材質為瀝青砂，金屬底板3上設置有多個用于放置壓電換能器2的凹槽5，壓電換能器2設置在凹槽5中，凹槽5的深度小于壓電換能器2的高度。

金屬頂板1是一個長方形板，其長度視所鋪設的瀝青路面長度而定，寬度為一條輪跡分布帶的寬度，為30cm，厚度為0.5～2cm，使用時放置在壓電換能器2上方，并用銅粉導電膠與壓電換能器2粘結固定。

壓電換能器2采用現(xiàn)有的壓電換能器，截面形狀可以為矩形、圓形、環(huán)形等多種形狀的壓電陶瓷或壓電晶體。

金屬底板3是與金屬頂板1平行且形狀相同，大小相等的長方形板，壓電換能器2能夠放置于凹槽5中，用銅粉導電膠將壓電換能器2與凹槽5的底部粘結固定，凹槽5的橫截面形狀與壓電換能器2的形狀相適配，凹槽5的深度小于壓電換能器2的厚度。在金屬底板3的寬度方向上設置兩個凹槽5，凹槽5在金屬底板3的長度方向每隔0.5～1m一處。

金屬頂板1和金屬底板3作為發(fā)電裝置的正、負電極，材質為黃銅。金屬頂板1和金屬底板3通過導線與整流電路6相連，整流電路6通過直流換能器7與蓄電池8相連。所有壓電換能器2以并聯(lián)的方式連接，連接電路的導線用銅粉導電膠固定在金屬底板3上或在金屬底板3內置電路。銅粉導電膠的材質為雙鍵DB2011銅粉導電膠。

整流電路6為常規(guī)的整流電路，直流換能器7也為本領域常規(guī)直流換能器。

使用時將本裝置鋪設在路面的輪跡分布帶上，路面深度為2cm。

實施例

本實施例的用于瀝青路面的壓電發(fā)電裝置的結構如下：

采用截面形狀為矩形的壓電換能器2，壓電換能器2的長度為2cm，寬度為2cm，厚度為0.5cm；用雙鍵DB2011銅粉導電膠將其粘結固定在金屬底板3上的凹槽5上，凹槽5的長度和寬度略大于壓電換能器2的長度和寬度，均為2.1cm，其深度略小于壓電換能器2的厚度，為0.4cm，凹槽5的數(shù)量在寬度方向上是兩個，在長度方向上每隔1m設置一處；用導線將各個壓電換能器2采用電學并聯(lián)的方式連接起來，將導線粘結在金屬底板3上，避免導線受到破壞。

金屬頂板1和金屬底板3材質為黃銅，長度視瀝青路面長度而定，寬度為30cm，厚度為1cm。將金屬頂板1蓋在壓電換能器2上并用雙鍵DB2011銅粉導電膠粘結固定，金屬頂板1、壓電換能器2與金屬底板3形成了一個整體，金屬頂板1和金屬底板3之間的空隙全部用封裝材料4瀝青砂填充。

將金屬頂板1和金屬底板3作為壓電發(fā)電裝置的正、負電級，各引出一條導線與整流電路6連接，整流電路6通過直流換能器7與蓄電池8相連，形成完整的路面能量收集及儲存裝置。

進行路面施工時，在輪跡分布帶上鋪設本壓電發(fā)電裝置，其路面深度為2cm，然后再鋪設瀝青路面的表面層。

本實用新型實例的工作原理：

當車輛經過，施加行車荷載時，荷載會由金屬頂板1傳遞至壓電換能器2，根據正壓電效應，壓電換能器2可將機械能轉化為電能，并通過導線將電能輸出，經過整流電路6和直流換能器7儲存至蓄電池8中。

其中金屬頂板1可以傳遞荷載并保證受力均勻，壓電換能器2和導線分別被凹槽5和金屬底板3保護，不會被周圍尖銳集料破壞。

本實用新型的有益效果是：(1)只需對現(xiàn)有的道路進行簡單改造，將壓電裝置鋪設在路面內，便可收集和儲存瀝青路面能量；(2)金屬頂板和金屬底板可保護壓電換能器和連接電路的導線不被瀝青混合料中的尖銳集料破壞；(3)金屬底板上的凹槽可以有多種不同形狀，能夠適用不同截面形式的壓電換能器。