车用微型压电式发电装置
车用微型压电式发电装置
一、作品设计背景
随着集成电路和微机电系统技术的发展，小尺寸，低成本，低能耗的大型无线传感器网络得到突破性的发展，它们在建筑物健康监测·公共安全军事以及医学等领域有着广阔的应用前景。这些无线传感器绝大部分都是采用电池供能，但是由于电池存在尺寸大·寿命有限和需要更换等缺点，在一些无线传感器网络中的应用受到限制。能有效的将振动机械能转换成电能提供给无线传感器件，来代替传统的电池供能模式，基于上述背景设计了车用微型压电式发电装置。能有效的将振动机械能转换成电能提供给无线传感器件，来代替传统的电池供能模式。
二、作品设计及原理
本系统采用的是压电陶瓷材料，
在周期性外部载荷作用下，压电体被交替拉伸和压缩，从而在上下表面间产生交变电压；当外力消失，压电陶瓷的弹性变形恢复，金属极片上的电荷也随之消失，如果在悬臂梁的两端设置电能采集电路，适时的将电荷导出加以存储，就可以将环境振动机械能转换为电能，作为电池对外供电。原理图如下：
针对实际的振动环境，改变换能器的结构，调整其固定频率与环境振动源的频率相接近，使得换能器达到共振状态，从而提高输出的电压；
例安装在轮胎上的压电装置
三、创新点
1、充分利用车体震动所带来的能量转化成电能，使能量得到充分的利用。
2、具有结构简单，不发热，无电磁干扰，结构上微小化，可以为汽车各种低耗能电子产品供电。
3、克服了传统电池存在尺寸大·寿命有限和需要更换等缺点以及在一些无线传感器网络中的应用受到限制等特点。
四、作品的先进性
此系统具有结构简单，不发热，无电磁干扰，结构上微小化。在振动能量捕获中有广泛的应用。
该压电材料由于其良好的压电性, 能够有效的实现机械能与电能之间的转换, 而且制成的压电发电装置具有结构简单、寿命长、无电磁干扰等优点。
该装置是一种持久，免维护，清洁的发电装置。
五、推广前景
该设计能满足环境自适应供电的需求，具有长寿命无污染免维护的优点，在不同的发电方式，适应环境条件产生最大的能量输出。大大拓展了无线传感器网络的应用前景，
一系列压电发电的成功应用表明其作为微小功耗器件的电源供应有着良好的发展前景, 特别是在汽车微型传感器领域方面有着较好的前景。