本发明专利技术公开一种用于振动能量采集的智能服装，包括织物面料，在织物面料的外表面附着振动能量采集材料，所述振动能量采集材料与能量存储单元和能量管理单元依次电连接；所述振动能量采集材料通过压电方式采集能量，用于采集环境振动或物体运动所产生的振动能量，采集到的振动能量被能量存储单元存储起来，最后通过能量管理单元的控制输出电源，并对外接电子产品供电。本发明专利技术通过采集振动能量，解决了传统电池电源长期或持续性供给的问题，同时解决了传统电池对环境的污染问题，柔性材料的选择与制备对环境振动频率的选择性更好，且不会受到环境或物体在振动方向上的限制，具有结构简单，工艺成本低的优点，具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种智能服装，特别是涉及一种用于振动能量采集的智能服装面料。
技术介绍
在智能服装中，微电机系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical Systems)扮演着重要的角色，由于其功耗低、体积小、质量轻等优点，使得MEMS与服装的融合成为必然趋势，虽然像航空服这样的智能服装还不可能普及，但是具有一定功能的服装却已实现。现如今，智能服装的MEMS大部分的供电电源仍是传统的电池形式，其虽然在一定·时间内可以提供所需能量，但单纯地依靠定期的更换电池来保证其连续性的工作不太现实。在结合MEMS工艺的基础上，相继出现了利用热能、生物能、风能、太阳能、振动能等能量的采集装置，使得在寻找一种可以长时间或可持续供电使用方面有了可以依靠的途径。由于人类在生活活动中，便携式的电源已经成为了一种必需品，所以利用能量采集技术将振动能量转化为电能输出的智能服装的研究是非常有意义的。例如CN200610125600. 6公开的“一种基于MEMS的智能服装及其制备方法”，可用于采集心电、心音等人体生理参数，该智能服装的功能是通过将柔性传感器阵列薄膜与纺织品整合的方式来实现的。其在晶圆上采用MEMS技术分别制作出声/电换能器及其电气互联结构。又如CN201120131546. 2公开的“一种基于二自由度压电振子的环境振动能量采集装置”，其包括分为能量转换和功率调理两部分，能量转换装置中含压电材料的振动机构响应基座传递的环境振动，把振动的机械能转换为电能；功率调理电路将电能提取、调理后累积储存。振动机构由两个上下平行固定于基座的单自由度悬臂梁结构压电振子和一根垂直连接振子质量块的弹簧构成，两振子的梁厚与质量块重量均不同，形成一阶与二阶谐振频率相邻的宽频谐振二自由度系统。功率调理电路由低功耗的同步电荷转移电路模块、电荷汇集电容、可控电压阈值DC/DC转换模块和储能器件组成。该装置谐振响应频带较宽、功耗低且完全不需外部供电，适用于自供电或从环境补给电能的设备。但是，现有基于MEMS的能量采集系统存在结构复杂或不能直接用于智能服装上。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术解决的技术问题是，简化MEMS能量采集系统的结构，并直接用于服装面料上，而提供一种用于振动能量采集的智能服装面料，用以采集环境振动或物体振动所产生的振动能量，并将此振动能量转换为可输出的电能，供外接电子产品所使用。为解决所述技术问题，本专利技术采用如下技术手段一种用于振动能量采集的智能服装，包括织物面料，其特征在于，还包括振动能量采集材料、能量存储单元和能量管理单元；所述振动能量采集材料附着在织物面料的外表面，所述振动能量采集材料、能量存储单元和能量管理单元依次电连接； 所述能量采集材料由里及外由界面层、压电材料薄膜层、导电层和封装层组成； 所述振动能量采集材料通过压电方式采集能量，用于采集环境振动或物体运动所产生的振动能量，采集到的振动能量被能量存储单元存储起来，最后通过能量管理单元的控制输出电源，并对外接电子产品供电。进一步，所述压电材料薄膜层由压电材料打印浆通过网版和喷墨技术印制而成。 进一步，所述能量存储单元包括整流电路和存储电路，其中整流电路将采集的交变电压转换为单极性直流电压，再通过存储电路存储电能。所述能量管理单元由顺序连接的升压电路、稳压电路和外接口电路组成；升压电路与能量存储电路相连接，外接口电路与外接所需电能的电子产品连接。具体而言，界面层1021采用光滑的表面，给接下来的印刷层提供光滑的印刷表面，解决织物面料引发的印刷平面不光滑的问题；压电材料薄膜层1022利用压电材料打印·浆通过网版和喷墨印刷技术制备；导电层1023则为压电材料薄膜层提供电互联，将采集的电能导入到能量存储单元；封装层1024为印刷材料提供保护作用。相比现有技术，本专利技术具有如下优点 I、通过在织物面料上设振动能量采集材料，当振动源(如人体动作等)作用于服装面料时，会使服装面料产生拉伸、压缩、扭曲、弯曲以及褶皱等形变，压电材料薄膜层通过正压电效应可以将此形变转换为交变电压形式的电能，并通过导电层将此电能导入能量存储单元，其中能量存储单元中的整流电路将采集的交变电压转换为单极性直流电压信号，再通过存储电路利用大电容等能量存储器件存储电能。能量管理单元可以对所存储电能进行控制和输出，其具体过程如下当有外接电子产品需要电能供给时，能量存储单元释放电压，这时能量管理单元的升压电路可使释放电压升高，再通过稳压电路保持输出电压的稳定，最后通过外接口电路将电压从智能服装输出，供电子产品所使用。2、本专利技术构思巧妙，设计合理。振动能量采集材料选择柔性材料，避免受到能量采集装置谐振频率和振动带宽的影响，振动频率的选择性更好，而且不会受到环境或物体在振动方向上的限制，因此采集的能量更为可观。振动能量采集材料的压电材料薄膜层利用压电材料打印浆通过网版和喷墨技术印制而成，因该材料工艺成本低，可批量制造，具有广泛的应用前景。3、该智能服装避免了常用电池能源给环境造成的破坏，而且通过利用环境振动采集振动能量为外界提供电源供给，可以解决电源长期或持续性供给的问题。附图说明图I为本专利技术智能服装的结构方框 图2为振动能量收集材料的组成剖面图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术做进一步详细说明。参见图1，一种用于振动能量采集的智能服装，包括织物面料101，还包括振动能量采集材料102、能量存储单元103和能量管理单元104 ;所述振动能量采集材料102附着在织物面料101的外表面，所述振动能量采集材料102、能量存储单元103和能量管理单元104依次电连接；所述振动能量采集材料102通过压电方式采集能量，用于采集环境振动或物体运动所产生的振动能量，采集到的振动能量被能量存储单元103存储起来，最后通过能量管理单元104的控制输出电源，并对外接电子产品供电。振动源100为外部环境的振动或智能服装穿戴者的运动，当振动源100作用于服装面料101时，会使织物面料101产生拉伸、压缩、扭曲、弯曲以及褶皱等形变，压电材料薄膜层1022通过正压电效应可以将此形变转换为交变电压形式的电能，并通过导电层1023将此电能导入能量存储单元103，其中能量存储单元103中的整流电路1031将采集的交变电压转换为单极性直流电压信号，再通过存储电路1032利用大电容等能量存储器件存储电能。接着能量管理单元104可以对所存储电能进行控制和输出，其具体过程如下当有· 外接电子产品105需要电能供给时，能量存储单元103释放电压，这时能量管理单元104的升压电路1041可使释放电压升高，再通过稳压电路1042保持输出电压的稳定，最后通过外接口电路1043将电压从智能服装输出，供电子产品105所使用。参见图2所示，所述能量采集材料102由里及外由界面层1021、压电材料薄膜层1022、导电层1023和封装层1024组成。由于织物面料101表面一般蓬松或多毛，需要在织物面料101和压电材料薄膜层之间1022增加一层光滑表面的界面层1021，以提供光滑的印 刷表面；压电材料薄膜层1022用压电材料打印浆通过网版和喷墨印刷制备，该层即可将服装材料的形变转换为电能；导电层1023将压电材料薄膜层采本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于振动能量采集的智能服装，包括织物面料，其特征在于，还包括振动能量采集材料、能量存储单元和能量管理单元；所述振动能量采集材料附着在织物面料的外表面，所述振动能量采集材料、能量存储单元和能量管理单元依次电连接；所述能量采集材料由里及外由界面层、压电材料薄膜层、导电层和封装层组成；所述振动能量采集材料通过压电方式采集能量，用于采集环境振动或物体运动所产生的振动能量，采集到的振动能量被能量存储单元存储起来，最后通过能量管理单元的控制输出电源，并对外接电子产品供电。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，刘申，欧毅，吴英，熊文吉，刘嘉敏，牛冉，何晓艳，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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