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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利一种高速公路收费站压电陶瓷铺设长度与数量的方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114710061B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210273542.0，技术领域涉及：H02N2/18；该发明授权一种高速公路收费站压电陶瓷铺设长度与数量的方法是由刘康鸿;何霖;张盟设计研发完成，并于2022-03-18向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种高速公路收费站压电陶瓷铺设长度与数量的方法在说明书摘要公布了：一种高速公路收费站压电陶瓷铺设长度与数量的方法，包括如下步骤：S100、计算车辆通过收费站时对地产生的平均压力Fav；S200、计算压电陶瓷实际平均受力F；S300、计算高速公路上压电陶瓷铺设宽度b与车辆行驶过程中碾压过压电陶瓷的概率p；S400、计算每公里铺设的压电陶瓷组数量n0以及陶瓷片数量n。本公开可有效的计算出高速公路路面所铺设压电材料可收集的能量，也可以计算出在满足各种压电发电设备在高速公路收费站供电需求的情况下，所需要铺设的压电陶瓷数量与长度，从而实现能量的循环利用和进行合理的道路规划。

本发明授权一种高速公路收费站压电陶瓷铺设长度与数量的方法在权利要求书中公布了：1.一种高速公路收费站压电陶瓷铺设长度与数量的方法，包括如下步骤： S100、计算车辆通过时对地产生的平均压力： ， 式中，αi——某类别车辆通过的概率； mi——某类别车辆的重量； g——重力加速度，9.8Nkg； S200、计算压电陶瓷实际平均受力F： ， 式中，γ——衰减系数； 压电陶瓷组所受附加应力按为自重应力的10%控制，衰减系数γ为1-10%=90%； S300、计算高速公路上压电陶瓷铺设宽度b与车辆行驶过程中碾压过压电陶瓷的概率p： 考虑到汽车主要行驶的高速公路以双向六车道为主，为保证经济效应和能量收集效率，将压电陶瓷片铺设在六个车道车轮行驶主要区域，经实际测量得到，压电发电装置封装之后的宽度为1.07m，则高速公路上压电陶瓷铺设宽度b为： ， 经过现场试验与统计得到车辆在不同位置下的碾压概率，为了收集到足够多的能量，选取碾压概率超过10%的部分进行计算，距离路中心线的距离为0~1.875m为左侧车轮碾压过的概率，距离路中心线的距离m包括0、0.375、0.625、0.875、1.125、1.375、1.625、1.875，对数据累加得到车辆行驶过程中左侧车轮碾压过压电陶瓷的概率p1；同理，车辆行驶过程中右侧车轮碾压过压电陶瓷的概率p2，从而，得到车辆行驶过程中碾压过压电陶瓷的概率p： ， S400、计算每公里铺设的压电陶瓷组数量n0以及陶瓷片数量n1如下： ， ， 式中，b——高速公路上压电陶瓷铺设宽度； S——压电陶瓷组横截面积，m2； S500、计算车辆单次碾过的平均发电量E： 由于压电材料本身是一种介电材料，压电器件本身呈容性，用其来存储电荷，根据电容储能公式可以计算压电单元产生电能，压电单元等效电容Cp为： ， 式中，εr——相对介电常数，空气εr=1.00053； ε0——真空介电常数，8.85×10-12Fm； S——压电陶瓷组横截面积，m2； h——压电单元高度，m； 车辆单次碾过的平均压强T为： ， 式中，F——压电陶瓷实际平均受力； S——压电陶瓷组横截面积，m2； 根据压电单元开路电压U与电荷量Q之间的关系： ， 式中，d33——轴向压力系数，6.5×10-10CN； h——压电单元高度，m； 由此求得车辆单次碾过的平均发电量E为： ， 式中，η1——压电发电装置电路提取效率； η2——压电发电装置储能效率； S600、计算收费站实际日平均用电量E2： ， 式中，E1i——不同调查方式得到的收费站每日平均用电量； i——调查方式的种类； S700、计算高速公路上压电陶瓷组最短铺设长度Lmin： ， 式中，S——压电陶瓷组横截面积，m2； n——日均车流量； d——轮胎宽度； p——汽车行驶过程中碾压过压电陶瓷的概率； E——车辆单次碾过的平均发电量； E2——收费站实际日平均用电量； S800、计算出最短铺设长度所需的压电陶瓷组数量N0以及陶瓷片数量N： 。

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