电子车牌的制作方法

电子车牌的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电子车牌，属于纳米【技术领域】。该电子车牌包括：车牌本体、设置在车牌本体上的进风孔、设置在该进风孔后面的空腔、位于该空腔内的自供电装置和与该自供电装置相连的射频模块，其中：所述自供电装置，用于将机械能转换为电能，并为所述射频模块供电；所述射频模块，用于接收读卡器发送的电磁信号，根据该电磁信号向该读卡器发送车牌信息。本发明的电子车牌采用纳米摩擦发电机收集车辆行驶过程中的能量给射频模块供电，在没有电池驱动的情况下实现了有源发射，使射频能够完成较远距离及较大范围的无线传输。
【专利说明】电子车牌

【技术领域】
[0001] 本发明涉及纳米【技术领域】，尤其涉及一种电子车牌。

【背景技术】
[0002] 目前我国的车辆管理都采用车牌号管理，即一车一号牌，机动车购买后首先要进 行注册登记，取得车辆的合法号牌后方可使用。目前国内机动车的车牌仍然以物理车牌为 主，车牌只是显示了车辆注册登记号。纳入管理的车辆信息包括：车主姓名、车型、车名、发 动机号、来源等，在使用过程中涉及到的年检、交费、变更、转移、抵押、注销以及交通违章处 罚等都以车牌为对象。但是这些信息并不记录在车牌上，交通执法者不能即时获知车辆的 相关信息，判断车辆的合法性，这就给交通管理带来了诸多不便；同时也给某些不法分子提 供了可乘之机，出现了套牌车、冒牌车、隐形车牌等。执法人员在交通事故现场也难于及时 得知车辆的具体信息，不便在第一时间通知相关单位及人员。尤其严重的是，很多人盗用军 用车牌使用，扰乱军用车牌的使用秩序、损害人民解放军的形象。为了解决上述问题，电子 车牌应运而生。
[0003] 而基于射频识别（Radio Frequency Identification，RFID)的电子车牌技术是一 项极具实用性和理论性的应用。一个智能电子车牌由普通车牌和电子车牌组成。电子车牌 实际上是一个无线识别的电子标签，电子车牌中存储了经过加密处理的车辆数据，其数据 只能由经过授权的RFID读卡器读取。
[0004] 根据RFID标签供电方式的不同，可以分为无源、有源和半有源三种不同的类型。 无源标签没有电池供电，其用以进行数据通讯和维持数据存储、处理等所需的能量完全由 读写器通过射频能量传送机制完成。有源标签工作时所需的所有能量完全由内部电池供 给，标签一般主动向外发送射频信息，因此在工作过程中功耗较大。半有源标签内部装有电 池，标签根据接收到的能量的大小选择性地使用读写器发射的射频能量或者电池的能量对 标签内部用于数据存储、处理和内部信号产生电路进行供电，而标签内用于数据通讯的能 量仍由读卡器发射的射频能量提供。在RFID电子车牌应用中，传统上都是采用有源或者半 有源激励方式。有源标签采用主动发送方式，在标签读写距离和灵敏度上有很大优势，但是 使用过程中功耗较大，每隔一段时间需要进行电池更换。半有源方式在节电模式上做了一 定改进，但是缺点是标签读写距离跟无源接近，通常只能用于对读写距离要求不高的场合， 使用范围受到了限制。


【发明内容】

[0005] 本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提出一种电子车牌，用以实现在没有 电池驱动的情况下进行有源发射。
[0006] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种电子车牌，该电子车牌包括：车牌本 体、设置在车牌本体上的进风孔、设置在该进风孔后面的空腔、位于该空腔内的自供电装置 和与该自供电装置相连的射频模块，其中：
[0007] 所述自供电装置，用于将机械能转换为电能，并为所述射频模块供电；
[0008] 所述射频模块，用于接收读卡器发送的电磁信号，根据该电磁信号向该读卡器发 送车牌信息。
[0009] 可选地，所述射频模块设置在所述车牌本体的正面；或者，所述射频模块位于所述 空腔内，所述空腔位于所述车牌本体的背面，所述车牌本体为非金属材质。
[0010] 可选地，所述自供电装置包括纳米摩擦发电机及其对应的弹性敲击部件，该纳米 摩擦发电机位于所述空腔的侧壁上，所述弹性敲击部件的一端固定在该空腔的底部，所述 弹性敲击部件的另一端与所述进风孔位置对应；或者，所述自供电装置包括纳米摩擦发电 机和一端固定在所述空腔的侧壁的弹性部件，该纳米摩擦发电机垂直位于所述空腔的底 部，该纳米摩擦发电机的一表面与所述进风孔相对应，该纳米摩擦发电机的另一表面与所 述弹性部件的另一端相连。
[0011] 可选地，所述弹性部件为弹簧。
[0012] 可选地，所述自供电装置还包括：依次相连的整流电路模块、滤波电路模块、变压 电路模块和储能电路模块，其中：
[0013] 所述整流电路模块，与所述纳米摩擦发电机相连，用于对所述纳米摩擦发电机输 出的交流脉冲信号进行整流，输出单相脉动的直流电；
[0014] 所述滤波电路模块，用于对所述整流电路模块输出的单相脉动的直流电滤除杂波 干扰后，输出直流电；
[0015] 所述变压电路模块，用于对所述滤波电路模块输出的直流电进行变压，输出适合 储能电路模块储存的电信号；
[0016] 所述储能电路模块，用于将所述变压电路模块输出的电信号进行储存。
[0017] 可选地，所述射频模块包括：依次连接的无线接收模块、控制开关模块、CPU控制 模块和无线发射模块，其中：
[0018] 所述无线接收模块，用于接收读卡器发送的电磁信号并转发至所述控制开关模 块；
[0019] 所述控制开关模块，与所述自供电装置相连，用于根据接收到的所述电磁信号使 自己导通，以便所述自供电装置为所述CPU控制模块和所述无线发射模块供电；
[0020] 所述CPU控制模块，用于根据接收到的电磁信号从本地提取出车牌信息，向所述 无线发射模块发送该车牌信息并同时为所述无线发射模块供电；
[0021] 所述无线发射模块，用于根据接收所述CPU控制模块发送的车牌信息，并向对应 的读卡器发送车牌信息。
[0022] 可选地，所述纳米摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物 绝缘层，以及第二电极；其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧 表面上；且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面朝向所述第二电极设置。
[0023] 可选地，所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面上设有微纳结构。
[0024] 可选地，所述纳米摩擦发电机还包括：设置在所述第二电极和所述第一高分子聚 合物绝缘层之间的第二高分子聚合物绝缘层，所述第二电极设置在所述第二高分子聚合物 绝缘层的第一侧表面上；且所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第一高分子 聚合物绝缘层的第二侧表面相对设置。
[0025] 可选地，所述第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两 个面中的至少一个面上设有微纳结构。
[0026] 可选地，所述纳米摩擦发电机还包括：设置在所述第一高分子聚合物绝缘层和所 述第二高分子聚合物绝缘层之间的居间薄膜层，其中，所述居间薄膜层为聚合物薄膜层，且 所述第一高分子聚合物绝缘层相对所述居间薄膜层的面和居间薄膜层相对于第一高分子 聚合物绝缘层的面中的至少一个面上和/或所述第二高分子聚合物绝缘层相对所述居间 薄膜层的面和居间薄膜层相对第二高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设有微纳 结构。
[0027] 可选地，所述纳米摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物 绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极；其中，所述第一电极设置在 所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第二电极设置在所述第二高分子聚合 物绝缘层的第一侧表面上，所述居间电极层设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧 表面与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面之间，且所述第一高分子聚合物绝缘层 相对所述居间电极层的面和居间电极层相对于第一高分子聚合物绝缘层的面中的至少一 个面上和/或所述第二高分子聚合物绝缘层相对所述居间电极层的面和居间电极层相对 第二高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设有微纳结构。
[0028] 本发明采用纳米摩擦发电机收集车辆行驶过程中的能量给射频模块供电，在没有 电池驱动的情况下实现了有源发射，从而使射频能够完成较远距离及较大范围的无线传 输。

【专利附图】

【附图说明】
[0029] 图la为本发明一实施例的电子车牌示意图；
[0030] 图lb为本发明另一实施例的电子车牌示意图；
[0031] 图2a为本发明一实施例的电子车牌截面示意图；
[0032] 图2b为本发明另一实施例的电子车牌截面示意图；
[0033] 图3为本发明自供电装置实施例的结构示意图；
[0034] 图4为本发明射频模块实施例的结构示意图；
[0035] 图5a和图5b分别示出了纳米摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面 结构示意图；
[0036] 图6a和图6b分别示出了纳米摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面 结构示意图；
[0037] 图7a和图7b分别示出了纳米摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面 结构示意图；
[0038] 图8a和图8b分别示出了纳米摩擦发电机的第四种结构的立体结构示意图和剖面 结构示意图。

【具体实施方式】
[0039] 为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详 细说明，但本发明并不仅仅限于此。
[0040] 本发明提供了一种电子车牌，如图la和lb所示，该电子车牌包括：车牌本体11、 设置在车牌本体11上的进风孔12、设置在该进风孔12后面的空腔（图中未示出)、位于该空 腔内的自供电装置（图中未示出）和与该自供电装置相连的射频模块13,其中：
[0041] 自供电装置，用于将机械能转换为电能，并为上述射频模块供电；
[0042] 上述射频模块13,用于接收读卡器发送的电磁信号，根据该电磁信号向该读卡器 发送车牌信息。
[0043] 优选地，上述射频模块13可以设置在上述车牌本体11的正面，如图la所示；可选 地，为了使车牌更加美观以及射频模块固定得更稳定、牢靠，上述射频模块可以固定设置位 于车牌本体11背面的空腔中，如图lb所示，但是，此种设置方法会出现射频模块发射的信 号被金属材质的车牌本体11阻挡屏蔽的问题，为此车牌本体11可以采用塑料等非金属材 质，例如可以采用丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚（ABS)树脂，但本发明不限于此。
[0044] 对于上述图la和图lb所示结构的电子车牌，其自供电装置包括纳米摩擦发电机 21及其对应的弹性敲击部件22,如图2a所示，该纳米摩擦发电机21位于空腔23的侧壁上， 弹性敲击部件22的一端固定在该空腔23的底部，该弹性敲击部件22的另一端与上述进风 孔12位置对应。上述结构的电子车牌可以固定设置在车辆上，当汽车行驶时，气流通过进 风孔12吹动弹性敲击部件22运动，进而持续敲打纳米摩擦发电机发电，进一步将电能储存 以用来为射频模块13供电。
[0045] 可选地，上述自供电装置可以包括纳米摩擦发电机21和一端固定在该空腔23侧 壁的弹性部件24,该纳米摩擦发电机21垂直位于上述空腔23的底部，该纳米摩擦发电机 21的一表面与上述进风孔12相对应，该纳米摩擦发电机21的另一表面与该弹性部件24的 另一端相连，在图2b中，该弹性部件为弹簧。上述结构的电子车牌可以固定设置在车辆上， 当汽车行驶时，气流通过进风孔12吹动纳米摩擦发电机21运动，并且弹簧可以使纳米摩擦 发电机持续振动，进而提高发电效率，最终储存电能以用来为射频模块供电。
[0046] 该自供电装置采用气流吹动纳米摩擦发电机发电并储存利用，实现了自供电的功 能，满足了有源射频模块的高能耗需求，进而实现了远距离传输信号。
[0047] 针对图2a和图2b所示结构的自供电装置，该自供电装置还可以包括：依次相连的 整流电路模块31、滤波电路模块32、变压电路模块33和储能电路模块34,如图3所示，其 中：上述整流电路模块31与上述纳米摩擦发电机21相连，用于对上述纳米摩擦发电机21 输出的交流脉冲信号进行整流，输出单相脉动的直流电；上述滤波电路模块32用于对上述 整流电路模块31输出的单相脉动的直流电滤除杂波干扰后，输出直流电；上述变压电路模 块33用于对上述滤波电路模块32输出的直流电进行变压，输出适合储能电路模块34储存 的电信号；上述储能电路模块34用于将上述变压电路模块33输出的电信号进行储存。上 述储能电路模块34可以选用锂电池、镍氢电池、超级电容等储能元件。
[0048] 另外，上述射频模块13可以包括：依次连接的无线接收模块41、控制开关模块42、 (PU控制模块43和无线发射模块44,如图4所示，其中：上述无线接收模块41用于接收读 卡器发送的电磁信号并转发至上述控制开关模块42 ;上述控制开关模块42与上述自供电 装置相连，具体地，控制开关模块42与上述储能电路模块34连接，用于根据接收到的上述 电磁信号使自己导通，以便上述自供电装置为上述CPU控制模块43和上述无线发射模块44 供电；上述CPU控制模块43用于根据接收到的电磁信号从本地提取出车牌信息，向上述无 线发射模块44发送该车牌信息并同时为该无线发射模块44供电；上述无线发射模块44用 于接收CPU控制模块43发送的车牌信息，并向对应的读卡器发送该车牌信息。
[0049] 具体地，上述电子车牌设置在汽车上时，当车辆行驶到读卡器可读区域时，设置在 电子车牌上的射频模块13中的无线接收模块41会接收到读卡器发送的电磁信号，此电磁 信号会通过无线接收模块41驱动控制开关模块42开启，使自供电装置与CPU控制模块43 连通，从而为CPU控制模块43和无线发射模块44供电，而CPU控制模块43会控制无线发 射模块44将从CPU控制模块43接收到的车辆信息发送给读卡器。
[0050] 下面将详细介绍上述电子车牌中的纳米摩擦发电机的结构和工作原理：
[0051] 纳米摩擦发电机的第一种结构如图5a和图5b所示。图5a和图5b分别示出了纳 米摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。该纳米摩擦发电机包 括：依次层叠设置的第一电极51，第一高分子聚合物绝缘层52,以及第二电极53。具体地， 第一电极51设置在第一高分子聚合物绝缘层52的第一侧表面上；且第一高分子聚合物绝 缘层52的第二侧表面与第二电极53的表面接触摩擦并在第二电极和第一电极处感应出电 荷。因此，上述的第一电极51和第二电极53构成纳米摩擦发电机的两个输出电极。
[0052] 为了提高纳米摩擦发电机的发电能力，在第一高分子聚合物绝缘层52的第二侧 表面（即相对第二电极53的面上）进一步设有微纳结构54。因此，当纳米摩擦发电机受到 挤压时，第一高分子聚合物绝缘层52与第二电极53的相对表面能够更好地接触摩擦，并在 第一电极51和第二电极53处感应出较多的电荷。由于上述的第二电极53主要用于与第 一高分子聚合物绝缘层52摩擦，因此，第二电极53也可以称之为摩擦电极。
[0053] 上述的微纳结构54具体可以采取如下两种可能的实现方式：第一种方式为，该 微纳结构是微米级或纳米级的非常小的凹凸结构。该凹凸结构能够增加摩擦阻力，提高 发电效率。上述凹凸结构能够在薄膜制备时直接形成，也能够用打磨的方法使第一高分 子聚合物绝缘层的表面形成不规则的凹凸结构。具体地，该凹凸结构可以是半圆形、条纹 状、立方体型、四棱锥型、或圆柱形等形状的凹凸结构。第二种方式为，该微纳结构是纳米 级孔状结构，此时第一高分子聚合物绝缘层所用材料优选为聚偏氟乙烯（PVDF)，其厚度 为0.5-1. 2mm (优选1.0mm)，且其相对第二电极的面上设有多个纳米孔。其中，每个纳米 孔的尺寸，即宽度和深度，可以根据应用的需要进行选择，优选的纳米孔的尺寸为：宽度为 10-100nm以及深度为4-50 μ m。纳米孔的数量可以根据需要的输出电流值和电压值进行调 整，优选的这些纳米孔是孔间距为2-30 μ m的均匀分布，更优选的平均孔间距为9 μ m的均 匀分布。
[0054] 下面具体介绍一下图5a和图5b所示的纳米摩擦发电机的工作原理。当该纳米摩 擦发电机的各层向下弯曲时，纳米摩擦发电机中的第二电极53与第一高分子聚合物绝缘 层52表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一电极51和第二电极53之间的电容 发生改变，从而导致第一电极51和第二电极53之间出现电势差。当该纳米摩擦发电机的 各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极和第二电极之间的内电势消失，此时已平衡 的第一电极和第二电极之间将再次产生反向的电势差。通过反复摩擦和恢复，就可以在外 电路中形成周期性的交流电信号。该交流电信号经过整流电路模块、滤波电路模块和变压 电路模块处理后转换为直流电信号，该直流电信号输出给储能电路模块进行储存，从而实 现了自充电。
[0055] 根据发明人的研究发现，金属与高分子聚合物摩擦，金属更易失去电子，因此采用 金属电极与高分子聚合物摩擦能够提高能量输出。因此，相应地，在图5a和图5b所示的 纳米摩擦发电机中，第二电极由于需要作为摩擦电极（即金属）与第一高分子聚合物进行摩 擦，因此其材料可以选自金属或合金，其中金属可以是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、 铁、猛、钥、鹤或钥;；合金可以是错合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍 合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。 第一电极由于不需要进行摩擦，因此，除了可以选用上述罗列的第二电极的材料之外，其他 能够制作电极的材料也可以应用，也就是说，第一电极除了可以选自金属或合金，其中金属 可以是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金可以是铝合金、钛合金、 镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、 镓合金、钨合金、钥合金、铌合金或钽合金之外，还可以选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线 膜等非金属材料。
[0056] 纳米摩擦发电机的第二种结构如图6a和图6b所示。图6a和图6b分别示出了纳 米摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。该纳米摩擦发电机包 括：依次层叠设置的第一电极61，第一高分子聚合物绝缘层62,第二高分子聚合物绝缘层 64以及第二电极63。具体地，第一电极61设置在第一高分子聚合物绝缘层62的第一侧表 面上；第二电极63设置在第二高分子聚合物绝缘层64的第一侧表面上；其中，第一高分子 聚合物绝缘层62的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层64的第二侧表面接触摩擦并在 第一电极61和第二电极63处感应出电荷。其中，第一电极61和第二电极63构成纳米摩 擦发电机的两个输出电极。
[0057] 为了提高纳米摩擦发电机的发电能力，第一高分子聚合物绝缘层62和第二高分 子聚合物绝缘层64相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。在图6b中，第一 高分子聚合物绝缘层62的面上设有微纳结构65。因此，当纳米摩擦发电机受到挤压时，第 一高分子聚合物绝缘层62与第二高分子聚合物绝缘层64的相对表面能够更好地接触摩 擦，并在第一电极61和第二电极63处感应出较多的电荷。上述的微纳结构可参照上文的 描述，此处不再赘述。
[0058] 图6a和图6b所示的纳米摩擦发电机的工作原理与图5a和图5b所示的纳米摩擦 发电机的工作原理类似。区别仅在于，当图6a和图6b所示的纳米摩擦发电机的各层弯曲 时，是由第一高分子聚合物绝缘层62与第二高分子聚合物绝缘层64的表面相互摩擦来产 生静电荷的。因此，关于图6a和图6b所示的纳米摩擦发电机的工作原理此处不再赘述。
[0059] 图6a和图6b所示的纳米摩擦发电机主要通过聚合物(第一高分子聚合物绝缘层） 与聚合物(第二高分子聚合物绝缘层）之间的摩擦来产生电信号。
[0060] 在这种结构中，第一电极和第二电极所用材料可以是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米 线膜、金属或合金，其中金属可以是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒； 合金可以是错合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合 金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0061] 在这种结构中，原则上第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层的材 质可以相同，也可以不同。但是，如果两层高分子聚合物绝缘层的材质都相同，会导致摩擦 起电的电荷量很小。因此优选地，第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的 材质不同。
[0062] 上述两种结构中，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层分别选自 聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲 醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、 聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维(再生）海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物 薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇 薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇 酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然 橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。
[0063] 除了上述两种结构外，纳米摩擦发电机还可以采用第三种结构实现，如图7a和图 7b所示。图7a和图7b分别示出了纳米摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面 结构示意图。从图中可以看出，第三种结构在第二种结构的基础上增加了一个居间薄膜层， 艮P :第三种结构的纳米摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极71、第一高分子聚合物绝 缘层72、居间薄膜层70、第二高分子聚合物绝缘层74以及第二电极73。具体地，第一电极 71设置在第一高分子聚合物绝缘层72的第一侧表面上；第二电极73设置在第二高分子聚 合物绝缘层74的第一侧表面上，且居间薄膜层70设置在第一高分子聚合物绝缘层72的第 二侧表面和第二高分子聚合物绝缘层74的第二侧表面之间。其中，所述居间薄膜层70和 第一高分子聚合物绝缘层72相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构75,和/或 所述居间薄膜层70和第二高分子聚合物绝缘层74相对设置的两个面中的至少一个面上设 有微纳结构75,关于微纳结构75的具体设置方式可参照上文描述，此处不再赘述。
[0064] 图7a和图7b所示的纳米摩擦发电机的材质可以参照前述的第二种结构的纳米 摩擦发电机的材质进行选择。其中，居间薄膜层也可以选自透明高聚物聚对苯二甲酸乙二 醇酯（PET)、聚二甲基硅氧烷（PDMS)、聚苯乙烯（PS)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚碳酸酯 (PC)和液晶高分子聚合物（LCP)中的任意一种。其中，所述第一高分子聚合物绝缘层与第 二高分子聚合物绝缘层的材料优选透明高聚物聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET);其中，所述居 间薄膜层的材料优选聚二甲基硅氧烷（PDMS)。上述的第一高分子聚合物绝缘层、第二高分 子聚合物绝缘层、居间薄膜层的材质可以相同，也可以不同。但是，如果三层高分子聚合物 绝缘层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小，因此，为了提高摩擦效果，居间薄膜 层的材质不同于第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层，而第一高分子聚合 物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的材质则优选相同，这样，能减少材料种类，使本发明 的制作更加方便。
[0065] 在图7a和图7b所示的实现方式中，居间薄膜层70是一层聚合物膜，因此实质上 与图6a和图6b所示的实现方式类似，仍然是通过聚合物(居间薄膜层)和聚合物(第二高分 子聚合物绝缘层）之间的摩擦来发电的。其中，居间薄膜层容易制备且性能稳定。
[0066] 另外，纳米摩擦发电机还可以采用第四种结构来实现，如图8a和图8b所示，包括： 依次层叠设置的第一电极81，第一高分子聚合物绝缘层82,居间电极层80,第二高分子聚 合物绝缘层84和第二电极83 ;其中，第一电极81设置在第一高分子聚合物绝缘层82的第 一侧表面上；第二电极83设置在第二高分子聚合物绝缘层84的第一侧表面上，居间电极层 80设置在第一高分子聚合物绝缘层82的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层84的第二 侧表面之间。其中，第一高分子聚合物绝缘层82相对居间电极层80的面和居间电极层80 相对第一高分子聚合物绝缘层82的面中的至少一个面上设置有微纳结构（图未示);和/或 第二高分子聚合物绝缘层84相对居间电极层80的面和居间电极层80相对第二高分子聚 合物绝缘层84的面中的至少一个面上设置有微纳结构（图未示)。在这种方式中，通过居间 电极层80与第一高分子聚合物绝缘层82和第二高分子聚合物绝缘层84之间摩擦产生静 电荷，由此将在居间电极层80与第一电极81和第二电极83之间产生电势差，此时，第一电 极81和第二电极83串联为纳米摩擦发电机的一个输出电极；居间电极层80为纳米摩擦发 电机的另一个输出电极。
[0067] 在图8a和图8b所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘 层、第一电极和第二电极的材质可以参照前述的第二种结构的纳米摩擦发电机的材质进行 选择。居间电极层可以选择导电薄膜、导电高分子、金属材料，金属材料包括纯金属和合金， 纯金属选自金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨、钒等，合金可以选自轻合金 (错合金、钛合金、镁合金、铍合金等)、重有色合金(铜合金、锌合金、猛合金、镍合金等)、低烙 点合金(铅、锡、镉、铋、铟、镓及其合金)、难熔合金(钨合金、钥合金、铌合金、钽合金等)。居 间电极层80的厚度优选100 μ m-500 μ m，更优选200 μ m。
[0068] 军用车牌更适合采用上述电子车牌，将军用车辆信息储存于电子车牌当中，使监 管部门可以监督军用车牌信息，防止车主使用假的军用车牌蒙骗监管。
[〇〇69] 上述电子车牌采用纳米摩擦发电机收集车辆行驶过程中的能量给射频模块供电， 在没有电池驱动的情况下实现了有源发射；以纳米摩擦发电机供电实现有源发射，使射频 能够完成较远距离及较大范围的无线传输。另外，采用纳米摩擦发电机收集车辆行驶过程 中浪费的能量，实现了节能环保。并且，本发明的电子车牌采用自启动的方式进行射频识 另IJ，只有当接收到电磁信号后才会自动进行发射，较好地避免了电能的浪费，节约了电能。 [0070] 最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术 人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技 术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种电子车牌，其特征在于，该电子车牌包括：车牌本体、设置在车牌本体上的进风 孔、设置在该进风孔后面的空腔、位于该空腔内的自供电装置和与该自供电装置相连的射 频模块，其中： 所述自供电装置，用于将机械能转换为电能，并为所述射频模块供电； 所述射频模块，用于接收读卡器发送的电磁信号，根据该电磁信号向该读卡器发送车 牌信息。
2. 根据权利要求1所述的电子车牌，其特征在于，所述射频模块设置在所述车牌本体 的正面；或者，所述射频模块位于所述空腔内，所述空腔位于所述车牌本体的背面，所述车 牌本体为非金属材质。
3. 根据权利要求2所述的电子车牌，其特征在于： 所述自供电装置包括纳米摩擦发电机及其对应的弹性敲击部件，该纳米摩擦发电机位 于所述空腔的侧壁上，所述弹性敲击部件的一端固定在该空腔的底部，所述弹性敲击部件 的另一端与所述进风孔位置对应；或者 所述自供电装置包括纳米摩擦发电机和一端固定在所述空腔的侧壁的弹性部件，该 纳米摩擦发电机垂直位于所述空腔的底部，该纳米摩擦发电机的一表面与所述进风孔相对 应，该纳米摩擦发电机的另一表面与所述弹性部件的另一端相连。
4. 根据权利要求3所述的电子车牌，其特征在于，所述弹性部件为弹簧。
5. 根据权利要求3所述的电子车牌，其特征在于，所述自供电装置还包括：依次相连的 整流电路模块、滤波电路模块、变压电路模块和储能电路模块，其中： 所述整流电路模块，与所述纳米摩擦发电机相连，用于对所述纳米摩擦发电机输出的 交流脉冲信号进行整流，输出单相脉动的直流电； 所述滤波电路模块，用于对所述整流电路模块输出的单相脉动的直流电滤除杂波干扰 后，输出直流电； 所述变压电路模块，用于对所述滤波电路模块输出的直流电进行变压，输出适合储能 电路模块储存的电信号； 所述储能电路模块，用于将所述变压电路模块输出的电信号进行储存。
6. 根据权利要求5所述的电子车牌，其特征在于，所述射频模块包括：依次连接的无线 接收模块、控制开关模块、CPU控制模块和无线发射模块，其中： 所述无线接收模块，用于接收读卡器发送的电磁信号并转发至所述控制开关模块； 所述控制开关模块，与所述自供电装置相连，用于根据接收到的所述电磁信号使自己 导通，以便所述自供电装置为所述CPU控制模块和所述无线发射模块供电； 所述CPU控制模块，用于根据接收到的电磁信号从本地提取出车牌信息，向所述无线 发射模块发送该车牌信息并同时为所述无线发射模块供电； 所述无线发射模块，用于根据接收所述CPU控制模块发送的车牌信息，并向对应的读 卡器发送车牌信息。
7. 根据权利要求3-6任一权利要求所述的电子车牌，其特征在于，所述纳米摩擦发电 机包括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，以及第二电极；其中，所述 第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第一高分子聚合物 绝缘层的第二侧表面朝向所述第二电极设置。
8. 根据权利要求7所述的电子车牌，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层的第 二侧表面上设有微纳结构。
9. 根据权利要求7所述的电子车牌，其特征在于，所述纳米摩擦发电机还包括：设置在 所述第二电极和所述第一高分子聚合物绝缘层之间的第二高分子聚合物绝缘层，所述第二 电极设置在所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第二高分子聚合物绝缘 层的第二侧表面与所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面相对设置。
10. 根据权利要求9所述的电子车牌，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层和第 二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。
11. 根据权利要求9所述的电子车牌，其特征在于，所述纳米摩擦发电机还包括：设置 在所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层之间的居间薄膜层，其 中，所述居间薄膜层为聚合物薄膜层，且所述第一高分子聚合物绝缘层相对所述居间薄膜 层的面和居间薄膜层相对于第一高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上和/或所述 第二高分子聚合物绝缘层相对所述居间薄膜层的面和居间薄膜层相对第二高分子聚合物 绝缘层的面中的至少一个面上设有微纳结构。
12. 根据权利要求3-6任一项所述的电子车牌，其特征在于，所述纳米摩擦发电机包 括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物 绝缘层以及第二电极；其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧 表面上；所述第二电极设置在所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，所述居间电 极层设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第二高分子聚合物绝缘层 的第二侧表面之间，且所述第一高分子聚合物绝缘层相对所述居间电极层的面和居间电极 层相对于第一高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上和/或所述第二高分子聚合物 绝缘层相对所述居间电极层的面和居间电极层相对第二高分子聚合物绝缘层的面中的至 少一个面上设有微纳结构。
【文档编号】B60R13/10GK104097584SQ201310122335
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2013年4月10日
【发明者】徐传毅 申请人:纳米新能源（唐山）有限责任公司