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技术领域

本实用新型涉及车辆报警技术领域，具体涉及一种车辆防盗报警装置。

背景技术

现有技术中的车辆防盗报警装置主要包括：机械式防盗器、电子式防盗 器等。机械防盗器主要是机械防盗锁，主要通过锁定离合器、制动油门或者 方向盘、变速档来达到防盗目的，其缺点是只防盗不报警，防盗不彻底，且 拆装麻烦。电子式防盗器能够报警，其基于霍尔传感器、红外传感器、应变 片传感器等的信号检测发出报警信号。

然而现有技术中的这些车辆防盗报警装置的结构和安装复杂，价格昂贵。 此外，电子式防盗器需要接电源才能工作，现有技术中采用电压转换电路将 汽车蓄电池所输出的12V电压转换为5V电压，为车辆防盗报警装置提供电 能，需要添加额外的电压转换电路并且耗费蓄电池的电能。

实用新型内容

本实用新型提供一种车辆防盗报警装置，用于解决现有技术中的车辆防 盗报警装置的结构和安装复杂，价格昂贵，需要额外电源或者耗费蓄电池电 能的问题。

本实用新型提供一种车辆防盗报警装置，包括：切换电路、报警电路、 储能单元和至少一个纳米发电机；

纳米发电机设于车辆内，当受到压力或者振动作用时，纳米发电机的信 号输出端输出电信号；

信号输出端连接报警电路的采集端和储能单元的充电端；

切换电路连接报警电路的控制端和储能单元的控制端，其中：

切换电路通过报警电路的控制端开启报警电路，报警电路采集信号输出 端输出的电信号并根据电信号发出报警信号；切换电路通过储能单元的控制 端开启储能单元，储能单元存储信号输出端输出的电能并且为切换电路和报 警电路提供电能。

进一步，纳米发电机通过封装层固定于车辆内的坐垫、靠垫和/或脚垫的 上表面或者弹力缓冲层内，或者，纳米发电机通过上封装垫和下封装垫封装 于独立的坐垫、靠垫和/或脚垫内；

当受到人体的压力作用时，纳米发电机的信号输出端输出电信号。

进一步，纳米发电机设于车辆内的座椅的弹力缓冲层中，或者，座椅下 方的弹性部件的空腔中；

当受到人体的压力作用时，纳米发电机的信号输出端输出电信号；

进一步，纳米发电机设于车门与门框的接触部分；

当车门打开或者关闭时，纳米发电机的信号输出端输出电信号。

进一步，纳米发电机设于车窗玻璃上；

当车窗玻璃被破坏时，产生的振动使纳米发电机的信号输出端输出电信 号。优选地，纳米发电机为透明薄膜型纳米发电机。

进一步，本实用新型的车辆防盗报警装置还包括：汽车点火系统控制电 路；

当接收到报警信号时，汽车点火系统控制电路关闭汽车点火系统。

进一步，本实用新型的车辆防盗报警装置还包括：无线通讯模块和移动 终端；

无线通讯模块将接收的报警信号发送至移动终端；

移动终端显示报警信息或者自动拨打报警电话。

进一步，本实用新型的车辆防盗报警装置还包括：摄像单元；

当接收到报警信号时，摄像单元在车辆内对驾驶位进行拍摄。

进一步，纳米发电机为：摩擦发电机和/或氧化锌纳米发电机。

进一步，摩擦发电机为三层结构、四层结构或者五层结构，摩擦发电机 至少包含构成摩擦界面的两个相对面。

进一步，构成摩擦界面的两个相对面中的至少一个面上设有微纳结构。

本实用新型的车辆防盗报警装置，结构简单，易于制备，安装维护使用 方便，生产成本低且通用度高，对于安装在不同车型上时无需做大的改动。 此外，能够存储车辆行驶过程中的振动能量，无需外接电源或者耗费车辆蓄 电池的电能，清洁环保，节约能源。

附图说明

图1为本实用新型实施例的车辆防盗报警装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的车辆防盗报警装置和遥控器的结构示意图；

图3为本实用新型的摩擦发电机的正视剖面图；

图4a为本实用新型第一种结构的氧化锌纳米发电机的立体结构示意图；

图4b为本实用新型第一种结构的氧化锌纳米发电机的正视剖面图；

图5a为本实用新型第二种结构的氧化锌纳米发电机的立体结构示意图；

图5b为本实用新型第二种结构的氧化锌纳米发电机的正视剖面图。

具体实施方式

为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式， 对本实用新型做详细说明，但本实用新型并不仅仅限于此。

图1为本实用新型实施例的车辆防盗报警装置的结构示意图，图2为本 实用新型实施例的车辆防盗报警装置和遥控器的结构示意图，如图1和图2 所示，本实施例的车辆防盗报警装置包括：切换电路2、报警电路3、储能单 元4和至少一个纳米发电机1。

纳米发电机1设于车辆内，当受到压力或者振动作用时，纳米发电机1 的信号输出端输出电信号；

纳米发电机1的信号输出端连接报警电路3的采集端和储能单元4的充 电端；

切换电路2连接报警电路3的控制端和储能单元4的控制端，其中：

切换电路2通过报警电路3的控制端开启报警电路3，报警电路3采集纳 米发电机1的信号输出端输出的电信号并根据电信号发出报警信号；切换电 路2通过储能单元4的控制端开启储能单元4，储能单元4存储纳米发电机1 的信号输出端输出的电能并且为切换电路2和报警电路3提供电能。储能单 元4的电源输出端分别连接切换电路2的电源输入端和报警电路3的电源输 入端。

具体地，纳米发电机1设于车辆内的座垫、座椅、靠垫、脚垫、车门和/ 或车窗的位置处，各个位置的纳米发电机1的信号输出端连接报警电路3并 且连接储能单元4。纳米发电机1能够作为无源压力传感器使用，当受到压力 时，其信号输出端输出正向电信号；当所受到的压力减小或消失时，其信号 输出端输出反向电信号，不需要外接电源提供电能。本实施例的车辆防盗报 警装置使用时，分为两种模式：防盗模式和正常使用模式，这两种模式的切 换通过切换电路2实现，切换电路2可以为开关电路，接收遥控器5的指令， 可以采用PT2262/PT2272红外编码/解码芯片组实现遥控功能。具体地，当切 换电路2接收到遥控器5发送的第一指令时，切换电路2切换至报警电路3 的控制端，报警电路3开始工作，此时为防盗模式，报警电路3可以根据纳 米发电机1输出的电信号发出报警信号；当切换电路2接收到遥控器5发送 的第二指令时，切换电路2切换至储能单元4的控制端，报警电路3停止工 作，此时为正常使用模式，储能单元4将纳米发电机1输出电能进行储存。

当用户使用遥控器5锁车门时，遥控器5向切换电路2发出第一指令， 切换为防盗模式。当有人在座椅坐下时，布置于座垫、座椅、靠垫等位置的 纳米发电机1会输出电信号；当有人踩在脚垫上时，布置于脚垫位置的纳米 发电机1会输出电信号；当车门被打开或者关闭时，布置于车门位置的纳米 发电机1会输出电信号；当车窗玻璃被破坏时，振动使布置于车窗位置的纳 米发电机1输出电信号，当报警电路3采集到纳米发电机1输出的上述电信 号时，说明可能为非法入侵者闯入汽车，此时报警电路3发出报警信号。报 警电路3可以发出报警信号至微控制单元6，微控制单元6控制关闭汽车点火 系统，使非法侵入者无法启动汽车；或者，微控制单元6控制报警器发出声、 光等报警提示；或者，微控制单元6控制无线通讯模块8向用户的移动终端9 发送报警信息；或者微控制单元6控制摄像单元10开始摄像，记录非法入侵 者的影像资料。其中，报警电路3可以为信号采集电路，信号采集电路具有 多个信号输入端口和多个信号输出端口，每个信号输入端口连接一个纳米发 电机，每个信号输入端口对应一个信号输出端口。信号采集电路包括滤波模 块、放大模块和模数转换模块，对电信号进行滤波、放大和模数转换后，从 多个信号输出端口输出报警信号。

当用户使用遥控器5打开车门时，遥控器5向切换电路2发出第二指令， 切换为正常使用模式。此时关闭报警电路3，报警电路3不再发出报警信号。 同时，开启储能单元4。行驶过程中，布置于车辆内的座垫、座椅、靠垫、脚 垫等位置的纳米发电机1作为发电原件，利用用户的压力作用产生并输出电 能，储能单元4存储电能。储能单元4的电源输出端可以连接换电路2、报警 电路3、微控制单元6、无线通讯模块8、报警器、摄像单元10等电子器件的 电源输入端，为其提供电能。储能单元4还可以作为电源为手机充电。

本实用新型的车辆防盗报警装置，结构简单，易于制备，安装维护使用 方便，生产成本低且通用度高，对于安装在不同车型上时无需做大的改动。 此外，能够存储车辆行驶过程中的振动能量，无需外接电源或者耗费车辆蓄 电池的电能，清洁环保，节约能源。

可选地，纳米发电机通过封装层固定于车辆内的坐垫、靠垫和/或脚垫的 上表面；或者，纳米发电机通过封装层固定于车辆内的坐垫、靠垫和/或脚垫 的弹力缓冲层内；或者，纳米发电机通过上封装垫和下封装垫封装于独立的 坐垫、靠垫和/或脚垫内，独立的坐垫、靠垫、脚垫可以分别放置于座椅、靠 背、车辆地板上；当人体在坐垫、靠垫、脚垫、靠背、座椅坐下或者活动时， 纳米发电机受到人体的压力作用，两摩擦层接触，从信号输出端输出电信号。 其中，纳米发电机优选为拱形结构或薄膜形结构的摩擦发电机，摩擦发电机 可以为三层结构、四层结构或者五层结构。摩擦发电机优选通过将摩擦层设 置为拱形结构，实现摩擦层的分离为在两摩擦层之间设置弹簧实现摩擦层的 分离，设置的弹簧的高度会使两摩擦层向外拱出，以达到更佳的分离摩擦效 果。薄膜形结构的摩擦发电机在两摩擦层之间不设弹簧，使摩擦发电机更薄。

可选地，纳米发电机设于车辆内的座椅的弹力缓冲层中；或者，座椅下 方有弹力机械部件的，纳米发电机内嵌到座椅下方的弹性部件的空腔中，并 合理设计纳米发电机的两摩擦层间距，保证充分接触；当人体在座椅坐下时， 纳米发电机受到人体的压力作用，两摩擦层接触，从信号输出端输出电信号。 其中，纳米发电机优选通过将摩擦层设置为拱形结构实现摩擦层的分离为在 两摩擦层之间设置弹簧实现摩擦层的分离。此外，纳米发电机也可以设置为 薄膜形结构。

可选地，纳米发电机设于车门开关过程中车门与门框的接触部分；当车 门关闭时，由于压力作用，纳米发电机输出正向电信号；当车门打开时，由 于压力作用减小或者消失，纳米发电机输出反向电信号。其中，纳米发电机 优选为四层结构的摩擦发电机，第一电极和第一高分子聚合物绝缘层设于车 门的接触位置，第二电极和第二高分子聚合物绝缘层设于门框的接触位置。 第一电极或第二电极连接一个电阻后接地，则开关车门时有电信号通过电阻。 优选地，车门为开合式车门，纳米发电机基于开合式车门的开合挤压从信号 输出端输出电信号；或者，车门为滑动式车门，纳米发电机基于滑动式车门 的滑动挤压从信号输出端输出电信号。摩擦发电方式根据车型的不同可以为 滑动摩擦、接触/分离摩擦、或者滑动摩擦和接触/分离摩擦，摩擦发电方式由 车门与门框的接触面形状决定。

可选地，纳米发电机设于车窗玻璃上；当车窗玻璃被破坏时，产生的振 动使纳米发电机的信号输出端输出电信号，从而触发报警电路发出报警信号。 纳米发电机固定在每个车窗的较不明显位置，保证不影响视线。纳米发电机 优选为透明薄膜型氧化锌纳米发电机或者PVDF(聚偏氟乙烯)等压电膜的压 电纳米发电机。还可以是基于PDMS(聚二甲基硅氧烷)微结构/PET(聚对苯 二甲酸乙二酯)的透明薄膜贴合式摩擦发电机。

综上，车门上的纳米发电机用于防止入侵者在知道车辆防盗报警装置的 情况下而打开车门切断车辆防盗报警装置。而车窗上纳米发电机用于防止入 侵者知道车内安装有车辆防盗报警装置的情况下而切割或打破车窗玻璃切断 车辆防盗报警装置。如果入侵者破坏上述两道防护程序而进入车内时，触发 任意一处来自座垫、脚垫、座椅、靠垫的纳米发电机输出的电信号时，报警 电路也会发出报警信号。通过这六个位置设置的纳米发电机，可以使车辆防 盗的安全等级极大提升。

进一步，本实用新型的车辆防盗报警装置还包括：汽车点火系统控制电 路7；当接收到报警信号时，汽车点火系统控制电路7关闭汽车点火系统。报 警电路3可以发出报警信号至微控制单元6，微控制单元6控制汽车点火系统 控制电路7，汽车点火系统控制电路7控制关闭汽车点火系统，使非法侵入者 无法启动汽车。微控制单元6可以采用单片机，汽车点火系统控制电路7可 以采用继电器，利用单片机的I/O接口控制达林顿阵列，当“IN”脚输入高电 平，对应“OUT”脚将功率继电器的引脚电平拉低，功率继电器线圈导通；当“IN” 脚输入低电平，对应“OUT”引脚输出电平与芯片供电电平相同，即与继电器 输入电压相同，继电器线圈阻断。由于继电器触点的吸合(常开触点)、断 开(常闭触点)的随单片机的I/O口的信号而改变，使得单片机可以控制车辆 的发动机点火线路的开闭，从而关闭汽车点火系统。

进一步，本实用新型的车辆防盗报警装置还包括：无线通讯模块8和移 动终端9；无线通讯模块8将接收的报警信号发送至移动终端9；移动终端9 显示报警信息或者自动拨打报警电话；储能单元4为无线通讯模块8提供电 能。报警电路3可以发出报警信号至微控制单元6，微控制单元6控制无线通 讯模块8的无线通讯。无线通讯模块8可以发送报警信息到预设用户的移动 终端9以实现报警，如果移动终端9没有接通，无线通讯模块8则通过GSM 模块自动拨打110报警电话报警并播放预设录音。播放录音可以采用数字脉 冲编码调制语音合成芯片，该芯片是将声音的模拟信号变为数字信号后存储 在芯片中，由电平信号触发语音回放的语音芯片。也可以由移动终端9自动 拨打报警电话。

进一步，本实用新型的车辆防盗报警装置还包括：摄像单元10；摄像单 元10接收到报警信号后，摄像单元启动拍摄。报警电路3可以发出报警信号 至微控制单元6，微控制单元6控制摄像单元10拍摄车内情况，摄像单元10 优选正对驾驶位，以便于将非法侵入者的脸部拍摄成照片。此外，摄像单元 10也可以通过无线通讯模块8将拍摄的图片或视频发送至用户的移动终端9。

在本实用新型中，切换电路2、报警电路3、储能单元4、遥控器5、微 控制单元6、汽车点火系统控制电路7和无线通讯模块8的处理过程并不涉及 复杂计算，可由简单的分立模拟或数字电路等硬件电路实现，例如，基于有 限状态机的数字电路等。

进一步，纳米发电机为：摩擦发电机和/或氧化锌纳米发电机。

摩擦发电机为三层结构、四层结构或者五层结构，摩擦发电机至少包含 构成摩擦界面的两个相对面。构成摩擦界面的两个相对面中的至少一个面上 设有微纳结构。

氧化锌纳米发电机是基于规则的氧化锌纳米线形成的纳米发电机，挤压 氧化锌纳米线能够使氧化锌纳米发电机从信号输出端输出电信号。

下面通过具体示例介绍本实用新型实施例的摩擦发电机和氧化锌纳米发 电机。

图3为本实用新型的摩擦发电机的正视剖面图，如图3所示，三层结构 的摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极1111，第一高分子聚合物绝缘 层1112，以及第二电极1113；其中，第一电极1111设置在第一高分子聚合 物绝缘层1112的第一侧表面上；第一高分子聚合物绝缘层1112的第二侧表 面朝向第二电极1113设置，第一高分子聚合物绝缘层1112和第二电极1113 之间构成摩擦界面，第一电极1111和第二电极1113构成摩擦发电机的信号 输出端。为了进一步提高摩擦发电机的发电效率，在形成摩擦界面的两个相 对面中的至少一个面上设置有微纳结构，即第一高分子聚合物绝缘层1112和 第二电极1113相对设置的两面中的至少一个面上设置有微纳结构1117。

当该摩擦发电机受到压力时，第二电极1113与第一高分子聚合物绝缘层 1112表面相互摩擦产生静电荷，从而导致第一电极1111和第二电极1113之 间出现电势差。由于第一电极1111和第二电极1113之间电势差的存在，感 应电荷将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧。当该摩擦发电机受 到的压力减小或消失时，这时形成在第一电极1111和第二电极1113之间的 内电势消失，此时已平衡的第一电极1111和第二电极1113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 脉冲电信号。

对于图3所示的摩擦发电机，第一高分子聚合物绝缘层1112为选自聚酰 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、纤维素海绵 薄膜、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任意一种。

第一电极1111所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合 金；其中，金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、 钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、 锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨 合金、钼合金、铌合金或钽合金。

第二电极1113所用材料与第一电极1111所用的金属或合金材料相同。

在本实用新型的一个实施例中，可采用具有四层结构的摩擦发电机，该 摩擦发电机与图3中摩擦发电机的不同之处在于，该摩擦发电机增加了一层 高分子聚合物绝缘层，并且是采用高分子聚合物绝缘层和高分子聚合物绝缘 层进行摩擦，其他可以参考图3所示的三层结构的摩擦发电机，本领域技术 人可以较容易的理解其结构、材料与工作原理，此处不再赘述。

在本实用新型的一个实施例中，可采用具有五层结构的摩擦发电机，其 与四层结构的摩擦发电机不同之处在于，该摩擦发电机增加了一层居间层， 居间层可为居间电极层或者居间薄膜层，参考图3所示的三层结构的摩擦发 电机，本领域技术人可以较容易的理解其结构、材料与工作原理，此处不再 赘述。

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面结合图4a至图4b具 体介绍本实用新型实施例中的多种结构的氧化锌纳米发电机。

本实用新型的第一种结构的氧化锌纳米发电机如图4a和图4b所示。该 氧化锌纳米发电机包括：依次层叠设置的第一电极51，第一高分子聚合物绝 缘层52，氧化锌纳米阵列50以及第二电极53。其中，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；其中，氧化锌纳米阵列50垂直 生长在第二电极53上且氧化锌纳米阵列50的另一端设置有第一高分子聚合 物绝缘层52的第二侧表面；其中，第一电极51和第二电极53构成氧化锌纳 米发电机的两个输出端。

其中，第一高分子聚合物绝缘层52所用的材料与如图3所示的具有三层 结构的摩擦发电机的第一高分子聚合物绝缘层1112所用的材料相同。

其中，第一电极51所用材料与如图3所示的具有三层结构的摩擦发电机 的第一电极1111所用材料相同。其中，第二电极53所用材料与如图3所示 的具有三层结构的摩擦发电机的第一电极1111所用的金属或合金材料相同。

下面具体介绍一下该氧化锌纳米发电机的工作原理。当该受到压力作用 时，氧化锌纳米线阵列50发生弯曲而处于拉伸状态，由于氧化锌材料压电效 应的存在，故将会在氧化锌纳米线阵列50的顶端产生高的电势，在氧化锌纳 米线阵列50的底部产生低的电势。此时，如果外电路是导通状态，第一电极 51与第二电极53通过外电路连接，那么自由电子将从电势较低的底部的第二 电极53流向电势较高的顶部的第一电极51，从而在外电路中形成电流信号。 而氧化锌纳米线阵列50一侧的第一高分子聚合物绝缘层52将防止电子在内 部中和。当本实用新型的氧化锌纳米发电机各层恢复到原来状态时，氧化锌 纳米发电机中的各层也恢复其原来的平板状态，因氧化锌材料压电效应的存 在将会在氧化锌纳米线阵列的顶端与底端之间再次产生电势差，这时自由电 子将从第一电极51经由外电路流回到原来的第二电极53上，从而在外电路 中形成反向电流。

本实用新型的第二种结构的氧化锌纳米发电机如图5a和图5b所示。第 二种结构的氧化锌纳米发电机包括：依次层叠设置的第一电极61，第一高分 子聚合物绝缘层62，氧化锌纳米阵列60，第二高分子聚合物绝缘层64以及 第二电极63。如图5a和5b所示的第二种结构的氧化锌纳米发电机只是在图 4a和图4b的结构之上增加了一层高分子聚合物绝缘层，所以，参考图4a和 图4b所示的第一种结构的氧化锌纳米发电机，本领域技术人可以较容易的理 解其结构、材料与工作原理，此处不再赘述。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本实用新型的具体实施例子，当 然本领域的技术人员可以对本实用新型进行改动和变型，倘若这些修改和变 型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本实用新 型的保护范围。