Energy Harvesting Backpacks for Human Load Carriage: Modelling and Performance Evaluation

背包 能量收集 电势能 汽车工程 电力 发电 功率(物理) 工程类 工作(物理) 电气工程 机械工程 物理 结构工程 量子力学
作者
Ledeng Huang,Ruishi Wang,Zhenhua Yang,Longhan Xie
出处
期刊:Electronics [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:9 (7): 1061-1061 被引量:9
标识
DOI:10.3390/electronics9071061
摘要

In recent years, there has been an increasing demand for portable power sources as people are required to carry more equipment for occupational, military, or recreational purposes. The energy harvesting backpack that moves relative to the human body, could capture kinetic energy from human walking and convert vertical oscillation into the rotational motion of the generators to generate electricity. In our previous work, a light-weight tube-like energy harvester (TL harvester) and a traditional frequency-tuneable backpack-based energy harvester (FT harvester) were proposed. In this paper, we discuss the power generation performance of the two types of energy harvesters and the energy performance of human loaded walking, while carrying energy harvesting backpacks, based on two different spring-mass-damper models. Testing revealed that the electrical power in the experiments showed similar trends to the simulation results, but the calculated electrical power and the net metabolic power were higher than that of the experiments. Moreover, the total cost of harvesting (TCOH), defined as additional metabolic power in watt required to generate 1 W of electrical power, could be negative, which indicated that there is a chance to generate 6.11 W of electricity without increasing the metabolic cost while carrying energy harvesting backpacks.

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