汽車振動(dòng)能量回收減震器的設(shè)計(jì)

劉騰遠(yuǎn) 鄧深宇 趙宏旺

摘 要：汽車上普遍存在著振動(dòng)能量的損耗。開發(fā)一種可回收能量的減震裝置，將這些振動(dòng)能量回收利用，是有效的節(jié)能途徑。本文設(shè)計(jì)出一種汽車振動(dòng)能量回收減震器，能使汽車處在相對平穩(wěn)的行駛工作狀態(tài)，并且能保證蓄電池處于穩(wěn)定的工作環(huán)境，同時(shí)將車輛的振動(dòng)能量回收利用，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

關(guān)鍵詞：汽車;振動(dòng);能量回收

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的汽車振動(dòng)能量回收減震器主要由底板、減震裝置、壓電陶瓷片、整流器、蓄電池、U型板、壓桿等部分組成。如圖1所示：1、U型板;2、壓電陶瓷片;3、減震墊;4、連接板;5、固定板;6、整流器;7、蓄電池;8、散熱翅片;9、底板;10、減震裝置;11、壓桿;12、安裝板。

底板的上表面靠近安裝板的一側(cè)位置處固定安裝有減震裝置，且底板的上表面靠近減震裝置的一側(cè)位置處安裝有蓄電池，而在蓄電池的一側(cè)固定安裝有散熱翅片。通過固定板帶動(dòng)著連接板往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得U型板內(nèi)的壓電陶瓷片受到擠壓產(chǎn)生電能。經(jīng)整流器整流后再將電能傳遞到蓄電池中，同時(shí)，散熱翅片能夠?yàn)樾铍姵氐某潆姺烹娺M(jìn)行散熱，確保蓄電池處于一個(gè)穩(wěn)定的工作環(huán)境。另外，通過減震墊配合著兩組減震裝置的減震作用，能夠緩沖由不平路面?zhèn)鬟f給車身的震動(dòng)，對汽車產(chǎn)生的振動(dòng)頻率進(jìn)行降低，從而確保汽車處在相對平穩(wěn)的行駛工作狀態(tài)。

工作原理是：當(dāng)汽車在行駛過程中產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，壓桿會(huì)與U型板內(nèi)的壓電陶瓷片接觸，并往復(fù)擠壓壓電陶瓷片，產(chǎn)生電能。電能經(jīng)過整流器整流后儲(chǔ)存于蓄電池中，而在蓄電池的一側(cè)固定安裝有散熱翅片。蓄電池與散熱翅片通過導(dǎo)熱板固定連接，通過散熱翅片的熱量傳導(dǎo)，保證了蓄電池處于一個(gè)恒定的工作環(huán)境。另外，由于減震裝置共設(shè)置有兩組，配合著減震墊的減震作用，能夠衰減不平路面引起的車身震動(dòng)，使得汽車處在相對平穩(wěn)的行駛工作狀態(tài)。

2 電路設(shè)計(jì)

當(dāng)不平路面激勵(lì)車身產(chǎn)生震動(dòng)時(shí)，壓電陶瓷片受到擠壓，通過正壓電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。由于壓電陶瓷片產(chǎn)生的是交替變化的電流，因此需要整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為單向脈動(dòng)電壓，再儲(chǔ)存到蓄電池中。本文中振動(dòng)能量回收電路采用了結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、能量采集率高的單相橋式整流電路，如圖2所示：

本文所采用的單相橋式整流電路在正半周與負(fù)半周內(nèi)都有電流供應(yīng)給蓄電池，充分利用了輸入電流。其輸出的電壓脈動(dòng)較小，能量采集率較高，而且結(jié)構(gòu)簡單，配合陶瓷壓電片和減震裝置，能夠在汽車運(yùn)行所處的環(huán)境下高效穩(wěn)定地工作。

3 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)出一種汽車振動(dòng)能量回收減震器，當(dāng)不平路面激勵(lì)車身產(chǎn)生震動(dòng)時(shí)，通過固定板帶動(dòng)連接板往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使U型板內(nèi)的壓電陶瓷片受到擠壓而產(chǎn)生電能，再將經(jīng)整流的電流傳遞到蓄電池中回收。同時(shí)，散熱翅片能夠?yàn)樾铍姵氐某潆姺烹娺M(jìn)行散熱，以確保蓄電池處于一個(gè)穩(wěn)定的工作環(huán)境。另外，通過減震墊配合著兩組減震裝置的減震作用，能夠衰減汽車產(chǎn)生的振動(dòng)頻率，確保汽車處在相對平穩(wěn)的行駛工作狀態(tài)。其有效地解決了現(xiàn)有能量回收減震器不能減弱車身路面的震動(dòng)效果，不能保證汽車平穩(wěn)的行駛狀態(tài)，沒有對蓄電池進(jìn)行散熱處理，不能保證蓄電池在進(jìn)行充電放電過程中恒定的工作環(huán)境等缺點(diǎn)。

綜上所述，本文所發(fā)明的汽車振動(dòng)能量回收減震器，在緩和振動(dòng)沖擊使汽車平穩(wěn)工作的同時(shí)，一定程度地回收了由不平路面沖擊引起的振動(dòng)能量，達(dá)到了節(jié)能的效果，并且保證了蓄電池處于一個(gè)良好的工作環(huán)境。因此，開發(fā)出這樣一種既可以節(jié)約能源，又能確保汽車良好性能的振動(dòng)能量回收減震器，十分具有研究意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]畢淑娥.電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.