[發明專利]一種卡曼壓電式懸架饋能裝置

有效

• 申請號: 201611058592.8
• 申請日: 2016-11-27
• 公開（公告）號: CN106739908B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 尹浩;王政皓;黎曉偉;劉雙雙;張業;滕楊磊
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B60G13/00
• 分類號: B60G13/00;H02N2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明一種卡曼壓電式懸架饋能裝置，將汽車行駛時懸架減振器后側的空氣渦旋能量轉換成電能。本發明在汽車懸架的減振器外壁安裝懸臂梁，壓電陶瓷膜片固定于懸臂梁上，利用卡曼渦街原理，流動的空氣流過圓柱體減振器時，在其背面的兩側交替產生渦旋尾流，旋渦尾流在壓電陶瓷膜片上產生交替變化的壓強，壓電陶瓷受壓后產生電動勢，經過濾波器和電壓調節器變壓后給汽車的蓄電池供電。所述裝置完全利用汽車行駛過程的懸架處的空氣流動進行發電，不需要消耗其他能源，可靠性高，節能，綠色環保。

技術領域

本發明一種卡曼壓電式懸架饋能裝置，屬于汽車節能減排的技術領域。

技術背景

懸架是車架與車橋(或車輪)之間一切傳力裝置的總稱，汽車在運動過程中，流動的空氣會縱向流過汽車的上下表面，而這其中也包括懸架，這部分由于空氣流動而產生的能量一直被當作汽車行駛阻力，目前，從減小汽車風阻系數的角度來減小行駛阻力從而實現降低油耗的技術較多，而本發明的思想則是在不改變風阻的前提下，對這部分氣流能量進行回收。

卡曼(渦街)原理是在1911年由德國科學家卡曼從空氣動力學的觀點中找到的這種渦旋穩定性的理論依據，渦街的每個單渦旋的頻率與繞流速度成正比，與圓柱體直徑成反比。渦街的出現與否與雷諾數有關，當雷諾數大于3×10⁶時，交替的渦街會出現。當出現渦街時，流體對物體會產生一個周期性的交變橫向作用力。

因此，可以利用該交變力，作用在壓電陶瓷上以產生交變的電壓，進而實現能量的回收和存儲。目前，通過空氣渦旋來回收懸架能量的技術還處于探索階段，所發明的這種實用化饋能裝置有著重要的節能意義和廣闊的應用前景。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對汽車行駛過程中懸架減振器處的空氣渦旋，設計結構簡單可靠、附加重量小的機構，能夠回收較多的渦旋尾流能量；解決懸架運動以及汽車底盤的其他運動部件如車輪等對空氣渦旋的干擾問題，保持充電電壓的穩定。

本發明解決該技術問題所采取的方案是：采用一種懸臂梁結構，將懸臂梁通過懸臂梁接頭和固定螺栓固定在減振器的合適位置，懸臂梁上帶有螺柱，其余的部件都以懸臂梁為基體來布置，壓電陶瓷膜片通過上下兩個螺母固定于懸臂梁上，且與懸臂梁的上端面保持有一個螺母厚度的距離。本裝置中附設有電控單元濾波器、電壓調節器及其自激勵供電器：濾波器將輸入不規律的電信號進行過濾，使其按照規定的正弦波信號輸出；電壓調節器將輸入電壓進行斬波和A/D轉換，使交變的數字型電壓電流信號能夠直接供用于蓄電池和車載供電網絡；自激勵供電器利用正壓電效應產生的電動勢，結合快速充放的電容電感LC回路，實現對濾波器和電壓調節器的供電。濾波器、自激勵供電器和電壓調節器都以螺栓連接的方式固定于懸臂梁的螺柱上。

本技術具有如下優勢：

1.能夠將汽車行駛過程中懸架所產生的空氣渦旋尾流能量進行收集，轉化為電能加以回收利用。

2.部件都安裝于懸臂梁及其接頭上，拆裝方便；縱向布置可減小懸架擺動時與其它部件之間的橫向運動干涉。

3.獨立安裝的壓電陶瓷膜片，可根據車型結構、懸架形式及最高行駛車速對膜片大小進行合理的選擇和替換，提高了裝置的通用性和適應性。

4.濾波器、電壓調節器的引入可降低主要的渦旋干擾因素的影響，降低了對外界環境及車輛行駛工況的要求，提高了裝置的穩定性。

5.自激勵供電器的引入避免了濾波器和電壓調節器工作時消耗汽車蓄電池的電能，實現了整個裝置對汽車固有能源零消耗的目標。

附圖說明：

圖1為卡曼壓電式懸架饋能裝置示意圖；

圖中1.減振器 2螺柱(a) 3.螺母(a) 4.壓電陶瓷膜片 5.懸臂梁 6.自激勵供電器 7.螺母(a) 8.螺柱(b) 9.濾波器 10.螺母(c) 11.固定螺栓 12.懸臂梁接頭 13.電壓調節器