[發明專利]基于汽車懸架振動的壓電-電磁復合式寬頻能量俘獲裝置

有效

• 申請號: 201711037706.5
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107769611B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 盧曉暉;程廷海;姜雨;張曉松;喬永祿;邢輝達
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02K35/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了基于汽車懸架振動的壓電?電磁復合式寬頻能量俘獲裝置，以解決當前懸架振動俘能裝置俘能頻帶窄、能量轉換效率低等問題。本發明主要由減震器、發電固定裝置、電磁發電組件A、彈簧、筒型外殼底端蓋、壓電發電組件、筒型外殼和驅動組件組成。其中彈簧由于伸縮變形帶動驅動組件上下運動，使驅動組件末端磁鐵與壓電發電組件末端的磁鐵相互作用，實現低頻帶寬下獲得高頻響應的壓電發電；同時驅動組件的中部磁鐵與電磁發電組件A的線圈產生相對運動，實現電磁發電。本發明能夠將懸架振動能轉變為電能，具有結構簡單、俘能頻帶寬、俘能效率高等特點，可為車用傳感器供電或汽車蓄電池充電，在汽車振動能量回收技術領域具有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及基于汽車懸架振動的壓電-電磁復合式寬頻能量俘獲裝置，屬于汽車振動能量回收技術領域。

背景技術

懸架是汽車的車架與車橋之間的一切傳力連接裝置的總稱，它的作用是把路面作用于車輪上的垂直反力、縱向反力和側向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架上，以保證汽車的正常行駛。汽車在道路上行駛時，來自路面的激勵以及各種復雜的道路工況等原因，汽車一部分能量會因懸架的振動轉換為熱能消耗掉，如果能把這部分能量進行回收利用，能在很大程度上降低消耗，節約資源，同時減少使用成本。并且隨著集成電路的發展，電子設備呈現出微型化的發展趨勢，傳感器被廣泛用在汽車上，用來監測汽車的使用狀態，而且其所需的功率一般都很小。部分傳感器是由電池供電，但電池供電存在著使用壽命有限、需定期更換、環境污染等缺點。如果對懸架振動能量進行收集并直接將其給汽車傳感器供電或鋰電池充電，便能很好的解決對微電子產品供能的需求。

目前，對于振動能量的回收主要有三種方式：（1）利用壓電材料的壓電效應將振動能轉換為電能的壓電式；（2）利用電磁感應現象將振動能轉換為電能的電磁式；（3）利用電容原理將振動能轉換為電能的靜電式。這三種方式各有優缺點：壓電俘能具有輸出電壓高、體積小、功率密度高、易于微型化等優點，但其帶寬較窄，不適合低頻場合；電磁俘能具有阻抗大、輸出電流大等優點，但其感生電壓低，難以集成化；靜電俘能具有易于和微機電系統集成的優點，然而其需要外加電壓源和電荷源，無法獨立俘能，應用有限。

目前，對于汽車懸架振動能量回收主要集中利用壓電式，但是壓電式俘能存在俘能頻帶窄的缺點，而且獨立的俘能原理對懸架振動能量的收集存在能量轉換效率低的問題。因此在懸架振動俘能過程中，如何拓寬懸架振動能量的頻帶寬度、提高俘能效率是我們迫切需要解決的問題。

發明內容

為了解決上述懸架振動能量俘能頻帶窄、能量轉換效率低等問題，本發明公開基于汽車懸架振動的壓電-電磁復合式寬頻能量俘獲裝置。

本發明所采用的技術方案是：所述基于汽車懸架振動的壓電-電磁復合式寬頻能量俘獲裝置由減震器、發電固定裝置、電磁發電組件、彈簧、螺釘Ⅰ、螺釘Ⅱ、筒型外殼底端蓋、壓電發電組件、筒型外殼、驅動組件和螺釘Ⅲ組成；所述發電固定裝置與減震器上端通過螺釘Ⅲ旋合連接，所述電磁發電組件與筒型外殼的內壁通過膠粘連接，所述彈簧與減震器套接，所述筒型外殼底端蓋與減震器下端通過螺釘Ⅰ旋合連接，所述壓電發電組件與筒型外殼底端蓋通過膠粘連接，所述筒型外殼與筒型外殼底端蓋通過螺釘Ⅱ旋合連接，所述驅動組件與發電固定裝置通過連接軸旋合連接，同時驅動組件穿過電磁發電組件。