劉騰遠 鄧深宇 趙宏旺

摘 要：汽車上普遍存在著振動能量的損耗。開發(fā)一種可回收能量的減震裝置，將這些振動能量回收利用，是有效的節(jié)能途徑。本文設計出一種汽車振動能量回收減震器，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，同時將車輛的振動能量回收利用，達到節(jié)約能源的目的。

關鍵詞：汽車;振動;能量回收

1 結構設計

本文所設計的汽車振動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位置處安裝有蓄電池，而在蓄電池的一側固定安裝有散熱翅片。通過固定板帶動著連接板往復運動，使得U型板內的壓電陶瓷片受到擠壓產生電能。經整流器整流后再將電能傳遞到蓄電池中，同時，散熱翅片能夠為蓄電池的充電放電進行散熱，確保蓄電池處于一個穩(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，對汽車產生的振動頻率進行降低，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：當汽車在行駛過程中產生振動時，壓桿會與U型板內的壓電陶瓷片接觸，并往復擠壓壓電陶瓷片，產生電能。電能經過整流器整流后儲存于蓄電池中，而在蓄電池的一側固定安裝有散熱翅片。蓄電池與散熱翅片通過導熱板固定連接，通過散熱翅片的熱量傳導，保證了蓄電池處于一個恒定的工作環(huán)境。另外，由于減震裝置共設置有兩組，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，使得汽車處在相對平穩(wěn)的行駛工作狀態(tài)。

2 電路設計

當不平路面激勵車身產生震動時，壓電陶瓷片受到擠壓，通過正壓電效應將機械能轉化為電能。由于壓電陶瓷片產生的是交替變化的電流，因此需要整流電路將交流電壓轉換為單向脈動電壓，再儲存到蓄電池中。本文中振動能量回收電路采用了結構簡單、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半周內都有電流供應給蓄電池，充分利用了輸入電流。其輸出的電壓脈動較小，能量采集率較高，而且結構簡單，配合陶瓷壓電片和減震裝置，能夠在汽車運行所處的環(huán)境下高效穩(wěn)定地工作。

3 總結

本文設計出一種汽車振動能量回收減震器，當不平路面激勵車身產生震動時，通過固定板帶動連接板往復運動，使U型板內的壓電陶瓷片受到擠壓而產生電能，再將經整流的電流傳遞到蓄電池中回收。同時，散熱翅片能夠為蓄電池的充電放電進行散熱，以確保蓄電池處于一個穩(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，能夠衰減汽車產生的振動頻率，確保汽車處在相對平穩(wěn)的行駛工作狀態(tài)。其有效地解決了現有能量回收減震器不能減弱車身路面的震動效果，不能保證汽車平穩(wěn)的行駛狀態(tài)，沒有對蓄電池進行散熱處理，不能保證蓄電池在進行充電放電過程中恒定的工作環(huán)境等缺點。

綜上所述，本文所發(fā)明的汽車振動能量回收減震器，在緩和振動沖擊使汽車平穩(wěn)工作的同時，一定程度地回收了由不平路面沖擊引起的振動能量，達到了節(jié)能的效果，并且保證了蓄電池處于一個良好的工作環(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能量回收減震器，十分具有研究意義。

參考文獻：

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