[发明专利]基于汽车悬架振动的压电-电磁复合式宽频能量俘获装置

说明书

本发明公开了基于汽车悬架振动的压电‑电磁复合式宽频能量俘获装置，以解决当前悬架振动俘能装置俘能频带窄、能量转换效率低等问题。本发明主要由减震器、发电固定装置、电磁发电组件A、弹簧、筒型外壳底端盖、压电发电组件、筒型外壳和驱动组件组成。其中弹簧由于伸缩变形带动驱动组件上下运动，使驱动组件末端磁铁与压电发电组件末端的磁铁相互作用，实现低频带宽下获得高频响应的压电发电；同时驱动组件的中部磁铁与电磁发电组件A的线圈产生相对运动，实现电磁发电。本发明能够将悬架振动能转变为电能，具有结构简单、俘能频带宽、俘能效率高等特点，可为车用传感器供电或汽车蓄电池充电，在汽车振动能量回收技术领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及基于汽车悬架振动的压电-电磁复合式宽频能量俘获装置，属于汽车振动能量回收技术领域。

背景技术

悬架是汽车的车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称，它的作用是把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架上，以保证汽车的正常行驶。汽车在道路上行驶时，来自路面的激励以及各种复杂的道路工况等原因，汽车一部分能量会因悬架的振动转换为热能消耗掉，如果能把这部分能量进行回收利用，能在很大程度上降低消耗，节约资源，同时减少使用成本。并且随着集成电路的发展，电子设备呈现出微型化的发展趋势，传感器被广泛用在汽车上，用来监测汽车的使用状态，而且其所需的功率一般都很小。部分传感器是由电池供电，但电池供电存在着使用寿命有限、需定期更换、环境污染等缺点。如果对悬架振动能量进行收集并直接将其给汽车传感器供电或锂电池充电，便能很好的解决对微电子产品供能的需求。

目前，对于振动能量的回收主要有三种方式：（1）利用压电材料的压电效应将振动能转换为电能的压电式；（2）利用电磁感应现象将振动能转换为电能的电磁式；（3）利用电容原理将振动能转换为电能的静电式。这三种方式各有优缺点：压电俘能具有输出电压高、体积小、功率密度高、易于微型化等优点，但其带宽较窄，不适合低频场合；电磁俘能具有阻抗大、输出电流大等优点，但其感生电压低，难以集成化；静电俘能具有易于和微机电系统集成的优点，然而其需要外加电压源和电荷源，无法独立俘能，应用有限。

目前，对于汽车悬架振动能量回收主要集中利用压电式，但是压电式俘能存在俘能频带窄的缺点，而且独立的俘能原理对悬架振动能量的收集存在能量转换效率低的问题。因此在悬架振动俘能过程中，如何拓宽悬架振动能量的频带宽度、提高俘能效率是我们迫切需要解决的问题。

发明内容

为了解决上述悬架振动能量俘能频带窄、能量转换效率低等问题，本发明公开基于汽车悬架振动的压电-电磁复合式宽频能量俘获装置。

本发明所采用的技术方案是：所述基于汽车悬架振动的压电-电磁复合式宽频能量俘获装置由减震器、发电固定装置、电磁发电组件、弹簧、螺钉Ⅰ、螺钉Ⅱ、筒型外壳底端盖、压电发电组件、筒型外壳、驱动组件和螺钉Ⅲ组成；所述发电固定装置与减震器上端通过螺钉Ⅲ旋合连接，所述电磁发电组件与筒型外壳的内壁通过胶粘连接，所述弹簧与减震器套接，所述筒型外壳底端盖与减震器下端通过螺钉Ⅰ旋合连接，所述压电发电组件与筒型外壳底端盖通过胶粘连接，所述筒型外壳与筒型外壳底端盖通过螺钉Ⅱ旋合连接，所述驱动组件与发电固定装置通过连接轴旋合连接，同时驱动组件穿过电磁发电组件。