汽车振动能量回收减震器的设计

刘腾远 邓深宇 赵宏旺

摘 要：汽车上普遍存在着振动能量的损耗。开发一种可回收能量的减震装置，将这些振动能量回收利用，是有效的节能途径。本文设计出一种汽车振动能量回收减震器，能使汽车处在相对平稳的行驶工作状态，并且能保证蓄电池处于稳定的工作环境，同时将车辆的振动能量回收利用，达到节约能源的目的。

关键词：汽车;振动;能量回收

1 结构设计

本文所设计的汽车振动能量回收减震器主要由底板、减震装置、压电陶瓷片、整流器、蓄电池、U型板、压杆等部分组成。如图1所示：1、U型板;2、压电陶瓷片;3、减震垫;4、连接板;5、固定板;6、整流器;7、蓄电池;8、散热翅片;9、底板;10、减震装置;11、压杆;12、安装板。

底板的上表面靠近安装板的一侧位置处固定安装有减震装置，且底板的上表面靠近减震装置的一侧位置处安装有蓄电池，而在蓄电池的一侧固定安装有散热翅片。通过固定板带动着连接板往复运动，使得U型板内的压电陶瓷片受到挤压产生电能。经整流器整流后再将电能传递到蓄电池中，同时，散热翅片能够为蓄电池的充电放电进行散热，确保蓄电池处于一个稳定的工作环境。另外，通过减震垫配合着两组减震装置的减震作用，能够缓冲由不平路面传递给车身的震动，对汽车产生的振动频率进行降低，从而确保汽车处在相对平稳的行驶工作状态。

工作原理是：当汽车在行驶过程中产生振动时，压杆会与U型板内的压电陶瓷片接触，并往复挤压压电陶瓷片，产生电能。电能经过整流器整流后储存于蓄电池中，而在蓄电池的一侧固定安装有散热翅片。蓄电池与散热翅片通过导热板固定连接，通过散热翅片的热量传导，保证了蓄电池处于一个恒定的工作环境。另外，由于减震装置共设置有两组，配合着减震垫的减震作用，能够衰减不平路面引起的车身震动，使得汽车处在相对平稳的行驶工作状态。

2 电路设计

当不平路面激励车身产生震动时，压电陶瓷片受到挤压，通过正压电效应将机械能转化为电能。由于压电陶瓷片产生的是交替变化的电流，因此需要整流电路将交流电压转换为单向脉动电压，再储存到蓄电池中。本文中振动能量回收电路采用了结构简单、功耗低、能量采集率高的单相桥式整流电路，如图2所示：

本文所采用的单相桥式整流电路在正半周与负半周内都有电流供应给蓄电池，充分利用了输入电流。其输出的电压脉动较小，能量采集率较高，而且结构简单，配合陶瓷压电片和减震装置，能够在汽车运行所处的环境下高效稳定地工作。

3 总结

本文設计出一种汽车振动能量回收减震器，当不平路面激励车身产生震动时，通过固定板带动连接板往复运动，使U型板内的压电陶瓷片受到挤压而产生电能，再将经整流的电流传递到蓄电池中回收。同时，散热翅片能够为蓄电池的充电放电进行散热，以确保蓄电池处于一个稳定的工作环境。另外，通过减震垫配合着两组减震装置的减震作用，能够衰减汽车产生的振动频率，确保汽车处在相对平稳的行驶工作状态。其有效地解决了现有能量回收减震器不能减弱车身路面的震动效果，不能保证汽车平稳的行驶状态，没有对蓄电池进行散热处理，不能保证蓄电池在进行充电放电过程中恒定的工作环境等缺点。

综上所述，本文所发明的汽车振动能量回收减震器，在缓和振动冲击使汽车平稳工作的同时，一定程度地回收了由不平路面冲击引起的振动能量，达到了节能的效果，并且保证了蓄电池处于一个良好的工作环境。因此，开发出这样一种既可以节约能源，又能确保汽车良好性能的振动能量回收减震器，十分具有研究意义。

参考文献：

[1]毕淑娥.电工与电子技术基础[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008.