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基于车身振动的非谐振压电能量收集器研究
| 论文题名： | 基于车身振动的非谐振压电能量收集器研究 |
| 关键词： | 压电发电;车-路耦合;自供电;负载匹配;车身振动 |
| 摘要： | 随着国内汽车保有量的急剧增加和汽车智能化的发展，车用传感器的种类和数量都在不断的攀升，通过车身线束连接化学电池为车用传感器供能是目前最常用的传感器供能技术，但汽车行驶时的高压、高温、强振等恶劣环境影响化学电池的工作稳定性，另外，由于化学电池的寿命和电能有限，需经常对其进行更换。针对上述问题，本文利用压电能量收集技术来收集汽车车身行驶时的振动能量，实现传感器自供能。具体工作如下： 首先，本文通过MATLAB/Simulink建立四轮路面随机激励仿真模型和空间七自由度车辆—道路耦合系统振动仿真模型，分析车身各个位置的垂向振动加速度及其功率谱特征，根据分析结果确定压电能量收集器最佳的车身安装位置，研究不同的路况和车速对压电能量收集器安装位置处的振动加速度及其频谱的影响，确定评估压电能量收集器输出电压和输出功率的振动加速度载荷。 其次，以压电发电基础理论和车身振动特性为基础，分析不同形状基板和压电陶瓷片的结构参数对压电能量收集器固有频率和开路电压的影响，确定最优的梯形悬臂梁型压电能量收集器的结构参数；进一步分析压电能量收集器在不同简谐激励下的发电性能。 最后，分析梯形压电能量收集器外接负载阻值对其输出功率的影响，得到其最佳的负载阻值匹配；研究在C、D、E级路面车身随机振动条件下，压电能量收集器的输出电压和输出功率；简单设计以可充电电池为储存介质的压电能量收集器电路。 |
| 作者： | 董亚东 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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