壓電式輪胎發(fā)電機的設(shè)計與實驗.pdf

1、隨著無線傳感網(wǎng)絡深入到汽車的每個角落，如何為輪胎壓力檢測系統(tǒng)TPMS這類被嵌入到封閉環(huán)境或處于相對偏僻的傳感器供電成為了難點。目前采用的化學電池存在著需要不斷更換和充電的問題，即使是長效電池，更換也是一項費錢費力的事情。因此，研究能量采集裝置收集環(huán)境中隨處可見的熱能或機械能，轉(zhuǎn)換為無線傳感網(wǎng)絡可用的電能成為未來發(fā)展的趨勢。
　　 壓電式能量采集裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、能量密度高、能量獲取渠道廣泛的優(yōu)點，非常適合于為長期工作的微型無線傳

2、感網(wǎng)絡供能。因此，利用這個特點將其復合在輪胎內(nèi)部，收集運行中的撓曲形變和振動等機械能為TPMS供電是行之有效的。
　　 本文圍繞PZT壓電換能器機理、結(jié)構(gòu)設(shè)計和電能存儲管理電路等展開研究，針對單個振子電荷量低的狀況，提出了一種將陣列式壓電振子與輪胎內(nèi)表面復合的結(jié)構(gòu)設(shè)計思想。建立了雙層膜壓電振子的有限元(FEA)模型，運用ANSYS11.0對不同尺寸的振子進行靜力和瞬態(tài)分析，得出設(shè)計振子尺寸的依據(jù)。為了得到較大的輸出電流，設(shè)計了多

3、振子電量耦合的電能存儲管理電路。電路由專門設(shè)計的多路電量整流耦合集成器件、儲能單元、滯回比較控制電路、電子開關(guān)等組成，可以將多路振子的輸出電量匯聚在一起，在電子開關(guān)打開前無泄漏地對儲能器進行充電，實現(xiàn)靜態(tài)輸出功率小，瞬態(tài)輸出功率大的工作模式。實驗表明該設(shè)計可以滿足TPMS供電的要求。
　　 文章共分為六章，第一章介紹壓電發(fā)電的國外研究現(xiàn)狀，以及壓電發(fā)電的多種實際應用。第二章對壓電材料換能原理進行了數(shù)學理論分析，研究其機電等效模型