汽車減震器能量回收裝置設(shè)計(jì)

1、目 錄1 緒論11.1 能量回收裝置簡介11.2 研究的背景及意義11.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢21.3.1國外發(fā)展現(xiàn)狀21.3.2國內(nèi)發(fā)展趨勢22 理論基礎(chǔ)32.1 減震器32.2 電磁發(fā)電技術(shù)42.2.1法拉第電磁感應(yīng)定律42.2.2電磁感應(yīng)發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)42.3 壓電發(fā)電技術(shù)52.3.1壓電材料52.3.2壓電效應(yīng)53 基于壓電疊堆儲能的新式能量回收裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理73.1 壓電疊堆發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)73.2 能量回收裝置的工作原理74 能量回收裝置的等效模型分析84.1 模型假設(shè)84.2 等效模型84.3 發(fā)電裝置的性能分析84.4油壓頻率f對回收裝置輸出特性的影響94.5 壓電疊堆長度

2、對輸出特性的影響94.6 壓電疊堆截面面積S對輸出特性的影響104.7 本章小結(jié)115 能量回收裝置輸出電路116 結(jié)論與展望12參考文獻(xiàn)131德州學(xué)院 汽車工程學(xué)院 2013屆 交通運(yùn)輸專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)汽車減震器能量回收裝置設(shè)計(jì) 摘要：傳統(tǒng)的被動懸架以及半主動懸架只能起到加速車架和車身震動的衰減作用，而起不到對振動能量回收的作用。當(dāng)汽車對減震器施加力時(shí)，減震器孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)的摩擦便形成對振動的阻尼力，使車身和車架的振動能量轉(zhuǎn)化為熱能，被油液和減振器殼體所吸收，并散到大氣中，這一部分能量被白白浪費(fèi)掉。設(shè)計(jì)一種能量回收裝置，能量回收裝備將減震器內(nèi)部的部分壓力能轉(zhuǎn)化為電能儲存起來。通

3、過查閱大量關(guān)于能源轉(zhuǎn)化的資料，并對各種能量回收方案進(jìn)行比較，最終確定用壓電疊堆能量回收的裝置對減震器內(nèi)部的壓力能進(jìn)行回收。本文主要對壓電能量回收裝置的工作原理、理論設(shè)計(jì)、及數(shù)學(xué)模型的分析進(jìn)行概述。關(guān)鍵詞：能量回收； 儲存； 壓電疊堆德州學(xué)院 汽車工程學(xué)院 2013屆 交通運(yùn)輸專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)1 緒論1.1 能量回收裝置簡介 目前，大多數(shù)的混合動力車和電動車都配有制動能量回收裝置，該裝置有推廣到非混合動力車的趨勢，國際汽聯(lián)也希望通過KERS系統(tǒng)在F1中的推廣，樹立環(huán)保先鋒的形象。制動能量的回收通常有兩種途徑，一是以高速旋轉(zhuǎn)的飛輪儲存能量，二是車輪在制動時(shí)帶動發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的電能儲存于電池組中。制動產(chǎn)

4、生的額外能量可以回收，那么汽車行駛中產(chǎn)生的其它能量也可以回收。減震器是懸架的重要組成部分，懸架的好壞關(guān)系到汽車的舒適性。在能源短缺的今天，節(jié)能減排越來越受到人們的重視。消費(fèi)者在選擇汽車時(shí)，在考慮動力性、舒適性、美觀的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)性也是一個(gè)重要的原因。減震器能量回收裝置，能夠回收減震器在伸張、壓縮行程產(chǎn)生的能量，通過壓電能量回收原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆Υ嬗谛铍姵刂?，為其他用電設(shè)備供電。1.2 研究的背景及意義 從汽車發(fā)明以來，汽車工業(yè)帶動了各個(gè)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但在其發(fā)展過程中，一系列的問題不斷出現(xiàn)。能源短缺、環(huán)境污染、氣候變暖成為各個(gè)國家面臨的共同挑戰(zhàn)。如何采用新的技術(shù)創(chuàng)造出一種新型的汽車成為各

5、國企業(yè)不斷攻克的難題。當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)汽車普遍采用的是普通的液力減震器。由于傳統(tǒng)的減震器只起到緩解汽車振動的作用，并不能回收汽車在振動過程中的能量，這就造成了能量的浪費(fèi)。 眾所周知，在經(jīng)過不平的路面時(shí)，汽車車身會發(fā)生振動，并且路面越不平穩(wěn)，汽車振動的越厲害。通常情況下，振動的能量會以減震器內(nèi)部機(jī)油摩擦生熱而損耗，如果能將汽車振動作用在減震器上的能量加以回收再利用，為汽車的其他電器提供能量，已達(dá)到節(jié)能的目的。外國學(xué)者Browne.A和Hamburg.J在1986年就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一輛轎車以13.4m/s(30mph)的速度在相對不平整的路面上行駛時(shí)，每個(gè)減振器的能耗功率較高，具有能量回收的意義，減振器耗能

6、的多少主要與路面不平度、車速及汽車質(zhì)量相關(guān)。1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢1.3.1國外發(fā)展現(xiàn)狀 早在上世紀(jì)90年代，國外許多著名的專家學(xué)者就開始對能量可回收的減震器進(jìn)行研究。雖然已經(jīng)研究出相關(guān)的成果，但是這些成果還不成熟，還不能滿足目前商業(yè)化的要求，不能推向市場。 美國塔夫斯大學(xué)的科學(xué)家正在開發(fā)一種能夠回收能量的減震器，它可以通過減震器筒內(nèi)的線圈與磁體的相對運(yùn)動產(chǎn)生電能并向電池組充電。該系統(tǒng)可以與其它能量采集或再生裝置配合使用，如制動力回收系統(tǒng)和太陽能電池板等，共同提高車輛的能效。該技術(shù)的研發(fā)由塔夫斯大學(xué)工程學(xué)院名譽(yù)教授Ronald Goldner及其同事Peter Zerigian牽頭，研發(fā)

7、過程得到了美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室（ANL）的支持，能量回收減震器有望于年內(nèi)在一批電動貨運(yùn)車上試用。Wendel提出了將能量再生系統(tǒng)運(yùn)用于車輛懸架系統(tǒng)，并且討論了可能的實(shí)現(xiàn)方案。Saito研究了將振動能量轉(zhuǎn)化為電能存儲于蓄電池的方法。Hsu通過仿真發(fā)現(xiàn)車輛在高速道路上以96km/h車速行駛時(shí)，平均每車輪上實(shí)際可回收100W的振動能量，相當(dāng)于驅(qū)動GM Impact（Wyczalek，1991）行駛所需能量的5%。Harada等人利用直線直流電機(jī)作為一個(gè)阻尼器，再生了汽車的振動能量。Kim和Okada利用脈寬調(diào)節(jié)升壓斬波器實(shí)現(xiàn)了直流電機(jī)在低速中將振動能量轉(zhuǎn)化為電能存儲在電容器中，提高了振動能量再生效率。

8、1.3.2國內(nèi)發(fā)展趨勢目前國內(nèi)公開了一種回收懸掛減震器能量為新能源汽車充電的發(fā)電裝置，涉及新能源汽車領(lǐng)域，該發(fā)電裝置安裝在汽車的減震器內(nèi)，包括隨汽車顛簸振動而上下運(yùn)動的滾珠絲杠、發(fā)電機(jī)、與滾珠絲杠下部相連隨滾珠絲杠上下運(yùn)動的阻尼活塞組件、以及固定在減震器外殼內(nèi)底部且與滾珠絲杠底部相連的絲杠導(dǎo)向軸套。上述發(fā)明在不增加能源消耗的基礎(chǔ)上，將車輛行駛過程的閑置機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，使新能源汽車在行車過程中能夠隨時(shí)持續(xù)充電，延長新能源汽車到站充電的行駛里程，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，同時(shí)為新能源汽車的進(jìn)一步普及創(chuàng)造了條件。目前，國內(nèi)從事減震器能量回收研究的專家相對還比較少。大多都停留在理論分析的階段，進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)的研究

9、成果比較少。 何仁教授針對不同的結(jié)構(gòu)方案，對饋能懸架的工作原理及其評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。吉林大學(xué)于長淼運(yùn)用CARSIM及MATLAB/SIMULINK等仿真軟件，分析了電磁饋能懸架的節(jié)能情況，結(jié)果表明電磁饋能懸架能夠在一定程度上回收振動能量。西安理工大學(xué)的陳宏偉等基于節(jié)能與主動控制的考慮，提出了一種節(jié)能主動懸架系統(tǒng)，利用無刷永磁直線電機(jī)作動器作為主動懸架的作動器，設(shè)計(jì)了這種懸架的基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)車輛行駛路面不同，可以實(shí)現(xiàn)對振動能量的回收利用，當(dāng)執(zhí)行器速度與電磁力同向時(shí)，執(zhí)行器處于電動狀態(tài)，為懸架提供一個(gè)主動力；當(dāng)速度和電磁力反向時(shí)，執(zhí)行器處于發(fā)電狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)能量回收，并以SUV車輛懸架進(jìn)行

10、了仿真分析。2 理論基礎(chǔ)2.1 減震器 為加速車架和車身振動的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減震器。減震器和彈性元件是并聯(lián)安裝的如圖2-1所示。圖2-1 減震器和彈性元件的安裝示意圖液力減振器的作用原理是：當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對運(yùn)動時(shí)，減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復(fù)運(yùn)動，減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔?？妆谂c油液間的摩擦及液體分子內(nèi)的 摩擦便形成對振動的阻尼力，使車身和車架的振動能量轉(zhuǎn)化為熱能，被油液和減振器殼體所吸收，并散到大氣中。減震器的阻尼力越大，振動消除得越快，但卻使并聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮，同時(shí)，過大的阻尼力還

11、可能導(dǎo)致減震器連接零件及車架損壞。為解決彈性元件與減震器之間的這一矛盾，對減震器提出如下要求：1. 在懸架壓縮行程（車橋與車架相互移近的行程）內(nèi)，減震器阻尼力應(yīng)較小，以便充分利用彈性元件的彈性，以緩和沖擊。2. 在懸架伸張行程（車橋與車架相對遠(yuǎn)離的行程）內(nèi)，減震器的阻尼力應(yīng)大，以求迅速減振。3. 當(dāng)車橋與車架的相對速度過大時(shí)，減震器應(yīng)當(dāng)能自動加大液流通道面積，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。在壓縮和伸張兩行程內(nèi)均能起減振作用的減震器稱為雙向作用式減震器。另有一種減震器僅在伸張行程內(nèi)起作用，成為單向作用式減震器1。 2.2 電磁發(fā)電技術(shù)2.2.1法拉第電磁感應(yīng)定律182

12、0年H.C.奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后，人們便努力嘗試尋找它的逆效應(yīng)，提出了磁能否產(chǎn)生電，磁能否對電作用的問題。在這之后大約十年，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電磁驅(qū)動和電磁阻尼現(xiàn)象，這兩種電磁現(xiàn)象是人們那時(shí)發(fā)現(xiàn)最早的電磁現(xiàn)象，但并沒有人從理論上對其進(jìn)行解釋或描述，也沒有人對其產(chǎn)生質(zhì)疑。直到1831年8月，法拉第在同一個(gè)軟鐵環(huán)兩側(cè)分別繞制兩個(gè)線圈，使其成為閉合回路，在導(dǎo)線下端附近平行放置一磁針，另一線圈與電池組相連。在接通開關(guān)后，線圈中就形成了閉合回路。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，合上開關(guān)的瞬間，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，而在切斷開關(guān)時(shí)，磁針會向相反的方向偏轉(zhuǎn)，這表明在另一個(gè)線圈中出現(xiàn)了感應(yīng)電流2。法拉第立即意識到，這是一種非恒定的暫態(tài)相應(yīng)

13、。緊接著他做了將近上百次實(shí)驗(yàn)，把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形概括為5類：變化的電流，變化的磁場，運(yùn)動的恒定電流，運(yùn)動的磁鐵，在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體，并把這些現(xiàn)象正式定名為電磁感應(yīng)，并于之后給出了電磁感應(yīng)的完整定義及量化公式。閉合電路中的的導(dǎo)體在切割磁感線時(shí)，導(dǎo)體中會產(chǎn)生電流，人們把這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象，人們把導(dǎo)體中產(chǎn)生的電流、電動勢，分別成為感應(yīng)電流、感應(yīng)電動勢。法拉第電磁感應(yīng)定律可以描述為：當(dāng)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合電路中就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，并且感應(yīng)電動勢的大小與穿過該電路的磁通的變化率成正比。如式2-1所示。 (2-1)2.2.2電磁感應(yīng)發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)電磁感應(yīng)發(fā)電原理結(jié)構(gòu)如圖2-2所示 圖2

14、-2 電磁感應(yīng)原理2.3 壓電發(fā)電技術(shù)2.3.1壓電材料壓電材料是受到壓力作用時(shí)會在兩端面間出現(xiàn)電壓的晶體材料。1880年，法國物理學(xué)家皮埃爾·居里和雅克·居里兄弟發(fā)現(xiàn)，把重物放在石英晶體上，晶體某些表面會產(chǎn)生電荷，電荷量與壓力成比例。這一現(xiàn)象被稱為壓電效應(yīng)。隨即，居里兄弟又發(fā)現(xiàn)了逆壓電效應(yīng)，即在外電場作用下壓電體會產(chǎn)生形變。壓電效應(yīng)的機(jī)理是：具有壓電性的晶體對稱性較低，當(dāng)受到外力作用發(fā)生形變時(shí)，晶胞中正負(fù)離子的相對位移使正負(fù)電荷中心不再重合，導(dǎo)致晶體發(fā)生宏觀極化，而晶體表面電荷面密度等于極化強(qiáng)度在表面法向上的投影，所以壓電材料受壓力作用形變時(shí)兩端面會出現(xiàn)異號電荷。反之，壓

15、電材料在電場中發(fā)生極化時(shí)，會因電荷中心的位移導(dǎo)致材料變形3。2.3.2壓電效應(yīng) 壓電效應(yīng)可分為逆壓電效應(yīng)和正壓電效應(yīng)。所謂的正壓電效應(yīng)，如圖 2-3 所示，當(dāng)對被極化的晶體施加外力時(shí)，晶體內(nèi)部會產(chǎn)生電極化的現(xiàn)象，同時(shí)在被施加外力的表面積聚極性相反的電荷；而當(dāng)所施加的外力撤去后，晶體又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；當(dāng)施加外力作用方向改變時(shí)，電荷的極性也會隨之改變；晶體受力形變所產(chǎn)生的電荷量與施加的外力的大小成正比。我們經(jīng)常利用正壓電效應(yīng)原理制作壓電式傳感器。逆壓電效應(yīng)又被稱作是電致伸縮效應(yīng)，如圖2-4，即當(dāng)對被極化的晶體兩個(gè)表面施加交變電場引起晶體周期性機(jī)械變形的現(xiàn)象。圖2-3 正壓電效應(yīng)圖2-4 逆壓電

16、效應(yīng)2.3.3壓電發(fā)電裝置基本模型 圖2-5（a）模式和（b）模式是壓電發(fā)電裝置的兩個(gè)機(jī)電耦合模式。在（a）型的機(jī)電耦合模式中，耦合產(chǎn)生的電場方向和應(yīng)力對壓電體的方向是相同的，如圖2-5(a)所示。在(b)型機(jī)電耦合模式中，所產(chǎn)生的應(yīng)力方向和電場方向是相互垂直的，如圖2-5(b)所示。圖2-5 壓電材料機(jī)電轉(zhuǎn)換類型3 基于壓電疊堆儲能的新式能量回收裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理3.1 壓電疊堆發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)壓電疊堆發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，整個(gè)裝置由連接桿、預(yù)壓彈簧、調(diào)整螺母、連接螺母、壓電疊堆、力傳感器、球鉸、激振桿等組成4。 圖3-1 壓電疊堆發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)1.連接螺母 2.壓電疊堆 3.力傳感器

17、 4.球鉸 5.激振桿 6.激振力 7.調(diào)節(jié)螺母 8.預(yù)壓彈簧 9.連接桿將壓電發(fā)電裝置安置在特殊設(shè)計(jì)的減震器中，減震器具體結(jié)構(gòu)如圖3-2所示， 圖3-2 能量回收減震器3.2 能量回收裝置的工作原理汽車在經(jīng)過不平路面時(shí)，車身會上下振動，為加速車身的振動的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在轎車上一般都安裝有汽車減震器。液力減震器在衰減汽車振動時(shí)，減震器活塞在缸筒內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動，活塞在運(yùn)動的過程中會對液壓油產(chǎn)生壓力，壓力疊堆發(fā)電裝置在接受油壓之后，經(jīng)壓力傳感器傳給壓力堆疊，壓力疊堆變性后產(chǎn)生電荷輸出，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能6。4能量回收裝置的等效模型分析4.1 模型假設(shè)1.忽略壓電疊堆漏電電流的影響。

18、2.各壓電陶瓷片之間是理想黏結(jié)的。3.壓電疊堆受到恒定壓力作用產(chǎn)生的電荷由于收到疊堆內(nèi)部電場的束縛無法形成電流。4.2 等效模型 根據(jù)模型假設(shè)和圖3-1所示結(jié)構(gòu)，將發(fā)電裝置等效為由壓電疊堆和減震器內(nèi)油壓組成的系統(tǒng)，如圖4-1所示7。 圖4-1 壓電發(fā)電裝置等效模型圖根據(jù)壓電疊堆的極化方向，可將壓電疊堆方程簡化為 (4-1) (4-2)式中，E、S分別為軸向電場強(qiáng)度和電位移；d為恒定電場下的柔性系數(shù)；為介電常數(shù)；D、T分別為軸向應(yīng)變和應(yīng)力。4.3 發(fā)電裝置的性能分析下面將討論疊堆長度L、外力幅值F、與頻率F、截面面積S和系統(tǒng)阻尼系數(shù)等對輸出性能的影響。壓電疊堆參數(shù)如表4-2所示8。表4-2 壓電

19、疊堆結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)材料參數(shù)長度L(mm)40壓電常數(shù)（m/V）700截面積S（mm2）110彈性柔性系數(shù)（m2/N）1.38厚度Tp(mm)0.188密度（Kg/m）7.5壓電片數(shù)目n160相對介電常數(shù)730 4.4油壓頻率f對回收裝置輸出特性的影響圖4-3所示為激振桿質(zhì)量分別為25g、20g、17.84g、15g和10g,激振力幅值F為1500N時(shí),電流、壓電疊堆輸出電壓隨激振力頻率f的變化情況。由圖4-3可知,隨著激勵(lì)桿質(zhì)量的增大, 電流、壓電疊堆產(chǎn)生的輸出電壓均減小。除此之外,當(dāng)壓電疊堆一階固有頻率與激振力頻率一致時(shí),壓電疊堆處于諧振狀態(tài), 壓電疊堆輸出電壓和電流達(dá)到最大,并且壓

20、電疊堆振動位移幅值、應(yīng)變和應(yīng)力也均達(dá)到最大9。圖4-3 輸出電壓、電流隨壓力頻率的變化圖4.5 壓電疊堆長度對輸出特性的影響下面將討論壓電疊堆長度對輸出特性的影響。如下圖4-4所示是m =17.84g,f =1650Hz,F=1500N時(shí)電流、壓電疊堆輸出電壓隨壓電疊堆長度的變化情況。當(dāng)壓電疊堆的振動位移達(dá)到最大時(shí),其輸出電壓、電流也達(dá)到最大。由圖4-4可見,當(dāng)壓電疊堆長度正好滿足壓電疊堆的諧振頻率方程時(shí),壓電疊堆處于諧振狀態(tài)10。圖4-4 壓電疊堆長度對輸出電流、電壓的影響圖4.6 壓電疊堆截面面積S對輸出特性的影響 如下圖4-5所示是激勵(lì)桿質(zhì)量為m =15g,F=1500N,頻率f =16

21、50Hz時(shí)壓電疊堆輸出電流、電壓隨壓電疊堆截面面積的變化情況。由下圖4-5可見,當(dāng)壓電疊堆的截面面積增大到使壓電疊堆產(chǎn)生諧振時(shí),其輸出電壓、電流達(dá)到最大11。圖4-5 壓電疊堆截面面積S對輸出特性的影響4.7 本章小結(jié) 1.當(dāng)激振力頻率一定時(shí)，激振力越大，發(fā)電特性越好。在激振力頻率與裝置的諧振頻率一致的情況下，電流、電壓達(dá)到最大。 2在激振力頻率一定的情況下,壓電疊堆的長度、截面面積和彈性柔性系數(shù)都有一個(gè)最佳值。通過調(diào)整不同的參數(shù)，使該值剛好滿足壓電疊堆的頻率方程,并且使壓電疊堆處于諧振狀態(tài),在這種情況下壓電疊堆的發(fā)電能力達(dá)到最大。3.選用高壓電常數(shù)的壓電陶瓷能夠提高發(fā)電輸出特性12。5 能量

22、回收裝置輸出電路能量回收電路由三部分組成，包括接口電路、壓電換能器和電源管理模塊。電源管理模塊是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分，為整個(gè)電路提供控制。回收電路結(jié)構(gòu)的原理如圖5-1所示。回收電路由脈沖充電單元和濾波整流單元組成。整流部分的作用是將壓電能量單元中壓電片受壓變形后產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)筆成直流電。整流部分和脈沖充電單元分別由濾波電容、整流橋和充電電容、場效應(yīng)管、低功耗的電壓比較器組成。通過采用脈沖充電的方式，可已經(jīng)接口電路的輸出功率穩(wěn)定在最優(yōu)負(fù)載輸出功率的55%左右13。圖5-1 脈沖充電方式的接口電路通過結(jié)合發(fā)電裝置和回收電路之后，理論上當(dāng)壓電片受到的壓力為1500N時(shí)回收的功率約為100mW。最終

23、將通過壓電換能器轉(zhuǎn)換的電能儲存在電容C1中。在附圖5-4所示的能量回收控制單元中，電源管理模塊是該單元的一個(gè)重要組成部分，它主要包括一個(gè)低功耗的電壓比較器U5、一個(gè)低功耗的交流-直流轉(zhuǎn)換器U3，一個(gè)場效應(yīng)管Q314。電源管理模塊有如下的工作原理：閥值開關(guān)電路由場效應(yīng)管Q3與電壓比較器配合組成，電壓比較器將超級電容C1的電壓和預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，當(dāng)電容電壓大于預(yù)設(shè)值時(shí)，電壓比較器發(fā)出信號，打開開關(guān)Q3,這時(shí)超級電容中儲存的電能通過MAX1724轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成14V電壓，給蓄電池充電，這樣就完成了儲能的過程15。6結(jié)論與展望本文研究的目的是為了設(shè)計(jì)能量回收裝置以及回收電路的設(shè)計(jì)，減震器通過安裝能量回收

24、裝置，使得減震器能夠回收汽車在振動過程中的能量，提高能源的利用率，已達(dá)到節(jié)能減排的目的。本文完成了以下主要工作：1.通過上查閱國內(nèi)外相關(guān)資料，提出了壓電疊堆發(fā)電裝置在減震器內(nèi)部的應(yīng)用的假想。2.通過汽車?yán)碚?、壓電方程等原理?yīng)用數(shù)學(xué)建模對壓電能量回收裝置在減震器內(nèi)部的可行性進(jìn)行分析，并得出該方案的可行性。3.通過電子元件的選擇及單片機(jī)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一套集控制與一體的能量回收電路，并進(jìn)行可行性分析。通過本文的研究，可以得出一下結(jié)論，裝有能量回收裝置的減震器，可以回收汽車在振動過程中的部分能量。進(jìn)一步提供能源的利用效率，在能源短缺的今天，如果該設(shè)計(jì)能被最終應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)將是一個(gè)非常有利的事。但是由于

25、本人水平有限，不能將裝置設(shè)計(jì)的十分完美，裝置安裝的位置以及電路的設(shè)計(jì)可能都存在缺陷，電路還需進(jìn)一步優(yōu)化，能量回收效率還有待進(jìn)一步提高。 本文基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的目標(biāo)，但是由于壓電疊堆結(jié)構(gòu)的研究還不很成熟，造成對發(fā)電裝置的具體結(jié)構(gòu)尺寸還不精確，在減震器內(nèi)部的實(shí)際應(yīng)用還有待進(jìn)一步研究，接下來，我們可以對本文現(xiàn)有的研究進(jìn)一步研究：1. 選擇更加優(yōu)良的壓電材料，選擇合適的橫截面積，進(jìn)一步縮小能量回收裝置的尺寸，增加能量回收的效率。2. 設(shè)計(jì)一套與之相匹配的回收電路，使其能量在回收過程中不會有很大的損失，進(jìn)一步提高回收的效率。相信通過以后不斷的學(xué)習(xí)研究，國內(nèi)在汽車節(jié)能方面的研究成果會越來越多，最終會在世界范

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