發(fā)布時間：2020-10-21 22:33

　　 每天公路上行駛的車輛數(shù)以萬計,在汽車高速行駛的過程中,汽車振動對路面的直接作用所產(chǎn)生的機械能最終都轉(zhuǎn)換成為熱能在外界環(huán)境中消耗殆盡。如何收集行駛車輛振動引發(fā)的路面振動能量,并將其轉(zhuǎn)換成為人們可以直接利用的微電能,為道路附屬設(shè)施供電,已成為目前新能源開發(fā)利用的一個研究方向。因此,加強行駛車輛振動引發(fā)的路面振動能量轉(zhuǎn)化成電能進行收集利用的研究,具有重要的理論意義和應(yīng)用價值,本文具體工作如下:本文在詳細(xì)敘述壓力振動發(fā)電基本理論的基礎(chǔ)上,對振動發(fā)電的基本類型、壓電效應(yīng)、壓電材料、壓電基礎(chǔ)理論、壓振發(fā)電器的結(jié)構(gòu)理論進行了深入分析。根據(jù)壓電材料的電學(xué)參數(shù)及壓電效應(yīng)原理,選用由PZT-5H材料制作的壓電單元作為核心部件,按照分析確定的夾心式結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法,采用外部密封結(jié)構(gòu)封裝制作壓振發(fā)電器;將壓振發(fā)電器、能量收集電路、儲能元件等構(gòu)建汽車振動能量轉(zhuǎn)換裝置,實現(xiàn)了由行駛車輛振動引發(fā)路面振動所產(chǎn)生的振動能量向微電能的轉(zhuǎn)化。對制作完成的汽車振動能量轉(zhuǎn)換裝置進行靜水壓力測試、抗壓性能測試,實驗驗證了裝置良好的防水及抗壓性能;對壓振發(fā)電器封裝的發(fā)電性能進行測試,實驗驗證了封裝結(jié)構(gòu)對汽車振動能量轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電性能沒有影響;采用小型動態(tài)加載機對加載載荷、加載頻率對裝置發(fā)電性能的影響進行驗證,加載載荷或加載頻率越大,裝置的電能輸出值就越大;裝置的加載電壓衰減率較低,具備較好的抗疲勞能力。以山東濱萊高速S29(濱州-淄博)路段高速公路實際工程作為試驗路段,給出裝置的布設(shè)方案;對汽車振動能量轉(zhuǎn)換裝置的電能輸出進行測試分析;計算汽車振動能量轉(zhuǎn)換裝置的輸出電能;實驗驗證了該裝置為公路附屬微電設(shè)備LED(發(fā)光二極管Light Emitting Diode)標(biāo)識牌供電的有效性,并對其經(jīng)濟效益進行了分析。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM619
【部分圖文】：

圖２－１壓應(yīng)意

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??將振動能量轉(zhuǎn)換為電能，壓電懸臂梁結(jié)構(gòu)如圖２－３所示［３５］。后來Ｓａａｄｍｉ等人對??壓電懸臂梁結(jié)構(gòu)又進行了系統(tǒng)周密的研究，發(fā)現(xiàn)如果在懸臂梁的末端再放置一質(zhì)??量塊，可以使懸臂梁的自振頻率迅速降低，使其振動頻率更加接近實際生活環(huán)境??中的振動頻率，從而提高發(fā)電效率［３６］。??Ｔ??電膠??Ｉ?＇??梁基??圖２－３懸臂梁結(jié)構(gòu)壓振發(fā)電器示意圖??懸臂梁結(jié)構(gòu)可以通過調(diào)節(jié)固定在遠(yuǎn)端的質(zhì)量塊重量來調(diào)節(jié)自身的振動頻率，??從而可以達(dá)到共振狀態(tài)來提高輸出電量值，但懸臂梁結(jié)構(gòu)體積龐大，需要空間，??而在對密度和強度要求都非常高的路面結(jié)構(gòu)，并不適宜采用懸臂梁結(jié)構(gòu)。??王青萍等人在單層懸臂梁基礎(chǔ)上延伸了研究設(shè)計方向，將很多壓電片堆疊在??一起

Ｔ??電膠??Ｉ?＇??梁基??圖２－３懸臂梁結(jié)構(gòu)壓振發(fā)電器示意圖??以通過調(diào)節(jié)固定在遠(yuǎn)端的質(zhì)量塊重量來調(diào)節(jié)自身態(tài)來提高輸出電量值，但懸臂梁結(jié)構(gòu)體積龐大，要求都非常高的路面結(jié)構(gòu)，并不適宜采用懸臂單層懸臂梁基礎(chǔ)上延伸了研究設(shè)計方向，將很多置絕緣材料，形成一種夾心結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)多壓電片所示［３７］。Ｐｌａｔｔ等人也同樣研宄設(shè)計出一種多層比較厚度相同的單片壓電片產(chǎn)生能量要大的多［３８］
【參考文獻】

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本文編號：2850676