每天公路上行駛的車(chē)輛數(shù)以萬(wàn)計(jì),在汽車(chē)高速行駛的過(guò)程中,汽車(chē)振動(dòng)對(duì)路面的直接作用所產(chǎn)生的機(jī)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(chē)輛振動(dòng)引發(fā)的路面振動(dòng)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(kāi)發(fā)利用的一個(gè)研究方向。因此,加強(qiáng)行駛車(chē)輛振動(dòng)引發(fā)的路面振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行收集利用的研究,具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值,本文具體工作如下:本文在詳細(xì)敘述壓力振動(dòng)發(fā)電基本理論的基礎(chǔ)上,對(duì)振動(dòng)發(fā)電的基本類(lèi)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(jìn)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(jì)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(chǔ)能元件等構(gòu)建汽車(chē)振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置,實(shí)現(xiàn)了由行駛車(chē)輛振動(dòng)引發(fā)路面振動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)能量向微電能的轉(zhuǎn)化。對(duì)制作完成的汽車(chē)振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行靜水壓力測(cè)試、抗壓性能測(cè)試,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了裝置良好的防水及抗壓性能;對(duì)壓振發(fā)電器封裝的發(fā)電性能進(jìn)行測(cè)試,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了封裝結(jié)構(gòu)對(duì)汽車(chē)振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電性能沒(méi)有影響;采用小型動(dòng)態(tài)加載機(jī)對(duì)加載載荷、加載頻率對(duì)裝置發(fā)電性能的影響進(jìn)行驗(yàn)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(shí)際工程作為試驗(yàn)路段,給出裝置的布設(shè)方案;對(duì)汽車(chē)振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置的電能輸出進(jìn)行測(cè)試分析;計(jì)算汽車(chē)振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置的輸出電能;實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)牌供電的有效性,并對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：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(dòng)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(lái)Ｓａａｄｍｉ等人對(duì)??壓電懸臂梁結(jié)構(gòu)又進(jìn)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(dòng)頻率更加接近實(shí)際生活環(huán)境??中的振動(dòng)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(guò)調(diào)節(jié)固定在遠(yuǎn)端的質(zhì)量塊重量來(lái)調(diào)節(jié)自身的振動(dòng)頻率，??從而可以達(dá)到共振狀態(tài)來(lái)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(duì)密度和強(qiáng)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(jì)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(guò)調(diào)節(jié)固定在遠(yuǎn)端的質(zhì)量塊重量來(lái)調(diào)節(jié)自身態(tài)來(lái)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(jì)方向，將很多置絕緣材料，形成一種夾心結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多壓電片所示［３７］。Ｐｌａｔｔ等人也同樣研宄設(shè)計(jì)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：2850676