發(fā)布時間：2017-07-06 12:23

  本文關(guān)鍵詞：智能輪胎用陣列式能量采集系統(tǒng)研究

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【摘要】：智能輪胎系統(tǒng)中的傳感器對汽車輪胎的氣壓、溫度等各項(xiàng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,及時避免因輪胎故障引起的交通事故,可以有效提高汽車的安全性。但傳統(tǒng)的電池供電方案存在壽命短、更換困難和污染環(huán)境等弊端,制約了智能輪胎系統(tǒng)的發(fā)展。本文對應(yīng)用于智能輪胎系統(tǒng)中的陣列式能量采集系統(tǒng)展開研究,基于實(shí)際的輪胎內(nèi)壁加速度信號,研究不同結(jié)構(gòu)的能量采集器的輸出性能并設(shè)計(jì)匹配的能量管理系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:首先,針對能量采集器的物理模型,從理論上分析正弦加速度信號激勵下的振子位移和系統(tǒng)輸出功率的影響因素。分析由輪胎形變導(dǎo)致的加速度信號的波形特點(diǎn)和諧波分布情況,提出特定的波形近似分析方法,并給出該方法下得到的振子運(yùn)動狀態(tài)表達(dá)式。其次,基于輪胎加速度信號激勵下的平均輸出功率表達(dá)式,對影響輸出功率的磁鏈變化率、電氣阻尼等電磁參數(shù)進(jìn)行研究。對于定子不含鐵心的結(jié)構(gòu),從理論角度計(jì)算其磁場分布,并比較不同線圈排布方式下線圈中的磁鏈波形。對于定子含鐵心的結(jié)構(gòu),利用標(biāo)量磁位法對氣隙磁場進(jìn)行計(jì)算,并利用有限元仿真進(jìn)行驗(yàn)證。針對不同充磁方式的振子,研究其尺寸參數(shù)變化對電磁參數(shù)的影響,進(jìn)一步比較分析振子的充磁方式對電磁參數(shù)的影響。再次,綜合考慮能量采集器的具體受力情況,建立精確的仿真模型,分析不同工況下能量采集器的輸出性能。研究彈簧的原始長度、彈性系數(shù)等機(jī)械參數(shù)對平均輸出功率的影響。對于有鐵心結(jié)構(gòu),仿真分析振子定位力對振子運(yùn)動情況和平均輸出功率的影響。最后,結(jié)合多個振動能量采集器沿著輪胎圓周方向陣列式排布的特點(diǎn),基于將能量采集器分組利用的思想,提出多路輸入能量管理系統(tǒng),其中采用超級電容作為儲能元件。給出電路中各個模塊的具體設(shè)計(jì)方法,該電路可以滿足無線傳感器發(fā)射數(shù)據(jù)時的能量需求。
【關(guān)鍵詞】：智能輪胎 能量采集器 能量管理系統(tǒng) 電氣阻尼 磁鏈變化率
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析10-21
• 1.2.1 智能輪胎供電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.2 電磁式振動能量采集器研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 主要研究內(nèi)容21-23
• 第2章 能量采集器工作原理及運(yùn)動分析23-36
• 2.1 引言23
• 2.2 能量采集器的結(jié)構(gòu)和工作原理23-27
• 2.2.1 能量采集器的結(jié)構(gòu)23-24
• 2.2.2 能量采集器的工作原理24-27
• 2.3 輪胎中的能量采集器運(yùn)動分析27-34
• 2.3.1 輪胎加速度信號分析27-30
• 2.3.2 振子運(yùn)動狀態(tài)計(jì)算30-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第3章 能量采集器電磁參數(shù)研究36-53
• 3.1 引言36
• 3.2 能量采集器的平均電磁功率36-38
• 3.3 定子無鐵心結(jié)構(gòu)38-43
• 3.3.1 定子無鐵心結(jié)構(gòu)的磁場計(jì)算39-41
• 3.3.2 線圈排布變化對磁鏈的影響41-43
• 3.4 定子有鐵心結(jié)構(gòu)43-52
• 3.4.1 定子有鐵心結(jié)構(gòu)的磁場計(jì)算43-47
• 3.4.2 振子充磁方式對系統(tǒng)性能的影響47-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第4章 能量采集器機(jī)械參數(shù)和定位力影響研究53-60
• 4.1 引言53
• 4.2 能量采集器仿真模型53-56
• 4.3 彈簧參數(shù)對系統(tǒng)輸出性能的影響56-58
• 4.3.1 彈簧原始長度對系統(tǒng)性能的影響56-57
• 4.3.2 彈簧彈性系數(shù)對系統(tǒng)性能的影響57-58
• 4.4 定位力對系統(tǒng)性能的影響58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第5章 多路輸入能量管理系統(tǒng)60-70
• 5.1 引言60
• 5.2 普通能量管理系統(tǒng)60-61
• 5.3 多路輸入能量管理系統(tǒng)61-68
• 5.3.1 多路整流濾波模塊63-64
• 5.3.2 儲能電容模塊64-66
• 5.3.3 滯回比較控制模塊66-67
• 5.3.4 電子開關(guān)模塊67
• 5.3.5 能量管理系統(tǒng)電路仿真結(jié)果67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 致謝76

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：526242