CN106004433A - 一种超级电容电动汽车振动馈能装置 - Google Patents

Abstract

一种超级电容电动汽车振动馈能装置,所述装置包括导线、装夹装置、绝缘材料、压电片、弹性元件、减震器、绝缘材料、压电片、装夹装置。本发明结构简单、紧凑，适用于多种悬架；能量密度大，发电效率高，具有一定的经济价值和社会价值；减少汽车振动产生的热量，进而减少汽车对环境影响；提高电动汽车的续驶里程。

Description

一种超级电容电动汽车振动馈能装置

技术领域

本发明是一种基于超级电容电动汽车悬架振动馈能装置，特别设计一种压电片式悬架振动能量回收装置，属于电动汽车领域。

背景技术

汽车工业的蓬勃发展极大地改变了人们的生活方式，已经成为人类社会不可或缺的交通工具之一。面对日益严峻的能源、环境、气候问题，世界各国的政府都在逐渐加大对新能源汽车产业的投入力度，加快新能源汽车商品化的步伐。电动汽车是应对全球环境污染与能源危机的重要解决方案之一，蓄电池是其整车及其各电子电器设备的动力来源。如果将汽车在行驶过程中经过不平路面产生的振动能量加以回收并储存起来，给蓄电池充电或者给电子设备使用，无疑会提高电动汽车的性能。

目前，汽车悬架振动能量回收技术主要有三种：压电式、电磁感应式、液压馈能式。电磁感应式电压较小，能量密度不高；液压馈能式效率不高、发电损失较大；压电式能量密度大、发电效率高，更具优势。专利CN 105375817 A虽为压电式能量回收装置，但其只是设计了一片压电片以及减震器与压电片之间需用橡胶凸台连接，没有充分回收减震器上下两端的振动能量，结构不紧凑。

发明内容

针对现有技术存在的问题及缺陷，本发明提供一种基于超级电容电动汽车压电式馈能装置。

本发明通过以下技术方案实现。

本发明的控制***及馈能装置结构包括：馈能装置、馈能能量管理模块、超级电容及管理模块、蓄电池及管理模块、CAN网络、整车控制器；其中所述馈能装置上下端设有装夹装置，与车身、车桥相连，所述的减震器上下端***有一圈绝缘材料，直接与压电片相连，所述压电片上下面引出导线，与整流器相连；

所述馈能装置，包括：装夹装置、绝缘材料、压电片、弹性元件、减震器；

所述装夹装置为圆柱形凸台，两端开有螺栓孔，连接车身或车桥。

所述装夹装置中间开有螺栓孔，连接减震器；

所述减震器，两端结构相同，与装夹装置连接；

所述绝缘材料为片状橡胶材料，包裹在减震器上下端；

所述弹性元件为螺旋弹簧，上下端固定在减震器上；

所述压电片为压电材料，中间开孔，套装于裹有绝缘材料的减震器上下端；

所述装置只是在减震器上下端包裹了绝缘材料、套装了压电片、加装了装夹装置，没有对悬架结构造成破坏，可以通过改变压电片尺寸和上下装夹装置而与不用的悬架装置使用。

当超级电容式电动汽车行驶在不平路面时，车轮上下跳动致使弹性元件压缩或伸展，从而带动压电片压缩或者伸展变形，压电材料在压力或拉力作用下产生正电压效应并放电，然后经过整流器整流、DC/DC稳压后储存到超级电容中或者供给电子设备使用或者给蓄电池充电，从而主动缓冲和衰减由路面不平引起的、并由车轮传导至车身的冲击和振动，实现了汽车振动能的回收利用。

本发明的有益效果：结构简单、紧凑，适用于多种悬架；能量密度大，发电效率高，具有一定的经济价值和社会价值；减少汽车振动产生的热量，进而减少汽车对环境影响；提高电动汽车的续驶里程。

附图说明

图1为本发明所述控制***示意图；

图2为本发明所述馈能装置示意图；

图中，1-导线，2-装夹装置，3-绝缘材料，4-压电片，5-弹性元件，6-减震器，7-绝缘材料，8-压电片，9-装夹装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但该实例不应理解为对本发明的限制。

本发明所述一种超级电容电动汽车振动馈能装置结构包括:导线、装夹装置、绝缘材料、压电片、弹性元件、减震器、绝缘材料、压电片、装夹装置。

如图1所示为本发明实施例的控制***示意图。该控制***由馈能装置、馈能能量管理模块、超级电容及其管理模块、蓄电池及其管理模块、CAN网络、整车控制器组成。其中，馈能装置与车身和车桥通过机械连接起来，与馈能能量管理模块之间为电气连接。馈能能量管理模块、电池管理模块、电容管理模块、整车控制器与CAN网络之间均为信号连接。整车控制器通过CAN网络给馈能能量管理模块、电池管理模块、电容管理模块发送信号，完成设定的功能和目标。馈能能量管理模块根据整车控制器发送的信号判断将振动能量分配给超级电容或者蓄电池或者电子设备。电容管理模块根据整车控制器发送的信号判断何时给蓄电池充电。电池管理***根据整车控制器发送的信号实时监控蓄电池的状态以及充、放电控制等。

当超级电容式电动汽车行驶在不平路面上时，轮胎随着路面的颠簸而上下跳动，置于汽车上的馈能装置将汽车的振动能量转化为电能。馈能能量管理模块根据来自整车控制器的信号分配由振动转化而来的电能。当蓄电池不需要充电、超级电容电量满量，馈能能量管理模块就把电能分配给电子设备（空调、车灯、雨刷等）；当蓄电池不需要充电、超级电容电量不满，馈能能量管理模块就把电能输送到超级电容当中储存起来，以便给蓄电池充电；当蓄电池需要充电时，馈能能量管理模块直接把电能分配给蓄电池，这样不经过超级电容可以降低能量的损失，从而充分利用了汽车的振动能量。

如图2所示为本发明实施例的馈能装置示意图。该馈能装置由装夹装置、绝缘材料、压电片、减震器、弹性元件组成。装夹装置两端开有螺栓孔，通过螺钉与车身、车桥连接，中间开有与减震器连接的孔。绝缘材料为橡胶材料，为片状包裹在减震器上。压电片4中间开有空，为圆形压电材料，套装在减震器两端，在压电片上下两面引出导线，与整流器连接，压电片与装夹装置之间留有一定间隙，有利于压电片的变形，减震器顶在压电片上。弹性元件为螺旋弹簧，固定在减震器***。

一种超级电容电动汽车振动馈能装置，作为汽车上悬架振动能量回收装置，在行驶汽车的振动作用下，馈能装置中的压电片在弹性元件的压缩与伸张的作用下变形，压电片基于压电效应产生交流电，交流电经过整流器的整流、DC/DC的稳压后转换成符合汽车使用要求的电能，然后在馈能能量管理模块的控制下发送到蓄电池或超级电容或者电子设备，从而实现了对汽车振动能量的回收利用。

Claims (1)

1.一种超级电容电动汽车振动馈能装置,其特征在于:所述装置结构包括：馈能装置、馈能能量管理模块、超级电容及管理模块、蓄电池及管理模块、CAN网络、整车控制器；

所述馈能装置上下端设有装夹装置，与车身、车桥相连;

所述馈能装置包括：装夹装置、绝缘材料、压电片、弹性元件、减震器；

所述装夹装置为圆柱形凸台，两端开有螺栓孔，连接车身或车桥;

所述装夹装置中间开有螺栓孔，连接减震器；

所述减震器上下端***有一圈绝缘材料，直接与压电片相连，所述压电片上下面引出导线，与整流器相连；

所述减震器，两端结构相同，与装夹装置连接；

所述绝缘材料为片状橡胶材料，包裹在减震器上下端；

所述弹性元件为螺旋弹簧，上下端固定在减震器上；

所述压电片为压电材料，中间开孔，套装于裹有绝缘材料的减震器上下端；

当超级电容式电动汽车行驶在不平路面时，车轮上下跳动致使弹性元件压缩或伸展，从而带动压电片压缩或者伸展变形，压电材料在压力或拉力作用下产生正电压效应并放电，然后经过整流器整流、DC/DC稳压后储存到超级电容中或者供给电子设备使用或者给蓄电池充电，从而主动缓冲和衰减由路面不平引起的、并由车轮传导至车身的冲击和振动，实现了汽车振动能的回收利用。