一种悬架振动压电式能量回收系统的制作方法

本发明涉及新能源汽车能量回收，具体为一种悬架振动压电式能量回收系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车的快速发展，车辆节能技术已成为汽车行业的重要研究方向。目前，新能源汽车主要依赖动力电池为驱动系统和全车电器供能，而续航里程始终是影响用户体验和购车决策的关键因素。如何在有限电池容量下尽可能延长续航，是各大车企持续攻关的技术难题。

2、在车辆行驶过程中，悬架系统会因路面不平而产生持续振动。传统减震器通过液压阻尼方式将这部分振动能量转化为热能，并通过热交换散失到空气中，造成了可观的能量浪费。据相关研究表明，普通车辆每年因悬架振动而损失的能量可达50~80kwh。若能将该部分能量有效回收并加以利用，例如为车内低压电器系统供电，则可减轻动力电池的辅助负载，从而间接提升车辆的续航能力。

3、压电材料，尤其是锆钛酸铅（pzt）压电陶瓷，具有在受到机械压力时产生电压输出的“压电效应”特性，且具备输出电压高、响应速度快、体积小等优点，非常适合用于微型能量采集系统，因此，将压电材料集成于汽车悬架系统中，利用悬架振动产生的动态压力实现电能回收，是一种极具潜力的技术路径。为此，发明一种能够将汽车悬架系统产生的动能进行有效回收利用的装置，显得尤为必要。

技术实现思路

1、本实发明的目的在于提供一种悬架振动压电式能量回收系统，进而将悬架振动能量转化为电能并为车内低压设备供电，从而有效提升新能源汽车的续航能力。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括安装架、压电发电模块、供压伸缩机构、压电处理模块、储能模块和控制器，所述安装架设置有两个，其中一个安装架固定在悬架内车架连接臂外侧面，另一个安装架固定在悬架内车轮连接臂外侧面；其中一个安装架的侧面通过螺栓固定有若干压电发电模块，其中压电发电模块的受压端与另一个安装架之间均固定有供压伸缩机构，其中供压伸缩机构的极限压缩距离与悬架内减震器的极限压缩距离相同，且供压伸缩机构在极限压缩时，对压电发电模块的压力处于压电发电模块的安全受压区间内；所述压电发电模块均通过电源线与压电处理模块的输入端电性相连，其中压电处理模块的输出端通过电源线与储能模块的充电端电性相连；所述储能模块的控制端通过数据线与控制器信号相连，且储能模块的供电端通过电源线与汽车的低压负载电性相连；所述控制器的输入端通过数据线与汽车的中控系统信号相连；所述压电处理模块、储能模块和控制器分别通过螺栓固定在汽车的车架相应位置。

3、进一步地，所述安装架包括弧形板、安装环和耳板，所述弧形板设置有两个，该两个弧形板的一端通过铰接旋转相连，另一端通过螺栓固定在一起，其中两个弧形板组成的筒体夹持固定在对应的悬架内车架连接臂或悬架内车轮连接臂外侧面；所述弧形板靠近悬架内减震器的侧面均通过螺栓固定安装环，其中安装环的内径小于对应的悬架内车架连接臂或悬架内车轮连接臂的直径，并大于悬架内减震器的最大外径，且安装环的侧面与对应的悬架内车架连接臂或悬架内车轮连接臂的端面贴合设置；所述安装环的外侧面均通过焊接固定有若干耳板，其中耳板的对应侧面通过螺栓固定有压电发电模块或供压伸缩机构，这样的设置，便于将安装架在对应的悬架内车架连接臂或悬架内车轮连接臂上安装或取下，进而不需要对现有汽车悬架进行改装。

4、进一步地，所述压电发电模块包括密封壳、压电片、压板、滑柱和辅助板，所述密封壳通过螺栓固定在对应的安装架侧面，且密封壳的内部活动设置有压电片，该压电片通过电源线与压电处理模块的充电口电性相连，其中压电片的一端为负极，另一端为正极；所述压电片的一侧贴合设置有压板，其中压板滑动安装在密封壳内部，且压板远离压电片的侧面通过焊接固定有滑柱，该滑柱滑动穿过密封壳的对应端部；所述滑柱远离压板的端部通过焊接固定有辅助板，其中辅助板的另一侧面通过供压伸缩机构与对应的安装架相固定，这样的设置，在当悬架内减震器受压往复缩放时，能够根据压电效应产生交流电，并将交流电输送给压电处理模块。

5、进一步地，所述压电片的对应端部与密封壳内壁之间设置有第一弹性垫片，且压电片的另一对应端部与压板之间设置有第二弹性垫片，其中第一弹性垫片固定在密封壳内壁，第二弹性垫片固定在压板对应侧面，这样的设置，通过第一弹性垫片和第二弹性垫片的配合，能够提高压电片的受压均匀度。

6、进一步地，所述供压伸缩机构包括外管、内管和压缩弹簧，所述外管的一端固定在对应的安装架上，且外管内部滑动安装有内管的端部，其中内管的另一端通过螺栓与压电发电模块的受压端相固定；所述外管与压电发电模块之间固定有压缩弹簧；所述内管在外管上的极限收缩长度与悬架内减震器的极限收缩长度相同，这样的设置，在当悬架内减震器受压缩放时，会对压电发电模块的受压端提供相应压力。

7、进一步地，所述外管包括管体、第一螺母、第二螺母和顶板，所述管体的一端通过螺栓固定在对应的安装架上，且管体内滑动安装有内管的对应端部；靠近压电发电模块的管体外侧面通过螺纹啮合安装有第一螺母、第二螺母和顶板，其中顶板的一侧面通过焊接与第一螺母相固定，另一侧面通过压缩弹簧与压电发电模块受压端相固定，这样的设置，能够调节压缩弹簧对压电发电模块的初始压力。

8、进一步地，所述压电处理模块的内部集成有整流电路和稳压电路，其中整流电路的输入端通过电源线与压电发电模块的供电端电性相连，且整流电路的输出端通过电源线与稳压电路的输入端电性相连，该稳压电路的输出端通过电源线与储能模块的充电端电性相连，这样的设置，能够依次对压电发电模块发出的交流电进行整流和稳流处理。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

10、本发明的设置，当车辆行驶时，悬架内的减震器不断压缩、回弹，其中，因为供压伸缩机构的极限压缩距离与减震器完全相同，所以能完全跟随悬架运动，将振动产生的压力变化同步、等幅地传递给压电发电模块，该模块内的压电片在持续变化的压力作用下，利用“压电效应”产生交流电，电能经压电处理模块整流、稳压后，稳定地存储在储能模块中，最终为车内低压设备供电，从而减少了发电机对发动机或动力电池的能量消耗，有效提升了新能源汽车的续航能力。

11、本发明的安装架采用两个弧形板一端铰接、另一端螺栓连接的分体式结构，安装时，可直接将两瓣弧形板抱合并夹紧在悬架的车架连接臂或车轮连接臂上，无需焊接或对原车结构进行任何改动，同时，安装环卡接在连接臂端面，配合供压伸缩机构，实现了轴向定位，既保证了安装的牢固性，又便于后期拆卸和维护，显著降低了装车成本和技术门槛。

1.一种悬架振动压电式能量回收系统，包括安装架（1）、压电发电模块（2）、供压伸缩机构（3）、压电处理模块（4）、储能模块（5）和控制器（6），其特征在于：所述安装架（1）设置有两个，其中一个安装架（1）固定在悬架内车架连接臂（7）外侧面，另一个安装架（1）固定在悬架内车轮连接臂（8）外侧面；其中一个安装架（1）的侧面固定有若干压电发电模块（2），其中压电发电模块（2）的受压端与另一个安装架（1）之间均固定有供压伸缩机构（3），其中供压伸缩机构（3）的极限压缩距离与悬架内减震器（9）的极限压缩距离相同，且供压伸缩机构（3）在极限压缩时，对压电发电模块（2）的压力处于压电发电模块（2）的安全受压区间内；所述压电发电模块（2）均通过电源线与压电处理模块（4）的输入端电性相连，其中压电处理模块（4）的输出端通过电源线与储能模块（5）的充电端电性相连；所述储能模块（5）的控制端通过数据线与控制器（6）信号相连，且储能模块（5）的供电端通过电源线与汽车的低压负载电性相连；所述控制器（6）的输入端通过数据线与汽车的中控系统信号相连；所述压电处理模块（4）、储能模块（5）和控制器（6）分别固定在汽车的车架相应位置。

2.如权利要求1所述的一种悬架振动压电式能量回收系统，其特征在于：所述安装架（1）包括弧形板（11）、安装环（12）和耳板（13），所述弧形板（11）设置有两个，该两个弧形板（11）的一端通过铰接旋转相连，另一端通过螺栓固定在一起，其中两个弧形板（11）组成的筒体夹持固定在对应的悬架内车架连接臂（7）或悬架内车轮连接臂（8）外侧面；所述弧形板（11）靠近悬架内减震器（9）的侧面均通过螺栓固定安装环（12），其中安装环（12）的内径小于对应的悬架内车架连接臂（7）或悬架内车轮连接臂（8）的直径，并大于悬架内减震器（9）的最大外径，且安装环（12）的侧面与对应的悬架内车架连接臂（7）或悬架内车轮连接臂（8）的端面贴合设置；所述安装环（12）的外侧面均固定有若干耳板（13），其中耳板（13）的对应侧面固定有压电发电模块（2）或供压伸缩机构（3）。

3.如权利要求2所述的一种悬架振动压电式能量回收系统，其特征在于：所述压电发电模块（2）包括密封壳（21）、压电片（22）、压板（23）、滑柱（24）和辅助板（25），所述密封壳（21）固定在对应的安装架（1）侧面，且密封壳（21）的内部活动设置有压电片（22），该压电片（22）通过电源线与压电处理模块（4）的充电口电性相连，其中压电片（22）的一端为负极，另一端为正极；所述压电片（22）的一侧贴合设置有压板（23），其中压板（23）滑动安装在密封壳（21）内部，且压板（23）远离压电片（22）的侧面固定有滑柱（24），该滑柱（24）滑动穿过密封壳（21）的对应端部；所述滑柱（24）远离压板（23）的端部固定有辅助板（25），其中辅助板（25）的另一侧面通过供压伸缩机构（3）与对应的安装架（1）相固定。

4.如权利要求3所述的一种悬架振动压电式能量回收系统，其特征在于：所述压电片（22）的对应端部与密封壳（21）内壁之间设置有第一弹性垫片（26），且压电片（22）的另一对应端部与压板（23）之间设置有第二弹性垫片（27），其中第一弹性垫片（26）固定在密封壳（21）内壁，第二弹性垫片（27）固定在压板（23）对应侧面。

5.如权利要求1所述的一种悬架振动压电式能量回收系统，其特征在于：所述供压伸缩机构（3）包括外管（31）、内管（32）和压缩弹簧（33），所述外管（31）的一端固定在对应的安装架（1）上，且外管（31）内部滑动安装有内管（32）的端部，其中内管（32）的另一端与压电发电模块（2）的受压端相固定；所述外管（31）与压电发电模块（2）之间固定有压缩弹簧（33）；所述内管（32）在外管（31）上的极限收缩长度与悬架内减震器（9）的极限收缩长度相同。

6.如权利要求5所述的一种悬架振动压电式能量回收系统，其特征在于：所述外管（31）包括管体（311）、第一螺母（312）、第二螺母（313）和顶板（314），所述管体（311）的一端固定在对应的安装架（1）上，且管体（311）内滑动安装有内管（32）的对应端部；靠近压电发电模块（2）的管体（311）外侧面通过螺纹啮合安装有第一螺母（312）、第二螺母（313）和顶板（314），其中顶板（314）的一侧面通过焊接与第一螺母（312）相固定，另一侧面通过压缩弹簧（33）与压电发电模块（2）受压端相固定。

7.如权利要求1所述的一种悬架振动压电式能量回收系统，其特征在于：所述压电处理模块（4）的内部集成有整流电路和稳压电路，其中整流电路的输入端通过电源线与压电发电模块（2）的供电端电性相连，且整流电路的输出端通过电源线与稳压电路的输入端电性相连，该稳压电路的输出端通过电源线与储能模块（5）的充电端电性相连。