[发明专利]应用于智能轮胎的模态自适应俘能装置试验台

说明书

本发明公开了一种应用于智能轮胎的模态自适应俘能装置试验台，包括有架体、驱动电机、驱动轴和模拟轮毂，其中驱动电机、驱动轴和模拟轮毂装配在架体上，驱动电机通过联轴器与驱动轴连接，驱动轴上套设有电滑环，驱动轴的后端与模拟轮毂相连接，驱动电机通过驱动轴带动模拟轮毂进行同步转动，模拟轮毂上装配有非接触式激振器、激光位移传感器、力传感器和压电悬臂梁，非接触式激振器、激光位移传感器、力传感器和压电悬臂梁的信号线均与电滑环转子上的电线连接。有益效果：能够实现对俘能装置的快速开发，能够实现模态随车速的变化而变化，时刻保持压电悬臂梁处于共振状态，提高俘能装置的能量转化效率和工作车速范围，增强了实用性。

技术领域

本发明涉及一种俘能装置试验台，特别涉及一种应用于智能轮胎的模态自适应俘能装置试验台。

背景技术

轮胎是汽车各组成部件中较为重要的一个组成部分。汽车与地面间作用力均通过轮胎进行传递。因此获取这些作用力并作为主动安全系统的参考数据及控制参数对于行车安全来讲具有很重要的意义。目前，许多轮胎制造商都在致力于研发带有传感器的智能轮胎，通过这些传感器来获取包括温度，压力，车轮转数在内的众多参数。

现有的对传感器进行供能的方式大多是有源式的，即通过安装锂电池对传感器进行供电。这种方法的缺点在于：由于传感器安装于轮胎内部，因此造成更换电池的操作较为复杂，降低装置的实用性。同时，轮胎振动产生的能量被大大浪费，因此将轮胎内部的能量转换成电能供给传感器使用将是一种解决问题的思路。利用压电材料将车轮振动的机械能转化成电能是近年来一种被广泛研究的无源供能方式。这种供电方式主要利用的是压电材料的正压电效应，即当压电材料随车轮振动时，其形状会发生变化，从而产生电能。将其发出的电能进行收集，整流之后即可供给传感器使用。

然而，通过压电效应对能量进行转换的效率极低，只有在保证由压电材料制成的梁结构处于共振状态才能实现较为可观的电能输出。现有的俘能装置只能实现在单一车速下的能量转化和输出，当车速变化时，其梁结构的模态不能随着车速而变化，使其无法处于共振状态，因此几乎不能输出电能，无法正常工作。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有俘能装置存在的能量转化效率低、工作条件要求苛刻、实用性差，以及测试开发俘能装置时需使用实车而造成的开发困难等问题而提供的一种应用于智能轮胎的模态自适应俘能装置试验台。

本发明提供的应用于智能轮胎的模态自适应俘能装置试验台包括有架体、驱动电机、驱动轴和模拟轮毂，其中驱动电机、驱动轴和模拟轮毂装配在架体上，驱动电机通过联轴器与驱动轴连接，驱动轴上套设有电滑环，驱动轴的后端与模拟轮毂相连接，驱动电机通过驱动轴带动模拟轮毂进行同步转动，模拟轮毂上装配有非接触式激振器、激光位移传感器、力传感器和压电悬臂梁，非接触式激振器、激光位移传感器、力传感器和压电悬臂梁的信号线均与电滑环转子上的电线连接，通过电滑环定子上的电线即可收到非接触式激振器、激光位移传感器、力传感器和压电悬臂梁的信号，实现旋转体信号的流通。

驱动电机为伺服电机。

模拟轮毂的下端还装配有配重块，配重块的位置和重量能够进行调节。

力传感器通过第一支架安装在模拟轮毂上，第一支架上的凹槽用于对力传感器进行限位，利用螺钉通过第一沉头孔安装力传感器，利用螺栓螺母通过第一支架上的两个第二沉头孔和模拟轮毂上的两个第一延长孔实现力传感器和模拟轮毂的固联，第一延长孔能够实现调节第一支架的垂向安装位置，从而适应不同长度的压电悬臂梁的安装和其所受的离心力大小，压电悬臂梁通过第二支架安装在力传感器上，第二支架上的缝隙用于夹持压电悬臂梁的固定端，第二支架上所设的两个方螺母孔和两个第三沉头孔用于安装两对螺栓螺母，通过这两对螺栓螺母使第二支架上的缝隙变小，夹紧压电悬臂梁的固定端，第二支架下端的凹槽用于对力传感器进行限位，利用螺钉通过第四沉头孔将第二支架固联到力传感器上