随机振动激励下的压电俘能器发电性能模拟与分析

摘要

对一种悬臂梁结构车载压电俘能器发电性能进行了研究.建立了两自由度1/4车辆垂向振动模型,使用仿真软件MATLAB/Simulink分析了路面随机激励下的车体振动响应,并以此作为激励源作用于压电俘能器上,使用有限元法分析了俘能器基频、外接负载、车速、路面不平度对俘能器输出电压、电流和功率的影响关系.结果表明,当俘能器基频与车辆系统固有频率相匹配时,俘能器可以获得更高的输出电压.增加负载阻抗值,俘能器输出电压增加、输出电流减小,存在一个最优负载阻抗(约为200 kΩ)使俘能器输出功率达到最大.负载阻值相同时,提高车速和增加路面不平度系数均可以使俘能器获得更高的输出功率.当车辆以10 m/s速度行驶在B级路面上时,压电俘能器最大输出功率可到达0.5 mW.