本發(fā)明涉及一種壓電發(fā)電裝置，尤其涉及一種利用汽車懸架控制臂運(yùn)動來進(jìn)行發(fā)電的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置以及裝設(shè)有該汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置的汽車，屬于汽車能量回收技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
近年來，隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，對于能源的需求也越來越大，能源問題已經(jīng)成為世界各國備受關(guān)注的焦點(diǎn)。為了緩解能源緊張局面，各國都在大力發(fā)展可再生能源及能量回收技術(shù)。壓電材料具有在受到機(jī)械應(yīng)力的作用時(shí)其表面產(chǎn)生電荷的物理特性，這就為機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能提供了一種新途徑。利用壓電材料制成的壓電發(fā)電裝置可以將人體走路的踩踏、機(jī)械振動，甚至是噪音形式的振動能量進(jìn)行收集，從而實(shí)現(xiàn)能量回收。壓電發(fā)電具有結(jié)構(gòu)簡單、不發(fā)熱、無電磁干擾、無污染和易于實(shí)現(xiàn)小型化及集成化的優(yōu)點(diǎn)，使得微小的機(jī)械振動都可以充當(dāng)發(fā)電源。在公告號為CN2745781Y的中國實(shí)用新型專利中公開了一種利用汽車振動能量的壓電發(fā)電裝置，它是由下活塞桿、上活塞、液壓缸和壓電元件等部件組成，并且利用汽車懸掛系統(tǒng)中彈簧的振動能量來產(chǎn)生電能并加以存儲和利用。在上述技術(shù)方案中，該壓電裝置不僅整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造、裝配及維護(hù)成本高，而且不易于直接用于對現(xiàn)有汽車進(jìn)行改裝應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明主要目的在于提供一種汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置，以此來非常方便、高效地回收在汽車行駛過程中由懸架控制臂運(yùn)動所產(chǎn)生的機(jī)械能，并將其轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行儲存，從而有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題以及其他方面的問題。此外，本發(fā)明的目的還在于提供裝設(shè)有上述汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置的汽車。為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置，所述汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置包括：連桿機(jī)構(gòu)，其包括旋轉(zhuǎn)連桿和中間連桿，所述旋轉(zhuǎn)連桿的一端以能相對于汽車懸架控制臂進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式被連接到汽車懸架控制臂上，所述旋轉(zhuǎn)連桿的另一端通過球鉸與所述中間連桿的一端相連；殼體，其被連接到汽車副車架上；以及壓電發(fā)電組件，其具有由壓電材料制成且與儲電裝置電性連接的壓電部件，所述壓電發(fā)電組件設(shè)于所述殼體內(nèi)且與所述中間連桿的另一端相連，以便通過汽車懸架控制臂的擺動運(yùn)動而使得所述壓電部件產(chǎn)生電能并提供給所述儲電裝置。在上述的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置中，優(yōu)選地，所述連桿機(jī)構(gòu)還包括銷軸，所述銷軸設(shè)于所述中間連桿另一端上并且穿過裝設(shè)在所述殼體上的軸承而與所述壓電發(fā)電組件相連。在上述的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置中，優(yōu)選地，所述壓電發(fā)電組件包括：齒輪，其與所述銷軸通過鍵相連；圓環(huán)，其與所述齒輪同心布置并被固設(shè)在所述殼體上；以及至少一個(gè)具有彈性的懸臂梁片體，其一端沿所述圓環(huán)的圓周方向被固設(shè)在所述圓環(huán)的內(nèi)壁上，并且另一端被置于所述齒輪的相鄰的兩個(gè)輪齒之間，以便所述懸臂梁片體在所述齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)受到輪齒沖擊而產(chǎn)生彈性形變且在所述齒輪停止旋轉(zhuǎn)時(shí)回復(fù)到其原始位置，并且所述壓電部件被裝設(shè)在所述懸臂梁片體上。在上述的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置中，優(yōu)選地，所述壓電部件是單片單層壓電陶瓷片、多片多層壓電陶瓷片或者它們的組合。在上述的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置中，優(yōu)選地，所述單片單層壓電陶瓷片之間、所述多片多層壓電陶瓷之間、或者所述單片單層壓電陶瓷片和所述多片多層壓電陶瓷之間通過導(dǎo)線串聯(lián)連接。在上述的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置中，優(yōu)選地，所述懸臂梁片體由金屬材料制成。在以上任一項(xiàng)所述的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置中，優(yōu)選地，所述汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置還包括與所述壓電部件電性連接用于向所述儲電裝置充電的整流電路、電容器和充電芯片。在以上任一項(xiàng)所述的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置中，優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)連桿的一端通過所述第一連接支架被連接到所述汽車懸架控制臂上。在以上任一項(xiàng)所述的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置中，優(yōu)選地，所述汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置還包括第二連接支架，所述殼體通過所述第二連接支架被連接到所述汽車副車架上。一種汽車，所述汽車上裝設(shè)有如以上任一項(xiàng)所述的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置。本發(fā)明的有益效果在于：它充分利用了汽車行駛過程中懸架控制臂持續(xù)不斷的上下擺動運(yùn)動，通過本汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并進(jìn)行回收和存儲，從而非常有利于節(jié)能環(huán)保，提高了再生能源利用率。在本發(fā)明中，可以通過巧妙地設(shè)置齒輪以及環(huán)形布置的多片金屬懸臂梁結(jié)構(gòu)來增大壓電陶瓷片的發(fā)電電流，使得整體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且運(yùn)行可靠，并且易于安裝和維護(hù)。本汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置非常適于被直接改裝應(yīng)用到現(xiàn)有汽車上。附圖說明以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)知道，這些附圖僅是為解釋目的而設(shè)計(jì)的，因此不作為本發(fā)明范圍的限定。此外，除非特別指出，這些附圖僅意在概念性地說明此處描述的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，而不必要依比例進(jìn)行繪制。圖1是本發(fā)明的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置一個(gè)實(shí)施例安裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1示例中壓電發(fā)電組件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中圓環(huán)和懸臂梁片體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置的一個(gè)接線示意圖。圖5是本發(fā)明的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置一個(gè)示例的工作原理示意圖。具體實(shí)施方式首先，需要說明的是，以下將以示例方式來具體說明本汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)組成以及相應(yīng)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，然而所有描述僅是用來進(jìn)行說明的，而不應(yīng)將它們理解為對本發(fā)明形成任何的限制。此外，在本文所提及的各實(shí)施例中予以描述或隱含的任意單個(gè)技術(shù)特征，或者被顯示或隱含在各附圖中的任意單個(gè)技術(shù)特征，仍然可以在這些技術(shù)特征(或其等同物)之間繼續(xù)進(jìn)行任意組合或者刪減，從而獲得可能未在本文中直接提及的本發(fā)明的更多其他實(shí)施例?？傮w而言，本汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置主要包括連桿機(jī)構(gòu)和裝設(shè)在殼體內(nèi)部的壓電發(fā)電組件，通過它們來實(shí)現(xiàn)回收利用在行車時(shí)由汽車懸架控制臂運(yùn)動所產(chǎn)生的機(jī)械能并將其轉(zhuǎn)化成電能的目的。具體來講，請參考圖1所示出的實(shí)施例，連桿機(jī)構(gòu)具有旋轉(zhuǎn)連桿2和中間連桿3，通過球鉸將旋轉(zhuǎn)連桿2和中間連桿3的各自一端連接在一起，同時(shí)通過第一連接支架7將旋轉(zhuǎn)連桿2的另一端連接到汽車懸架控制臂1上并使其能相對于該汽車懸架控制臂1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而中間連桿3的另一端則與裝設(shè)在殼體4中的壓電發(fā)電組件相連。殼體4是通過第二連接支架5被連接到汽車副車架6上，裝設(shè)在該殼體4內(nèi)部的壓電發(fā)電組件具有壓電部件，其由壓電材料制成并且與儲電裝置電性連接以便為后者提供電能，即通過這樣的壓電部件來將汽車懸架控制臂1在行車過程中擺動運(yùn)動所形成的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，然后輸送給儲電裝置進(jìn)行電能存儲并加以利用，例如提供給汽車上的各種用電單元、器件或設(shè)備等。作為舉例，請結(jié)合參考圖2和圖3，在這些附圖中顯示出了上述壓電發(fā)電組件一個(gè)示例的具體構(gòu)造情況。如圖2所示，在連桿機(jī)構(gòu)中還布置有設(shè)在中間連桿3一端上的銷軸12，該銷軸12穿過裝設(shè)在殼體4上的軸承11并且與壓電發(fā)電組件相互連接。在該示例中，壓電發(fā)電組件包括齒輪8、圓環(huán)10和多個(gè)具有彈性的懸臂梁片體9(例如采用金屬、金屬復(fù)合材料或者其他的適宜材料等)。其中，齒輪8通過鍵(例如花鍵、楔向鍵等)與銷軸12連接在一起以便傳遞扭矩，圓環(huán)10被固定安裝在殼體4上并且與齒輪8同心布置，沿圓環(huán)10的圓周方向?qū)⑸鲜鰬冶哿浩w9的一端固定在圓環(huán)10的內(nèi)壁上，同時(shí)使懸臂梁片體9的另一端置放在齒輪8上相鄰的兩個(gè)輪齒之間，并且將上述的壓電部件裝設(shè)在懸臂梁片體9上。在圖3和圖4中，使用數(shù)字標(biāo)號13來標(biāo)識上述的壓電部件，其在一些實(shí)施例中可以使用單片單層壓電陶瓷片，而在另外一些實(shí)施例中則使用多片多層壓電陶瓷片，或者也可以部分使用單片單層壓電陶瓷片、部分使用多片多層壓電陶瓷片。通過采用以上這種布置方式，由于圓環(huán)10是被固設(shè)在殼體4上從而保持相對靜止，因此當(dāng)齒輪8進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，這些具有彈性的懸臂梁片體9會受到輪齒的沖擊而產(chǎn)生彈性形變，即每一個(gè)懸臂梁片體9被固定在齒輪8內(nèi)壁的端部將會保持相對靜止?fàn)顟B(tài)，而其被置放在齒輪8的兩個(gè)相鄰輪齒之間的端部由于受到輪齒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動帶來的沖擊而發(fā)生形變，這樣就致使布置在懸臂梁片體9上的壓電部件13隨之發(fā)生形變從而產(chǎn)生電荷，由此就能對車輛行駛過程中的一部分機(jī)械能進(jìn)行回收并且轉(zhuǎn)換成電能，然后將轉(zhuǎn)換后的電能輸出。當(dāng)齒輪8停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些懸臂梁片體9將會由于它們自身所具有的彈性性能而自動回復(fù)到原始位置，即其原先受到輪齒拍打沖擊的端部將會重新返回到齒輪8上相鄰的兩個(gè)輪齒之間。當(dāng)齒輪8受到連桿機(jī)構(gòu)帶動而非周期性地或者在一段時(shí)間內(nèi)周期性地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，將重復(fù)以上所述的沖擊—形變—產(chǎn)生電荷的過程，即由于懸臂梁片體9受到齒輪8上各輪齒的持續(xù)沖擊而不斷發(fā)生彈性形變時(shí)，通過壓電部件13來持續(xù)地產(chǎn)生電荷以便及時(shí)回收并轉(zhuǎn)換機(jī)械能，然后將轉(zhuǎn)換后的電能提供給儲電裝置。在圖4中以示例方式示意性地圖示出了本汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置的一個(gè)接線情形。如圖4所示，在構(gòu)成壓電部件13的單片單層壓電陶瓷片之間、或者多片多層壓電陶瓷之間、或者單片單層壓電陶瓷片和多片多層壓電陶瓷之間通過導(dǎo)線進(jìn)行串聯(lián)連接并由此形成一個(gè)電極，同時(shí)在懸臂梁片體9上形成另一個(gè)電極，然后通過導(dǎo)線14、15分別連接到這兩個(gè)電極上來向外輸出電能。在優(yōu)選的情形下，還可以在壓電發(fā)電組件和儲電裝置之間進(jìn)一步設(shè)置諸如整流電路、電容器和充電芯片等部件，以便實(shí)現(xiàn)對該儲電裝置進(jìn)行更完善、更高效地充電。圖5概括性地表明了本發(fā)明的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置一個(gè)示例的工作原理?？梢韵鄳?yīng)地參照前述內(nèi)容，當(dāng)汽車懸架控制臂1進(jìn)行上下擺動運(yùn)動時(shí)，其帶動了旋轉(zhuǎn)連桿2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并且通過中間連桿3將運(yùn)動傳遞到齒輪8，然后通過齒輪8的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來拍打沖擊沿著圓環(huán)10的周向布置的各懸臂梁片體9并使得后者產(chǎn)生彈性形變，如此即在壓電部件13的表面產(chǎn)生電荷，然后通過導(dǎo)線14、15連接至作為可選配置的整流電路、電容器和充電芯片來向儲電裝置進(jìn)行充電，從而實(shí)現(xiàn)了將汽車懸架控制臂1運(yùn)動時(shí)所產(chǎn)生的機(jī)械能回收并轉(zhuǎn)換成電能，然后將轉(zhuǎn)換后的電能輸出并加以存儲和利用的目的。綜上所述，采用本汽車壓電發(fā)電裝置不僅能有效提高再生能源利用率且節(jié)能環(huán)保，而且其結(jié)構(gòu)緊湊、易于安裝和維護(hù)，因此非常便于將本發(fā)明直接應(yīng)用到現(xiàn)有汽車上。以上列舉了若干具體實(shí)施例來詳細(xì)闡明本發(fā)明的汽車懸架控制臂壓電發(fā)電裝置以及汽車，這些個(gè)例僅供說明本發(fā)明的原理及其實(shí)施方式之用，而非對本發(fā)明的限制，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還可以做出各種變形和改進(jìn)。例如，根據(jù)車型情況以及實(shí)際需要，可以在本發(fā)明中省略前述的第一連接支架7和/或第二連接支架5。又如，可以采用粘貼、卡合或者現(xiàn)有技術(shù)中的任何適宜方式將前述的壓電部件13布置在懸臂梁片體9上。再如，可以根據(jù)具體應(yīng)用場合來靈活地設(shè)定懸臂梁片體9的配置數(shù)目以及布置位置，在某些實(shí)施例中有可能僅布置一個(gè)定懸臂梁片體。因此，所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇并為本發(fā)明的各項(xiàng)權(quán)利要求所限定。