Design and analysis of a d33 mode piezoelectric energy generator for vehicle braking system
Notice bibliographique
Résumé
Abstract A novel piezoelectric energy generator embedded in vehicle brake pads and excited by magnetic repulsion is developed. The generator is made of a cylindrical magnet and a piezoelectric stack. The generators are mounted on the backing plate of the brake pad through the perforated friction layer. Slotted brake rotor with embedded magnets is equipped to ensure the braking performance of the vehicle. During the braking process with slotted brake rotor, dynamic magnetic repulsion will be generated when the overlapping area of the embedded magnets in the brake pad and brake rotor is changing. The magnetic repulsion is generated when two magnets are close to each other, and the force is proportionally changing with the overlapping area of the two magnets. As a result of repulsion between the magnets, the piezoelectric stack will experience compressive forces, creating an electrical charge for generating energy. To illustrate the voltage generation, a mathematical model with experimental verification is established to calculate the electric charge and output voltage considering the charge dissipation. The energy harvesting process is evaluated by simulating the transient charging of the storage capacitor through the diode bridge, which was experimentally validated in literature. The influences of the dimensional and material properties of the piezoelectric stack, the vehicle speed, the magnetic repulsion, the diameter of the magnetic actuator, the capacitance of the storage capacitor and the distance between rotor center to the actuator on the root mean square (RMS) of the charging power are discussed. A total RMS power of 0.0710 W can be achieved with thirty-six generators embedded in both the inner and the outer brake pads within one brake caliper using APC850 (PZT4) material, and a total RMS power of 1.1226 W can be achieved using PMN-PT-B (PT = 0.3–0.33) material at 120 km h−1 speed of the vehicle. This novel generator will be useful for efficient and practical energy harvesting applications during vehicle braking process.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».