磁力耦合道路能量收集设计与动力学分析1)

邹鸿翔 郭丁华 甘崇早 唐曙光 袁 俊 魏克湘，2) 张文明

* (湖南工程学院汽车动力与传动系统湖南省重点实验室，湖南湘潭 411104)

† (湘潭永达机械制造有限公司，湖南湘潭 411201)

** (上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海 200240)

引言

智慧城市[1-2]旨在利用互联网、物联网等通讯技术和传感技术构建万物互联的城市，使得城市管理更加有序和高效.智慧交通是智慧城市的重要组成之一.构建智慧交通需要布置大量传感器和网络通讯设备，传统的供能方式主要是电池和有线传输，但存在污染环境、寿命短、成本高、不易维护等问题.道路交通系统中蕴藏着丰富的能量，这些能量以不同形式分布在环境中[3].如果将这些能量有效收集并转换为电能，就能为传感器实现绿色可持续的供能.

道路能量收集包括道路太阳能收集技术[4]、道路热能收集技术[5]、道路机械能收集技术[6]等.道路太阳能收集技术主要采用光伏板收集光能[7-9]，但光伏板安装在路面受环境影响较大，成本高，且结构可靠性差[10].道路热能收集利用道路的温差发电[11-12]，但这种方式发电效率低，依赖道路内部结构的温度梯度[13]，受环境影响大，成本高，且与之相关的长期性能研究少[14].道路机械能收集技术主要是将车辆行驶时产生的机械能俘获并通过不同转换机制转换为电能，因受环境影响较小，能量来源广，发电功率较高，近年来受到越来越多的关注.

道路机械能量通过压电和电磁等技术进……