科学家开发出可将振动转化为电能的汽车减震器

2011-7-27 15:08 来源: 科技日报
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  有数据显示,美国交通运输系统所用掉的燃料占全国燃料消耗总数的70%以上。但这些燃料中真正起到驱动车辆的仅有10%到16%,其余绝大部分都以机械摩擦、车辆振动、废热以及其他无效的方式被白白浪费掉。为使这部分能源获得更为充分的利用,科学家可谓是想尽了办法,先后开发出了高效能发动机、燃油添加剂、将废热转化为电能的热电材料,并提出了利用公路进行发电的大胆设想。

  据美国物理学家组织网7月15日报道,日前美国纽约州立大学的科学家又为这个“汽车节能兵器谱”增加了一样新装备——能将振动转化为电能的减震器。这种汽车减震器能将车辆悬挂系统产生的振动转化为电能,为汽车电池充电或驱动相关电子设备。据研究人员称,依据车辆和路况的不同,该装置可将汽车的燃油经济性提高1到8个百分点。

  化振为能 变废为宝

  这种新型减震器由纽约州立大学石溪分校教授左雷(音译)和研究生唐秀东(音译)、扎卡里·布林德克共同研制,并获得了美国纽约州能源研究和发展管理局(NYSERDA)的资助。

  该系统加入了反馈制动装置和其他技术,纽约州立大学的研究团队根据不同使用环境开发出了两个版本:线性减震器由一个小型磁控管和一个空心线圈组成,在外形上与传统减震器较为类似;旋转式减震器则采用了一种更为紧凑的动能放大结构,以便吸收更多的振动。

  这种减震器能够将汽车行驶过程中产生的颠簸和振动转化为电能。车辆试验显示,安装在一辆中型客车中的新型减震器,在车辆以60英里的时速在正常的道路上行驶时,可以产生100到400瓦的能量;在较为颠簸的道路上行驶则能产生1600瓦的能量;而将其在卡车和越野车上进行应用时,根据路面质量的不同可以产生1到10千瓦的能量。

  研究人员称,这些由减震器产生的电能既能为汽车电池充电,也能为车辆上的其他电子设备提供电力支持,功率一般可达到250到350瓦。该装置的应用可大幅减少车辆发电机的负荷(普通车辆发电机的功率约为500到600瓦)。如果按此计算,这种能量采集装置可以将普通燃油汽车的燃油经济性提高1%到4%,将油电混合动力汽车的燃油经济性提高8%。 

  便于更换 潜力巨大

  除了节能减排上的巨大效益外,这种减震器还能为驾乘人员带来更为舒适的乘坐体验。由于考虑到发电的需要,这种减震器采用了独特的悬挂阻尼系统和自供电振动控制系统,车辆在行驶的过程中将更加平稳安静。

  由于事先就考虑到了更换成本,用新型减震器替换传统减震装置时将较为便捷。研究人员估计,更换这种新型减震器所产生的成本,对普通载客汽车而言3到4年即可收回,对卡车而言收回成本则只需1到2年。

  左雷说:“只需为全美2.56亿辆汽车中的5%更换这种新型减震器,我们就能创造出一个超过60亿美元的市场。而因此每年从汽车悬挂系统中回收的电能总数将比尼亚加拉水电站的全年发电量还要多。”

揽获大奖 面市在即

日前,左雷和他的团队还因该设备荣获了素有科技界创新奥斯卡之称的2011年度“R&D 100大奖”。

该奖项由美国著名科技杂志《R&D》于1963年创立,是国际科技研发领域的一项重要奖项。每年该杂志都将从全球上千件科技创新技术中按照突破性、创新性和实用性三项标准做出初选,而后再由美国各领域著名专家学者进行评选,最终确定全球100项年度最具革命性的技术。其中的许多已经称为了家喻户晓的名字,如自动取款机(1973年)、传真机(1975年)、液晶显示器(1980年)、芯片实验室(1996年)和HDTV(1998年)等。

左雷表示,这种减震器正在申请相关专利许可,目前还尚未面市。但他的研究团队日前已经得到了来自纽约州立大学技术加速基金的资助,正在加速其商业化过程,估计很快就能在市场上直接买到。