近年来,随着微电子技术,微机电系统(MEMS)技术,计算机技术和无线通信技术的进步,极大的促进了具有体积小、重量轻、成本低等特点的超低功耗微型传感器及系统的飞速发展,已在军民领域中获得广泛应用。如胎压监测系统,就是一种用于监测汽车轮胎压力、温度等参数的微型传感系统,对于降低交通事故和提高燃油效率具有重要的作用,在欧美等国家已通过立法等方式强制要求汽车厂商安装在汽车轮胎中。目前,胎压监测系统主要是采用传统化学能电池供电,传统化学能电池存在寿命短、更换繁琐等问题。基于环境获取和转换的振动能量收集技术具有寿命长、免维护等优点,成为取代传统化学能电池实现对微型传感系统供电的有效技术方案之一。汽车在行驶过程中,轮胎与地面接触会产生丰富的振动能。通过振动能量收集技术将该振动能量转换为电能实现对胎压监测系统供电,是近年来振动能量收集技术研究的重要方向之一,引起了国内外研究人员的高度关注。本文针对胎压监测系统中的振动能量收集器普遍存在的输出功率低、工作车速区间窄的问题,开展应用于胎压监测系统的梯形阵列式的宽车速压电振动能量收集器研究,以期提高振动能量收集器的输出功率,拓展其工作车速区间。本论文的研究基于轮胎与地面接触时的振动特性,建立了轮胎内衬振动模型;根据轮胎内衬的振动特性,提出了适用于宽车速应用范围的梯形压电悬臂梁单元阵列式振动能量收集器的新结构;基于Mathematica数值分析软件和ANSYS有限元分析软件,建立了的梯形压电悬臂梁单元阵列振动能量收集器仿真分析模型;基于该模型,首先分析了影响振动能量收集器性能的关键因素,然后采用采用反向设计思路研究了能量收集器固有频率与输出功率的关系,确定了器件允许的固有频率范围,最后对能量收集器的尺寸进行了优化设计,确定了最优化结构参数。在最优化结构参数下,当车速为80km/h~120km/h时,器件的输出功率在1620μW~9600μW之间。仿真结果表明,本文提出的能量收集器在宽车速区间内,具有高的输出功率,为胎压监测系统的无线供电问题提供了新的设计思路与方法。