CN102673336B - 回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置，涉及新能源汽车领域，该发电装置安装在汽车的减震器内，包括随汽车颠簸振动而上下运动的滚珠丝杠、发电机、与滚珠丝杠下部相连随滚珠丝杠上下运动的阻尼活塞组件、以及固定在减震器外壳内底部且与滚珠丝杠底部相连的丝杠导向轴套。本发明在不增加能源消耗的基础上，将车辆行驶过程的闲置机械能转化为电能，使新能源汽车在行车过程中能够随时持续充电，延长新能源汽车到站充电的行驶里程，实现高效节能，同时为新能源汽车的进一步普及创造了条件。

Description

回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，特别是涉及一种回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置。

背景技术

在国家新能源汽车工业的发展过程中，为尽可能延长车辆的行驶里程，如何随时为新能源汽车的电源系统充电是一个关键问题。目前新能源汽车的充电方式，一般为到专用充电站充电或整体置换已充好电的电源组件等单一方式，每次充电的行驶里程短，这对车辆的连续运行带来极大不便，同时也影响了其使用效率，因此，有必要解决新能源汽车的随时自充电问题，延长每次到站充电的行驶里程。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置，在不增加能源消耗的基础上，将车辆行驶过程的闲置机械能转化为电能，使新能源汽车在行车过程中能够随时持续充电，延长新能源汽车到站充电的行驶里程，实现高效节能，同时为新能源汽车的进一步普及创造了条件。

本发明提供的回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置，它安装在汽车的减震器内，包括随汽车颠簸振动而上下运动的滚珠丝杠、发电机、与滚珠丝杠下部相连随滚珠丝杠上下运动的阻尼活塞组件、以及固定在减震器外壳内底部且与滚珠丝杠底部相连的丝杠导向轴套。

在上述技术方案中，所述发电机包括永久磁铁、定子线圈组、电源输出接口、以及随滚珠丝杠上下运动而绕滚珠丝杠转动的滚珠丝杠螺母传动组件，永久磁铁固定在滚珠丝杠螺母传动组件上，作为发电机的转子，定子线圈组固定安装在减震器外壳内壁，且通过电源输出接口、导线与外界电子控制器相连。

在上述技术方案中，所述滚珠丝杠螺母传动组件包括滚珠螺母和螺母套管，螺母套管的内螺纹与滚珠丝杠中部的外螺纹配合，螺母套管随滚珠丝杠上下运动而绕滚珠丝杠转动，滚珠螺母和永久磁铁均固定安装在螺母套管上部、随螺母套管绕滚珠丝杠转动。

在上述技术方案中，所述永久磁铁呈条形。

在上述技术方案中，它还包括位于发电机下方、阻尼活塞组件上方的涡扇叶轮，所述涡扇叶轮固定安装在螺母套管下部、随螺母套管绕滚珠丝杠转动。

在上述技术方案中，所述减震器外壳内顶部与发电机之间设置有上轴承。

在上述技术方案中，所述发电机与涡扇叶轮之间设置有下轴承和压缩控制阀，压缩控制阀的一端通过减震器外壳侧壁的开孔进入下轴承与涡扇叶轮之间的空腔中。

在上述技术方案中，所述涡扇叶轮与阻尼活塞组件之间设置有上油腔，阻尼活塞组件与丝杠导向轴套之间设置有下油腔。

在上述技术方案中，所述下油腔与减震器外壳内底部之间设置有储油腔，下油腔与储油腔交界处设置有伸展控制阀，上油腔、下油腔和储油腔之间通过压缩控制阀和伸展控制阀共同配合实现阻尼流体的动态循环，所述螺母套管、下轴承、压缩控制阀、涡扇叶轮、上油腔、阻尼活塞组件、下油腔、伸展控制阀、储油腔和丝杠导向轴套共同构成内置闭式流体控制系统。

在上述技术方案中，所述滚珠丝杠的顶部伸出减震器外壳，滚珠丝杠顶部安装有上支环，减震器外壳外底部安装有下支环，所述上支环和下支环共同作为该发电装置对外的机械接口。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明在不增加能源消耗的基础上，回收车辆行驶过程中悬挂减震器缓冲作用产生的机械能，通过机-液组合机构将此机械能转化为电能，即将车辆行驶过程的闲置机械能转化为电能，使新能源汽车在行车过程中能够随时持续充电，为新能源汽车提供持续便利的电力补充，延长新能源汽车到站充电的行驶里程，实现高效节能，同时为新能源汽车的进一步普及创造了条件。

附图说明

图1是本发明实施例中发电装置的结构示意图。

图2是本发明实施例中发电装置的原理图。

图中：1-上支环，2-滚珠丝杠，3-减震器外壳，4-上轴承，5-电源输出接口，6-滚珠螺母，7-永久磁铁，8-定子线圈组，9-螺母套管，10-下轴承，11-压缩控制阀，12-涡扇叶轮，13-上油腔，14-阻尼活塞组件，15-下油腔，16-伸展控制阀，17-储油腔，18-丝杠导向轴套，19-下支环，20-发电机。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

参见图1所示，为了延长新能源汽车到站充电的行驶里程，本发明实施例提供一种回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置，它安装在汽车的减震器内部，包括随汽车颠簸振动而上下运动的滚珠丝杠2、发电机20、与滚珠丝杠2下部相连随滚珠丝杠2上下运动的阻尼活塞组件14、以及固定在减震器外壳3内底部且与滚珠丝杠2底部相连的丝杠导向轴套18。

发电机20包括永久磁铁7、定子线圈组8、电源输出接口5、以及随滚珠丝杠2上下运动而绕滚珠丝杠2转动的滚珠丝杠螺母传动组件，永久磁铁7呈条形，固定在滚珠丝杠螺母传动组件上，作为发电机20的转子，定子线圈组8固定安装在减震器外壳3内壁，且通过电源输出接口5、导线与外界电子控制器相连。

滚珠丝杠螺母传动组件包括滚珠螺母6和螺母套管9，螺母套管9的内螺纹与滚珠丝杠2中部的外螺纹配合，螺母套管9随滚珠丝杠2上下运动而绕滚珠丝杠2转动，滚珠螺母6和永久磁铁7均固定安装在螺母套管9上部、随螺母套管9绕滚珠丝杠2转动。

本发明实施例中的发电装置还包括位于发电机20下方、阻尼活塞组件14上方的涡扇叶轮12，涡扇叶轮12固定安装在螺母套管9下部、随螺母套管9围绕滚珠丝杠2转动。

减震器外壳3内顶部与发电机20之间设置有上轴承4，发电机20与涡扇叶轮12之间设置有下轴承10和压缩控制阀11，压缩控制阀11的一端通过减震器外壳3侧壁的开孔进入下轴承10与涡扇叶轮12之间的空腔中。涡扇叶轮12与阻尼活塞组件14之间设置有上油腔13，阻尼活塞组件14与丝杠导向轴套18之间设置有下油腔15，下油腔15与减震器外壳3内底部之间设置有储油腔17，下油腔15与储油腔17交界处设置有伸展控制阀16，上油腔13、下油腔15和储油腔17之间通过压缩控制阀11和伸展控制阀16共同配合实现阻尼流体的动态循环，螺母套管9、下轴承10、压缩控制阀11、涡扇叶轮12、上油腔13、阻尼活塞组件14、下油腔15、伸展控制阀16、储油腔17和丝杠导向轴套18共同构成内置闭式流体控制系统。

滚珠丝杠2的顶部伸出减震器外壳3，滚珠丝杠2顶部安装有上支环1，接受行车过程颠簸振动产生的竖直方向的位移。减震器外壳3外底部安装有下支环19，上支环1和下支环19共同作为该发电装置对外的机械接口。

本发明实施例的工作原理如下：

参见图2所示，本发明实施例中的发电装置通过回收振动能量，驱动涡扇叶轮12和阻尼活塞组件14，将竖直方向的上下运动转换为旋转运动，带动转子永久磁铁7旋转，切割磁力线，产生电能，为新能源汽车的电源系统充电。螺母套管9下部连接有涡扇叶轮12，当阻尼流体(空气或油)受压缩时，通过涡扇叶轮12带动螺母套管9旋转增强其旋转力矩。于是，在行车过程中通过外部振动产生的竖直方向的位移，驱动滚珠丝杠2上下运动，螺母套管9受滚珠丝杠2作用，涡扇叶轮12受压缩流体作用，共同产生增强旋转运动，带动转子永久磁铁7高速旋转，与定子线圈组8共同构成发电机。当车辆上下振动时，转子永久磁铁7产生正反向旋转，即有正反向电压输出。

本发明实施例中回收减震器振动能量发电的同时，不改变原有减震器的减震缓冲效能。车辆在行驶过程中，由于路面不平整等原因，使得车辆产生颠簸式的随机振动，其悬挂减震系统产生上下位移变化，利用该机械能的变化，将其转换为电能。例如悬挂点向下移动时，减震器处于压缩行程中，此时车轮移近车身，减震器受压缩，减震器外壳3内的涡扇叶轮12和阻尼活塞组件14向下移动；阻尼活塞组件14下方的下油腔15腔室的容积减少，流体压力升高，其流体流经涡扇叶轮12叶片的缝隙时，产生切向力可推动螺母套管9旋转；同时，螺母套管9上的滚珠螺母6和永久磁铁7也在此作用下产生旋转运动。永久磁铁7旋转，形成发电机20的转子，依照发电机的结构原理，在减震器外壳3内嵌定子线圈组8，通过电源输出接口5、导线与外界电子控制器相连。

当新能源汽车在路面上行驶时，由于减震器下端直接与车轮悬架系统相连，因此带动减震器内的滚珠丝杠2、滚珠螺母6、永久磁铁7、涡扇叶轮12和阻尼活塞组件14旋转，转子永久磁铁7作正反向的持续旋转运动，形成强大的磁场，转子不断切割磁力线，从而使定子线圈组8产生感生电动势，即感应交流电，经整流后变成直流电，输送至电源管理系统，达到持续充电的目的，实现其发电的作用。

另外，压缩流体流经涡扇叶轮12叶片的缝隙时，流到阻尼活塞组件14上面的上油腔13，上油腔13被阻尼活塞组件14的活塞杆占去了一部分空间，因而上油腔13增加的容积小于下油腔15减小的容积，一部分流体于是就推开压缩控制阀11，向上流进下轴承10与涡扇叶轮12之间的空腔。压缩控制阀11对流体的截流形成悬架压缩运动的阻尼力，可起到减震缓冲的作用。

减震器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减震器受拉伸，这时减震器的阻尼活塞组件14向上移动，上油腔13油压升高，压缩控制阀11关闭，上油腔13内的油液流入下油腔15。由于活塞杆的存在，自上油腔13流来的油液不足以充满下油腔15增加的容积，使下油腔15产生一定的真空度，这时储油腔17中的油液推开伸展控制阀16，流入下油腔15进行补充。由于这些阀的截流对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。因此，该装置达到了发电充电与减震缓冲这两个目的。

本发明实施例假设阻尼活塞组件14在靠近涡扇叶轮12的上极限位置为1#工位，阻尼活塞组件14伸展到靠近丝杠导向轴套18的下极限位置为2#工位。滚珠丝杠2是涡扇叶轮12、永久磁铁7、滚珠螺母6和螺母套管9等部件旋转运动的源动件，主要表现为：滚珠丝杠2在行车过程颠簸振动的带动下向上运动时，搓动滚珠螺母6产生旋转运动，带动固接在一起的螺母套管9和永久磁铁7一起旋转，切割磁力线产生发电效用。同时，滚珠丝杠2向上运动时，带动阻尼活塞组件14一起向上运动，挤压上油腔13内的流体空气或油，推动涡扇叶轮12产生旋转运动，成为螺母套管9和永久磁铁7旋转运动的辅助力量，直到1#工位；当滚珠丝杠2在行车过程颠簸振动的带动下向下运动时，螺母套管9和永久磁铁7的旋转运动转向，输出反向电流，直到2#工位。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置，其特征在于：它安装在汽车的减震器内，包括随汽车颠簸振动而上下运动的滚珠丝杠(2)、发电机(20)、与滚珠丝杠(2)下部相连随滚珠丝杠(2)上下运动的阻尼活塞组件(14)、以及固定在减震器外壳(3)内底部且与滚珠丝杠(2)底部相连的丝杠导向轴套(18)；

所述发电机(20)包括永久磁铁(7)、定子线圈组(8)、电源输出接口(5)、以及随滚珠丝杠(2)上下运动而绕滚珠丝杠(2)转动的滚珠丝杠螺母传动组件，永久磁铁(7)固定在滚珠丝杠螺母传动组件上，作为发电机(20)的转子，定子线圈组(8)固定安装在减震器外壳(3)内壁，且通过电源输出接口(5)、导线与外界电子控制器相连；

所述滚珠丝杠螺母传动组件包括滚珠螺母(6)和螺母套管(9)，螺母套管(9)的内螺纹与滚珠丝杠(2)中部的外螺纹配合，螺母套管(9)随滚珠丝杠(2)上下运动而绕滚珠丝杠(2)转动，滚珠螺母(6)和永久磁铁(7)均固定安装在螺母套管(9)上部、随螺母套管(9)绕滚珠丝杠(2)转动；

所述发电装置还包括位于发电机(20)下方、阻尼活塞组件(14)上方的涡扇叶轮(12)，所述涡扇叶轮(12)固定安装在螺母套管(9)下部、随螺母套管(9)绕滚珠丝杠(2)转动。

2.如权利要求1所述的回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置，其特征在于：所述永久磁铁(7)呈条形。

3.如权利要求1所述的回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置，其特征在于：所述减震器外壳(3)内顶部与发电机(20)之间设置有上轴承(4)。

4.如权利要求3所述的回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置，其特征在于：所述发电机(20)与涡扇叶轮(12)之间设置有下轴承(10)和压缩控制阀(11)，压缩控制阀(11)的一端通过减震器外壳(3)侧壁的开孔进入下轴承(10)与涡扇叶轮(12)之间的空腔中。

5.如权利要求4所述的回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置，其特征在于：所述涡扇叶轮(12)与阻尼活塞组件(14)之间设置有上油腔(13)，阻尼活塞组件(14)与丝杠导向轴套(18)之间设置有下油腔(15)。

6.如权利要求5所述的回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置，其特征在于：所述下油腔(15)与减震器外壳(3)内底部之间设置有储油腔(17)，下油腔(15)与储油腔(17)交界处设置有伸展控制阀(16)，上油腔(13)、下油腔(15)和储油腔(17)之间通过压缩控制阀(11)和伸展控制阀(16)共同配合实现阻尼流体的动态循环，所述螺母套管(9)、下轴承(10)、压缩控制阀(11)、涡扇叶轮(12)、上油腔(13)、阻尼活塞组件(14)、下油腔(15)、伸展控制阀(16)、储油腔(17)和丝杠导向轴套(18)共同构成内置闭式流体控制系统。

7.如权利要求1至6中任一项所述的回收悬挂减震器能量为新能源汽车充电的发电装置，其特征在于：所述滚珠丝杠(2)的顶部伸出减震器外壳(3)，滚珠丝杠(2)顶部安装有上支环(1)，减震器外壳(3)外底部安装有下支环(19)，所述上支环(1)和下支环(19)共同作为该发电装置对外的机械接口。

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