CN108679160B - 一种减振装置、减振系统及减振方法 - Google Patents

一种减振装置、减振系统及减振方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种减振装置、减振系统及减振方法。该减振装置用于对减振对象进行减振，包括：电机和控制器；电机包括转子；电机的转子与减振对象刚性连接；控制器，用于确定减振对象偏离平衡位置需要减振时，控制电机启动，以使电机的转子开始旋转，电机的转子旋转时产生陀螺力矩将减振对象恢复到平衡位置，陀螺力矩与减振对象偏离平衡位置的夹角成正比；平衡位置是指减振对象没有发生振动时所处的原始位置。该减振装置利用电机转动带来的陀螺效应进行减振，该减振装置提供全频率段的减振需求，不受振动频率的影响，陀螺力矩与减振对象偏离平衡位置的夹角成正比，减振能力随减振对象振幅的增大而提高，回复力矩与振动始终同步，不存在时间滞后。

Description

一种减振装置、减振系统及减振方法
技术领域
本申请涉及机械减振技术领域，尤其涉及一种减振装置、减振系统及减振方法。
背景技术
随着全球能源的紧缺以及环境污染越来越严重，电动汽车已经成为大势所趋。电动汽车主要依靠车载电池包来提供动力。
但是车载电池包的工作环境较为恶劣，工况复杂多变，时常处于振动与冲击之中。并且为了保证电动汽车的续航里程，一般电池包包括很多电池模组。这样将导致电池包箱体尺寸比较大，弯曲刚度比较小。弯曲刚度是指结构抵抗弯曲变形的能力，弯曲刚度越小，弯曲变形就越大。同时对于轻量化的需求，需进一步降低电池包箱体的弯曲刚度。电池包箱体的弯曲刚度越小，其抗振能力越差。当电动汽车行驶在比较颠簸的路面时，电池包振动比较严重，增加了电池包箱体的失效风险，同时也降低电池包的寿命。
发明内容
本申请提供了一种减振装置、减振系统及减振方法，能够在减振对象发生振动时，对其进行减振，提高其使用寿命。
第一方面，提供一种减振装置，用于对减振对象进行减振，包括：电机和控制器；
所述电机包括转子；
所述电机的转子与所述减振对象刚性连接；
所述控制器，用于确定所述减振对象偏离平衡位置需要减振时，控制所述电机启动，以使所述电机的转子开始旋转，所述电机的转子旋转时产生陀螺力矩将所述减振对象恢复到所述平衡位置，所述陀螺力矩与所述减振对象偏离所述平衡位置的夹角成正比,其中，所述平衡位置是指所述减振对象没有发生振动时所处的原始位置。
该减振装置能够在减振对象发生振动时，对其进行减振，提高其使用寿命。该减振装置利用电机转动带来的陀螺效应进行减振，陀螺效应是指旋转对象能够保持自身平衡的效应，而电机转子旋转时转子就是旋转对象，能够产生陀螺效应，由于电机与减振对象刚性连接，因此减振对象在电机转子产生的陀螺效应的影响下被减振。并且本申请实施例提供的减振装置可以提供全频率段的减振需求，不受振动频率的影响。由于陀螺力矩与减振对象偏离平衡位置的夹角成正比，因此减振能力随减振对象振幅的增大而提高，产生的回复力矩与振动始终同步，不存在时间滞后的情况。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述减振对象为车载电池包；
所述减振装置还包括：散热风扇；
所述控制器，用于确定所述车载电池包需要散热时，控制所述散热风扇与所述电机的转子连接；
所述电机的转子在旋转的同时用于带动所述散热风扇转动，以使所述散热风扇为所述车载电池包散热。
本实施例中为了充分利用减振装置中电机转子的转动能量，该减振装置还可以包括散热风扇。当电机转子转动时，并且车载电池包需要散热时，电机转子带动散热风扇转动，从而形成空气内循环，散热风扇为车载电池包中的电池模组进行散热。可以降低电池模组中电芯的温升及提高其温度一致性，最终提高电芯的寿命。该减振装置既可以实现对车载电池包的减振，又可以对车载电池包进行散热。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第二种可能的实现方式中，所述减振装置还包括：联轴器和弹簧；
所述电机、联轴器、弹簧和散热风扇同轴设置；
所述电机和所述散热风扇均通过轴承支撑，所述轴承通过轴承座与所述车载电池包刚性连接；
所述联轴器位于所述电机的转子输出轴和所述散热风扇的输入轴之间；
所述弹簧位于所述联轴器和所述散热风扇之间；
所述控制器用于确定所述车载电池包需要散热时，控制所述电机的转子转速提高，所述联轴器向所述散热风扇移动，压缩所述弹簧实现所述电机的转子输出轴和所述散热风扇的输入轴连接。
因此，控制器可以通过控制电机转子的转速来间接控制联轴器的移动，进而控制散热风扇的开启或关闭。
以上实施例提供的减振装置，其中电机、联轴器、弹簧和散热风扇均为常规通用器件，选型容易，成本低，因此该减振装置利用推广应用。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第三种可能的实现方式中，所述控制器，还用于确定所述车载电池包无需散热时，控制所述电机的转子转速降低，所述联轴器在所述弹簧压力的作用下向所述电机移动，所述电机的转子输出轴和所述散热风扇的输入轴断开连接。
该减振装置可以根据路面状况灵活开启与关闭电机。另外，当电机开启进行减振时，可以根据是否有散热需求，灵活开启与关闭散热风扇，进而节省能量消耗。另外不必另外为车载电池包设置其他散热设备，节省成本。并且该减振装置功能实现简单，操作方便。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第四种可能的实现方式中，所述电机、联轴器、弹簧和散热风扇均安装于所述车载电池包的中部横梁上。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第五种可能的实现方式中，所述电机、联轴器、弹簧和散热风扇组成减振组件，所述减振装置至少包括两组所述减振组件，所述两组减振组件对称固定在所述中部横梁上。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第六种可能的实现方式中，所述两组减振组件对称固定在所述中部横梁长度的位置范围分别为：0.2倍-0.3倍和0.7倍-0.8倍。此时减振效果较好。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第七种可能的实现方式中，所述电机为无刷直流电机。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第八种可能的实现方式中，所述电机为外转子结构。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第九种可能的实现方式中，所述散热风扇为离心风扇。
结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第十种可能的实现方式中，所述散热风扇开设有环形槽；
所述环形槽中镶嵌钢珠，所述钢珠在所述环形槽中自由滚动。
这样可以抵消电机的转子与散热风扇本身的不平衡振动，最终进一步提升整个减振装置的减振效果。
第二方面，提供一种减振系统，包括以上所述的减振装置；
还包括：减振对象；
所述减振装置，用于为所述减振对象进行减振。
在第二方面的一种可能实现方式中，所述减振对象为车载电池包；
所述车载电池包包括电池模组和箱体；所述电池模组为多个；
所述箱体包括固定连接在一起的纵梁和横梁；
所述电池模组固定在所述纵梁和横梁上。
第三方面，提供一种减振方法，应用于减振装置，所述减振装置包括：电机和控制器；所述电机的转子与所述减振对象刚性连接；
该方法包括：
确定所述减振对象偏离平衡位置需要减振时，控制所述电机启动；
所述电机启动时所述电机的转子开始旋转，所述电机的转子旋转时产生陀螺力矩将所述减振对象恢复到所述平衡位置，所述陀螺力矩与所述减振对象偏离所述平衡位置的夹角成正比,其中，所述平衡位置是指所述减振对象没有发生振动时所处的原始位置。
在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述减振对象为车载电池包；所述减振装置还包括：散热风扇；
该方法还包括：
确定所述车载电池包需要散热时，控制所述散热风扇与所述电机的转子连接；
所述电机的转子在旋转的同时带动所述散热风扇转动，以使所述散热风扇为所述车载电池包散热。
结合第三方面及上述任一种可能的实现方式中，在第二种可能的实现方式中，还包括：
确定所述车载电池包无需散热时，控制所述电机的转子转速降低，所述联轴器在所述弹簧压力的作用下向所述电机移动，所述电机的转子输出轴和所述散热风扇的输入轴断开连接。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括以上所述的减振装置。其中电动汽车可以为纯电动汽车，也可以为混合动力汽车。当该电动汽车上的减振对象装设该减振装置时，可以利用陀螺效应有效进行减振，使其恢复到平衡位置。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
该减振装置包括：电机和控制器；所述电机的转子与所述减振对象刚性连接；所述控制器，用于确定所述减振对象偏离平衡位置需要减振时，控制所述电机启动；以使所述电机的转子开始旋转，所述电机的转子旋转时产生陀螺力矩将所述减振对象恢复到所述平衡位置，所述陀螺力矩与所述减振对象偏离所述平衡位置的夹角成正比,其中，所述平衡位置是指所述减振对象没有发生振动时所处的原始位置。
该减振装置能够在减振对象发生振动时，对其进行减振，提高其使用寿命。该减振装置利用电机转动带来的陀螺效应进行减振，陀螺效应是指旋转对象能够保持自身平衡的效应，而电机转子旋转时转子就是旋转对象，能够产生陀螺效应，由于电机与减振对象刚性连接，因此减振对象在电机转子产生的陀螺效应的影响下被减振。并且本申请实施例提供的减振装置可以提供全频率段的减振需求，不受振动频率的影响。由于陀螺力矩与减振对象偏离平衡位置的夹角成正比，因此减振能力随减振对象振幅的增大而提高，产生的回复力矩与振动始终同步，不存在时间滞后的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的车载电池包示意图；
图2为本申请实施例提供的车载电池包的箱体示意图；
图3为基于陀螺效应的减振原理示意图；
图4为本申请实施例提供的减振装置示意图；
图5为本申请实施例提供的减振装置又一实施例示意图；
图6为本申请实施例提供的减振装置安装位置示意图；
图7为本申请实施例提供的横梁最大弯矩示意图；
图8为本申请实施例提供的一种减振方法流程图。
具体实施方式
目前，对于减振对象进行减振的方式主要分为以下两种：
第一种，主动减振技术。
主动减振技术是给减振对象施加反向振动以抵消其振动。为了施加有效的反向振动，首先需要检测减振对象的振动频率与振幅，然后通过一系列的信号处理与运算处理，最终根据检测的振动频率与振幅驱动执行机构给减振对象施加反向振动。信号采集运算、控制及执行机构执行过程均需要一定时间，因此该减振技术存在一定的时间滞后，对高频减振尤为明显。由于时间滞后的原因，可能导致不仅没有起到减振的效果，反而引入了新的振动，使减振对象变得更不稳定。
第二种，被动减振技术。
被动减振技术主要包括隔振、动力吸振及阻振三种方法。其中隔振技术是通过在激励源与减振对象之间加装弹性元件与阻尼元件来实现，但其只能对单一频率进行隔振，且对于低频隔振难以实现。动力吸振技术是在减振对象上增加质量-弹簧-阻尼系统，该技术仅适用于频率不变或频率变化很小的简谐外部扰动，且质量块重量与振幅受到限制。阻振技术是在减振对象表面喷涂或粘结一些阻尼层，以起到能量耗散的目的。但是该技术在共振情况下有一定的效果，在非共振情况下，减振效果非常有限。
因此，针对以上提及的主动减振技术和被动减振技术存在的技术问题，本发明实施例提供一种减振装置、减振系统及减振方法，减振装置包括：电机和控制器；所述电机包括转子；
所述电机的转子与所述减振对象刚性连接；
所述控制器，用于确定所述减振对象偏离平衡位置需要减振时，控制所述电机启动，以使所述电机的转子开始旋转，所述电机的转子旋转时产生陀螺力矩将所述减振对象恢复到所述平衡位置，所述陀螺力矩与所述减振对象偏离所述平衡位置的夹角成正比,其中，所述平衡位置是指所述减振对象没有发生振动时所处的原始位置。
该减振装置能够在减振对象发生振动时，对其进行减振，提高其使用寿命。该减振装置利用电机转动带来的陀螺效应进行减振，陀螺效应是指旋转对象能够保持自身平衡的效应，而电机转子旋转时转子就是旋转对象，能够产生陀螺效应，由于电机与减振对象刚性连接，因此减振对象在电机转子产生的陀螺效应的影响下被减振。并且本申请实施例提供的减振装置可以提供全频率段的减振需求，不受振动频率的影响。由于陀螺力矩与减振对象偏离平衡位置的夹角成正比因此减振能力随减振对象振幅的增大而提高，产生的回复力矩与振动始终同步，不存在时间滞后的情况。
需要说明的是，本发明实施例提供的减振装置可以应用于任何需要减振的减振对象，只要将减振对象与该减振装置中的电机刚性连接在一起即可。
实施例一：
首先，为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例利用陀螺效应对减振对象进行减振的原理，以下以减振对象为车载电池包为例进行介绍。
参见图1，该图为本申请实施例提供的车载电池包示意图。
从图1可以看出，车载电池包包括箱体100，箱体100包括横梁101和纵梁102，其中，横梁101和纵梁102焊接在一起形成箱体100。而且箱体100包括多个横梁101。对于整个车载电池包，通常是通过螺栓将其左右侧固定在电动汽车的车架上。
由于单个电池模组提供的电压有限，因此为了提供更高的电压，一般需要多个电池模组103串联在一起形成动力电池。其中电池模组103包括多个电芯。从图1可以看出，箱体100内设置有多个电池模组103。电池模组103一般通过螺栓被固定在横梁101上。
在实际应用中，当车载电池包遭受路面激励时，车载电池包中部的振动较为明显。因此，为了达到较好的减振效果，可以将本申请实施例提供的减振装置安装于中部横梁101上。如图2所示，为本申请实施例提供的车载电池包的箱体示意图。
箱体的中部横梁101上安装至少一个减振装置200，当然为了减振效果更好，可以在中部横梁101上对称安装两个减振装置200。
另外，也可以在箱体的其他横梁上同样安装减振装置，可以根据实际情况以及成本和空间的考虑来选择设置。其他横梁上可以安装一个减振装置，也可以对称安装两个减振装置。
下面结合附图介绍电机利用转子产生的陀螺效应来减振的工作原理。
参见图3，该图为基于陀螺效应的减振原理示意图。
其中实线弯曲线表示遭受外界激励后而发生弯曲变形的车载电池包箱体横梁(从电池包前部向后部看)。横梁上面可以对称安装有电机，即横梁上字母N的位置，电机的转动惯量为IP，电机角速度为Ω。当横梁发生弯曲振动时，弯曲后的横梁与平衡位置的夹角为θ。
电机角速度为Ω转动状态下，当横梁向下弯曲振动时，刚性固定在横梁上且旋转的电机也会跟随横梁而发生偏转，由于电机转子的陀螺效应，电机转子会产生回复力矩
Figure BDA0001622860510000061
该公式中的
Figure BDA0001622860510000062
是指夹角θ对时间求导。试图强迫减振对象回到平衡位置。从而降低或抵消车载电池包的振动，提高其可靠性与疲劳寿命。由于陀螺力矩与减振对象偏离平衡位置的夹角成正比，因此减振能力随减振对象振幅的增大而提高。
从回复力矩的公式中可以看出，只要保证电机合适的转速，转子产生的转动惯量IP可以比较小，即转子的质量与体积可以比较小，也能得到期望的回复力矩，达到期望的减振效果。
同理，当车载电池包横梁向上弯曲振动时，电机转子也会产生相应的回复力矩。
参见图4，该图为本申请实施例提供的减振装置示意图。
本实施例提供的减振装置，用于对减振对象进行减振，包括：电机201和控制器202；
所述电机201包括转子；
所述电机201的转子与所述减振对象300刚性连接；
所述控制器202，用于确定所述减振对象300偏离平衡位置需要减振时，控制所述电机201启动，以使所述电机的转子开始旋转。
本实施例中控制器202包括两个作用，一是判断减振对象300是否需要减振，只有当需要减振时，才启动电机201。
其中判断减振对象300是否减振的方式可以包括两种，一种为自动判断，即控制器202通过一些参数，判断参数达到预设阈值时，判断减振对象300需要减振。例如以减振对象为车载电池包为例，当电动汽车驶入比较颠簸的路况时，车载的振动传感器将检测的振动量发送给控制器202，控制器202判断振动量超过预设阈值时，确定减振对象300需要减振，则启动电机201。
控制器200的另一个作用为被动接收启动信号，该启动信号可以由人工触发，例如驾驶员发现进入颠簸路况，则触发按钮，进而向控制器202发送启动信号，控制器202启动电机。其中启动电机是指接通电机201的工作电源。
所述电机201启动时所述电机201的转子开始旋转，所述电机201的转子旋转时用于产生陀螺力矩将所述减振对象恢复到所述平衡位置，所述陀螺力矩与所述减振对象偏离所述平衡位置的夹角成正比；所述平衡位置是指所述减振对象300没有发生振动时所处的原始位置。
例如，控制器202可以控制电机201的转子转速约为25000-30000转/分钟。
由于电机与减振对象刚性连接，当电机转子旋转时将产生陀螺效应，体现为陀螺力矩，此力矩随着减振对象振幅的增大而增大，因此减振对象在电机转子产生的陀螺效应的影响下被减振。并且本申请实施例提供的减振装置可以提供全频率段的减振需求，不受振动频率的影响。由于减振装置因陀螺效应产生的振动回复力以及回复力矩始终与振动同步，不存在时间滞后的情况，不会导致减振对象不稳定。当减振对象不需要减振时，可以关闭电机，节省电源。
对于电动汽车而言，控制器202可以与整车控制器合二为一，也可以为独立于整车控制器另外设置的控制器。其中，电动汽车可以为纯电动汽车，也可以为混合动力汽车。
实施例二：
参见图5，该图为本申请实施例提供的减振装置又一实施例示意图。
本实施例中以减振对象为车载电池包为例进行说明。
本实施例提供的减振装置还包括：散热风扇203；
其中，所述散热风扇203可以为离心风扇，叶轮直径约选择100mm左右，轴向高度约为20mm左右。
所述控制器(图中未示出)，用于确定所述车载电池包需要散热时，控制所述散热风扇203与所述电机201的转子连接；
可以理解的是，只有当车载电池包需要散热时，散热风扇203才与电机201的转子连接，当车载电池包不需要散热时，散热风扇203与电机的转子断开连接。
控制器判断车载电池包是否需要散热可以通过温度传感器发送的温度来判断，当温度超过预设温度时，则判断车载电池包需要散热。其中温度传感器可以安装于车载电池包的箱体内部，用于检测电池模组或者电芯的温度。控制动力电池包的温度至关重要，因为动力电池包内包括几千颗电芯，当电芯出现故障，例如短路时，可能造成漏电，当漏电积累到一定程度将会造成电池模组短路，甚至造成动力电池爆炸，进而造成电动汽车爆炸。
所述电机201的转子在旋转的同时用于带动所述散热风扇203转动，以使所述散热风扇203为所述车载电池包散热。
其中，电机201可以选择外转子结构，即转子在外部，定子在内部。转子内外径分别约为35mm与50mm左右，轴向长度约为40mm左右。电机总质量可以选择约0.8kg，其中转子质量可以选择约0.4kg。
电机201可以选择为无刷直流电机或者其他类型的电机，本实施例中不做具体限定。
本实施例中为了充分利用减振装置中电机转子的转动能量，该减振装置还可以包括散热风扇。当电机转子转动时，并且车载电池包需要散热时，电机转子带动散热风扇转动，从而形成空气内循环，散热风扇为车载电池包中的电池模组进行散热。可以降低电池模组中电芯的温升及提高其温度一致性，最终提高电芯的寿命。该减振装置既可以实现对车载电池包的减振，又可以对车载电池包进行散热。
其中，散热风扇与电机转子的连接可以通过联轴器来实现，下面继续结合附图5对其实现进行详细的介绍。
减振装置还包括：联轴器204和弹簧205；
所述电机201、联轴器204、弹簧205和散热风扇203同轴设置；
所述电机201和所述散热风扇203均通过轴承支撑，所述轴承通过轴承座与所述车载电池包刚性连接；具体可以为车载电池包箱体的中部横梁刚性连接。
所述联轴器204位于所述电机201的转子输出轴和所述散热风扇203的输入轴之间；
所述弹簧205位于所述联轴器204和所述散热风扇203之间；
联轴器204的作用是控制散热风扇203的开启与关闭，同时弹簧205可以起到限位以及提供联轴器204断开的动力。
所述控制器，用于确定所述车载电池包需要散热时，控制所述电机201的转子转速提高，所述联轴器204向所述散热风扇203移动，压缩所述弹簧205实现所述电机201的转子输出轴和所述散热风扇203的输入轴连接。此时，转子转动时，将带动散热风扇203一起转动，当散热风扇203转动时，扰动周围空气流动，进而对车载电池包进行散热。
可以理解的是，控制器确认需要散热时，需要控制电机201的转子转速迅速升高，这样在离心力的作用下，联轴器204向散热风扇203端移动，且克服弹簧205的阻力。当散热风扇203转动起来以后，控制器再控制电机201的转子转速恢复到减振时的转速。即，当需要电机201的转子带动散热风扇203转动时，电机201的转速需要急剧增大，只有这样才可以实现联轴器204向散热风扇203端移动，一旦所述电机201的转子输出轴和所述散热风扇203的输入轴已经连接，电机201将不需要太大速度，恢复到单纯减振状态的转速即可。
同理，当确定车载电池包无需散热时，即电池模组或电芯的温度降到正常温度范围，则控制器控制电机201的转子转速迅速降低，所述联轴器204在所述弹簧205压力的作用下向所述电机201移动，断开电机201与散热风扇203的连接。
因此，控制器可以通过控制电机转子的转速来间接控制联轴器的移动，进而控制散热风扇的开启或关闭。
另外，为了抵消电机的转子与散热风扇本身的不平衡振动，最终进一步提升整个减振装置的减振效果，散热风扇可以开设有环形槽；环形槽中可以镶嵌钢珠，钢珠可以在所述环形槽中自由滚动。
上述实施例已经提及，为了达到较好的减振效果，实际应用中，减振装置可以位于车载电池包的中部横梁上。另外，为了进一步提高减振效果，需要对减振装置在车载电池包中部横梁上的安装位置进行优化，例如，当横梁上对称安装两组减振组件时，所述电机、联轴器、弹簧和散热风扇组成减振组件，所述减振装置至少包括两组所述减振组件，所述两组减振组件对称固定在所述中部横梁上。当两组减振组件对称固定在所述中部横梁长度的位置范围分别为：0.2倍-0.3倍和0.7倍-0.8倍。参见图6，该图为减振装置安装于横梁长度的0.2-0.3倍和0.7-0.8倍的位置示意图，图中的L代表横梁长度。此时减振效果较好。
通过对比发现，当电机转速达到30000rpm时，在车载电池包的横梁上安装减振装置时横梁的最大弯矩比没有安装减振装置时的最大弯矩降低了近50％，参见图7。因此，可以证明使用该减振装置后，最大弯矩降低了很多，可见减振效果非常明显。
该减振装置通过电机转子的高速旋转来产生陀螺效应，体现为陀螺回复力矩，此力矩随减振对象振幅的增大而增大。因此能够实现全频率范围内的减振，可极大地衰减外界给车载电池包的全频率范围振动，并且减振能力随车载电池包振幅的增大而自动提高，而且不存在时间滞后。从而提高车载电池包的可靠性与疲劳寿命，并可进一步对电池包进行轻量化设计，降低成本，同时提高电动汽车的续航里程。
以上实施例提供的减振装置，其中电机、联轴器、弹簧和散热风扇均为常规通用器件，选型容易，成本低，因此该减振装置利用推广应用。
该减振装置除了具有减振功能之外，还具有辅助散热的功能，以充分利用电机转子的转动能量，当车载电池包需要散热时，散热风扇开启，对电池模组进行散热，以降低车载电池包中电芯的温升及提高电芯温度的一致性。甚至可替代车载电池包液冷系统，提高电芯的寿命，极大地降低电芯的维护成本。
该减振装置可以根据路面状况灵活开启与关闭电机。另外，当电机开启进行减振时，可以根据是否有散热需求，灵活开启与关闭散热风扇，进而节省能量消耗。另外不必另外为车载电池包设置其他散热设备，节省成本。并且该减振装置功能实现简单，操作方便。
实施例三：
基于以上实施例提供的一种减振装置，本发明实施例还提供一种减振系统，下面对其进行详细介绍。
本实施例提供的减振系统，包括以上任意一个实施例所述的减振装置；
还包括：减振对象；
所述减振装置，用于为所述减振对象进行减振。
具体地，所述减振对象可以为车载电池包；
所述车载电池包包括电池模组和箱体；所述电池模组为多个；
所述箱体包括固定连接在一起的纵梁和横梁；
所述电池模组固定在所述纵梁和横梁上。
该减振系统能够在减振对象发生振动时，对其进行减振，提高其使用寿命。该减振装置利用电机转动带来的陀螺效应进行减振，陀螺效应是指旋转对象能够保持自身平衡的效应，而电机转子旋转时转子就是旋转对象，能够产生陀螺效应，由于电机与减振对象刚性连接，因此减振对象在电机转子产生的陀螺效应的影响下被减振。并且本申请实施例提供的减振装置可以提供全频率段的减振需求，不受振动频率的影响。由于陀螺力矩与减振对象偏离平衡位置的夹角成正比，因此减振能力随减振对象振幅的增大而提高，且不存在时间滞后的情况。
实施例四：
基于以上实施例提供的一种减振装置和减振系统，本发明实施例还提供一种减振方法，下面结合附图对其进行详细介绍。
参见图8，该图为本发明实施例提供的一种减振方法流程图。
本实施例提供的减振方法，应用于减振装置，所述减振装置包括：电机和控制器；所述电机与所述减振对象刚性连接；
该方法包括：
S801：确定所述减振对象偏离平衡位置需要减振时，控制所述电机启动；
S802：所述电机启动时所述电机的转子开始旋转，所述电机的转子旋转时产生陀螺力矩将所述减振对象恢复到所述平衡位置，所述陀螺力矩与所述减振对象偏离所述平衡位置的夹角成正比,其中，所述平衡位置是指所述减振对象没有发生振动时所处的原始位置。
该减振系统能够在减振对象发生振动时，对其进行减振，提高其使用寿命。该减振装置利用电机转动带来的陀螺效应进行减振，陀螺效应是指旋转对象能够保持自身平衡的效应，而电机转子旋转时转子就是旋转对象，能够产生陀螺效应，由于电机与减振对象刚性连接，因此减振对象在电机转子产生的陀螺效应的影响下被减振。并且本申请实施例提供的减振装置可以提供全频率段的减振需求，不受振动频率的影响。由于陀螺力矩与减振对象偏离平衡位置的夹角成正比，因此减振能力随减振对象振幅的增大而提高，且不存在时间滞后的情况。
另外，当所述减振对象为车载电池包；所述减振装置还包括：散热风扇；
该方法还包括：
确定所述车载电池包需要散热时，控制所述散热风扇与所述电机的转子连接；
所述电机的转子在旋转的同时带动所述散热风扇转动，以使所述散热风扇为所述车载电池包散热。
另外，该方法还可以包括：
确定所述车载电池包无需散热时，控制所述电机的转子转速降低，所述联轴器在所述弹簧压力的作用下向所述电机移动，所述电机的转子输出轴和所述散热风扇的输入轴断开连接。
另外，本发明实施例还提供一种电动汽车，包括以上所述的减振装置。其中电动汽车可以为纯电动汽车，也可以为混合动力汽车。当该电动汽车上的减振对象装设该减振装置时，可以利用陀螺效应有效进行减振，使其恢复到平衡位置。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种减振装置，其特征在于，用于对减振对象进行减振，包括：电机和控制器；
所述电机包括转子；
所述电机的转子与所述减振对象刚性连接；
所述控制器，用于确定所述减振对象偏离平衡位置需要减振时，控制所述电机启动，以使所述电机的转子开始旋转，所述电机的转子旋转时产生陀螺力矩将所述减振对象恢复到所述平衡位置，所述陀螺力矩与所述减振对象偏离所述平衡位置的夹角成正比,其中，所述平衡位置是指所述减振对象没有发生振动时所处的原始位置；
所述减振对象为车载电池包；
所述减振装置还包括：散热风扇；
所述控制器，用于确定所述车载电池包需要散热时，控制所述散热风扇与所述电机的转子连接；
所述电机的转子在旋转的同时用于带动所述散热风扇转动，以使所述散热风扇为所述车载电池包散热。
2.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，所述减振装置还包括：联轴器和弹簧；
所述电机、联轴器、弹簧和散热风扇同轴设置；
所述电机和所述散热风扇均通过轴承支撑，所述轴承通过轴承座与所述车载电池包刚性连接；
所述联轴器位于所述电机的转子输出轴和所述散热风扇的输入轴之间；
所述弹簧位于所述联轴器和所述散热风扇之间；
所述控制器用于确定所述车载电池包需要散热时，控制所述电机的转子转速提高，所述联轴器向所述散热风扇移动，压缩所述弹簧实现所述电机的转子输出轴和所述散热风扇的输入轴连接。
3.根据权利要求2所述的减振装置，其特征在于，所述控制器，还用于确定所述车载电池包无需散热时，控制所述电机的转子转速降低，所述联轴器在所述弹簧压力的作用下向所述电机移动，所述电机的转子输出轴和所述散热风扇的输入轴断开连接。
4.根据权利要求2所述的减振装置，其特征在于，所述电机、联轴器、弹簧和散热风扇均安装于所述车载电池包的中部横梁上。
5.根据权利要求4所述的减振装置，其特征在于，所述电机、联轴器、弹簧和散热风扇组成减振组件，所述减振装置至少包括两组所述减振组件，所述两组减振组件对称固定在所述中部横梁上。
6.根据权利要求5所述的减振装置，其特征在于，所述两组减振组件对称固定在所述中部横梁长度的位置范围分别为：0.2倍-0.3倍和0.7倍-0.8倍。
7.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，所述电机为无刷直流电机。
8.根据权利要求1-7任一项所述的减振装置，其特征在于，所述电机为外转子结构。
9.根据权利要求1-7任一项所述的减振装置，其特征在于，所述散热风扇为离心风扇。
10.根据权利要求1-7任一项所述的减振装置，其特征在于，所述散热风扇开设有环形槽；
所述环形槽中镶嵌钢珠，所述钢珠在所述环形槽中自由滚动。
11.一种减振系统，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的减振装置；
还包括：减振对象；
所述减振装置，用于为所述减振对象进行减振。
12.根据权利要求11所述的减振系统，其特征在于，所述减振对象为车载电池包；
所述车载电池包包括电池模组和箱体；所述电池模组为多个；
所述箱体包括固定连接在一起的纵梁和横梁；
所述电池模组固定在所述纵梁和横梁上。
13.一种减振方法，其特征在于，应用于减振装置，所述减振装置包括：电机和控制器；所述电机的转子与减振对象刚性连接；
该方法包括：
确定所述减振对象偏离平衡位置需要减振时，控制所述电机启动；
所述电机启动时所述电机的转子开始旋转，所述电机的转子旋转时产生陀螺力矩将所述减振对象恢复到所述平衡位置，所述陀螺力矩与所述减振对象偏离所述平衡位置的夹角成正比,其中，所述平衡位置是指所述减振对象没有发生振动时所处的原始位置；
所述减振对象为车载电池包；所述减振装置还包括：散热风扇；
该方法还包括：
确定所述车载电池包需要散热时，控制所述散热风扇与所述电机的转子连接；
所述电机的转子在旋转的同时带动所述散热风扇转动，以使所述散热风扇为所述车载电池包散热。
14.根据权利要求13所述的减振方法，其特征在于，还包括：
确定所述车载电池包无需散热时，控制所述电机的转子转速降低，联轴器在弹簧压力的作用下向所述电机移动，所述电机的转子输出轴和所述散热风扇的输入轴断开连接。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110654412B (zh) * 2019-10-31 2021-04-09 青岛理工大学 抑制高速列车侧滚、点头、摇头行为的主被动复合控制系统
CN110985591A (zh) * 2019-12-17 2020-04-10 南京师范大学 一种用于动力电池包的可控磁流变弹性体悬置系统
EP4389497A1 (en) * 2022-12-19 2024-06-26 Volvo Truck Corporation Usage of vibration data and soh feedback for controlling battery pack vibration
EP4389513A1 (en) * 2022-12-19 2024-06-26 Volvo Truck Corporation Usage of vibration data for route planning and extending battery pack lifetime

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4327391A1 (de) * 1993-08-14 1995-02-16 Varta Batterie Akkumulatorenbatterie
CN1188052A (zh) * 1996-09-30 1998-07-22 株式会社电装 装有发热装置的汽车加热装置
CN200989233Y (zh) * 2006-10-20 2007-12-12 首钢总公司 矿用汽车风扇驱动系统
CN102161355A (zh) * 2009-04-30 2011-08-24 无锡千里信步精密机电科技有限公司 汽车车身防止翻车的动作控制方法及装置
CN103485871A (zh) * 2012-06-12 2014-01-01 安徽华菱汽车有限公司 汽车及其发动机
CN203769914U (zh) * 2014-03-18 2014-08-13 龙口中宇热管理系统科技有限公司 角传动降温装置
CN204374775U (zh) * 2014-12-05 2015-06-03 金华中科机电研究所 一种主动陀螺稳定系统
CN105612367A (zh) * 2013-09-20 2016-05-25 奥迪股份公司 用于机动车的旋转减振器
CN105667731A (zh) * 2016-03-31 2016-06-15 青岛科技大学 基于陀螺减震仪的船用减震装置及工作方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4327391A1 (de) * 1993-08-14 1995-02-16 Varta Batterie Akkumulatorenbatterie
CN1188052A (zh) * 1996-09-30 1998-07-22 株式会社电装 装有发热装置的汽车加热装置
CN200989233Y (zh) * 2006-10-20 2007-12-12 首钢总公司 矿用汽车风扇驱动系统
CN102161355A (zh) * 2009-04-30 2011-08-24 无锡千里信步精密机电科技有限公司 汽车车身防止翻车的动作控制方法及装置
CN103485871A (zh) * 2012-06-12 2014-01-01 安徽华菱汽车有限公司 汽车及其发动机
CN105612367A (zh) * 2013-09-20 2016-05-25 奥迪股份公司 用于机动车的旋转减振器
CN203769914U (zh) * 2014-03-18 2014-08-13 龙口中宇热管理系统科技有限公司 角传动降温装置
CN204374775U (zh) * 2014-12-05 2015-06-03 金华中科机电研究所 一种主动陀螺稳定系统
CN105667731A (zh) * 2016-03-31 2016-06-15 青岛科技大学 基于陀螺减震仪的船用减震装置及工作方法

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