CN112049893A - 替换式震动能量回收减震器和悬架模式自动控制方法 - Google Patents

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CN112049893A CN202010930601.8A CN202010930601A CN112049893A CN 112049893 A CN112049893 A CN 112049893A CN 202010930601 A CN202010930601 A CN 202010930601A CN 112049893 A CN112049893 A CN 112049893A
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Abstract

本发明涉及车辆能量回收技术领域,是一种替换式震动能量回收减震器和悬架模式自动控制方法,前者包括减震器壳体、活塞杆、环形磁铁、绝缘圆环、绝缘扇环、绕线线圈、充电电路、上缸环、扶正缸环、下缸环、滚动轴承、前限位耳、后限位耳和上压帽,减震器壳体包括外筒体、内筒体和扇形铁芯;后者包括步骤如下:(1)悬架模式包括低速模式、中速模式、高速模式、运动模式和自动模式。本发明结构合理而紧凑,使用方便,通过活塞杆在内筒体内往复运动,从而使绕线线圈切割环形磁铁产生的磁力线,使得绕线线圈产生感应电流;通过充电电路整流、升压后将电能储存在车辆动力电池组内,具有高效、稳定可靠和维修成本低的特点。

Description

替换式震动能量回收减震器和悬架模式自动控制方法
技术领域
本发明涉及车辆能量回收技术领域,是一种替换式震动能量回收减震器和悬架模式自动控制方法。
背景技术
随着纯电动汽车和混合动力汽车这两类汽车的发展,汽车储能系统的由于容量不足导致行驶里程不够长的问题限制了这两类汽车的发展和销售。这缺点成为了这两类汽车的研究和开发过程中的一个必要解决的问题。因此,像制动能量回收系统、减震器能量回收系统等在车辆行驶过程中自然会形成的一些非电能量,将它回收转换成电能,存储到电池或者直接供给负荷来提高车辆的续航里程,能够有效的增加车辆续航里程。
目前,对车辆震动能量回收系统相关的技术中,总体上设计了各种不同的机械装置来将车辆震动能量的一部分传递给发电机,在进行电能的转换和利用。但是,以机械结构为基础的这些设计方案具有以下几个缺点:1、制造成本高和耗材多;2、结构复杂和笨重;3、增加了车辆的总体质量;4、效率低;5、故障率高;6、机械部件容易发生疲劳和容易受到损害;7、维护和维修成本高;8、对车辆的悬架设计和改造的要求高等缺点。这些缺点抑制了车辆震动能量回收系统的研发和普及。
目前广泛应用的液压式和空气液压式的减震器是通过油的流动阻尼力来吸收车身与地面之间的冲击和震动能量,并转化为油的热量而散发掉。减震器油的流动阻尼力与它的粘度有着密切的关联,其减震器油的粘度是随着温度的变化而变化,而且减震器油的温度跟行驶路况和环境温度有密切关系的。随着行驶里程的增加,减震器油的粘度也会明显下降,甚至会失去减震特性,而且普通减震器在行驶过程中紧急变线、快速改变方向时的表现并不够理想,容易发生侧倾而会导致车辆车轮抓地力的变差,车身容易发生摆动。虽然自适应减震器对于这一方面的做功相当好,但是价格贵。无论是普通或者自适应减震器,它们对装置的密闭性要求极高,随着使用时间变长,会出现减震器漏油等而失去减震特性等情况。
发明内容
本发明提供了一种替换式震动能量回收减震器和悬架模式自动控制方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有车辆震动能量回收装置结构复杂、维修成本高和电量回收效率低的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的:一种替换式震动能量回收减震器包括减震器壳体、活塞杆、环形磁铁、绝缘圆环、绝缘扇环、绕线线圈、充电电路、上缸环、扶正缸环、下缸环、滚动轴承、前限位耳、后限位耳和上压帽,减震器壳体包括外筒体、内筒体和扇形铁芯,外筒体为开口向上的筒形结构,外筒体内设有内筒体,内筒体呈上下贯通的筒形结构,内筒体前侧中部设有上下贯通的前豁口,对应前豁口位置的内筒体后侧中部设有上下贯通的后豁口,对应前豁口和后豁口左方位置的内筒体左部称为左壳体,对应前豁口和后豁口右方位置的内筒体右部称为右壳体,左壳体和右壳体之间设有上端位于外筒体上方的活塞杆,活塞杆上端外侧固定安装有上缸环,活塞杆下端外侧固定安装有下缸环,下缸环上方设有套装在活塞杆外侧的滚动轴承,滚动轴承前侧设有前端位于前豁口内的前限位耳,滚动轴承后侧设有后端位于后豁口内的后限位耳,对应上缸环和滚动轴承之间位置的活塞杆外侧上下间隔分布有至少四个绝缘圆环,对应活塞杆中部位置的两个相邻的绝缘圆环之间设有套装在活塞杆外侧的扶正缸环,对应扶正缸环上方位置的每两个相邻的绝缘圆环之间均设有套装在活塞杆外侧的环形磁铁,对应扶正缸环下方位置的每两个相邻的绝缘圆环之间均设有套装在活塞杆外侧的环形磁铁,每个环形磁铁上部和下部的极性不同,每两个相邻的环形磁铁之间位于上方位置的环形磁铁下部的极性均与位于下方位置的环形磁铁上部的极性不同;外筒体上端内侧固定安装有限位压帽,限位压帽的内径、上缸环的外径、扶正缸环的外径和下缸环的外径均与内筒体的内径相同,绝缘圆环的外径、环形磁铁的外径和滚动轴承的外径均小于内筒体的内径;左壳体外侧与外筒体左部内侧之间上下间隔分布有至少两个开口向右的扇环铁芯,右壳体外侧与外筒体右部内侧之间上下间隔分布有至少两个开口向左的扇环铁芯,外筒体和内筒体之间设有能够切割磁力线的绕线线圈,绕线线圈缠绕在所有扇环铁芯外侧,每个扇环铁芯均与其外侧缠绕的部分绕线线圈形成一个感应线圈,上下相邻的感应线圈之间均设有绝缘扇环,绝缘扇环的外侧与外筒体内侧对应位置固定安装在一起,绝缘扇环的内侧与内筒体外侧对应位置固定安装在一起,绕线线圈的两端分别与充电电路电连接,充电电路与车辆动力电池组连接。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进:
上述充电电路可包括整流桥、场效应管、PWM发生器、第一二极管、电阻、电容和充电控制模块,绕线线圈的两端分别与整流桥的第一端和第二端连接,整流桥的第三端与场效应管的源极连接,场效应管的栅极与PWM发生器连接,场效应管的漏极与第一二极管的负极连接,第一二极管的正极与充电控制模块的第一端连接,整流桥的第四端与充电控制模块的第二端连接,第一二极管的正极与整流桥第四端之间并联有电容,场效应管的漏极与整流桥第四端之间并联有电阻,充电控制模块的第三端与车辆动力电池组连接。
上述还可包括四个控制开关和能够控制所有控制开关闭合与断开的控制器,四个控制开关分别为第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关,绕线线圈包括四个依次串联在一起的分线圈,每个分线圈均缠绕在所有扇环铁芯外侧,每个分线圈的输出端分别与第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关的输入端串联在一起,所有第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关的输出端均与整流桥第二端连接,控制器能够控制所有控制开关的闭合与断开;充电控制模块的第三端与控制器连接,控制器与车辆动力电池组连接。
上述还可包括车辆传感系统和车辆总控屏幕,车辆传感系统和车辆总控屏幕均与控制器连接在一起。
上述充电电路还可包括保护单元,保护单元包括保险丝和第二二极管,整流桥的第三端与保险丝的输入端连接,保险丝的输出端与第二二极管的正极连接,第二二极管的负极与场效应管的源极连接。
上述还可包括缓冲装置,缓冲装置包括缓冲座、缓冲板和弹簧,外筒体底面上端固定安装有开口向上的缓冲座,缓冲座内设有缓冲板,活塞杆下端与缓冲座上端中央接触,对应缓冲板下方位置缓冲座内设有弹簧,弹簧的上端与缓冲板下端中央固定安装在一起,弹簧的下端与缓冲座底面上端固定安装在一起。
作为第一种优选,上述还可包括上安装环和下安装环,活塞杆上端固定安装有上安装环,外筒体下端固定安装有下安装环。
作为第二种优选,上述还可包括安装柱、弹簧座和固定座,活塞杆上端固定安装有安装柱,外筒体中部外侧固定安装有弹簧座,外筒体下端外侧固定安装有固定座。
作为第三种优选,上述还可包括固定柱和固定环,活塞杆上端固定安装有固定柱,外筒体下端固定安装有固定环。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的:悬架模式自动控制方法,包括步骤如下:
(1)悬架模式包括低速模式、中速模式、高速模式、运动模式和自动模式;
(2)若选择低速模式则开启第一控制开关,若选择中速模式则开启第二控制开关,若选择高速模式则开启第三控制开关,若选择运动模式则开启第四控制开关,若选择自动模式则系统读取车辆加速度信息a、车辆速度信息u和车辆方向盘转角信息θ后,自动选择低速模式或中速模式或高速模式或运动模式;
(3)控制器内设定三个车速值,分别为u1、u2和u3,其u1<u2<u3
(4)控制器内设定三个加速度值,分别为a1、a2和a3,其a1<a2<a3
(5)控制器内设定三个方向盘转向角度值,分别为θ1、θ2和θ3,其θ1>θ2>θ3
(6)手动设置自动模式,包括:
S1:a<a1时,若u<u1且θ3>θ则选择低速模式,若u<u1且θ2>θ≥θ3则选择中速模式,若u<u1且θ1>θ≥θ2则选择高速模式,若u<u1且θ≥θ1则选择运动模式,若u1≤u<u2且θ3>θ则选择中速模式,若u1≤u<u2且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若u1≤u<u2且θ≥θ2则选择运动模式,若u2≤u<u3且θ3>θ则选择高速模式,若u2≤u<u3且θ≥θ3则选择运动模式,若u≥u3则选择运动模式;
S2:a2>a≥a1时,若u<u1且θ3>θ则选择中速模式,若u<u1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若u<u1且θ≥θ2则选择运动模式,若u1≤u<u2且θ3>θ则选择高速模式,若u1≤u<u2且θ2>θ≥θ3则选择运动模式;
S3:a3>a≥a2时,若u<u1且θ3>θ则选择高速模式,若u<u1且θ≥θ3则选择运动模式,若u1≤u<u2则选择运动模式;
S4:a≥a3时,选择运动模式;
(7)手动设置低速模式,包括:
M1:u<u1时,若a<a1且θ3>θ则选择低速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择中速模式,若a<a1且θ1>θ≥θ2则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ1则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择中速模式,若a2>a≥a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ2则选择运动模式;
M2:u1≤u<u2时,若a<a1且θ3>θ则选择中速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a3>a≥a2且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a3则选择运动模式;
M3:u2≤u<u3时,若a<a1且θ3>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择运动模式;
M4:u≥u3时,则选择运动模式;
(8)手动设置中速模式,包括:
N1:u<u1时,若a<a1且θ3>θ则选择中速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择中速模式,若a<a1且θ1>θ≥θ2则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ1则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择中速模式,若a2>a≥a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a3>a≥a2且θ3>θ则选择高速模式,若a3>a≥a2且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a3则选择运动模式;
N2:u1≤u<u2时,若a<a1且θ3>θ则选择中速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a2则选择运动模式;
N3:u2≤u<u3时,若a<a1且θ3>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a1则选择运动模式;
N4:u≥u3时,则选择运动模式;
(9)手动设置高速模式,包括:
P1:u<u1时,若a<a1且θ1>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ1则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ2>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a3>a≥a2且θ3>θ则选择高速模式,若a3>a≥a2且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a3则选择运动模式;
P2:u1≤u<u2时,若a<a1且θ2>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a2则选择运动模式;
P3:u2≤u<u3时,若a<a1且θ3>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a1则选择运动模式;
P4:u≥u3时,则选择运动模式;
(10)手动设置运动模式,则选择运动模式。
本发明结构合理而紧凑,使用方便,通过活塞杆在内筒体内往复运动,从而使绕线线圈切割环形磁铁产生的磁力线,使得绕线线圈产生感应电流;通过充电电路整流、升压后将电能储存在车辆动力电池组内;通过使上下相邻的环形磁铁极性不同,从而感应线圈切割磁力线时,充分发挥磁力线的作用;通过设置多个上下间隔分布的扇环铁芯,从而增大磁感线平行切割面积;通过设置绝缘圆环,防止上下相邻的环形磁铁间发生干涉;通过设置绝缘扇环,防止上下相邻的扇环铁芯上缠绕的部分绕线线圈所形成感应线圈间发生干涉,绝缘扇环上设有穿线孔,便于绕线线圈穿过;通过设置在滚动轴承上设置前限位耳和后限位耳,使前限位耳和后限位耳在上压帽的作用下,避免活塞杆从减震器壳体内拖出,具有高效、稳定可靠和维修成本低的特点。
附图说明
附图1为实施例一的主视剖视结构示意图。
附图2为附图1中减震器壳体的俯视放大结构示意图。
附图3为附图1中滚动轴承、前限位耳和后限位耳安装后的俯视放大结构示意图。
附图4为实施例三的主视剖视结构示意图。
附图5为实施例四的主视剖视结构示意图。
附图6为实施例五的主视剖视结构示意图。
附图7为实施例一的电路框图。
附图8为实施例二的电路框图。
附图9为本发明最佳实施例的流程图。
附图中的编码分别为:1为活塞杆,2为环形磁铁,3为绝缘圆环,4为绝缘扇环,5为上缸环,6为扶正缸环,7为下缸环,8为滚动轴承,9为前限位耳,10为上压帽,11为外筒体,12为扇形铁芯,13为左壳体,14为右壳体,15为缓冲座,16为缓冲板,17为弹簧,18为上安装环,19为下安装环,20为弹簧座,21为固定座,22为安装柱,23为固定柱,24为固定环,L为绕线线圈,D为整流桥,A为第一二极管,B为第二二极管,N为保险丝,k1为第一控制开关,k2为第二控制开关,k3为第三控制开关,k4为第四控制开关,M为分线圈,R为电阻,C为电容,a为车辆加速度信息,u为车辆速度信息,θ为车辆方向盘转角信息。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中,为了便于描述,各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的,如:前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述:
实施例一:如附图1、2、3、7所示,该替换式震动能量回收减震器包括减震器壳体、活塞杆1、环形磁铁2、绝缘圆环3、绝缘扇环4、绕线线圈L、充电电路、上缸环5、扶正缸环6、下缸环7、滚动轴承8、前限位耳9、后限位耳和上压帽10,减震器壳体包括外筒体11、内筒体和扇形铁芯12,外筒体11为开口向上的筒形结构,外筒体11内设有内筒体,内筒体呈上下贯通的筒形结构,内筒体前侧中部设有上下贯通的前豁口,对应前豁口位置的内筒体后侧中部设有上下贯通的后豁口,对应前豁口和后豁口左方位置的内筒体左部称为左壳体13,对应前豁口和后豁口右方位置的内筒体右部称为右壳体14,左壳体13和右壳体14之间设有上端位于外筒体11上方的活塞杆1,活塞杆1上端外侧固定安装有上缸环5,活塞杆1下端外侧固定安装有下缸环7,下缸环7上方设有套装在活塞杆1外侧的滚动轴承8,滚动轴承8前侧设有前端位于前豁口内的前限位耳9,滚动轴承8后侧设有后端位于后豁口内的后限位耳,对应上缸环5和滚动轴承8之间位置的活塞杆1外侧上下间隔分布有至少四个绝缘圆环3,对应活塞杆1中部位置的两个相邻的绝缘圆环3之间设有套装在活塞杆1外侧的扶正缸环6,对应扶正缸环6上方位置的每两个相邻的绝缘圆环3之间均设有套装在活塞杆1外侧的环形磁铁2,对应扶正缸环6下方位置的每两个相邻的绝缘圆环3之间均设有套装在活塞杆1外侧的环形磁铁2,每个环形磁铁2上部和下部的极性不同,每两个相邻的环形磁铁2之间位于上方位置的环形磁铁2下部的极性均与位于下方位置的环形磁铁2上部的极性不同;外筒体11上端内侧固定安装有限位压帽,限位压帽的内径、上缸环5的外径、扶正缸环6的外径和下缸环7的外径均与内筒体的内径相同,绝缘圆环3的外径、环形磁铁2的外径和滚动轴承8的外径均小于内筒体的内径;左壳体13外侧与外筒体11左部内侧之间上下间隔分布有至少两个开口向右的扇环铁芯,右壳体14外侧与外筒体11右部内侧之间上下间隔分布有至少两个开口向左的扇环铁芯,外筒体11和内筒体之间设有能够切割磁力线的绕线线圈L,绕线线圈L缠绕在所有扇环铁芯外侧,每个扇环铁芯均与其外侧缠绕的部分绕线线圈L形成一个感应线圈,上下相邻的感应线圈之间均设有绝缘扇环4,绝缘扇环4的外侧与外筒体11内侧对应位置固定安装在一起,绝缘扇环4的内侧与内筒体外侧对应位置固定安装在一起,绕线线圈L的两端分别与充电电路电连接,充电电路与车辆动力电池组连接。
在使用过程中,使用本实施例替换现有汽车的减震器,并将活塞杆1上端和外筒体11下端分别与悬架对应位置固定安装在一起,减震器上部外侧或减震器旁边位置的悬架上设有与减震器相匹配的减震弹簧;车辆在行驶过程中,由于地面不平或转弯,使活塞杆1在内筒体内往复运动,从而使绕线线圈L切割环形磁铁2产生的磁力线,使得绕线线圈L产生感应电流,感应电流通过充电电路进行整流、升压后将电能储存在车辆动力电池组内;由于上下相邻的环形磁铁2极性不同,从而感应线圈切割磁力线时,充分发挥磁力线的作用;通过设置多个上下间隔分布的扇环铁芯,从而增大磁感线平行切割面积;通过设置绝缘圆环3,防止上下相邻的环形磁铁2间发生干涉;通过设置绝缘扇环4,防止上下相邻的扇环铁芯上缠绕的部分绕线线圈L所形成感应线圈间发生干涉,绝缘扇环4上设有穿线孔,便于绕线线圈L穿过;通过设置在滚动轴承8上设置前限位耳9和后限位耳,使前限位耳9和后限位耳在上压帽10的作用下,避免活塞杆1从减震器壳体内拖出。
根据需求,绝缘圆环3和绝缘扇环4均可为现有公知的材料,如橡胶材料;另外,为了防止减震器壳体内部进入灰尘、沙砾等杂物影响本实施例的正常使用,可在外筒体11上端外侧设置现有公知的风琴式防尘罩,风琴式防尘罩上端内侧与活塞杆1上端外侧固定安装在一起,风琴式防尘罩下端内侧与外筒体11上端外侧固定安装在一起。
可根据实际需要,对上述替换式震动能量回收减震器作进一步优化或/和改进:
如附图1、2、3、7所示,充电电路包括整流桥D、场效应管、PWM发生器、第一二极管A、电阻R、电容C和充电控制模块,绕线线圈L的两端分别与整流桥D的第一端和第二端连接,整流桥D的第三端与场效应管的源极连接,场效应管的栅极与PWM发生器连接,场效应管的漏极与第一二极管A的负极连接,第一二极管A的正极与充电控制模块的第一端连接,整流桥D的第四端与充电控制模块的第二端连接,第一二极管A的正极与整流桥D第四端之间并联有电容C,场效应管的漏极与整流桥D第四端之间并联有电阻R,充电控制模块的第三端与车辆动力电池组连接。
根据需求,整流桥D为现有公知技术,其可使用整流二极管的型号可为1N40076A10,从整流桥D整流之后进行电容稳压,再送入稳压管LM7824进行处理,然后输出稳定的24V直流电压;充电控制模块可为现有公知的技术,其可为带中心抽头变压器的逆变电路,该逆变电路由两个交替驱动的MOSFET,由于经过整流桥D输出的直流电压24V不能直接为车辆动力电池组进行充电,所以需要充电控制模块进行升压处理;PWM发生器通过向场效应管发射PWM信号来提供场效应管导通和关断的信号,其中PWM发生器可为控制器自带模块。在使用过程中,通过充电电路各部件间的配合,使感应电流通过整流桥D整流,通过充电控制模块升压后将电能储存在车辆动力电池组内。
实施例二:如附图1、2、3、7、8所示,还包括四个控制开关和能够控制所有控制开关闭合与断开的控制器,四个控制开关分别为第一控制开关k1、第二控制开关k2、第三控制开关k3和第四控制开关k4,绕线线圈L包括四个依次串联在一起的分线圈M,每个分线圈M均缠绕在所有扇环铁芯外侧,每个分线圈M的输出端分别与第一控制开关k1、第二控制开关k2、第三控制开关k3和第四控制开关k4的输入端串联在一起,所有第一控制开关k1、第二控制开关k2、第三控制开关k3和第四控制开关k4的输出端均与整流桥D第二端连接,控制器能够控制所有控制开关的闭合与断开;充电控制模块的第三端与控制器连接,控制器与车辆动力电池组连接。
根据需求,控制器使用现有公知的技术,其型号可为TI(Texas Instrvments)公司生产的TMS320F28335芯片,本型号控制器自带AD转换器,但该AD转换器的转换精度只有12位,且其转换速度也不高,为了实现更高的速度和精度,可根据需求外接模数转换器AD7606。在使用过程中,通过充电电路各部件间的配合,使感应电流通过整流桥D整流,通过充电控制模块升压后将电能储存在车辆动力电池组内;另外,本实施例产生电能的同时,绕线线圈L也会形成反电动势,即产生对应的阻尼力,该阻尼力会阻碍与减震器相匹配的减震弹簧的震动,从而影响悬架的软硬度;通过在绕线线圈L中增加分接抽头,将绕线线圈L分成多组分线圈M,使每组分线圈M均由独立的控制开关来控制;通过控制器控制所有控制开关闭合与断开,从而改变参与发电的分线圈M的组数。因此,参与发电的分线圈M组数越多,绕线线圈L产生的感应电流就越多,而绕线线圈L中所形成的反电动势就会越大,造成阻尼力增大使悬架变硬;反之,参与发电的分线圈M组数越少,悬架越软。综上所述,通过改变参与发电的分线圈M的组数,能够实现悬架的软硬度调节。
如附图1、2、3、7、8所示,还包括车辆传感系统和车辆总控屏幕,车辆传感系统和车辆总控屏幕均与控制器连接在一起。
根据需求,车辆传感系统为车辆自带控制系统中现有公知技术,其可包括加速度传感器、速度传感器和方向盘转向转角传感器等,因此可将本发明采用的控制器接入车辆自带控制系统中,完成相关信息的采集;其中加速度传感器ADXL250可以采用DSP28335的串口通讯端口从车辆控制系统中读取车辆加速度信息a,利用加速度传感器的信息来调节车辆的响应的运行状态;速度传感器可以采用DSP28335的串口通讯端口从车辆控制系统中读取车辆速度信息u;方向盘转角传感器可以采用DSP28335的串口通讯端口从车辆控制系统中读取车辆方向盘转角信息θ。在使用过程中,通过车辆传感系统检测和分析车辆行驶状态、路况路面信息和车身的振动状态,二者将收集到的数据发送至控制器,控制器经过计算,控制控制开关的闭合和断开,从而调节参与发电的分线圈M数量,实现调节悬架软硬度调节;另外,控制器还能和车辆的ESP以及ABS等主动安全系统相配合,在确保车辆的稳定性、舒适性和行驶安全的同时,使本实施例始终处于最理想的弹性状态。在正常行驶过程中,驾驶者可通过车辆总控屏幕手动调节悬架软硬度,且控制器能够提供多种悬架模式,如低速模式、中速模式、高速模式、运动模式和自动模式等,让驾驶者根据自己的需求进行选择;当发生紧急变线、转弯、超车、变更车道的等情况时,控制器会自动的调高悬架的硬度,从而为车辆带来更好的稳定性;当直线行驶时,控制器会自动的调低悬架的硬度,从而为车辆带来更好的舒适性;当车辆通过减速带、凹凸不平路面及小坑等路段时,控制器能够高频的调节悬架的软硬度,从而保证车辆的稳定性和舒适性。
如附图1、2、3、7、8所示,充电电路还包括保护单元,保护单元包括保险丝N和第二二极管B,整流桥D的第三端与保险丝N的输入端连接,保险丝N的输出端与第二二极管B的正极连接,第二二极管B的负极与场效应管的源极连接。在使用过程中,通过设置保护单元,从而保护充电电路;其中第二二极管B为反流二极管,起到反流作用。
如附图1、2、3、7、8所示,还包括缓冲装置,缓冲装置包括缓冲座15、缓冲板16和弹簧17,外筒体11底面上端固定安装有开口向上的缓冲座15,缓冲座15内设有缓冲板16,活塞杆1下端与缓冲座15上端中央接触,对应缓冲板16下方位置缓冲座15内设有弹簧17,弹簧17的上端与缓冲板16下端中央固定安装在一起,弹簧17的下端与缓冲座15底面上端固定安装在一起。在使用过程中,通过设置缓冲装置,使活塞杆1收回减震器壳体的压缩状态下,避免活塞杆1下端与外筒体11底部直接碰击,造成损坏。
实施例三:如附图1、2、3、4、7、8所示,还包括上安装环18和下安装环19,活塞杆1上端固定安装有上安装环18,外筒体11下端固定安装有下安装环19。在使用过程中,上安装环18、下安装环19、活塞杆1和外筒体11与现有公知的车辆后轮减震器结构类似,将本实施例用于替换现有汽车的后轮减震器,并将上安装环18和下安装环19分别与悬架后部对应位置固定安装在一起,减震器旁边位置的悬架上设有与后轮的减震器相匹配的减震弹簧。
实施例四:如附图1、2、3、5、7、8所示,还包括安装柱22、弹簧座20和固定座21,活塞杆1上端固定安装有安装柱22,外筒体11中部外侧固定安装有弹簧座20,外筒体11下端外侧固定安装有固定座21。在使用过程中,安装柱22、弹簧座20、固定座21、活塞杆1和外筒体11与现有公知的车辆前轮减震器结构类似,将本实施例用于替换现有汽车的前轮减震器,并将安装柱22和固定座21分别与悬架前部对应位置固定安装在一起,减震器上部外侧套装有与前轮的减震器相匹配的减震弹簧,减震弹簧下端座在弹簧座20上,减震弹簧上端抵在悬架对应位置。
实施例五:如附图1、2、3、6、7、8所示,还包括固定柱23和固定环24,活塞杆1上端固定安装有固定柱23,外筒体11下端固定安装有固定环24。在使用过程中,通过这样的设置,便于本实施例与悬架安装在一起。
如附图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示,一种使用上述替换式震动能量回收减震器和悬架模式自动控制方法,包括步骤如下:
(1)悬架模式包括低速模式、中速模式、高速模式、运动模式和自动模式;
(2)若选择低速模式则开启第一控制开关k1,若选择中速模式则开启第二控制开关k2,若选择高速模式则开启第三控制开关k3,若选择运动模式则开启第四控制开关k4,若选择自动模式则系统读取车辆加速度信息a、车辆速度信息u和车辆方向盘转角信息θ后,自动选择低速模式或中速模式或高速模式或运动模式;
(3)控制器内设定三个车速值,分别为u1、u2和u3,其u1<u2<u3
(4)控制器内设定三个加速度值,分别为a1、a2和a3,其a1<a2<a3
(5)控制器内设定三个方向盘转向角度值,分别为θ1、θ2和θ3,其θ1>θ2>θ3
(6)手动设置自动模式,包括:
S1:a<a1时,若u<u1且θ3>θ则选择低速模式,若u<u1且θ2>θ≥θ3则选择中速模式,若u<u1且θ1>θ≥θ2则选择高速模式,若u<u1且θ≥θ1则选择运动模式,若u1≤u<u2且θ3>θ则选择中速模式,若u1≤u<u2且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若u1≤u<u2且θ≥θ2则选择运动模式,若u2≤u<u3且θ3>θ则选择高速模式,若u2≤u<u3且θ≥θ3则选择运动模式,若u≥u3则选择运动模式;
S2:a2>a≥a1时,若u<u1且θ3>θ则选择中速模式,若u<u1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若u<u1且θ≥θ2则选择运动模式,若u1≤u<u2且θ3>θ则选择高速模式,若u1≤u<u2且θ2>θ≥θ3则选择运动模式;
S3:a3>a≥a2时,若u<u1且θ3>θ则选择高速模式,若u<u1且θ≥θ3则选择运动模式,若u1≤u<u2则选择运动模式;
S4:a≥a3时,选择运动模式;
(7)手动设置低速模式,包括:
M1:u<u1时,若a<a1且θ3>θ则选择低速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择中速模式,若a<a1且θ1>θ≥θ2则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ1则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择中速模式,若a2>a≥a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ2则选择运动模式;
M2:u1≤u<u2时,若a<a1且θ3>θ则选择中速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a3>a≥a2且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a3则选择运动模式;
M3:u2≤u<u3时,若a<a1且θ3>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择运动模式;
M4:u≥u3时,则选择运动模式;
(8)手动设置中速模式,包括:
N1:u<u1时,若a<a1且θ3>θ则选择中速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择中速模式,若a<a1且θ1>θ≥θ2则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ1则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择中速模式,若a2>a≥a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a3>a≥a2且θ3>θ则选择高速模式,若a3>a≥a2且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a3则选择运动模式;
N2:u1≤u<u2时,若a<a1且θ3>θ则选择中速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a2则选择运动模式;
N3:u2≤u<u3时,若a<a1且θ3>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a1则选择运动模式;
N4:u≥u3时,则选择运动模式;
(9)手动设置高速模式,包括:
P1:u<u1时,若a<a1且θ1>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ1则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ2>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a3>a≥a2且θ3>θ则选择高速模式,若a3>a≥a2且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a3则选择运动模式;
P2:u1≤u<u2时,若a<a1且θ2>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a2则选择运动模式;
P3:u2≤u<u3时,若a<a1且θ3>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a1则选择运动模式;
P4:u≥u3时,则选择运动模式;
(10)手动设置运动模式,则选择运动模式。
根据需求,u1=20,u2=40,u3=60,a1=5,a2=10,a3=15,θ1=30,θ2=20,θ3=10;
另外,在步骤(7)至(10)中,若采取手动选择低速模式或中速模式或高速模式或运动模式,其能够根据驾驶员意向与车辆实时的行驶数据相配合,在驾驶员手动选择悬架模式的前提下,若车辆加速度信息a、车辆速度信息u和车辆方向盘转角信息θ不满足当前所选悬架模式所允许的范围值内的条件时,悬架模式会自动跳转到对应的模式之下,并在车辆加速度信息a、车辆速度信息u和车辆方向盘转角信息θ满足当前所选悬架模式所允许的范围值内的条件时,悬架模式会自动返回驾驶员所选的悬架模式,实现手动和自动模式互相兼容,确保车辆行驶安全及行驶稳定性,并满足驾驶员的意向。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例,其具有较强的适应性和最佳实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种替换式震动能量回收减震器,其特征在于包括减震器壳体、活塞杆、环形磁铁、绝缘圆环、绝缘扇环、绕线线圈、充电电路、上缸环、扶正缸环、下缸环、滚动轴承、前限位耳、后限位耳和上压帽,减震器壳体包括外筒体、内筒体和扇形铁芯,外筒体为开口向上的筒形结构,外筒体内设有内筒体,内筒体呈上下贯通的筒形结构,内筒体前侧中部设有上下贯通的前豁口,对应前豁口位置的内筒体后侧中部设有上下贯通的后豁口,对应前豁口和后豁口左方位置的内筒体左部称为左壳体,对应前豁口和后豁口右方位置的内筒体右部称为右壳体,左壳体和右壳体之间设有上端位于外筒体上方的活塞杆,活塞杆上端外侧固定安装有上缸环,活塞杆下端外侧固定安装有下缸环,下缸环上方设有套装在活塞杆外侧的滚动轴承,滚动轴承前侧设有前端位于前豁口内的前限位耳,滚动轴承后侧设有后端位于后豁口内的后限位耳,对应上缸环和滚动轴承之间位置的活塞杆外侧上下间隔分布有至少四个绝缘圆环,对应活塞杆中部位置的两个相邻的绝缘圆环之间设有套装在活塞杆外侧的扶正缸环,对应扶正缸环上方位置的每两个相邻的绝缘圆环之间均设有套装在活塞杆外侧的环形磁铁,对应扶正缸环下方位置的每两个相邻的绝缘圆环之间均设有套装在活塞杆外侧的环形磁铁,每个环形磁铁上部和下部的极性不同,每两个相邻的环形磁铁之间位于上方位置的环形磁铁下部的极性均与位于下方位置的环形磁铁上部的极性不同;外筒体上端内侧固定安装有限位压帽,限位压帽的内径、上缸环的外径、扶正缸环的外径和下缸环的外径均与内筒体的内径相同,绝缘圆环的外径、环形磁铁的外径和滚动轴承的外径均小于内筒体的内径;左壳体外侧与外筒体左部内侧之间上下间隔分布有至少两个开口向右的扇环铁芯,右壳体外侧与外筒体右部内侧之间上下间隔分布有至少两个开口向左的扇环铁芯,外筒体和内筒体之间设有能够切割磁力线的绕线线圈,绕线线圈缠绕在所有扇环铁芯外侧,每个扇环铁芯均与其外侧缠绕的部分绕线线圈形成一个感应线圈,上下相邻的感应线圈之间均设有绝缘扇环,绝缘扇环的外侧与外筒体内侧对应位置固定安装在一起,绝缘扇环的内侧与内筒体外侧对应位置固定安装在一起,绕线线圈的两端分别与充电电路电连接,充电电路与车辆动力电池组连接。
2.根据权利要求1所述的替换式震动能量回收减震器,其特征在于充电电路包括整流桥、场效应管、PWM发生器、第一二极管、电阻、电容和充电控制模块,绕线线圈的两端分别与整流桥的第一端和第二端连接,整流桥的第三端与场效应管的源极连接,场效应管的栅极与PWM发生器连接,场效应管的漏极与第一二极管的负极连接,第一二极管的正极与充电控制模块的第一端连接,整流桥的第四端与充电控制模块的第二端连接,第一二极管的正极与整流桥第四端之间并联有电容,场效应管的漏极与整流桥第四端之间并联有电阻,充电控制模块的第三端与车辆动力电池组连接。
3.根据权利要求2所述的替换式震动能量回收减震器,其特征在于还包括四个控制开关和能够控制所有控制开关闭合与断开的控制器,四个控制开关分别为第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关,绕线线圈包括四个依次串联在一起的分线圈,每个分线圈均缠绕在所有扇环铁芯外侧,每个分线圈的输出端分别与第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关的输入端串联在一起,所有第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关的输出端均与整流桥第二端连接,控制器能够控制所有控制开关的闭合与断开;充电控制模块的第三端与控制器连接,控制器与车辆动力电池组连接。
4.根据权利要求3所述的替换式震动能量回收减震器,其特征在于还包括车辆传感系统和车辆总控屏幕,车辆传感系统和车辆总控屏幕均与控制器连接在一起。
5.根据权利要求2或3或4所述的替换式震动能量回收减震器,其特征在于充电电路还包括保护单元,保护单元包括保险丝和第二二极管,整流桥的第三端与保险丝的输入端连接,保险丝的输出端与第二二极管的正极连接,第二二极管的负极与场效应管的源极连接。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的替换式震动能量回收减震器,其特征在于还包括缓冲装置,缓冲装置包括缓冲座、缓冲板和弹簧,外筒体底面上端固定安装有开口向上的缓冲座,缓冲座内设有缓冲板,活塞杆下端与缓冲座上端中央接触,对应缓冲板下方位置缓冲座内设有弹簧,弹簧的上端与缓冲板下端中央固定安装在一起,弹簧的下端与缓冲座底面上端固定安装在一起。
7.根据权利要求5所述的替换式震动能量回收减震器,其特征在于还包括缓冲装置,缓冲装置包括缓冲座、缓冲板和弹簧,外筒体底面上端固定安装有开口向上的缓冲座,缓冲座内设有缓冲板,活塞杆下端与缓冲座上端中央接触,对应缓冲板下方位置缓冲座内设有弹簧,弹簧的上端与缓冲板下端中央固定安装在一起,弹簧的下端与缓冲座底面上端固定安装在一起。
8.根据权利要求1或2或3或4或7所述的替换式震动能量回收减震器,其特征在于还包括上安装环和下安装环,活塞杆上端固定安装有上安装环,外筒体下端固定安装有下安装环;或,还包括安装柱、弹簧座和固定座,活塞杆上端固定安装有安装柱,外筒体中部外侧固定安装有弹簧座,外筒体下端外侧固定安装有固定座;或,还包括固定柱和固定环,活塞杆上端固定安装有固定柱,外筒体下端固定安装有固定环。
9.根据权利要求6所述的替换式震动能量回收减震器,其特征在于还包括上安装环和下安装环,活塞杆上端固定安装有上安装环,外筒体下端固定安装有下安装环;或,还包括安装柱、弹簧座和固定座,活塞杆上端固定安装有安装柱,外筒体中部外侧固定安装有弹簧座,外筒体下端外侧固定安装有固定座;或,还包括固定柱和固定环,活塞杆上端固定安装有固定柱,外筒体下端固定安装有固定环。
10.一种使用如权利要求4至9中任意一项所述的替换式震动能量回收减震器的悬架模式自动控制方法,其特征在于包括步骤如下:
(1)悬架模式包括低速模式、中速模式、高速模式、运动模式和自动模式;
(2)若选择低速模式则开启第一控制开关,若选择中速模式则开启第二控制开关,若选择高速模式则开启第三控制开关,若选择运动模式则开启第四控制开关,若选择自动模式则系统读取车辆加速度信息a、车辆速度信息u和车辆方向盘转角信息θ后,自动选择低速模式或中速模式或高速模式或运动模式;
(3)控制器内设定三个车速值,分别为u1、u2和u3,其u1<u2<u3;
(4)控制器内设定三个加速度值,分别为a1、a2和a3,其a1<a2<a3;
(5)控制器内设定三个方向盘转向角度值,分别为θ1、θ2和θ3,其θ1>θ2>θ3;
(6)手动设置自动模式,包括:
S1:a<a1时,若u<u1且θ3>θ则选择低速模式,若u<u1且θ2>θ≥θ3则选择中速模式,若u<u1且θ1>θ≥θ2则选择高速模式,若u<u1且θ≥θ1则选择运动模式,若u1≤u<u2且θ3>θ则选择中速模式,若u1≤u<u2且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若u1≤u<u2且θ≥θ2则选择运动模式,若u2≤u<u3且θ3>θ则选择高速模式,若u2≤u<u3且θ≥θ3则选择运动模式,若u≥u3则选择运动模式;
S2:a2>a≥a1时,若u<u1且θ3>θ则选择中速模式,若u<u1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若u<u1且θ≥θ2则选择运动模式,若u1≤u<u2且θ3>θ则选择高速模式,若u1≤u<u2且θ2>θ≥θ3则选择运动模式;
S3:a3>a≥a2时,若u<u1且θ3>θ则选择高速模式,若u<u1且θ≥θ3则选择运动模式,若u1≤u<u2则选择运动模式;
S4:a≥a3时,选择运动模式;
(7)手动设置低速模式,包括:
M1:u<u1时,若a<a1且θ3>θ则选择低速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择中速模式,若a<a1且θ1>θ≥θ2则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ1则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择中速模式,若a2>a≥a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ2则选择运动模式;
M2:u1≤u<u2时,若a<a1且θ3>θ则选择中速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a3>a≥a2且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a3则选择运动模式;
M3:u2≤u<u3时,若a<a1且θ3>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择运动模式;
M4:u≥u3时,则选择运动模式;
(8)手动设置中速模式,包括:
N1:u<u1时,若a<a1且θ3>θ则选择中速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择中速模式,若a<a1且θ1>θ≥θ2则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ1则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择中速模式,若a2>a≥a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a3>a≥a2且θ3>θ则选择高速模式,若a3>a≥a2且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a3则选择运动模式;
N2:u1≤u<u2时,若a<a1且θ3>θ则选择中速模式,若a<a1且θ2>θ≥θ3则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a2则选择运动模式;
N3:u2≤u<u3时,若a<a1且θ3>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a1则选择运动模式;
N4:u≥u3时,则选择运动模式;
(9)手动设置高速模式,包括:
P1:u<u1时,若a<a1且θ1>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ1则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ2>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a3>a≥a2且θ3>θ则选择高速模式,若a3>a≥a2且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a3则选择运动模式;
P2:u1≤u<u2时,若a<a1且θ2>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ2则选择运动模式,若a2>a≥a1且θ3>θ则选择高速模式,若a2>a≥a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a2则选择运动模式;
P3:u2≤u<u3时,若a<a1且θ3>θ则选择高速模式,若a<a1且θ≥θ3则选择运动模式,若a≥a1则选择运动模式;
P4:u≥u3时,则选择运动模式;
(10)手动设置运动模式,则选择运动模式。
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