CN112448538A - 一种机械减振器自发电与能量回收控制装置 - Google Patents

一种机械减振器自发电与能量回收控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机械减振器自发电与能量回收控制装置，包括机械减振器和能量回收控制装置，机械减振器包括滚珠丝杆作动缸、机械整流齿轮箱和直流发电机，滚珠丝杆作动缸的一端与机械整流齿轮箱的输入端连接，机械整流齿轮箱的输出端与直流发电机的输入端连接，直流发电机的接线端与能量回收控制装置连接。本发明提高能量利用率并降低发热量。

Description

一种机械减振器自发电与能量回收控制装置
技术领域
本发明涉及能量回收技术领域，具体涉及一种机械减振器自发电与能量回收控制装置。
背景技术
机械式的能量回收减振器以其“高能量转化效率，低承载能力”的特性，特别适用于中小型乘用车，但汽车悬架的振动激励所产生的交变冲击载荷会对传动系统零部件带来过大的工作压力，机械传动机构的传动间隙难以消除，从而导致零部件的疲劳损坏，存在耐久性缺陷，使用寿命较短，难以满足使用要求。
将振动能转换成电能以实现回收再利用是机械减振器节能降耗的一项有效措施。现有的能量回收方案中，能量回收式减振器的阻尼特性完全采用可变负载调节，导致能量回收利用率低。
充电方法对于储能设备的寿命和工作性能有很大影响，目前常用的充电方法有两种，即恒流充电和恒压充电。振动能量不稳定导致发电电压频率幅值变化，对储能元件提出了更高要求。超级电容储能具有与蓄电池储能相同的发展潜力，为能量回收提供了新的途径。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种机械减振器自发电与能量回收控制装置，提高能量利用率并降低发热量。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种机械减振器自发电与能量回收控制装置，包括机械减振器和能量回收控制装置，机械减振器包括滚珠丝杆作动缸、机械整流齿轮箱和发电机，滚珠丝杆作动缸的一端与机械整流齿轮箱的输入端连接，机械整流齿轮箱的输出端通过扭转减振单元与发电机的输入端连接，发电机的接线端与能量回收控制装置连接。
按照上述技术方案，滚珠丝杆作动缸包括减振器作动缸、滚珠丝杆和滚珠螺母，滚珠螺母套设于减振器作动缸内，滚珠丝杆的一端通过螺纹与滚珠螺母套接，滚珠丝杆的另一端与机械整流齿轮箱的输入端连接。
按照上述技术方案，机械整流齿轮箱包括输入齿轮、单向离合器和输出齿轮，输入齿轮与滚珠丝杆作动缸的输出端连接，输出齿轮与发电机的输入轴连接，单向离合器套设于输出齿轮和发电机的输入轴之间或套设于输入齿轮和滚珠丝杆作动缸的输出端之间。
按照上述技术方案，机械整流齿轮箱的输出端与发电机的输入端之间连接有扭转减振单元。
按照上述技术方案，发电机为直流发电机。
按照上述技术方案，能量回收控制装置包括三相整流桥、初级控流模块、次级稳压模块、超级电容切换电路和充电电路模块，三相整流桥的输出端与初级控流模块的输入端连接，初级控流模块的输出端与次级稳压模块的输入端连接，次级稳压模块的输出端与超级电容切换电路的输入端连接，超级电容切换电路的输出端与充电电路模块的输入端连接，充电电路模块的输出端用于接入充电电池，三相整流桥的输入端与发电机的接线端连接，三相整流桥的输出端还并联有滤波电容C1。
按照上述技术方案，初级控流模块包括初级切换开关K1、电感L1、二极管D1和电容C2，初级切换开关K1的一端与电容C1的一端连接，并作为初级控流模块输入端的一个接口，初级切换开关K1的另一端与电感L1的一端和二极管D1的负极端连接，二极管D1的正极端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与电感L1的另一端和C1的另一端连接，并作为初级控流模块输入端的另一个接口，电容C2的两端作为初级控流模块的输出端。
按照上述技术方案，次级稳压模块包括电感L2、二极管D2、电容C3和次级切换开关K7，电感L2的一端与二极管D2的正极端连接，并作为次级稳压模块输入端的一个接口，二极管D2的负极端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电感L2的另一端和次级切换开关K7的一端连接，次级切换开关K7的另一端作为次级稳压模块输入端的另一个接口，电容C3的两端作为次级稳压模块的输出端。
按照上述技术方案，超级电容切换电路包括第一切换开关K2、第二切换开关K3、第三切换开关K4、第四切换开关K5、第一超级电容和第二超级电容，第一切换开关K2的一端与第三切换开关K4的一端连接，并作为超级电容切换电路输入端的一个接口，第一切换开关K2的另一端与第二切换开关K3的一端、第三切换开关K4的另一端、第四切换开关K5的一端、第一超级电容的一端和第二超级电容的一端连接，第二切换开关K3的另一端与第四切换开关K5的另一端连接，并作为超级电容切换电路输出端的一个接口，第一超级电容的另一端与第二超级电容的另一端连接，并作为超级电容切换电路输入端的另一个接口和超级电容切换电路输出端的另一个接口。
按照上述技术方案，充电电路模块包括充电切换开关K6、二极管D3和电感L3，充电切换开关K6的一端作为充电电路模块输入端的一个接口，充电切换开关K6的另一端与二极管D3的负极端和电感L3的一端连接，电感L3的另一端用于接入充电电池的一端，二极管D3的正极用于与充电电池的另一端连接，并作为充电电路模块输入端的另一个接口。
本发明具有以下有益效果：
1、将机械减振器吸收的部分振动能经过整流以后转换成电能通过能量回收控制装置存储于充电电池中，提高能量利用率并降低发热量。
2、通过带有单向离合器的直齿轮组机械整流桥将滚珠丝杆的不规则双向旋转转化为输出轴稳定的单向转动，减少换向损失。引入扭转减振器设计，缓和振动激励导致的交变冲击载荷，使传动平稳，有效改善传动机构的啮合工况，提升机械式能量回收减振器耐久性。
3、根据车辆路面激励信息，利用初级控流模块和次级稳压模块形成两级式单向电路，控制发电机电流和输出电压实现阻尼特性可调，同时采用超级电容和蓄电池混合储能结构，使蓄电池可以保持先恒流后恒压的充电状态，增加电池使用寿命，尤其适用于新能源车辆，可通过机械结构将振动能转换成电能并经过电能变换电路存储于储能元件中以提高能量利用率，同时实现在无需外部供能条件下实现减振器阻尼的调节。
具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例中机械减振器自发电与能量回收控制装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中机械减振器的结构示意图；
图3是本发明实施例中能量回收控制装置的电路图；
图4是本发明实施例中能量回收控制装置的原理图；
图5是本发明实施例中超级电容切换电路的切换充放电流程图；
图6是本发明实施例中充电电路模块的充电方式流程图；
图中，1-减振器作动缸，2-滚珠丝杆，3-滚珠螺母，4-整流齿轮箱体，5-输入直齿轮，6-单向离合器，7-输出直齿轮，8-直流发电机，9-扭转减振器，10-三相整流桥，11-初级控流模块，12-控制模块，13-第一超级电容，14-第二超级电容，15-充电电路模块，16-蓄电池，17-第二切换开关K3，18-第一切换开关K2，19-第三切换开关K4，20-第四切换开关K5，21-次级稳压模块，22-滤波电容C1，23-初级切换开关K1，24-充电切换开关K6，25-次级切换开关K7。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1～图6所示，本发明提供的一个实施例中的机械减振器自发电与能量回收控制装置，包括机械减振器和能量回收控制装置，机械减振器包括滚珠丝杆作动缸1、机械整流齿轮箱4和直流发电机8，滚珠丝杆作动缸的一端与机械整流齿轮箱的输入端连接，机械整流齿轮箱的输出端通过扭转减振单元与直流发电机8的输入端连接，直流发电机8的接线端与能量回收控制装置连接，滚珠丝杆作动缸的两端分别与车轮轴和车架连接。
进一步地，滚珠丝杆作动缸包括减振器作动缸1、滚珠丝杆2和滚珠螺母3，滚珠螺母3套设于减振器作动缸1内，滚珠丝杆2的上端通过螺纹与滚珠螺母3套接，滚珠丝杆2的下端与机械整流齿轮箱的输入端连接。
进一步地，滚珠丝杆2和减振器作动缸1分别与车轮轴和车架连接，减振器缸体1和滚珠丝杆2在外部振动激励下产生相对往复直线运动，滚珠丝螺母3随汽车振动上下往复运动，滚珠丝杆2在滚珠螺母3的驱动下在作动缸内双向旋转，整流齿轮箱4内安装有直齿轮组5和7，并在输出齿轮7的轮毂内安装单向离合器6以将输入轴的双向旋转运动转化为输出轴的单方向旋转运动，实现机械整流，整流齿轮箱4输出端与发电机8之间安装扭转减振单元9，用于降低由齿轮频繁换向导致的冲击载荷，以提升传动系统的使用寿命。扭转减振单元后端接直流发电机8，以实现机械能到电能的稳定转化。
进一步地，机械整流齿轮箱包括输入齿轮、单向离合器6和输出齿轮，输入齿轮与滚珠丝杆作动缸的输出端连接，输出齿轮与发电机的输入轴连接，单向离合器6套设于输出齿轮和发电机的输入轴之间或套设于输入齿轮和滚珠丝杆作动缸的输出端之间。
进一步地，机械整流齿轮箱还包括整流齿轮箱体4，输入齿轮、单向离合器6和输出齿轮均设置于整流齿轮箱体4内。
进一步地，输入齿轮与滚珠丝杆2套接，单向离合器6套设于输出齿轮和发电机的输入轴之间，输入齿轮为输入直齿轮5，输出齿轮为输出直齿轮7。
进一步地，机械整流齿轮箱的输出端与直流发电机8的输入端之间连接有扭转减振单元。
进一步地，扭转减振单元为扭转减振器9。
进一步地，能量回收控制装置包括依次连接的三相整流桥10、初级控流模块11、次级稳压模块21、超级电容切换电路、充电电路模块15和控制模块，充电电路模块用于与充电电池连接，三相整流桥10的输入端与发电机的接线端连接，三相整流桥10的输出端并联有滤波电容C1，控制模块分别与三相整流桥、初级控流模块、次级稳压模块、超级电容切换电路和充电电路模块连接，控制模块分别与三相整流桥、初级控流模块、次级稳压模块、超级电容切换电路和充电电路模块连接。
进一步地，初级控流模块为初级DC-DC控流模块，次级稳压模块为次级DC-DC稳压模块，发电机8的绕组接线端接三相整流桥10，整流桥输出端并联滤波电容22，控制单元采集滤波后的电流，输出控制信号给初级切换开关K123改变发电机电流，控制发电机电磁转矩；同时采集次级稳压模块21的电压，输出控制信号稳定输出电压向第一超级电容13和第二超级电容14充电，初级切换开关K1的控制端与控制模块连接，构成初级控流模块的控制端。
进一步地，初级控流模块包括初级切换开关K1、电感L1、二极管D1和电容C2，初级切换开关K1的一端与电容C1的一端和三相整流桥10输出端的一个接口连接，初级切换开关K1的另一端与电感L1的一端和二极管D1的负极端连接，二极管D1的正极端与电容C2的一端连接，并与电感L2的一端和二极管D2的正极端连接，电容C2的另一端与电感L1的另一端和电容C1的另一端及三相整流桥10输入端的另一个接口连接，并与次级切换开关K7的一端连接，初级切换开关K1的控制端与控制模块连接；
次级稳压模块包括电感L2、二极管D2、电容C3和次级切换开关K7，二极管D2的负极端与电容C3的一端连接，并与第一切换开关K2的一端和第三切换开关K4的一端连接，次级切换开关K7的另一端与电感L2的另一端和电容C3的另一端连接，次级切换开关K7的控制端与控制模块连接，构成次级稳压模块的控制端，次级切换开关K7的控制端与控制模块连接；
超级电容切换电路包括第一切换开关K2、第二切换开关K3、第三切换开关K4、第四切换开关K5、第一超级电容和第二超级电容，第一切换开关K2的一端与第三切换开关K4的一端连接，并与电容C3的一端连接，第一切换开关K2的另一端与第二切换开关K3的一端、第三切换开关K4的另一端、第四切换开关K5的一端、第一超级电容的一端和第二超级电容的一端连接，第二切换开关K3的另一端与第四切换开关K5的另一端连接，第一超级电容的另一端与第二超级电容的另一端连接，并与电容C3的另一端、电感L2的另一端、次级切换开关K7的另一端和二极管D3的正极端连接，第一切换开关K2、第二切换开关K3、第三切换开关K4和第四切换开关K5分别与控制模块连接；
进一步地，充电电路模块包括充电切换开关K6、二极管D3和电感L3，充电切换开关K6的一端与第二切换开关K3的另一端和第四切换开关K5的另一端连接，充电切换开关K6的另一端与二极管D3的负极端和电感L3的一端连接，电感L3的另一端用于与充电电池的一端连接，二极管D3的正极与第一超级电容的另一端和第二超级电容的另一端连接，并用于与充电电池的另一端连接，充电切换开关K6与控制模块连接，构成充电电路模块的控制端，充电切换开关K6与控制模块连接。
进一步地，充电电池为蓄电池，控制模块包括PLC或单片机或工控机。
进一步地，采用两组超级电容模块，切换充放电模式。初始时，第一超级电容13充电，同时第二超级电容14向蓄电池16放电，控制模块采集两组超级电容的端电压，当第一超级电容13端电压达到设定的上限制，该超级电容向蓄电池放电，同时第二超级电容14改为充电；当第二超级电容14端电压达到设定的上限制，发电机8的输出电流暂时储存在第一超级电容13中。同时控制模块采集蓄电池16的荷电状态信息，决定混合储能系统采用何种充电方式。开始时，控制模块采集蓄电池输入电流，输出对充电电路控制端24产生需要的脉冲信号，保持蓄电池16恒流充电；当蓄电池电压达到预设值，检测蓄电池16端电压，经过控制策略后改变输出电路控制信号，保持蓄电池16恒压充电。
进一步地，发电机为直流发电机。
本发明的工作原理：
如图2，基于机械减振器自发电装置，包括滚珠丝杆作动缸1、机械整流齿轮箱4、扭转减振单元9和直流发电机8。滚珠丝螺母3随减振器缸体1上下往复运动，滚珠丝杆2与滚珠螺母3相配合，在作动缸内双向旋转。整流齿轮箱4内安装有输入直齿轮5和输出直齿轮7，并输出直齿轮7的轮毂内安装单向离合器6，整流齿轮箱4输出端与发电机8之间安装扭转减振单元9，扭转减振单元9后端接直流发电机8，以实现机械能到电能的稳定转化。
如图3，发电机8的绕组接线端接三相整流桥10，整流桥10输出端并联滤波电容22，整流桥10后接初级控流模块11和次级稳压模块21；第一切换开关K2、第三切换开关K4和第四切换开关K5，四个开关连接切换两组超级电容，第一超级电容13和第二超级电容14并联，两组超级电容同时与充电电路模块15相连，充电电路模块连接蓄电池16。
依据单向DC-DC等效电阻的公式：
Figure BDA0002190714180000061
其中：L1为初级DC-DC电感，D1为开关占空比，T1为脉冲信号周期；
如图4，整个控制控制模块由传感器检测电路电压和电流，确定电路状态。控制初级切换开关K1改变阻尼；控制次级切换开关K7稳定输出电压；控制切换第一超级电容13和第二超级电容14，将回收能量持续存入蓄电池16；控制充电切换开关K6，保证蓄电池16先横流后恒压充电。
如图5，采用两组超级电容模块，切换充放电模式。初始时，第一超级电容13充电，同时第二超级电容14向蓄电池放电，控制模块采集两组超级电容的端电压，当第一超级电容13端电压达到设定的上限制，第二切换开关17和第三切换开关19打开，该超级电容向蓄电池放电，同时第二超级电容14改为充电；当第二超级电容14端电压达到设定的上限制，第一切换开关18和第四切换开关20打开，发电机8的输出电流暂时储存在第一超级电容13中。
如图6，控制模块采集蓄电池16的荷电状态信息，决定混合储能系统采用何种充电方式。开始时，控制模块采集蓄电池16输入电流，输出对充电电路控制端产生需要的PWM信号，保持蓄电池恒流充电；当蓄电池16电压达到预设值，检测蓄电池端电压，经过控制策略后改变输出电路控制信号，保持蓄电池16恒压充电。
减振器缸体1和滚珠丝杆2在外部振动激励下产生相对往复直线运动，滚珠丝杆2在滚珠螺母3的驱动下在作动缸内双向旋转。滚珠丝杆2和齿轮轴连接，整流齿轮箱4内安装有直齿轮组5和7，输出齿轮轮毂内安装单向离合器6以将输入轴的双向旋转运动转化为输出轴的单方向旋转运动，实现机械整流，整流齿轮箱4输出端与发电机8之间安装扭转减振单元9来缓和冲击。发电机8将振动能转化为电能。
发电机8的绕组接线端接三相整流桥10，将三相交流转换为直流，整流桥10输出端并联滤波电容22，对不规则电压进行滤波，控制单元采集滤波后的电流，输出PWM1控制信号控制初级DC-DC控流模块11的控制端次级切换开关K7改变发电机8的电流，控制发电机8电磁转矩；同时采集次级DC-DC稳压模块21的电压，经过控制策略输出控制信号PWM2稳定初级稳压模块的输出电压，向第一超级电容13或第二超级电容14充电。当电容电压达到充电上限进行切换，两组超级电容轮流向蓄电池16供电，控制模块检测蓄电池16端电压，发出控制信号控制充电电路模块15控制端的充电切换开关K6，确定蓄电池16充电方式。初始时，输出对充电电路模块的控制端充电切换开关K6产生需要的PWM3信号，保持蓄电池16恒流充电；当蓄电池16电压达到预设值，检测蓄电池16端电压，经过控制策略后改变充电电路模块控制信号，保持蓄电池16恒压充电。
综上所述，采用滚珠丝杆结构的能量回收减振器结构设计，比其他机械结构能量回收减振器，传动效率更高。通过带有单向离合器6的直齿轮组机械整流桥将滚珠丝杆的不规则双向旋转转化为输出轴稳定的单向转动，减少换向损失。引入扭转减振器9设计，缓和振动激励导致的交变冲击载荷，使传动平稳，有效改善传动机构的啮合工况，提升机械式能量回收减振器耐久性；本发明采用双级单向DC-DC电路控制减振器阻尼。初级DC-DC根据车辆激励信号控制发电机电流，次级电路控制输出稳定电压，双级式调解可以实现阻尼可调且相比调节可变电阻能提高能量利用率；本发明采用超级电容蓄电池新型复合结构，两组超级电容充放电状态切换，根据超级电容和蓄电池荷电状态信息来控制充电电路可以实现蓄电池稳定恒流恒压充电。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种机械减振器自发电与能量回收控制装置，其特征在于，包括机械减振器和能量回收控制装置，机械减振器包括滚珠丝杆作动缸、机械整流齿轮箱和发电机，滚珠丝杆作动缸的一端与机械整流齿轮箱的输入端连接，机械整流齿轮箱的输出端与发电机的输入端连接，发电机的接线端与能量回收控制装置连接。
2.根据权利要求1所述的机械减振器自发电与能量回收控制装置，其特征在于，滚珠丝杆作动缸包括减振器作动缸、滚珠丝杆和滚珠螺母，滚珠螺母套设于减振器作动缸内，滚珠丝杆的一端通过螺纹与滚珠螺母套接，滚珠丝杆的另一端与机械整流齿轮箱的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的机械减振器自发电与能量回收控制装置，其特征在于，机械整流齿轮箱包括输入齿轮、单向离合器和输出齿轮，输入齿轮与滚珠丝杆作动缸的输出端连接，输出齿轮与发电机的输入轴连接，单向离合器套设于输出齿轮和发电机的输入轴之间或套设于输入齿轮和滚珠丝杆作动缸的输出端之间。
4.根据权利要求1所述的机械减振器自发电与能量回收控制装置，其特征在于，机械整流齿轮箱的输出端与发电机的输入端之间连接有扭转减振单元。
5.根据权利要求1所述的机械减振器自发电与能量回收控制装置，其特征在于，能量回收控制装置包括三相整流桥、初级控流模块、次级稳压模块、超级电容切换电路、充电电路模块和控制模块，三相整流桥的输出端与初级控流模块的输入端连接，初级控流模块的输出端与次级稳压模块的输入端连接，次级稳压模块的输出端与超级电容切换电路的输入端连接，超级电容切换电路的输出端与充电电路模块的输入端连接，充电电路模块的输出端用于接入充电电池，三相整流桥的输入端与发电机的接线端连接，三相整流桥的输出端还并联有滤波电容C1，控制模块分别与三相整流桥、初级控流模块、次级稳压模块、超级电容切换电路和充电电路模块连接。
6.根据权利要求5所述的机械减振器自发电与能量回收控制装置，其特征在于，初级控流模块包括初级切换开关K1、电感L1、二极管D1和电容C2，初级切换开关K1的一端与电容C1的一端连接，并作为初级控流模块输入端的一个接口，初级切换开关K1的另一端与电感L1的一端和二极管D1的负极端连接，二极管D1的正极端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与电感L1的另一端和C1的另一端连接，并作为初级控流模块输入端的另一个接口，电容C2的两端作为初级控流模块的输出端，初级切换开关K1的控制端与控制模块连接。
7.根据权利要求5所述的机械减振器自发电与能量回收控制装置，其特征在于，次级稳压模块包括电感L2、二极管D2、电容C3和次级切换开关K7，电感L2的一端与二极管D2的正极端连接，并作为次级稳压模块输入端的一个接口，二极管D2的负极端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电感L2的另一端和次级切换开关K7的一端连接，次级切换开关K7的另一端作为次级稳压模块输入端的另一个接口，电容C3的两端作为次级稳压模块的输出端，次级切换开关K7的控制端与控制模块连接。
8.根据权利要求5所述的机械减振器自发电与能量回收控制装置，其特征在于，超级电容切换电路包括第一切换开关K2、第二切换开关K3、第三切换开关K4、第四切换开关K5、第一超级电容和第二超级电容，第一切换开关K2的一端与第三切换开关K4的一端连接，并作为超级电容切换电路输入端的一个接口，第一切换开关K2的另一端与第二切换开关K3的一端、第三切换开关K4的另一端、第四切换开关K5的一端、第一超级电容的一端和第二超级电容的一端连接，第二切换开关K3的另一端与第四切换开关K5的另一端连接，并作为超级电容切换电路输出端的一个接口，第一超级电容的另一端与第二超级电容的另一端连接，并作为超级电容切换电路输入端的另一个接口和超级电容切换电路输出端的另一个接口，第一切换开关K2、第二切换开关K3、第三切换开关K4和第四切换开关K5分别与控制模块连接。
9.根据权利要求5所述的机械减振器自发电与能量回收控制装置，其特征在于，充电电路模块包括充电切换开关K6、二极管D3和电感L3，充电切换开关K6的一端作为充电电路模块输入端的一个接口，充电切换开关K6的另一端与二极管D3的负极端和电感L3的一端连接，电感L3的另一端用于接入充电电池的一端，二极管D3的正极用于与充电电池的另一端连接，并作为充电电路模块输入端的另一个接口，充电切换开关K6与控制模块连接。
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Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2678939Y (zh) * 2004-02-23 2005-02-16 哈尔滨工业大学 车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置
JP2005308181A (ja) * 2004-04-26 2005-11-04 Nsk Ltd アクチュエータ
CN101826739A (zh) * 2009-03-06 2010-09-08 英伟力新能源科技(上海)有限公司 一种两级双向的高效光伏充电器
CN103633696A (zh) * 2013-11-22 2014-03-12 江苏大学 用于esasre悬架分级变压充电控制的开关组及控制方法
CN104389753A (zh) * 2014-11-05 2015-03-04 湖南大学 振动能量回收装置
CN105545617A (zh) * 2016-01-22 2016-05-04 石家庄铁道大学 一种用于山地自行车前叉的发电惯容装置
CN106696635A (zh) * 2016-12-23 2017-05-24 江苏大学 一种馈能式稳定杆及其馈能方法
CN106828002A (zh) * 2017-04-12 2017-06-13 中国人民解放军装甲兵工程学院 滚珠丝杠式电磁悬架装置
CN107599775A (zh) * 2017-09-18 2018-01-19 西安科技大学 滚珠丝杠式自供能半主动悬架作动器及其控制方法
CN108105355A (zh) * 2017-12-20 2018-06-01 长安大学 一种能够二级伸缩的滚珠丝杠执行器
CN108515823A (zh) * 2018-05-15 2018-09-11 山东大学 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置
CN108799030A (zh) * 2018-05-25 2018-11-13 北京航空航天大学 电磁式减振吸能发电装置
CN208134000U (zh) * 2018-05-15 2018-11-23 山东大学 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置
CN109130757A (zh) * 2018-07-16 2019-01-04 西安交通大学 一种馈能式半主动悬架变阻尼系统与控制方法
US20190063568A1 (en) * 2017-08-24 2019-02-28 Eaton Intelligent Power Limited Actuator and method

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2678939Y (zh) * 2004-02-23 2005-02-16 哈尔滨工业大学 车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置
JP2005308181A (ja) * 2004-04-26 2005-11-04 Nsk Ltd アクチュエータ
CN101826739A (zh) * 2009-03-06 2010-09-08 英伟力新能源科技(上海)有限公司 一种两级双向的高效光伏充电器
CN103633696A (zh) * 2013-11-22 2014-03-12 江苏大学 用于esasre悬架分级变压充电控制的开关组及控制方法
CN104389753A (zh) * 2014-11-05 2015-03-04 湖南大学 振动能量回收装置
CN105545617A (zh) * 2016-01-22 2016-05-04 石家庄铁道大学 一种用于山地自行车前叉的发电惯容装置
CN106696635A (zh) * 2016-12-23 2017-05-24 江苏大学 一种馈能式稳定杆及其馈能方法
CN106828002A (zh) * 2017-04-12 2017-06-13 中国人民解放军装甲兵工程学院 滚珠丝杠式电磁悬架装置
US20190063568A1 (en) * 2017-08-24 2019-02-28 Eaton Intelligent Power Limited Actuator and method
CN107599775A (zh) * 2017-09-18 2018-01-19 西安科技大学 滚珠丝杠式自供能半主动悬架作动器及其控制方法
CN108105355A (zh) * 2017-12-20 2018-06-01 长安大学 一种能够二级伸缩的滚珠丝杠执行器
CN108515823A (zh) * 2018-05-15 2018-09-11 山东大学 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置
CN208134000U (zh) * 2018-05-15 2018-11-23 山东大学 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置
CN108799030A (zh) * 2018-05-25 2018-11-13 北京航空航天大学 电磁式减振吸能发电装置
CN109130757A (zh) * 2018-07-16 2019-01-04 西安交通大学 一种馈能式半主动悬架变阻尼系统与控制方法

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