CN115366597B - 一种馈能空气悬架系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种馈能空气悬架系统及其控制方法，馈能空气悬架系统包括发电设备、中央储气罐、空气悬架、压力检测装置和控制装置，发电设备能够被气体驱动发电；中央储气罐的排气口通过输气管道与发电设备连接；空气悬架包括泵气室，泵气室通过管路与中央储气罐连通，泵气室的进气口处设置有第一单向阀，泵气室的上下两端至少其中一端设置为能够上下活动设置，以使得泵气室的容积可变；压力检测装置包括用以检测中央储气罐的压力的第一压力传感器。在本发明技术方案中，泵气室与大气连通可以直接压缩大气中的空气，气体的来源充足，泵气室的高压气汇总到中央储气罐储存并通过控制装置控制其排放到发电设备处发电，结构简单而且环保性好。

Description

一种馈能空气悬架系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及馈能悬架系统技术领域，特别涉及一种馈能空气悬架系统及其控制方法。

背景技术

馈能悬架系统的主要有压电、电磁以及液压三种形式，其研究应用已有较长时间，但是受限于其重量、系统复杂程度以及成本等因素，并未能大规模应用。而采用空气为介质的馈能系统也有一定的研究，并已形成一定专利技术，但是，这些技术中存在需多个发电单元且发电时间不固定导致充电效率低下问题，即使引入DCDC等升压装置能够提升充电效率也会带来成本及整车质量增加等诸多问题。此外，现有的馈能悬架的引入还会导致车辆舒适性变差的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种馈能空气悬架系统及其控制方法，旨在解决现有馈能发电系统的发电效率低，并且结构复杂成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种馈能空气悬架系统，用于车辆，所述馈能空气悬架系统包括：

发电设备，所述发电设备为能够被气体驱动发电设置；

中央储气罐，设有排气口，所述排气口通过输气管道与所述发电设备的进气端连接，且所述输气管道上设置有第一电控阀；

空气悬架，包括用以设置在所述车辆的车身与车轮之间的减震弹簧和气动缓冲件，所述气动缓冲件包括泵气组件，所述泵气组件包括泵气室，所述泵气室设有出气口和进气口，所述出气口通过管路与所述中央储气罐的进气口连通，所述泵气室的进气口处设置有第一单向阀，所述第一单向阀的导通方向为自外部至所述泵气室内，所述减震弹簧和所述泵气室的上下两端分别用以被支撑在所述车辆的车身和车轮之间，且所述泵气室的至少其中一端设置为能够上下活动设置，以在活动行程上使得所述泵气室的容积可变；

压力检测装置，包括用以检测所述中央储气罐的压力的第一压力传感器；以及，

控制装置，分别与所述第一电控阀、所述第一压力传感器和所述发电设备电性连接。

可选地，所述气动缓冲件还包括设置在所述泵气室上端的减震气囊，所述减震气囊的上端用以固定连接所述车辆的车身，所述减震气囊设有充气口，所述充气口通过所述管路与所述中央储气罐连通，所述减震气囊内设有第二压力传感器；

所述馈能空气悬架系统还包括三通电磁阀，所述三通电磁阀分别与所述管路、所述泵气室的出气口和所述充气口连通，所述三通电磁阀用以切换所述泵气室的出气口和所述充气口其中之一与所述中央储气罐连通；

其中，所述三通电磁阀和所述第二压力传感器分别与所述控制装置电性连接。

可选地，包括限位架，所述限位架沿上下方向延伸，并环设于所述减震气囊的周侧，所述限位架的上端用以与所述车辆的车身固定连接，所述限位架的下端设有向内延伸的支撑部，所述支撑部用以与所述减震气囊的下端抵接限位。

可选地，所述中央储气罐还设有馈气口，所述馈气口通过馈气管与所述管路连通，且所述馈气管上设置有第二电控阀，所述第二电控阀与所述控制装置电性连接，所述中央储气罐的进气口通过进气管与所述管路连通，以使得所述馈气管和所述进气管并联设置，所述中央储气罐的进气口处设有第二单向阀，所述第二单向阀的导通方向为自所述进气管至所述中央储气罐内。

可选地，所述中央储气罐的进气口设置有升压装置，所述升压装置包括低压腔和升压腔，所述低压腔内设有沿所述低压腔延伸方向做活塞运动的低压活塞，所述升压腔内设有沿所述升压腔延伸方向做活塞运动的升压活塞，所述低压活塞和所述升压活塞之间设有传动组件，以使得所述低压腔的容积增大时所述的升压腔容积减小，所述低压腔的容积减小时所述升压腔的容积增大，所述升压活塞上设有第三单向阀，所述第三单向阀的导通方向为自外部至所述升压腔内，所述低压腔与所述升压腔分别通过第四单向阀和第五单向阀连接所述中央储气罐的进气口，所述第四单向阀和所述第五单向阀的导通方向分别为自所述低压腔和所述升压腔至所述中央储气罐内；

其中，所述低压活塞在其活动方向上的截面积大于所述升压活塞在其活动方向上的截面积，所述低压腔通过进气管连通所述管路，所述低压活塞和所述升压活塞之间与大气连通。

可选地，所述发电设备包括汽轮机和发电机，所述汽轮机包括进气端、出气端和叶轮，所述进气端通过所述输气管道与所述中央储气罐的排气口连通，所述出气端连通大气，所述叶轮的转轴连接所述发电机。

可选地，所述发电机包括启动机，所述启动机上连接有驱动轴，所述叶轮的转轴通过离合器与所述驱动轴连接。

本发明还提出一种馈能空气悬架系统的控制方法，所述馈能空气悬架系统用于车辆，所述馈能空气悬架系统包括：

发电设备，所述发电设备为能够被气体驱动发电；

中央储气罐，设有排气口，所述排气口通过输气管道与所述发电设备的进气端连接，且所述输气管道上设置有第一电控阀；

空气悬架，包括用以设置在车身与车轮之间且呈并排设置的减震弹簧和气动缓冲件，所述气动缓冲件包括泵气组件，所述泵气组件包括泵气室，所述泵气室设有出气口和进气口，所述出气口通过管路与所述中央储气罐的进气口连通，所述泵气室的进气口处设置有第一单向阀，所述第一单向阀的导通方向为自外部至所述泵气室内，所述泵气室的上下两端用以被支撑在所述车辆的车身和车轮之间，且至少其中一端设置为能够上下活动设置，以在活动行程上使得所述泵气室的容积可变；

压力检测装置，包括用以检测所述中央储气罐的压力的第一压力传感器；以及，

控制装置，分别与所述第一电控阀、所述第一压力传感器和所述发电设备电性连接；

所述馈能空气悬架系统的控制方法包括：

S10、所述控制装置通过所述第一压力传感器实时监测所述中央储气罐内的气压值P1；

S20、将获取的气压值P1与第一预设值Pm进行比对；

S30、若P1>Pm，所述控制装置控制所述第一电控阀打开，并控制所述发电设备发电；

S40、将实时获取的气压值P1与第二预设值Pmin对比；

S50、若P1<Pmin，所述控制装置控制所述第一电控阀闭合，并控制所述发电设备停止发电；

其中，Pmin<Pm。

可选地，所述气动缓冲件还包括设置在所述泵气室上端的减震气囊，所述减震气囊的上端用以固定连接所述车辆的车身，所述减震气囊设有充气口，所述充气口通过所述管路与所述中央储气罐的馈气口连通，所述减震气囊内设有第二压力传感器；

所述馈能空气悬架系统还包括三通电磁阀，所述三通电磁阀分别与所述管路、所述泵气室的出气口和所述充气口连通，所述三通电磁阀用以切换所述泵气室的出气口和所述充气口其中之一与所述中央储气罐连通，所述馈气管上设置有第二电控阀，所述中央储气罐的进气口通过进气管与所述管路连通，以使得所述馈气管和所述进气管并联设置，所述中央储气罐的进气口处设有第二单向阀，所述第二单向阀的导通方向为自所述进气管至所述中央储气罐内；

其中，所述第二电控阀、所述三通电磁阀和所述第二压力传感器分别与所述控制装置电性连接；

所述馈能空气悬架系统的控制方法包括：

S60、当车辆停止运动时，所述控制装置通过所述第二压力传感器获取所述减震气囊的气压P2；

S70、当所述减震气囊的气压P2高于第三预设值Pw1，所述控制装置通过所述第一压力传感器获取所述中央储气罐内的气压P1，并将P1与Pw1对比；

S71、若P1<Pw1，所述控制装置控制所述三通电磁阀动作，使所述减震气囊与所述管路导通，所述减震气囊内的空气通过所述进馈气管进入所述中央储气罐，直至P2<Pw1；

S72、若P1>Pw1，所述控制装置控制所述第一电控阀打开使所述中央储气罐开始排气至P1<Pw1，并关闭所述第一电控阀，再重复步骤S71。

可选地，在所述步骤S60后，所述馈能空气悬架系统的控制方法还包括：

S80、当所述减震气囊的气压P2低于第四预设值Pw2，所述控制装置通过所述第一传感器获取所述中央储气罐内的气压P1，并将P1与Pw2对比；

S81、若P1>Pw2，所述控制装置控制所述第二电控阀打开并控制所述三通电磁阀动作，使所述中央储气罐内的空气通过所述馈气口传输到所述减震气囊内，直至P2>Pw2；

S82、若P1<Pw2，所述控制装置控制所述第一电控阀打开，并控制所述发电设备反转以对所述中央储气罐充气，直至P1>Pw2，再重复步骤S81；

其中，Pw1>Pw2。

本发明技术方案中，馈能空气悬架系统包括发电设备、中央储气罐、空气悬架、压力检测装置和控制装置，所述空气悬架包括泵气组件，所述泵气组件包括泵气室，所述泵气室的进气口处设置有第一单向阀，所述第一单向阀的导通方向为自外部至所述泵气室内，所述泵气室的上下两端用以被支撑在所述车辆的车身和车轮之间，且至少其中一端设置为能够上下活动设置，以在活动行程上使得所述泵气室的容积可变。车辆在颠簸行驶过程中所述车辆的车身和车轮之间的间距会不断改变，通过设置减震弹簧起到支撑所述车辆的车身和车轮的作用，并通过其弹性力辅助所述泵气室的容积的增大，当所述泵气室的容积增大时，所述泵气室的气压降低，大气气压大于所述泵气室的气压通过所述第一单向阀进入所述泵气室内，当所述泵气室的容积减小时，此时所述泵气室内的气压升高，所述第一单向阀关闭，所述泵气室的出气口通过管路与所述中央储气罐的进气口连通，所述泵气室内的高压气体进入所述中央储气罐内集中储存。所述压力检测装置包括用以检测所述中央储气罐的压力的第一压力传感器，所述第一压力传感器将检测到的压力数值传递到所述控制装置。所述中央储气罐设有排气口，所述排气口通过输气管道与所述发电设备的进气端连接，且所述输气管道上设置有第一电控阀，当所述控制装置检测到气压足够发电时，所述控制装置控制所述第一电控阀打开，所述中央储气罐内的高压气体传输到所述发电设备进行发电，所述发电设备为能够被气体驱动发电设置。本发明通过所述泵气组件压缩大气中的空气，经过压缩后的空气通过所述中央储气罐集中储存收集，在需要发电时再通过所述中央储气罐排出高压气体进行发电，此馈能空气悬架系统结构简单发电效率高，质量轻，易于实现，而且大气中的空气取之不竭，无需额外补充发电介质，可靠性和稳定性更高，无需经常维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的馈能空气悬架系统的一实施例的立体分解示意图；

图2为图1中空气悬架的一实施例的结构示意图；

图3为图1中中央储气罐的一实施例的结构示意图；

图4为图3中A处的第一实施例的局部结构示意图；

图5为图3中A处的第二实施例的局部结构示意图；

图6为图1中发电设备的一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

馈能悬架系统的主要有压电、电磁以及液压三种形式，其研究应用已有较长时间，但是受限于其重量、系统复杂程度以及成本等因素，并未能大规模应用。而采用空气为介质的馈能系统也有一定的研究，并已形成一定专利技术，但是，这些技术中存在需多个发电单元且发电时间不固定导致充电效率低下问题，即使引入DCDC等升压装置能够提升充电效率也会带来成本及整车质量增加等诸多问题。此外，现有的馈能悬架的引入还会导致车辆舒适性变差的问题。

鉴于此，本发明提出一种馈能空气悬架系统，旨在解决现有馈能发电系统的发电效率低，并且结构复杂成本较高的技术问题。

请参阅图1至图3，为本发明提供的所述馈能空气悬架系统的一实施例，所述馈能空气悬架系统用于车辆，所述馈能空气悬架系统包括发电设备1、中央储气罐2、空气悬架3、压力检测装置和控制装置4，所述发电设备1为能够被气体驱动发电设置；所述中央储气罐2设有排气口21，所述排气口21通过输气管道与所述发电设备1的进气端连接，且所述输气管道上设置有第一电控阀22；所述空气悬架3包括用以设置在所述车辆的车身6与车轮7之间的减震弹簧31和气动缓冲件，所述气动缓冲件包括泵气组件，所述泵气组件包括泵气室，所述泵气室设有出气口和进气口，所述出气口通过管路5与所述中央储气罐的进气口24连通，所述泵气室的进气口处设置有第一单向阀3211，所述第一单向阀3211的导通方向为自外部至所述泵气室内，所述减震弹簧31和所述泵气室的上下两端分别用以被支撑在所述车辆的车身6和车轮7之间，且所述泵气室的至少其中一端设置为能够上下活动设置，以在活动行程上使得所述泵气室的容积可变；所述压力检测装置包括用以检测所述中央储气罐2的压力的第一压力传感器23；所述控制装置4分别与所述第一电控阀22、所述第一压力传感器23和所述发电设备1电性连接。

在本发明技术方案中，馈能空气悬架3系统包括发电设备1、中央储气罐2、空气悬架3、压力检测装置和控制装置4，所述空气悬架3包括泵气组件，所述泵气组件包括泵气室，所述泵气室的进气口处设置有第一单向阀3211，所述第一单向阀3211的导通方向为自外部至所述泵气室内，所述泵气室的上下两端用以被支撑在所述车辆的车身6和车轮7之间，且至少其中一端设置为能够上下活动设置，以在活动行程上使得所述泵气室的容积可变。车辆在颠簸行驶过程中所述车辆的车身6和车轮7之间的间距会不断改变，所述减震弹簧31起到减震以及辅助所述泵气室拉伸的作用，当所述泵气室的容积增大时，所述泵气室的气压降低，大气气压大于所述泵气室的气压通过所述第一单向阀3211进入所述泵气室内，当所述泵气室的容积减小时，此时所述泵气室内的气压升高，所述第一单向阀3211关闭，所述泵气室的出气口323通过管路5与所述中央储气罐的进气口24连通，所述泵气室内的高压气体进入所述中央储气罐2内集中储存。所述压力检测装置包括用以检测所述中央储气罐2的压力的第一压力传感器23，所述第一压力传感器23将检测到的压力数值传递到所述控制装置4。所述中央储气罐2设有排气口21，所述排气口21通过输气管道与所述发电设备1的进气端连接，且所述输气管道上设置有第一电控阀22，当所述控制装置4检测到气压足够发电时，所述控制装置4控制所述第一电控阀22打开，所述中央储气罐2内的高压气体传输到所述发电设备1进行发电，所述发电设备1为能够被气体驱动发电设置。本发明通过所述泵气组件压缩大气中的空气，使气体介质源源不断无需额外补充而且保证清洁，经过压缩后的空气通过所述中央储气罐2集中储存收集，在需要发电时再通过所述中央储气罐2排出高压气体进行发电，此馈能空气悬架3系统结构简单发电效率高，质量轻易于实现，而且大气中的空气取之不竭，无需额外补充发电介质，可靠性和稳定性更高，无需经常维护。

需要说明的是，所述减震弹簧31的安装方式在此不做限定，所述减震弹簧31可以设置在所述泵气室的一侧，也可以套设在所述泵气室外。当所述泵气室内的压缩气体压力足够时，所述泵气室和所述减震弹簧31共同起到对所述车辆减震的作用；若所述泵气室内的压力不足，则可以通过进一步压缩所述减震弹簧31使其弹性势能增加，弹力增大，此时所述减震弹簧31起主要减震的作用，同时可以避免所述泵气室压缩过度。进一步地，随着所述减震弹簧31的弹性势能的释放，以使得所述车辆的车身6与车轮7的间距增大，从而实现带动所述泵气室拉伸吸气。

进一步地，所述泵气室的进气口处还设有过滤装置，所述过滤装置包括过滤网、HEPA滤芯或者活性炭等，通过所述过滤装置对进入所述泵气室内的空气进行过滤，防止杂质进入堆积导致管路5堵塞，定期更换所述过滤装置即可，易于维护。所述第一电控阀22具体为通断电磁阀，通过所述第一电控阀22控制所述输气管道的通断。

在本发明一实施例中，所述泵气室为一气缸32，所述气缸32的上端用以与车身6连接，所述气缸32的下端开口设置，所述气缸32内设有沿上下方向可活动设置的泵气活塞321，所述泵气活塞321的下端通过连接柱322与车轮7连接，所述泵气活塞321沿上下方向贯设有进气口，所述第一单向阀3211安装在进气口处，在所述车辆进行颠簸行驶时，所述车辆的车身6和车轮7产生振动使其间距发生改变，从而带动所述泵气活塞321在所述气缸32内做泵气活塞321运动，以使得所述气缸32内部的容积可变。在本发明另一实施例中，所述泵气室还可以是一气囊，所述气囊的上端和下端分别用以连接所述车辆的车身6和车轮7，所述气囊呈可弹性伸缩设置以使得所述气囊内部的容积可变，在所述气囊与大气连通的位置设置进气口，将所述第一单向阀3211安装在进气口处，同样可以实现气体的压缩泵气。需要说明的是，所述气囊的具体形式在此不做限制，其首先要保证材质可以承受一定压力的气体，其次材质不易过软，防止影响设于其侧的所述减震弹簧31。

需要进一步说明的是，所述空气悬架3的数量为至少两个，两个所述空气悬架3用以分别安装在所述车辆位于相对两侧的车轮7上，由于现有车辆绝大多数都是四点支撑，在本发明一实施例中，所述空气悬架3的数量为四个，分别对应安装在所述车辆的各个车轮7与车身6之间，多个所述空气悬架3的所述泵气室均连通至所述中央储气罐2，实现多个所述泵气室的压缩气体集中收集，在进行发电时通过所述中央储气罐2统一放气，一方面所述中央储气罐2的充气效率高，另一方面所述中央储气罐2的气压更加稳定。可以理解的是，所述管路5和所述中央储气罐的进气口24对应所述空气悬架3设置有多个。

请参阅图2，在本发明一实施例中，所述气动缓冲件还包括设置在所述泵气室上端的减震气囊33，所述减震气囊33的上端用以固定连接所述车辆的车身6，所述减震气囊33设有充气口331，所述充气口331通过所述管路5与所述中央储气罐2连通，所述减震气囊33内设有第二压力传感器332；所述馈能空气悬架系统还包括三通电磁阀35，所述三通电磁阀35分别与所述管路5、所述泵气室的出气口323和所述充气口331连通，所述三通电磁阀35用以切换所述泵气室的出气口323和所述充气口331其中之一与所述中央储气罐2连通；其中，所述三通电磁阀35和所述第二压力传感器332分别与所述控制装置4电性连接。通过设置所述减震气囊33，进一步提高所述空气悬架3的舒适性，而一般情况下所述减震气囊33无法做到完全密封可能因为漏气导致所述减震气囊33的气压不足，或者在极端天气情况下，气温过高导致所述减震气囊33的压力过高。在所述减震气囊33上设置所述充气口331，所述充气口331既起到充气的作用也可以起到放气的作用。在本实施例中，所述三通电磁阀35具体为两位三通电磁阀，所述三通电磁阀35通过在两个动作位置之间切换，以使得当所述中央储气罐2与所述泵气室连通时，所述减震气囊33封闭，所述中央储气罐2处于储气状态；或者所述中央储气罐2与所述减震气囊33连通，此时所述泵气室的出气口323封闭，此时可以通过所述中央储气罐2给所述减震气囊33通过所述管路5反向充气，或者将所述减震气囊33内的气体排放进所述中央储气罐2内。通过所述第二压力传感器332检测所述减震气囊33内的气压，并将气压信号传递给所述控制装置4，以使得所述控制装置4控制所述三通电磁阀35的动作状态，来给所述减震气囊33充气或者放气。

进一步地，所述馈能空气悬架系统还包括限位架34，所述限位架34沿上下方向延伸，并环设于所述减震气囊33的周侧，所述限位架34的上端用以与所述车辆的车身6固定连接，所述限位架34的下端设有向内延伸的支撑部，所述支撑部用以与所述减震气囊33的下端抵接限位。具体地，所述支撑部在上下方向上的截面呈环形设置，用以与所述减震气囊33的下端的周侧抵接，以限制所述减震气囊33的下拉行程。若不做限制，所述泵气室的上端会随着所述减震气囊33的弹性伸缩一起向下运动，导致所述泵气室的上端和下端之间的活动行程变小，从而影响所述泵气室的吸气，通过设置所述限位架34以保证当所述车辆的车身6和车轮7的间距变大时，所述减震气囊33的下端限位固定，所述泵气室的上端因为与所述减震气囊33的下端固定连接也相对限位，所述泵气室可以充分的吸气，从而保证所述泵气室的泵气效率。

请参阅图3和图4，在本发明实施例中，所述中央储气罐2还设有馈气口25，所述馈气口25通过馈气管251与所述管路5连通，且所述馈气管251上设置有第二电控阀26，所述第二电控阀26与所述控制装置4电性连接，所述中央储气罐的进气口24通过进气管241与所述管路5连通，以使得所述馈气管251和所述进气管241并联设置，所述中央储气罐的进气口24处设有第二单向阀242，所述第二单向阀242的导通方向为自所述进气管241至所述中央储气罐2内。通过在所述中央储气罐2与所述管路5之间并联设置所述馈气管251和所述进气管241，以实现所述中央储气罐2的充气和馈气。在所述中央储气罐的进气口24处设置所述第二单向阀242，以防止当所述中央储气罐2的气压大于所述管路5的气压时，所述中央储气罐2内的压缩空气从其进气口外泄，只有当所述管路5内的气压高于所述中央储气罐2内的气压时，才可以实现对所述中央储气罐2充气。所述第二电控阀26为电磁通断阀，用以控制所述馈气管251的通断，当所述减震气囊33的压力较低时，所述第二电控阀26打开，所述中央储气罐2内的压缩空气从所述馈气口25通过所述管路5进入所述充气口331，以给所述减震气囊33加压。

在本发明实施例中，所述中央储气罐的进气口24设置有升压装置27，所述升压装置27包括低压腔271和升压腔275，所述低压腔271内设有沿所述低压腔271延伸方向做活塞运动的低压活塞272，所述升压腔275内设有沿所述升压腔275延伸方向做活塞运动的升压活塞274，所述低压活塞272和所述升压活塞274之间设有传动组件，以使得所述低压腔271的容积增大时所述的升压腔275容积减小，所述低压腔271的容积减小时所述升压腔275的容积增大，所述升压活塞274上设有第三单向阀276，所述第三单向阀276的导通方向为自外部至所述升压腔275内，所述低压腔271与所述升压腔275分别通过第四单向阀243和第五单向阀244连接所述中央储气罐的进气口24，所述第四单向阀243和所述第五单向阀244的导通方向分别为自所述低压腔271和所述升压腔275至所述中央储气罐内；其中，所述低压活塞272在其活动方向上的截面积大于所述升压活塞274在其活动方向上的截面积，所述低压腔271通过进气管连通所述管路，所述低压活塞272和所述升压活塞274之间与大气连通。

随着经济的发展，城市建设水平的提高，现有城市内的道路基本上都较为平整，少有颠簸或者轻微颠簸，即使是乡镇道路随着国家的强大也是越来越好，在正常的道路行驶过程中，很可能由于产生的颠簸较小，所述泵气室能提供的压缩空气的气压不足，所述中央储气罐2无法收集到足以发电的高气压。在本实施例中，通过设置所述升压装置27来对所述管路5传输过来的压缩空气进行二次升压，将进一步升压的空气补充进所述中央储气罐2。

需要说明的是，所述低压腔271和所述升压腔275的具体布置形式以及所述传动组件的连接具体形式在此不做限制。请参阅图5，在本发明一优选实施例中，所述升压装置27包括沿第一方向延伸的低压气缸和升压气缸，所述低压气缸在第一方向上的一端与所述升压气缸在第一方向上的一端固定连接，所述低压气缸和所述升压气缸的内部各自形成有所述低压腔271和所述升压腔275，所述传动组件为一连杆273，所述低压活塞272和所述升压活塞274之间通过所述连杆273固定连接。具体地，所述低压腔271在所述第一方向上的截面积大于所述升压腔275在所述第一方向上的截面积，相应的所述低压活塞272在第一方向上的截面积大于所述升压活塞274在第一方向上的截面积，相应的所述低压气缸在第一方向上的截面积大于所述升压气缸在第一方向上的截面积，在所述低压气缸与所述升压气缸连接的一端的端面上开设有通气孔，以使得所述低压活塞272与所述升压活塞274之间与大气连通。

在另一实施例中，所述低压气缸和所述高压气缸还可以沿第一方向并行设置，通过所述传动组件分别固定连接所述低压活塞272和所述升压活塞274即可。在其他实施例中，所述低压气缸和所述高压气缸还可以沿不同方向延伸，所述传动组件可以是齿轮齿条组件，所述低压活塞272的一端连接第一齿条，所述第一齿条与传动齿轮啮合，所述高压活塞274的一端连接第二齿条，所述第二齿条也与所述传动齿轮啮合，通过所述传动齿轮将所述第一齿条的直线运动与所述第二齿条的直线运动相互转换；所述传动组件还可以是杠杆组件，当所述低压活塞272与所述升压活塞274的夹角较大时，可以直接通过所述杠杆的两端分别转动连接所述低压活塞272和所述升压活塞274，当所述低压活塞272与所述升压活塞274的夹角较小时，可以在所述杠杆中部设置滑槽，所述滑槽套设在固定设置的转轴外，所述杠杆可以相对所述转轴转动和滑动，以使得所述低压活塞272与所述升压活塞274的直线运动通过所述杠杆的杠杆运动实现相互转换。可以理解的是，所述低压活塞272与所述升压活塞274采用刚性连接的效率较高。

需要说明的是，当所述泵气室泵入所述管路5内的压缩空气的气压足够时，压缩空气进入所述低压腔271后，可直接经由所述第四单向阀243进入所述中央储气罐2内。当所述泵气室泵入所述管路5内的压缩空气的气压低于所述中央储气罐2内的气压时，压缩空气进入所述低压腔271后，压力不足以通过所述第四单向阀243，此时由于所述低压腔271内的气压升高高于大气气压，并且所述低压活塞272的面积大于所述升压活塞274的面积，众所周知力等于压强乘面积，此时所述低压活塞272沿第一方向向所述升压腔275运动，通过所述连杆273带动所述升压活塞274将所述升压腔275内的空气进行压缩，所述升压腔275内的气压大于所述低压腔271内的气压，实现二次加压，所述升压腔275远离所述低压腔271的一端连通有升压管，所述升压管连接所述第五单向阀244，当所述升压腔275内的气压升高至高于所述中央储气罐2内的气压时，可以通过所述第五单向阀244进入所述中央储气罐2内。当所述泵气室泵气完毕后，随着其拉伸所述低压腔271内的气压降低，所述升压腔275内的空气和大气共同作用推动所述低压活塞272沿第一方向远离所述升压腔275运动，随着所述升压腔275内的气压逐渐降低至大气压以下，大气内的空气通过所述第三单向阀276进入所述升压腔275内，然后进行下一次升压，如此往复实现即使所述车辆行驶过程中颠簸强度不大，一样可以储气发电。

请参阅图6，在本发明实施例中，所述发电设备1包括汽轮机12和发电机11，所述汽轮机12包括进气端、出气端121和叶轮，所述进气端通过所述输气管道与所述中央储气罐2的排气口21连通，所述出气端121连通大气，所述叶轮的转轴连接所述发电机11。当所述中央储气罐2内的气压满足发电机11的发电气压时，所述第一电控阀22打开，所述中央储气罐2内的高压空气通过所述输气管道进入所述进气端，并通过高压气流的流动带动所述叶轮高速转动，所述叶轮的转轴连接所述发电机11，从而带动所述发电机11的转子转动切割磁感线进而发电。

进一步地，所述发电机11包括启动机，所述启动机上连接有驱动轴，所述叶轮的转轴通过离合器13与所述驱动轴连接。在具备启动机的内燃机车型中，需要通过对所述启动机通电，将电能转化为机械能从而带动所述发动机启动，在发动机启动之后，所述启动机则始终处于静置的状态，因此可以对所述启动机进行改造，使其在发动机启动后可以反转发电。在本实施例中，所述启动机的驱动轴通过离合器13与所述叶轮的转轴连接，在汽车启动时，所述离合器13打开，所述启动机的驱动轴与所述叶轮的转轴分开，待汽车启动后，所述启动机则处于待机状态，需要发电时，所述离合器13闭合，使所述叶轮的转轴与所述驱动轴连接，通过所述叶轮的转动带动所述驱动轴转动发电。充分利用了车辆上的部件，充分简化了系统，减少了部件，使所述馈能空气悬架系统更低成本及轻量化。

更进一步地，当所述减震气囊33的压力不足时，而所述中央储气罐2内的气压同样不足时，所述发电机11还可以采用可反向泵气的发电设备1，通过所述发电机11带动所述叶轮反转，通过所述叶轮的高速反转，使所述汽轮机12将大气中的空气通过所述出气端121吸入所述汽轮机12内并加压通过所述进气端输出至所述中央储气罐2内以提高所述中央储气罐2内的气压，用以给所述减震气囊33加压。

需要说明的是，所述发电设备1还可以是压电式发电机11构，由于所述压电式发电机11构在现有市场上技术已经较为成熟，在此不做过多阐述。

本发明还提供一种馈能空气悬架3系统的控制方法，所述馈能空气悬架系统的控制方法基于如上文所述的馈能空气悬架3系统，所述馈能空气悬架系统的控制方法包括：

S10、所述控制装置4通过所述第一压力传感器23实时监测所述中央储气罐2内的气压值P1；

S20、将获取的气压值P1与第一预设值Pm进行比对；

S30、若P1>Pm，所述控制装置4控制所述第一电控阀22打开，并控制所述发电设备1发电；

S40、将实时获取的气压值P1与第二预设值Pmin对比；

S50、若P1<Pmin，所述控制装置4控制所述第一电控阀22闭合，并控制所述发电设备1停止发电；

其中，Pmin<Pm。

需要说明的是，因为是通过气流发电，因此气压越大则发电功率越高，理论上没有上限，但受于材质和极限功率的限制，所述第一预设值Pm为提前设定好的所述中央储气罐2的最高气压，若P1>Pm，则所述控制装置4控制所述第一电控阀22打开，所述中央储气罐2内的高压空气通过所述输气管道输送至所述发电设备1进行发电。随着所述中央储气罐2内的高压空气不断流出，所述中央储气罐2内的气压值P1必然不断下降，此时所述控制装置4将P1与所述第二预设值Pmin对比，所述第二预设值Pmin为所述发电设备1能提供所述车辆电池可以充电的最小电压所对应的气压值，当气压低于所述第二预设值Pmin时，则所述发电设备1所产生的电压不足以给所述车辆的电池充电；因此，若P1<Pmin，所述控制装置4控制所述第一电控阀22闭合，并控制所述发电设备1停止发电，等待所述中央储气罐2蓄积压力。

在本发明实施例中，所述气动缓冲件还包括设置在所述泵气室上端的减震气囊33，所述减震气囊33的上端用以固定连接所述车辆的车身6，所述减震气囊33设有充气口331，所述充气口331通过所述管路5与所述中央储气罐2连通，所述减震气囊33内设有第二压力传感器332；所述馈能空气悬架系统还包括三通电磁阀35，所述三通电磁阀35分别与所述管路5、所述泵气室的出气口323和所述充气口331连通，所述三通电磁阀35用以切换所述泵气室的出气口323和所述充气口331其中之一与所述中央储气罐2连通；其中，所述三通电磁阀35和所述第二压力传感器332分别与所述控制装置4电性连接；

所述馈能空气悬架系统的控制方法包括：

S60、当车辆停止运动时，所述控制装置4通过所述第二压力传感器332获取所述减震气囊33的气压P2；

S70、当所述减震气囊33的气压P2高于第三预设值Pw1，所述控制装置4通过所述第一压力传感器23获取所述中央储气罐2内的气压P1，并将P1与Pw1对比；

S71、若P1<Pw1，所述控制装置4控制所述三通电磁阀35动作，使所述减震气囊33与所述管路5导通，所述减震气囊33内的空气通过所述管路5进入所述中央储气罐2，直至P2<Pw1；

S72、若P1>Pw1，所述控制装置4控制所述第一电控阀22打开使所述中央储气罐2开始排气至P1<Pw1，并关闭所述第一电控阀22，再重复步骤S71。

需要说明的是，现有车辆的空气悬架3，一般都是在车辆停止行驶时自动调节气囊的气压，此时气囊压力稳定，检测准确。在实施例中，所述第三预设值Pw1为所述减震气囊33的气压上限，如果高于此气压则可能导致所述减震气囊33的舒适性降低，严重些可能导致所述减震气囊33受到不可逆的损伤。当车辆停止运动时，若所述减震气囊33的气压P2高于所述第三预设值Pw1，则将所述中央储气罐2内的气压P1与所述第三预设值Pw1对比，因为所述减震气囊33若要释放压力，则需要释放到所述中央储气罐2内。

若P1<Pw1，则所述中央储气罐2内的气压P1必然低于所述减震气囊33内气压P2，而且满足压力要求，控制所述三通电磁阀35动作，所述充气口331与所述管路5导通，所述泵气室的出气口323与所述管路5断开，所述减震气囊33内的空气通过所述管路5进入所述中央储气罐2，直至P2<Pw1。

若P1>Pw1，此时即使P1<P2，所述减震气囊33的气压也无法降低至所述第三预设值Pw1以下，因此需先降低所述中央储气罐2内的气压，所述控制装置4控制所述第一电控阀22打开使所述中央储气罐2开始排气至P1<Pw1，并关闭所述第一电控阀22，再重复步骤S71。

存在一种可能，当所述中央储气罐2排气至P1<Pw1后，所述减震气囊33内的空气释放进入所述中央储气罐2内后，所述中央储气罐2的气压升高导致P1>Pw1，此时继续重复步骤S72即可。

进一步地，所述中央储气罐2还设有馈气口25，所述馈气口25通过馈气管251与所述管路5连通，且所述馈气管251上设置有第二电控阀26，所述第二电控阀26与所述控制装置4电性连接，所述中央储气罐的进气口24通过进气管241与所述管路5连通，以使得所述馈气管251和所述进气管241并联设置，所述中央储气罐的进气口24处设有第二单向阀242，所述第二单向阀242的导通方向为自所述进气管241至所述中央储气罐2内；在所述步骤S60后，所述馈能空气悬架系统的控制方法还包括：

S80、当所述减震气囊33的气压P2低于第四预设值Pw2，所述控制装置4通过所述第一传感器获取所述中央储气罐2内的气压P1，并将P1与Pw2对比；

S81、若P1>Pw2，所述控制装置4控制所述第二电控阀26打开并控制所述三通电磁阀35动作，使所述中央储气罐2内的空气通过所述馈气口25传输到所述减震气囊33内，直至P2>Pw2；

S82、若P1<Pw2，所述控制装置4控制所述第一电控阀22打开，并控制所述发电设备1反转以对所述中央储气罐2充气，直至P1>Pw2，再重复步骤S81；

其中，Pw1>Pw2。

当所述减震气囊33内的空气由于密封问题导致泄露，则无法起到有效的减震效果，若所述减震气囊33的压力过低严重些一样会因为过度压缩受到不可逆的损伤。因此，设定所述第四预设值Pw2为所述减震气囊33内的最低气压，若所述减震气囊33内的气压P2<Pw2，则需要通过所述中央储气罐2对所述减震气囊33进行馈气加压，将所述中央储气罐2内的气压P1与Pw2对比。

若P1>Pw2，则控制所述第二电控阀26打开，并控制所述三通电磁阀35动作以使得所述减震气囊33与所述管路5连通，所述泵气室的出气口323与所述管路5断开，此时所述中央储气罐2内的气压通过所述馈气口25流入所述管路5内并传输到所述减震气囊33内，以提高所述减震气囊33的气压，直至P2>Pw2，此时关闭所述第二电控阀26，并控制所述三通电磁阀35动作，以使得所述减震气囊33与所述管路5断开。在本发明一优选实施例中，可以在Pw1和Pw2之间取一个合理的中间值Pw3，Pw1>Pw3>Pw2，当所述减震气囊33内的气压到达Pw3时，再关闭所述第二电控阀26并控制所述三通电磁阀35动作，需要说明的是，Pw3可以为用户通过人机交互端根据体验自行设定。

若P1<Pw2，在本实施例中，所述发电设备1为可反向充气设置，控制所述第一电控阀22打开，并控制所述发电设备1反转以对所述中央储气罐2充气，直至P1>Pw2，关闭所述发电设备1和所述第一电控阀22，再重复步骤S81对所述减震气囊33充气。在本发明一优选实施例中，可以通过计算设置一个充气阈值Pw4，当所述中央储气罐2内的气压达到Pw4时，则刚好足够将所述减震气囊33的气压加压到合理数值，当所述中央储气罐2的气压P1=Pw4时，所述控制装置4再控制所述发电设备1和所述第一电控阀22关闭，避免过度充气导致浪费，或者充气不足反复启动所述发电设备1充气。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种馈能空气悬架系统，用于车辆，其特征在于，所述馈能空气悬架系统包括：

发电设备，所述发电设备为能够被气体驱动发电设置；

中央储气罐，设有排气口，所述排气口通过输气管道与所述发电设备的进气端连接，且所述输气管道上设置有第一电控阀；

空气悬架，包括用以设置在所述车辆的车身与车轮之间的减震弹簧和气动缓冲件，所述气动缓冲件包括泵气组件，所述泵气组件包括泵气室，所述泵气室设有出气口和进气口，所述出气口通过管路与所述中央储气罐的进气口连通，所述泵气室的进气口处设置有第一单向阀，所述第一单向阀的导通方向为自外部至所述泵气室内，所述减震弹簧和所述泵气室的上下两端分别用以被支撑在所述车辆的车身和车轮之间，且所述泵气室的至少其中一端设置为能够上下活动设置，以在活动行程上使得所述泵气室的容积可变；

压力检测装置，包括用以检测所述中央储气罐的压力的第一压力传感器；以及，

控制装置，分别与所述第一电控阀、所述第一压力传感器和所述发电设备电性连接；

所述气动缓冲件还包括设置在所述泵气室上端的减震气囊，所述减震气囊的上端用以固定连接所述车辆的车身，所述减震气囊设有充气口，所述充气口通过所述管路与所述中央储气罐连通，所述减震气囊内设有第二压力传感器；

所述馈能空气悬架系统还包括三通电磁阀，所述三通电磁阀分别与所述管路、所述泵气室的出气口和所述充气口连通，所述三通电磁阀用以切换所述泵气室的出气口和所述充气口其中之一与所述中央储气罐连通；

其中，所述三通电磁阀和所述第二压力传感器分别与所述控制装置电性连接；

所述中央储气罐的进气口设置有升压装置，所述升压装置包括低压腔和升压腔，所述低压腔内设有沿所述低压腔延伸方向做活塞运动的低压活塞，所述升压腔内设有沿所述升压腔延伸方向做活塞运动的升压活塞，所述低压活塞和所述升压活塞之间设有传动组件，以使得所述低压腔的容积增大时所述的升压腔容积减小，所述低压腔的容积减小时所述升压腔的容积增大，所述升压活塞上设有第三单向阀，所述第三单向阀的导通方向为自外部至所述升压腔内，所述低压腔与所述升压腔分别通过第四单向阀和第五单向阀连接所述中央储气罐的进气口，所述第四单向阀和所述第五单向阀的导通方向分别为自所述低压腔和所述升压腔至所述中央储气罐内；

其中，所述低压活塞在其活动方向上的截面积大于所述升压活塞在其活动方向上的截面积，所述低压腔通过进气管连通所述管路，所述低压活塞和所述升压活塞之间与大气连通。

2.如权利要求1所述的馈能空气悬架系统，其特征在于，包括限位架，所述限位架沿上下方向延伸，并环设于所述减震气囊的周侧，所述限位架的上端用以与所述车辆的车身固定连接，所述限位架的下端设有向内延伸的支撑部，所述支撑部用以与所述减震气囊的下端抵接限位。

3.如权利要求1所述的馈能空气悬架系统，其特征在于，所述中央储气罐还设有馈气口，所述馈气口通过馈气管与所述管路连通，且所述馈气管上设置有第二电控阀，所述第二电控阀与所述控制装置电性连接，所述中央储气罐的进气口通过进气管与所述管路连通，以使得所述馈气管和所述进气管并联设置，所述中央储气罐的进气口处设有第二单向阀，所述第二单向阀的导通方向为自所述进气管至所述中央储气罐内。

4.如权利要求1所述的馈能空气悬架系统，其特征在于，所述发电设备包括汽轮机和发电机，所述汽轮机包括进气端、出气端和叶轮，所述进气端通过所述输气管道与所述中央储气罐的排气口连通，所述出气端连通大气，所述叶轮的转轴连接所述发电机。

5.如权利要求4所述的馈能空气悬架系统，其特征在于，所述发电机包括启动机，所述启动机上连接有驱动轴，所述叶轮的转轴通过离合器与所述驱动轴连接。

6.一种根据权利要求1所述的馈能空气悬架系统的控制方法，其特征在于，所述馈能空气悬架系统的控制方法包括：

S10、所述控制装置通过所述第一压力传感器实时监测所述中央储气罐内的气压值P1；

S20、将获取的气压值P1与第一预设值Pm进行比对；

S30、若P1>Pm，所述控制装置控制所述第一电控阀打开，并控制所述发电设备发电；

S40、将实时获取的气压值P1与第二预设值Pmin对比；

S50、若P1<Pmin，所述控制装置控制所述第一电控阀闭合，并控制所述发电设备停止发电；

其中，Pmin<Pm。

7.如权利要求6所述的馈能空气悬架系统的控制方法，其特征在于，所述气动缓冲件还包括设置在所述泵气室上端的减震气囊，所述减震气囊的上端用以固定连接所述车辆的车身，所述减震气囊设有充气口，所述充气口通过所述管路与所述中央储气罐连通，所述减震气囊内设有第二压力传感器；

所述馈能空气悬架系统还包括三通电磁阀，所述三通电磁阀分别与所述管路、所述泵气室的出气口和所述充气口连通，所述三通电磁阀用以切换所述泵气室的出气口和所述充气口其中之一与所述中央储气罐连通；

其中，所述三通电磁阀和所述第二压力传感器分别与所述控制装置电性连接；

所述馈能空气悬架系统的控制方法包括：

S60、当车辆停止运动时，所述控制装置通过所述第二压力传感器获取所述减震气囊的气压P2；

S70、当所述减震气囊的气压P2高于第三预设值Pw1，所述控制装置通过所述第一压力传感器获取所述中央储气罐内的气压P1，并将P1与Pw1对比；

S71、若P1<Pw1，所述控制装置控制所述三通电磁阀动作，使所述减震气囊与所述管路导通，所述减震气囊内的空气通过所述管路进入所述中央储气罐，直至P2<Pw1；

S72、若P1>Pw1，所述控制装置控制所述第一电控阀打开使所述中央储气罐开始排气至P1<Pw1，并关闭所述第一电控阀，再重复步骤S71。

8.如权利要求7所述的馈能空气悬架系统的控制方法，其特征在于，所述中央储气罐还设有馈气口，所述馈气口通过馈气管与所述管路连通，且所述馈气管上设置有第二电控阀，所述第二电控阀与所述控制装置电性连接，所述中央储气罐的进气口通过进气管与所述管路连通，以使得所述馈气管和所述进气管并联设置，所述中央储气罐的进气口处设有第二单向阀，所述第二单向阀的导通方向为自所述进气管至所述中央储气罐内；

在所述步骤S60后，所述馈能空气悬架系统的控制方法还包括：

S80、当所述减震气囊的气压P2低于第四预设值Pw2，所述控制装置通过所述第一压力传感器获取所述中央储气罐内的气压P1，并将P1与Pw2对比；

S81、若P1>Pw2，所述控制装置控制所述第二电控阀打开并控制所述三通电磁阀动作，使所述中央储气罐内的空气通过所述馈气口传输到所述减震气囊内，直至P2>Pw2；

S82、若P1<Pw2，所述控制装置控制所述第一电控阀打开，并控制所述发电设备反转以对所述中央储气罐充气，直至P1>Pw2，再重复步骤S81；

其中，Pw1>Pw2。