CN216805053U - 一种能够实现自馈能的电控空气悬架系统 - Google Patents

Abstract

一种能够实现自馈能的电控空气悬架系统，属于车辆悬架系统技术领域，所述悬架系统主要由空气弹簧、减振器、车身高度传感器、六个高速开关电磁阀、储气罐、空气压缩机及其附属装置、气动马达、发电机、蓄电池以及两个附加气室等单元所组成，所述系统能够根据车辆实际行驶工况进行车身高度调节和空气弹簧刚度调节，所述车身高度调节是通过对空气弹簧进行充放气实现的，所述空气弹簧刚度调节则是通过连接或断开附加气室进行实现，所述系统在空气弹簧放气至大气环境或在主气室与附加气室间气体流动过程中，通过驱动气动马达带动发电机工作，可以实现能量回收，并将能量储存在蓄电池中，所述蓄电池作为辅助电源可以向空气压缩机供电，从而实现自馈能。

Description

一种能够实现自馈能的电控空气悬架系统

技术领域

本实用新型属于车辆悬架系统技术领域，具体涉及一种能够实现自馈能的电控空气悬架系统。

背景技术

电控空气悬架是在传统被动空气悬架的基础上增加电子控制单元，从而能够实现悬架系统刚度、阻尼以及车身高度的主动调节，对于改善车辆在行驶过程中的乘坐舒适性、操纵稳定性以及燃油经济性都具有重要意义，已成为汽车工业界的关注焦点之一。电控空气悬架实现车身高度调节的主要方式是对空气弹簧进行充放气，实现系统刚度调节的主要方式是连接附加气室。因此，不管是系统高度调节还是系统刚度调节，其过程均涉及大量被压缩气体的高速流动。高速流动的气体携有大量的压力能，如果能够将该部分能量进行回收利用，则会显著降低电控空气悬架系统的整体能耗，具有较好的经济社会意义，优势显著。

然而，现有空气悬架系统能量回收装置大多结构复杂，涉及元件较多，制造成本高，实现难度大，难以开展实际的工程应用。气动马达也称为风动马达，是指将压缩空气的压力能转换为旋转的机械能的装置。气动马达体积小却能产生高功率，具有高适应性，温升较小，转速可随负载改变，急启动，急停机等特点，特别适合频繁启动的场合，而且换向非常容易，能够实现简单的无级调速，从零到最大，操作灵活，结构简单，使用寿命特别长。因此，若能够在电控空气悬架气路系统中安装气动马达，实现将压缩空气的压力能转换为旋转的机械能，进而带动发电机运转产生电能，则可实现空气悬架系统能量回收的目的，具有重要研究意义。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型在现有结构基础上，综合考虑空气悬架系统的运行特点及实现的可行性，提出一种能够实现自馈能的电控空气悬架系统。为达成上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

所述系统主要包括空气弹簧、簧上质量、减振器、簧下质量、空气弹簧电磁阀、单向阀、空气干燥器、空气压缩机本体、空气压缩机电机、放气电磁阀、气动马达、充气电磁阀、大气环境、发电机、蓄电池、空压机主电源、储气罐、排气电磁阀、第一附加气室电磁阀、第一附加气室、第二附加气室电磁阀、第二附加气室、车身高度传感器、簧上质量垂向振动加速度传感器、簧上质量位移传感器、簧下质量位移传感器以及系统控制单元ECU，所述系统能够根据车辆实际行驶工况进行车身高度调节和空气弹簧刚度调节，所述车身高度调节是通过对空气弹簧进行充放气调节实现，所述空气弹簧刚度调节是通过连接或断开附加气室进行实现，所述系统在空气弹簧放气至大气环境或在主气室与附加气室间气体流动过程中，通过驱动气动马达带动发电机工作，可以实现能量回收，并将能量储存在蓄电池中，所述蓄电池作为辅助电源可以向空气压缩机供电，从而实现系统自馈能。

优选地，所述系统两个附加气室的体积不相等，系统通过控制空气弹簧不连附加气室、只连第一附加气室、只连第二附加气室、同时连接两个附加气室实现空气悬架系统刚度的四级调节。

优选地，所述气动马达安装在放气电磁阀之后的管路上，在空气弹簧放气或者空气弹簧与第一附加气室和第二附加气室间有气体交互过程中，所述气动马达能够开展工作并驱动发电机发电。

优选地，所述控制单元ECU根据所述车身高度传感器、簧上质量垂向振动加速度传感器、簧上质量位移传感器、簧下质量位移传感器传递的信号，进行车身高度调节和空气弹簧刚度调节计算，进而实现对空气弹簧电磁阀、空气压缩机电机、放气电磁阀、充气电磁阀、排气电磁阀、附加气室电磁阀、附加气室电磁阀单元的直接控制。

本实用新型通过引入气动马达，设计出一种结构简单、可靠性高、实现难度较小的自馈能式电控空气悬架系统，可以实现在悬架系统车身高度调节和空气弹簧刚度调节过程中，对压缩气体压力能的有效回收，从而降低电控空气悬架系统的整体能耗，具有较好的经济社会效益，优势显著。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本实用新型的示例性实施方式：

图1为一种能够实现自馈能的电控空气悬架系统结构示意图；

图2为自馈能空气悬架系统控制结构示意图；

图中，1为空气弹簧、2为悬架系统簧上质量、3为空气悬架减振器、4为悬架系统簧下质量、5为空气弹簧电磁阀、6为单向阀、7为空气干燥器、8为空气压缩机本体、 9为空气压缩机电机、10为放气电磁阀、11为气动马达、12为充气电磁阀、13为大气环境、14为发电机、15为蓄电池、16为空压机主电源、17为储气罐、18为排气电磁阀、19为第一附加气室电磁阀、20为第一附加气室、21为第二附加气室电磁阀、22为第二附加气室、23为车身高度传感器、24为簧上质量垂向振动加速度传感器、25为簧上质量位移传感器、26为簧下质量位移传感器、27为系统控制单元ECU。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施方式。

本实用新型提出了一种能够实现自馈能的电控空气悬架系统，其结构示意图如图1 和图2所示，从图中可以看出，所述系统主要包括空气弹簧(1)、簧上质量(2)、减振器(3)、簧下质量(4)、空气弹簧电磁阀(5)、单向阀(6)、空气干燥器(7)、空气压缩机本体(8)、空气压缩机电机(9)、放气电磁阀(10)、气动马达(11)、充气电磁阀(12)、大气环境(13)、发电机(14)、蓄电池(15)、空压机主电源(16)、储气罐(17)、排气电磁阀(18)、第一附加气室电磁阀(19)、第一附加气室(20)、第二附加气室电磁阀(21)、第二附加气室(22)、车身高度传感器(23)、簧上质量垂向振动加速度传感器(24)、簧上质量位移传感器(25)、簧下质量位移传感器(26) 以及系统控制单元ECU(27)。

所述系统能够根据车辆实际行驶工况进行车身高度调节和空气弹簧刚度调节。所述系统车身高度调节的过程如下：

(1)车高上升：当车身高度需要提升时，系统需要向空气弹簧进行充气，若此时储气罐(17)内气体的气压足够大，则空气弹簧电磁阀(5)和充气电磁阀(12)打开，来自储气罐(17)内的高压气体流入空气弹簧(1)中，若储气罐(17)内气压不足，则系统启动空气压缩机电机(9)带动空气压缩机本体(8)运转，空气压缩机将压缩后的高压气体经空气干燥器(7)、单向阀(6)以及空气弹簧电磁阀(5)流入空气弹簧 (1)中，适当情况下也可向储气罐(17)内进行充气；

(2)车高下降：当车身高度需要下降时，系统需要对空气弹簧进行放气，此时，系统ECU将向空气弹簧电磁阀(5)、放气电磁阀(10)以及排气电磁阀(18)发出控制指令，所述三个高速开关电磁阀立即打开，空气弹簧内的高压气体在载荷作用下迅速排向大气环境(13)。

此外，所述系统还能实现空气弹簧刚度调节，所述空气弹簧刚度调节是通过连接或断开附加气室进行实现的。根据图1可以看出，所述系统拥有两个附加气室，且两个附加气室的体积不相等，系统通过控制空气弹簧不连附加气室、只连第一附加气室、只连第二附加气室、同时连接两个附加气室实现空气悬架系统刚度的四级调节，且刚度不断降低，即不连附加气室，空气弹簧刚度最高，同时连接两个附加气室，空气弹簧刚度最低。为实现空气弹簧只连第一附加气室与只连第二附加气室形成两种不同刚度，所述第一附加气室和第二附加气室的体积不相等。

所述系统实现能量回收主要是在前述空气弹簧放气过程以及空气弹簧与附加气室相连过程，具体发电过程描述如下：

(1)空气弹簧放气过程的能量回收：当空气弹簧电磁阀(5)、放气电磁阀(10) 以及排气电磁阀(18)同时打开后，来自空气弹簧(1)内的高压气体迅速排向大气环境(13)，此时高速流动的气体带动管路中连接的气动马达(11)运转，马达随后驱动发电机(14)工作，产生电能，并将电能储存在蓄电池(15)中；

(2)空气弹簧与附加气室相连过程中的能量回收：当车辆行驶在较差路面上，此时系统簧上质量(2)垂向振动明显，在悬架系统动行程满足系统要求的前提下，系统应降低空气弹簧刚度，以减小簧上质量(2)的垂向振动加速度，此时，通过控制空气弹簧电磁阀(5)、放气电磁阀(10)、第一附加气室电磁阀(19)以及第二附加气室电磁阀(21)即可实现空气弹簧与不同气室相连。当空气弹簧与附加气室相连后，在车身振动的作用下，空气弹簧与附加气室内的气体相互高速流动，在此情形下，气体通过管路带动气动马达(11)运转，马达随后驱动发电机(14)工作，产生电能，并将电能储存在蓄电池(15)中。

储存在蓄电池(15)中的电能可以供应空气压缩机，驱动空气压缩机电机工作工作。当蓄电池(15)中的电能足够时，可以单独向空气压缩机电机(9)供电；若蓄电池(15) 中的电能不足，则可引入空压机主电源(16)向空气压缩机电机(9)供电。

所述控制单元ECU根据所述车身高度传感器、簧上质量垂向振动加速度传感器、簧上质量位移传感器、簧下质量位移传感器传递的信号，进行车身高度调节和空气弹簧刚度调节计算，进而实现对空气弹簧电磁阀、空气压缩机电机、放气电磁阀、充气电磁阀、排气电磁阀、附加气室电磁阀、附加气室电磁阀的直接控制。

所述簧上质量位移传感器与簧下质量位移传感器传递的信号主要用于计算空气悬架系统的动行程，为空气悬架系统刚度调节提供依据。

综上，本实用新型通过引入气动马达，可以实现将悬架系统车身高度调节和空气弹簧刚度调节过程中的气体压力能转化机械能，进而通过发电机转化为电能，完成系统能量的有效回收，可以降低电控空气悬架系统的整体能耗，优势显著。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种能够实现自馈能的电控空气悬架系统，其特征在于，所述系统主要包括空气弹簧(1)、簧上质量(2)、减振器(3)、簧下质量(4)、空气弹簧电磁阀(5)、单向阀(6)、空气干燥器(7)、空气压缩机本体(8)、空气压缩机电机(9)、放气电磁阀(10)、气动马达(11)、充气电磁阀(12)、大气环境(13)、发电机(14)、蓄电池(15)、空压机主电源(16)、储气罐(17)、排气电磁阀(18)、第一附加气室电磁阀(19)、第一附加气室(20)、第二附加气室电磁阀(21)、第二附加气室(22)、车身高度传感器(23)、簧上质量垂向振动加速度传感器(24)、簧上质量位移传感器(25)、簧下质量位移传感器(26)以及系统控制单元ECU(27)，所述系统能够根据车辆实际行驶工况进行车身高度调节和空气弹簧刚度调节，所述车身高度调节是通过对空气弹簧进行充放气调节实现，所述空气弹簧刚度调节是通过连接或断开附加气室进行实现，所述系统在空气弹簧放气至大气环境或在主气室与附加气室间气体流动过程中，通过驱动气动马达带动发电机工作，实现能量回收，并将能量储存在蓄电池中，所述蓄电池作为辅助电源可以向空气压缩机供电，从而实现系统自馈能。

2.根据权利要求1所述的一种能够实现自馈能的电控空气悬架系统，其特征在于，所述第一附加气室(20)和第二附加气室(22)的体积不相等，系统通过控制空气弹簧(1)不连附加气室、只连第一附加气室(20)、只连第二附加气室(22)、同时连接第一附加气室(20)和第二附加气室(22)实现空气悬架系统刚度的四级调节。

3.根据权利要求1所述的一种能够实现自馈能的电控空气悬架系统，其特征在于，所述气动马达(11)安装在放气电磁阀(10)之后的管路上，在空气弹簧(1)放气或者空气弹簧(1)与第一附加气室(20)和第二附加气室(22)间有气体交互过程中，所述气动马达(11)能够开展工作并驱动发电机(14)发电。

4.根据权利要求1所述的一种能够实现自馈能的电控空气悬架系统，其特征在于，所述控制单元ECU(27)根据所述车身高度传感器(23)、簧上质量垂向振动加速度传感器(24)、簧上质量位移传感器(25)、簧下质量位移传感器(26)传递的信号，进行车身高度调节和空气弹簧刚度调节计算，进而实现对空气弹簧电磁阀(5)、空气压缩机电机(9)、放气电磁阀(10)、充气电磁阀(12)、排气电磁阀(18)、第一附加气室电磁阀(19)、第二附加气室电磁阀(21)的直接控制。

Images