CN2678939Y - 车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置 - Google Patents

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寇宝泉
李立毅
程树康
李小鹏
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Abstract

本实用新型公开一种车辆上使用的减振装置——车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置。它包括直线发电机(1)、电力变换器(2)和能量存储单元(4)，直线发电机(1)的三相电流输出端连接在电力变换器(2)的三相电流输入端上，电力变换器(2)的输出端的正极和负极分别连接能量存储单元的正极和负极。本实用新型的减振装置在应用时，把直线发电机(1)的动子(1－1)固定连接在车辆的簧上质量处，把直线发电机(1)的定子(1－2)固定连接在车辆的簧下质量处。本实用新型使用直线发电机，构成一种车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置，提高了悬架的减振性能，节约了能源。该减振装置既可以应用于车辆悬架，也可以应用于车辆座椅的减振。具有设计合理、结构简单和具有较大推广价值的优点。

Description

车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置
技术领域：本实用新型涉及一种车辆上使用的减振装置。
背景技术：现有的车辆悬架系统可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架。被动悬架由于无需输入外部能量和结构简单等优点而获得广泛应用。目前使用最普遍的是单筒式液力减振器和套筒式液力减振器两种类型。这两种减振器在工作过程中不能调节阻尼大小，不能满足车辆悬架振动控制的特性要求。因此，被动悬架的减振效果较差。半主动悬架由可调弹簧或可调阻尼器构成，与全主动悬架相比，最大优点是工作几乎不消耗发动机的功率，结构简单，造价较低，因此受到广泛重视。主动悬架采用有源或无源可控元件组成一个闭环或开环的控制系统，根据车辆系统的运动状态和外部输入的变化(路面激励或驾驶员方向盘操作)做出反应，主动地调整和产生所需的控制力，使悬架始终处于最佳减振状态。目前，主动控制悬架系统主要以高压液体作为能量，根据其控制方式可分为流量控制型和压力控制型两类。虽然主动控制悬架系统已应用于实车，但其市场普及依然存在很大困难，这主要是由于现有的主动液力悬架结构复杂、成本高、耗能大。因此，研究被动阻尼和主动阻尼相结合的复合减振方法的主动悬架是减少能耗的途径之一。
实用新型内容：为了克服现有车辆悬架结构复杂、成本高、耗能大的缺陷，提供一种结构简单而且能把振动能转化为电能进行回馈的电磁减振装置。本实用新型通过下述方案实现：一种车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置，它包括直线发电机1、电力变换器2和能量存储单元4，直线发电机1的三相电流输出端连接在电力变换器2的三相电流输入端上，电力变换器2的输出端的正极和负极分别连接能量存储单元4的正极和负极。本实用新型的减振装置在应用时，把直线发电机1的动子1-1固定连接在车辆的簧上质量处，把直线发电机1的定子1-2固定连接在车辆的簧下质量处，如此设置当车辆在行驶时如发生振动，动子1-1和定子1-2就发生相对运动，从而转换出交流形式的电能，该交流电经电力变换器2转变为直流电存储在能量存储单元4中，动子1-1和定子1-2之间的电磁力对动子1-1和定子1-2之间的运动产生阻尼作用，因此能够减振。本实用新型减振器不需耗能而且能把电能反馈回车辆的蓄电池。本实用新型使用直线发电机，构成一种车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置，提高了悬架的减振性能，节约了能源，并降低了悬架的成本。该减振装置既可以应用于车辆悬架，也可以应用于车辆座椅的减振。具有设计合理、结构简单和具有较大推广价值的优点。
附图说明：图1是本实用新型的结构示意图，图2是实施方式三和实施方式四的结构示意图。
具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。它由直线发电机1、电力变换器2和能量存储单元4组成，直线发电机1的三相电流输出端连接在电力变换器2的三相电流输入端上，电力变换器2的输出端的正极和负极分别连接能量存储单元4的正极和负极。直线发电机1为多相交流直线发电机，可以为多相永磁同步直线发电机或多相开关磁阻直线发电机或多相感应子式直线发电机。直线发电机1的多相交流输出引出线连接到电力变换器2的输入端，电力变换器2是采用交流-直流-直流的电能变换方式的电力电子装置，它先把直线发电机1的多相交流输出进行整流、滤波，变成某一电压的直流，然后利用DC/DC变换器把该直流电能转换为另一种电压、电流的直流电能输出给能量存储单元4，能量存储单元4为蓄电池或超级电容器，可将电能存储于其中。
具体实施方式二：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，它还包括控制单元3、载荷传感器5、加速度传感器6和位移传感器7，控制单元3的输出端连接在电力变换器2的控制端A上，控制单元3的三个输入端分别连接在载荷传感器5、加速度传感器6和位移传感器7的输出端上。其它组成和连接关系与实施方式一相同。本实施方式在应用时，载荷传感器5用于拾取车辆的载重量大小的信号，加速度传感器6用于拾取车辆的簧上质量相对于簧下质量运动的加速度信号，也就是拾取振动的加速度信号，位移传感器7拾取用于判断车辆振动的方向(如簧上质量是向下还是向上运动)的信号。根据车辆载重量大小、振动加速度和振动方向，通过控制单元3来调节电力变换器2向能量存储单元4蓄能的功率，从而能够调节直线发电机1中动子1-1和定子1-2之间的电磁力，也就相当于改变了减振器中阻尼力的大小，从而使减振效果更好。本实用新型悬架振动主动控制的基本思想是利用传感器连续检测车体、车轴的响应(位移、速度、加速度等)，将这些响应作为控制器的输入，用控制器的输出去控制作动机构，在车体和车轴间施加力或力矩，以满足一定的振动性能指标要求。
具体实施方式三：下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是，电力变换器2由三相桥式整流电路2-1、电容C1、电感L1、电容C2、功率晶体管G、和二极管D1组成，三相桥式整流电路2-1的三个输入端分别连接在直线发电机1的三个输出端上，三相桥式整流电路2-1的正极输出端连电容C1的正极和电感L1的一端，电感L1的另一端连二极管D1的正极和功率晶体管G的集电极，二极管D1的负极连电容C2的正极和能量存储单元4的正极，能量存储单元4的负极连电容C2的负极、功率晶体管G的发射极、电容C1的负极和三相桥式整流电路2-1的负极输出端。本实施方式中，电力变换器2把直线发电机上产生的交流电转变成直流电，通过在功率晶体管G的基极加控制信号来调节输出的电压从而完成对直线发电机1的反馈控制。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式三的不同点是，控制单元3由微处理器3-1和驱动电路3-2组成，微处理器3-1的三个输入端分别连载荷传感器5、加速度传感器6和位移传感器7的输出端，微处理器3-1的输出端连驱动电路3-2的输入端，驱动电路3-2的输出端连功率晶体管G的基极。控制单元3采用脉宽调制方式控制功率晶体管G的断与通，采用由传感器拾取车身绝对速度、或车身对车轴的相对速度、车身的加速度等信号，经8位或16位微处理器发出指令执行实时控制，利用控制单元3中的控制算法去控制电力变换器2，把发电机发出的电能回馈到能量存储单元4中，并通过控制发电机输出功率的大小，能够间接控制减振所需衰减力的大小，以达到减振的目的。
具体实施方式五：本实施方式与实施方式三的不同点是，所述功率晶体管G选用绝缘栅双极晶体管IGBT、场效应管MOSFET或大功率三极管GTR等。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

Claims (7)

1、一种车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置，其特征是它包括直线发电机(1)、电力变换器(2)和能量存储单元(4)，直线发电机(1)的三相电流输出端连接在电力变换器(2)的三相电流输入端上，电力变换器(2)的输出端的正极和负极分别连接能量存储单元(4)的正极和负极。
2、根据权利要求1所述的车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置，其特征在于直线发电机(1)为多相交流直线发电机、多相永磁同步直线发电机、多相开关磁阻直线发电机或多相感应子式直线发电机。
3、根据权利要求1所述的车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置，其特征在于能量存储单元(4)为蓄电池或超级电容器。
4、根据权利要求1所述的车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置，其特征在于它还包括控制单元(3)、载荷传感器(5)、加速度传感器(6)和位移传感器(7)，控制单元(3)的输出端连接在电力变换器(2)的控制端A上，控制单元(3)的三个输入端分别连接在载荷传感器(5)、加速度传感器(6)和位移传感器(7)的输出端上。
5、根据权利要求1所述的车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置，其特征在于电力变换器(2)由三相桥式整流电路(2-1)、电容(C1)、电感(L1)、电容(C2)、功率晶体管(G)、和二极管(D1)组成，三相桥式整流电路(2-1)的三个输入端分别连接在直线发电机(1)的三个输出端上，三相桥式整流电路(2-1)的正极输出端连电容(C1)的正极和电感(L1)的一端，电感(L1)的另一端连二极管(D1)的正极和功率晶体管(G)的集电极，二极管(D1)的负极连电容(C2)的正极和能量存储单元(4)的正极，能量存储单元(4)的负极连电容(C2)的负极、功率晶体管(G)的发射极、电容(C1)的负极和三相桥式整流电路(2-1)的负极输出端。
6、根据权利要求5所述的车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置，其特征在于控制单元(3)由微处理器(3-1)和驱动电路(3-2)组成，微处理器(3-1)的三个输入端分别连载荷传感器(5)、加速度传感器(6)和位移传感器(7)的输出端，微处理器(3-1)的输出端连驱动电路(3-2)的输入端，驱动电路(3-2)的输出端连功率晶体管(G)的基极。
7、根据权利要求5所述的车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置，其特征在于所述功率晶体管(G)选用绝缘栅双极晶体管、场效应管或大功率三极管。
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