基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收系統(tǒng)及控制方法。采用液壓馬達(dá)、發(fā)電機(jī)和可控變流器將液壓減振器吸收的部分振動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能存儲(chǔ)于電儲(chǔ)能元件中，提高能量利用率并降低發(fā)熱量。根據(jù)電儲(chǔ)能元件荷電狀態(tài)信息和車輛振動(dòng)信息，利用可控變流器控制發(fā)電機(jī)電流，實(shí)現(xiàn)阻尼特性可調(diào)而無需外部供能。采用節(jié)流閥和液壓馬達(dá)串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)能量回收功能失效或電儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)飽和導(dǎo)致發(fā)電過程停止時(shí)，系統(tǒng)可單獨(dú)由節(jié)流閥進(jìn)行被動(dòng)減振，具有較好的可靠性。
【專利說明】基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓傳動(dòng)和發(fā)電技術(shù)，尤其涉及一種將液壓減振器的振動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能并進(jìn)行存儲(chǔ)的裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓減振器是車輛懸架系統(tǒng)的常用元件，主要用于隔離和衰減道路對(duì)車體的振動(dòng)與沖擊，在提高行駛平順性和乘坐舒適性等方面發(fā)揮著重要作用。在外部激勵(lì)下，液壓減振器內(nèi)部的油液反復(fù)通過一些節(jié)流孔道從而產(chǎn)生抑制振動(dòng)的阻尼力。然而，液壓減振器通常將吸收的振動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱量耗散掉，不僅浪費(fèi)了能量，還會(huì)導(dǎo)致元件發(fā)熱和壽命降低，此外若要調(diào)節(jié)阻尼往往需要額外供能。
[0003]將振動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能以實(shí)現(xiàn)回收再利用是液壓減振器節(jié)能降耗的一項(xiàng)有效措施?，F(xiàn)有的能量回收方案中，液壓減振器的阻尼特性完全取決于發(fā)電過程，當(dāng)發(fā)電過程停止時(shí)，液壓減振器將失去減振功能，導(dǎo)致可靠性較差；而且回收的電能需要相應(yīng)的耗能負(fù)載，而負(fù)載的阻值大小會(huì)影響液壓減振器的阻尼特性。電動(dòng)/混合動(dòng)力車輛由于配備了與動(dòng)力電機(jī)連接的電儲(chǔ)能元件如超級(jí)電容或動(dòng)力電池，為能量回收過程的阻尼控制和再利用途徑提供了新的思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收系統(tǒng)及控制方法，尤其適用于電動(dòng)/混合動(dòng)力車輛，可通過將振動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能存儲(chǔ)于電儲(chǔ)能元件中以提高能量利用率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)在無需外部供能條件下的阻尼特性可調(diào)，而且當(dāng)電儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)飽和時(shí)可切換到被動(dòng)減振模式。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收系統(tǒng)包括:活塞組件和減振器缸體，活塞組件安裝在減振器缸體內(nèi)并可相對(duì)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；活塞組件將減振器缸體的內(nèi)部腔體分為無桿腔和有桿腔，無桿腔和有桿腔之間的油路通過單向閥連接，無桿腔和油箱之間的油路通過單向閥連接，有桿腔和油箱之間的油路通過節(jié)流閥以及液壓馬達(dá)連接；液壓馬達(dá)的伸出軸連接發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的繞組接線端連接可控變流器的輸入端；可控變流器的輸出端連接電儲(chǔ)能元件，可控變流器的控制端連接控制單元；控制單元采集車輛的振動(dòng)信息和電儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)信息并通過控制方法處理后，輸出對(duì)可控變流器的控制信號(hào)。
[0007]基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收控制方法包括以下步驟:1)控制單元初始化；2)采集電儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)信息；3)判斷電儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)是否飽和，如果是，可控變流器不使能，再執(zhí)行步驟2);如果否，執(zhí)行步驟4) ；4)采集車輛的振動(dòng)信息；5)根據(jù)阻尼特性調(diào)節(jié)策略輸出發(fā)電機(jī)的電流目標(biāo)值；6)可控變流器使能并對(duì)發(fā)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行控制，再執(zhí)行步驟2)。
[0008]本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比，具有有益的效果是:[0009](I)本發(fā)明利用液壓馬達(dá)、發(fā)電機(jī)和可控變流器將液壓減振器吸收的部分振動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能存儲(chǔ)于電儲(chǔ)能元件，提高了能量利用率并降低了發(fā)熱量。存儲(chǔ)的能量可為其它設(shè)備供電，比如電動(dòng)/混合動(dòng)力車輛的動(dòng)力電機(jī)。
[0010](2)本發(fā)明根據(jù)電儲(chǔ)能元件荷電狀態(tài)信息和車輛振動(dòng)信息，利用可控變流器控制發(fā)電機(jī)電流，可以實(shí)現(xiàn)阻尼特性可調(diào)而無需外部供能。
[0011](3)本發(fā)明采用節(jié)流閥和液壓馬達(dá)-發(fā)電機(jī)串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)能量回收功能失效或電儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)飽和導(dǎo)致發(fā)電過程停止時(shí)，系統(tǒng)可單獨(dú)由節(jié)流閥進(jìn)行被動(dòng)減振，具有較好的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明提供的基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖中:1、活塞組件，2、減振器缸體，3、單向閥，4、單向閥，5、節(jié)流閥，6、液壓馬達(dá)，7、油箱，8、發(fā)電機(jī)，9、控制單元，10、可控變流器，11、電儲(chǔ)能元件，12、無桿腔，13、有桿腔。
[0014]圖2是本發(fā)明提供的基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]如附圖1所示，本發(fā)明所述的基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收系統(tǒng)包括活塞組件I和減振器缸體2，活塞組件I安裝在減振器缸體2內(nèi)并可相對(duì)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；活塞組件I將減振器缸體2的內(nèi)部腔體分為無桿腔12和有桿腔13，無桿腔12和有桿腔13之間的油路通過單向閥3連接，無桿腔12和油箱7之間的油路通過單向閥4連接，有桿腔13和油箱7之間的油路通過節(jié)流閥5以及液壓馬達(dá)6連接；液壓馬達(dá)6的伸出軸連接發(fā)電機(jī)8，發(fā)電機(jī)8的繞組接線端連接可控變流器10的輸入端；可控變流器10的輸出端連接電儲(chǔ)能元件11，可控變流器10的控制端連接控制單元9 ;控制單元9采集車輛的振動(dòng)信息和電儲(chǔ)能元件11的荷電狀態(tài)信息并通過控制方法處理后，輸出對(duì)可控變流器10的控制信號(hào)。
[0017]如圖2所示，本發(fā)明所述的基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收控制方法包括以下步驟:1)控制單元初始化；2)采集電儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)信息；3)判斷電儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)是否飽和，如果是，可控變流器不使能，再執(zhí)行步驟2);如果否，執(zhí)行步驟4) ;4)采集車輛的振動(dòng)信息；5)根據(jù)阻尼特性調(diào)節(jié)策略輸出發(fā)電機(jī)的電流目標(biāo)值；6)可控變流器使能并對(duì)發(fā)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行控制，再執(zhí)行步驟2)。
[0018]本發(fā)明的工作原理如下:
[0019]( I)活塞組件I和減振器缸體2在外部振動(dòng)激勵(lì)下產(chǎn)生相對(duì)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞組件I伸出時(shí)，單向閥3關(guān)閉，單向閥4打開，油箱7為無桿腔12補(bǔ)充油液，有桿腔13排出的壓力油經(jīng)過節(jié)流閥5和液壓馬達(dá)6回到油箱7 ;當(dāng)活塞組件I縮回時(shí)，單向閥3打開，單向閥4關(guān)閉，無桿腔12排出的壓力油一部分為有桿腔13補(bǔ)充油液，另一部分同樣經(jīng)過節(jié)流閥5和液壓馬達(dá)6后回到油箱7。
[0020](2)節(jié)流閥5和液壓馬達(dá)6對(duì)經(jīng)過自身的壓力油產(chǎn)生阻尼作用，其中節(jié)流閥5的阻尼特性是固定的，液壓馬達(dá)6的阻尼特性可以通過控制發(fā)電機(jī)8的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0021](3)控制單元9采集電儲(chǔ)能元件11的荷電狀態(tài)信息并判斷是否飽和，如果是，則無法對(duì)電儲(chǔ)能元件充電，此時(shí)將可控變流器10設(shè)置為不使能，即單獨(dú)由節(jié)流閥5實(shí)現(xiàn)阻尼特性不可調(diào)的被動(dòng)減振；如果否，則采集車輛的振動(dòng)信息，再根據(jù)阻尼特性調(diào)節(jié)策略得到發(fā)電機(jī)8的電流目標(biāo)值，然后將可控變流器10設(shè)置為使能并對(duì)發(fā)電機(jī)8的實(shí)際電流進(jìn)行控制，即由節(jié)流閥5和液壓馬達(dá)6共同實(shí)現(xiàn)阻尼特性可調(diào)的半主動(dòng)減振，同時(shí)將部分振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成電能并存儲(chǔ)于電儲(chǔ)能元件11中。
[0022](4)電儲(chǔ)能元件11的荷電狀態(tài)信息和車輛的振動(dòng)信息可通過相應(yīng)傳感器進(jìn)行測(cè)量以及信號(hào)處理得到。
[0023]最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收系統(tǒng)，其特征在于:包括活塞組件(I)和減振器缸體(2)，活塞組件(I)安裝在減振器缸體(2)內(nèi)并可相對(duì)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；活塞組件(I)將減振器缸體(2)的內(nèi)部腔體分為無桿腔(12)和有桿腔(13)，無桿腔(12)和有桿腔(13)之間的油路通過單向閥(3)連接，無桿腔(12)和油箱(7)之間的油路通過單向閥(4)連接，有桿腔(13)和油箱(7)之間的油路通過節(jié)流閥(5)以及液壓馬達(dá)(6)連接；液壓馬達(dá)(6)的伸出軸連接發(fā)電機(jī)(8)，發(fā)電機(jī)⑶的繞組接線端連接可控變流器(10)的輸入端；可控變流器(10)的輸出端連接電儲(chǔ)能元件(11)，可控變流器(10)的控制端連接控制單元(9);控制單元(9)采集車輛的振動(dòng)信息和電儲(chǔ)能元件(11)的荷電狀態(tài)信息并通過控制方法處理后，輸出對(duì)可控變流器(10)的控制信號(hào)。
2.基于電儲(chǔ)能元件的液壓減振器能量回收控制方法，其特征在于:包括以下步驟:1)控制單元初始化；2)采集電儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)信息；3)判斷電儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)是否飽和，如果是，可控變流器不使能，再執(zhí)行步驟2);如果否，執(zhí)行步驟4) ；4)采集車輛的振動(dòng)信息；5)根據(jù)阻尼特性調(diào)節(jié)策略輸出發(fā)電機(jī)的電流目標(biāo)值；6)可控變流器使能并對(duì)發(fā)電機(jī)的實(shí)際電流進(jìn)行控制，再執(zhí)行步驟2)。
【文檔編號(hào)】F03G7/08GK103722996SQ201410011234
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】王滔 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)