一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)與方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)與方法，當(dāng)振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力大于蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，利用振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)帶動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)開始動(dòng)作，讓發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)，為蓄電池充電；當(dāng)振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力大于蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，利用蓄電池中的電能驅(qū)動(dòng)控制發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生減振力，以抵消振動(dòng)力。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存在蓄電池中，實(shí)現(xiàn)的能量的再利用，且當(dāng)振動(dòng)能量較大、又可以利用蓄電池中的電能驅(qū)動(dòng)控制發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生減振力來抵消振動(dòng)力，相比于現(xiàn)有技術(shù)需要引入外界能量來生成減振力的方案節(jié)約了能量。
【專利說明】一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及振動(dòng)消減控制【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]振動(dòng)廣泛存在于物體的運(yùn)動(dòng)過程中，例如汽車運(yùn)行時(shí)，由于路面不平產(chǎn)生的激勵(lì)通過車輪傳遞到車體，使車體產(chǎn)生振動(dòng)并影響汽車的舒適性、安全性和可操控性。由于振動(dòng)是一種不平衡的能量形式，為了實(shí)現(xiàn)減振目的，現(xiàn)有的振動(dòng)能量控制方法主要包括能量流出振動(dòng)控制方法和能量流入振動(dòng)控制方法。
[0003]其中，能量流出振動(dòng)控制方法是指，將振動(dòng)能量引出振動(dòng)體系，例如在汽車車體和車輪之間安裝的阻尼減振器就是將振動(dòng)能量的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能、聲能等耗散掉從而產(chǎn)生減振力。能量流入振動(dòng)控制方法是指，將外部的能量引入到振動(dòng)體系，例如主動(dòng)減振采用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生與振動(dòng)方向相反的減振力，通過引入減振力來抵消從車輛傳遞到車體的振動(dòng)能量。
[0004]然而不難發(fā)現(xiàn)，利用能量流出振動(dòng)控制方法只是將部分振動(dòng)能量消耗，其剩余的部分不平衡的振動(dòng)能量無法消除，限制了振動(dòng)控制的效果，且通過阻尼減振器等耗散掉振動(dòng)能量的方式造成了能量的浪費(fèi)。而利用能量流入振動(dòng)控制方法，其通過引入與振動(dòng)方向相反、且與振動(dòng)力大小相等的減振力來抵消振動(dòng)能量，相較于能量流出振動(dòng)控制方法可以達(dá)到更優(yōu)的減振效果。但是由于能量流入振動(dòng)控制方法需要引入外界能量來生成減振力，這無疑在浪費(fèi)振動(dòng)能量的基礎(chǔ)上，還加載了其他能量的浪費(fèi)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)與方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用能量流出振動(dòng)控制方法存在振動(dòng)控制的效果不佳且能量浪費(fèi)，以及采用能量流出振動(dòng)控制方法存在能量浪費(fèi)的問題。技術(shù)方案如下:
[0006]基于本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)，包括上連接頭、下連接頭和振動(dòng)體系，其中所述上連接頭和所述下連接頭分別與所述振動(dòng)體系相連，所述振動(dòng)體系包括活塞桿、壓縮氣體、液壓油、活塞、活塞溢流閥、活塞單向閥、內(nèi)缸單向閥、內(nèi)缸和外缸，其中，
[0007]所述上連接頭與所述活塞桿的一端連接，所述活塞桿的另一端上裝有所述活塞，所述活塞溢流閥和所述活塞單向閥設(shè)置在所述活塞上；所述內(nèi)缸單向閥安裝在所述內(nèi)缸底部；所述內(nèi)缸的外部同心安裝所述外缸；所述外缸與所述下連接頭連接；所述內(nèi)缸的缸體內(nèi)和所述外缸的一部分缸體內(nèi)裝有所述液壓油；所述外缸的另一部分缸體內(nèi)充滿所述壓縮空氣；
[0008]所述控制系統(tǒng)還包括:
[0009]通過油管與所述內(nèi)缸的上腔和所述外缸的下部分連接的油泵油馬達(dá)；
[0010]與所述油泵油馬達(dá)直接連接的發(fā)電電動(dòng)機(jī)；
[0011]與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)電連接的雙向變流器；
[0012]與所述雙向變流器連接的蓄電池；
[0013]與所述振動(dòng)體系連接，用于檢測振動(dòng)信號的振動(dòng)傳感器；
[0014]以及與所述振動(dòng)傳感器連接，用于接收所述振動(dòng)傳感器發(fā)送的檢測到的所述振動(dòng)信號，并同時(shí)與所述蓄電池連接，用于檢測所述蓄電池兩端荷電狀態(tài)信號的微控制單元MCU ;
[0015]所述MCU用于，當(dāng)所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力大于所述蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，控制調(diào)整所述雙向變流器的控制角，以使得在所述蓄電池的電能驅(qū)動(dòng)下，控制所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生減振力，以抵消所述振動(dòng)力；
[0016]以及用于，當(dāng)所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力不大于所述蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，控制調(diào)整所述雙向變流器的控制角，以使得利用所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，為所述蓄電池充電。
[0017]優(yōu)選地，還包括與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)電連接的整流器，以及與所述整流器串聯(lián)連接的耗能電阻；其中，
[0018]所述MCU還與所述整流器連接；
[0019]此時(shí)所述MCU用于，當(dāng)所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力大于所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，控制調(diào)整所述雙向變流器的控制角，以使得在所述蓄電池的電能驅(qū)動(dòng)下，控制所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生減振力，以抵消所述振動(dòng)力；
[0020]用于，當(dāng)所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力不大于所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力，且不大于所述蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，控制調(diào)整所述雙向變流器的控制角，以使得利用所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，為所述蓄電池充電。
[0021]以及用于，當(dāng)所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力不大于所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力，且大于所述蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，同時(shí)控制調(diào)整所述雙向變流器的控制角和所述整流器的控制角，以使得所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量一部分用于驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，為所述蓄電池充電，另一部分通過所述耗能電阻消耗掉。
[0022]優(yōu)選地，所述活塞單向閥與所述內(nèi)缸單向閥的關(guān)斷方向相同，與所述活塞溢流閥的關(guān)斷方向相反。
[0023]基于本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供的一種振動(dòng)能量的控制方法，應(yīng)用于上述權(quán)利要求所述的振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)中，所述方法包括:獲取振動(dòng)體系當(dāng)前的振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F(t);其中t大于等于O ;
[0024]獲取所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)；
[0025]依據(jù)所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)和所述蓄電池的參數(shù)信息，計(jì)算得到所述蓄電池當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)；
[0026]參考所述振動(dòng)體系當(dāng)前的應(yīng)用場景，選擇一種外部減振算法，依據(jù)所述振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F(t)，利用所述外部減振算法計(jì)算得到當(dāng)前振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)所需的減振力F(t+1)；
[0027]判斷所述減振力F(t+1)是否大于所述最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)；
[0028]如果大于，控制雙向變流器的整流控制電壓Cl⑴等于0，斷開所述振動(dòng)體系產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池流動(dòng)的通路；
[0029]依據(jù)所述減振力F(t+1)計(jì)算所述雙向變流器的逆變控制的控制角，并將其轉(zhuǎn)換為逆變控制電壓C2(t)，且控制打開所述蓄電池的能量流向所述振動(dòng)體系的通路；
[0030]輸出所述逆變控制電壓C2 (t)對應(yīng)的逆變控制脈沖寬度調(diào)制PWM信號，以控制調(diào)整所述雙向變流器的逆變控制角；
[0031]利用所述蓄電池的電能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，以驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)工作在油泵狀態(tài)，從而產(chǎn)生與所述減振力F(t+Ι)振動(dòng)方向相反的減振力；
[0032]如果不大于，控制所述雙向變流器的逆變控制電壓C2(t)等于0，斷開所述蓄電池的能量流向所述振動(dòng)體系的通路；
[0033]依據(jù)所述減振力F (t+Ι)和所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC (t)，計(jì)算得到所述雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)，且控制打開所述振動(dòng)體系產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池流動(dòng)的通路；
[0034]輸出所述雙向變流器的整流控制電壓Cl⑴對應(yīng)的PWM信號，以控制調(diào)整所述雙向變流器的整流控制角；
[0035]利用所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，為所述蓄電池充電。
[0036]優(yōu)選地，所述振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)還包括與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)電連接的整流器，以及與所述整流器串聯(lián)連接的耗能電阻；其中，所述MCU還與所述整流器連接；
[0037]所述方法還包括:
[0038]依據(jù)所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)、所述蓄電池的參數(shù)信息以及所述耗能電阻的阻值，計(jì)算得到所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力F2(t+1)；
[0039]此時(shí)所述方法還包括:
[0040]先判斷所述減振力F(t+1)是否大于所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力F2(t+1)；
[0041]如果大于，控制所述整流器的控制電壓C2(t)等于0，斷開所述振動(dòng)體系產(chǎn)生的振動(dòng)能量向所述耗能電阻流動(dòng)的通路，同時(shí)控制雙向變流器的整流控制電壓Cl(t)等于0，斷開所述振動(dòng)體系產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池流動(dòng)的通路；
[0042]進(jìn)而依據(jù)所述減振力F(t+1)計(jì)算所述雙向變流器的逆變控制的控制角，并將其轉(zhuǎn)換為逆變控制電壓C2(t)，且控制打開所述蓄電池的能量流向所述振動(dòng)體系的通路；
[0043]輸出所述逆變控制電壓C2⑴對應(yīng)的逆變控制脈沖寬度調(diào)制PWM信號，以控制調(diào)整所述雙向變流器的逆變控制角；
[0044]利用所述蓄電池的電能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，以驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)工作在油泵狀態(tài)，從而產(chǎn)生與所述減振力F(t+Ι)振動(dòng)方向相反的減振力；
[0045]如果不大于，在判斷所述減振力F(t+1)是否大于所述蓄電池當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl(t+1)；
[0046]如果所述減振力F(t+1)不大于所述蓄電池當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+1)，控制所述雙向變流器的逆變控制電壓C2(t)等于O，斷開所述蓄電池的能量流向所述振動(dòng)體系的通路；
[0047]進(jìn)而依據(jù)所述減振力F (t+Ι)和所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC (t)，計(jì)算得到所述雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)，且控制打開所述振動(dòng)體系產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池流動(dòng)的通路；
[0048]輸出所述雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)對應(yīng)的PWM信號，以控制調(diào)整所述雙向變流器的整流控制角；
[0049]利用所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，為所述蓄電池充電；
[0050]如果所述減振力F(t+1)大于所述蓄電池當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)，控制所述雙向變流器的逆變控制電壓C2(t)等于0，斷開所述蓄電池的能量流向所述振動(dòng)體系的通路；
[0051]選取所述雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)的最大值；
[0052]進(jìn)而依據(jù)所述減振力F(t+1)與所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力F2 (t+Ι)之差，計(jì)算得到所述整流器的控制角對應(yīng)的控制電壓Cl (t)，且控制打開所述振動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)能量向所述耗能電阻流動(dòng)的通路；
[0053]分別輸出所述整流器的控制電壓Cl⑴和所述雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)對應(yīng)的PWM信號，以控制調(diào)整所述雙向變流器完全工作在整流狀態(tài)，所述整流器工作在可控整流狀態(tài)；
[0054]其中，所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量一部分用于驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，為所述蓄電池充電，另一部分由所述耗能電阻消耗掉。
[0055]優(yōu)選地,所述蓄電池的參數(shù)信息包括所述蓄電池的容量參數(shù)信息和/或所述蓄電池的性能參數(shù)信息。
[0056]優(yōu)選地，所述外部減振算法包括天棚控制算法。
[0057]優(yōu)選地，所述產(chǎn)生與所述減振力F(t+1)振動(dòng)方向相反的減振力包括:
[0058]產(chǎn)生與所述減振力F(t+1)振動(dòng)方向相反、振動(dòng)力大小相等的減振力。
[0059]優(yōu)選地，所述雙向變流器和所述整流器的控制角可調(diào)。
[0060]優(yōu)選地，還包括:
[0061]判斷所述外部減振算法是否要求停車；
[0062]如果要求停車，停止當(dāng)前振動(dòng)能量的控制，采集下一 t+Ι時(shí)刻的各項(xiàng)參數(shù)；
[0063]如果沒有要求停車，返回步驟接收通過振動(dòng)傳感器檢測到的振動(dòng)體系當(dāng)前的振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F (t)。
[0064]應(yīng)用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)和方法，當(dāng)振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力大于蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，即振動(dòng)體系當(dāng)前的振動(dòng)能量較小時(shí)，利用振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)帶動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)開始動(dòng)作，讓發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)，為蓄電池充電；當(dāng)振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力大于蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，即振動(dòng)體系當(dāng)前的振動(dòng)能量較大時(shí)，利用蓄電池中的電能驅(qū)動(dòng)控制發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生減振力，以抵消振動(dòng)力。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存在蓄電池中，實(shí)現(xiàn)了能量的再利用，且當(dāng)振動(dòng)能量較大時(shí)，又可以利用蓄電池中的電能驅(qū)動(dòng)控制發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生減振力來抵消振動(dòng)力，相比于現(xiàn)有技術(shù)需要引入外界能量來生成減振力的方案節(jié)約了能量。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對能量流入流出環(huán)節(jié)的可變控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0065]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0066]圖1為本發(fā)明提供的一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0067]圖2為本發(fā)明提供的一種振動(dòng)能量的控制方法的一種流程圖；
[0068]圖3為本發(fā)明提供的一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0069]圖4為本發(fā)明提供的一種振動(dòng)能量的控制方法的另一種流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0070]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0071]在介紹本發(fā)明前，發(fā)明人首先需要說明的是:現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)現(xiàn)減振時(shí)，傳統(tǒng)的減振器要么是把被減振物體的振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，要么是輸入一個(gè)與被減振物體振動(dòng)能大小相等、方向相反的能量抵消掉。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是提供一種新型的液壓減振器，本發(fā)明根據(jù)被減振物體的振動(dòng)情況，優(yōu)先將振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行存儲(chǔ)，如果轉(zhuǎn)換的電能不足以抵消全部的振動(dòng)能，再向被減振物體(本發(fā)明在下述過程描述中統(tǒng)稱為振動(dòng)體系)輸入相反的能量進(jìn)行抵消。
[0072]本發(fā)明欲保護(hù)的技術(shù)點(diǎn)包括，利用一套包括發(fā)電電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)泵等設(shè)備的裝置，通過對被減振物體與本減振器之間雙向的能量切換，實(shí)現(xiàn)對被減振物體的減振。
[0073]為了便于對本發(fā)明更好的理解，本發(fā)明下述實(shí)施例均以汽車減振的應(yīng)用場景為例進(jìn)行說明。當(dāng)然，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，本發(fā)明不只限于汽車減振【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明還可作為橋梁斜拉索的阻尼器，用于消減從橋梁傳遞到斜拉索產(chǎn)生的晃動(dòng)。本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，本發(fā)明并不對本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域做出限定，凡是可以應(yīng)用本發(fā)明的任何【技術(shù)領(lǐng)域】或場景都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0074]實(shí)施例一
[0075]請參閱圖1，其示出了本發(fā)明提供的一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖，包括:上連接頭100、下連接頭200和振動(dòng)體系300，其中，振動(dòng)體系300具體包括:活塞桿301、壓縮氣體302、液壓油303、活塞304、活塞溢流閥305、活塞單向閥306、內(nèi)缸單向閥307、內(nèi)缸308和外缸309。
[0076]具體在本實(shí)施例中，上連接頭100與活塞桿301的一端連接，活塞桿301的另一端上裝有活塞304，活塞溢流閥305和活塞單向閥306設(shè)置在活塞304上；內(nèi)缸單向閥307安裝在內(nèi)缸308底部；內(nèi)缸308的外部同心安裝外缸309 ;外缸309與下連接頭200連接；內(nèi)缸308的缸體內(nèi)和外缸309的一部分缸體內(nèi)裝有液壓油303 ;外缸309的另一部分缸體內(nèi)充滿壓縮空氣302，以補(bǔ)償振動(dòng)帶動(dòng)活塞304運(yùn)動(dòng)引起的缸內(nèi)油液體積變化。
[0077]在本實(shí)施例中，振動(dòng)體系300的振動(dòng)來自于上連接頭100與下連接頭200之間的相對往復(fù)位移，其產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)驅(qū)動(dòng)活塞304在內(nèi)缸308中上下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊?04將內(nèi)缸308分為上腔3081和下腔3082。
[0078]此外，控制系統(tǒng)還包括:油泵油馬達(dá)400、發(fā)電電動(dòng)機(jī)500、雙向變流器600、蓄電池700、振動(dòng)傳感器 800 和 MCU(Micro Controller Unit,微控制單兀)900。
[0079]在本發(fā)明中，內(nèi)缸308的上腔3081和外缸309的下部分分別通過油管與油泵油馬達(dá)400相連，油泵油馬達(dá)400直接連接發(fā)電電動(dòng)機(jī)500。當(dāng)內(nèi)缸308和外缸309之間的油液流動(dòng)帶動(dòng)油泵油馬達(dá)400工作在油馬達(dá)狀態(tài)時(shí)，發(fā)電電動(dòng)機(jī)500工作于發(fā)電狀態(tài)，當(dāng)蓄電池700向發(fā)電電動(dòng)機(jī)500供電時(shí)，發(fā)電電動(dòng)機(jī)500工作于電動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)油泵油馬達(dá)400實(shí)現(xiàn)油泵功能。
[0080]在本發(fā)明中，活塞單向閥306與內(nèi)缸單向閥307的關(guān)斷方向相同，并與活塞溢流閥305的關(guān)斷方向相反，這樣，本發(fā)明在上連接頭100和下連接頭200之間的振動(dòng)無論做壓縮運(yùn)動(dòng)還是拉伸運(yùn)動(dòng)，油泵油馬達(dá)400都在相同旋向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)振動(dòng)體系300的振動(dòng)能量過大時(shí)，活塞溢流閥305打開，實(shí)現(xiàn)對過大振動(dòng)能量的卸荷。
[0081]雙向變流器600與發(fā)電電動(dòng)機(jī)500電連接，雙向變流器600與蓄電池700連接。
[0082]在本實(shí)施例中，包括兩條能量流動(dòng)通路，第一通路為:蓄電池700的電能一雙向變流器600，此時(shí)的雙向變流器600工作于逆變狀態(tài)一發(fā)電電動(dòng)機(jī)500，此時(shí)的發(fā)電電動(dòng)機(jī)500工作于電動(dòng)狀態(tài)一油泵油馬達(dá)400，此時(shí)的油泵油馬達(dá)400在發(fā)電電動(dòng)機(jī)500的驅(qū)動(dòng)下工作于油泵狀態(tài)一活塞桿301，最終在上連接頭100和下連接頭200之間產(chǎn)生對振動(dòng)能量的抵消作用；第二通路為:上連接頭100和下連接頭200之間的振動(dòng)能量通過活塞桿301 —油泵油馬達(dá)400，此時(shí)的油泵油馬達(dá)400工作于油馬達(dá)狀態(tài)一發(fā)電電動(dòng)機(jī)500，此時(shí)油泵油馬達(dá)400帶動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)500工作于發(fā)電狀態(tài)一雙向變流器600，此時(shí)的雙向變流器600工作于整流狀態(tài)一蓄電池700，為蓄電池700充電以產(chǎn)生對振動(dòng)能量的消耗作用。
[0083]振動(dòng)傳感器800安裝在待減振物體上，具體在本實(shí)施例中，可以安裝在振動(dòng)體系300上，用于實(shí)時(shí)檢測振動(dòng)體系300產(chǎn)生的振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F(t);其中t大于等于O。
[0084]同時(shí)，振動(dòng)傳感器800與MCU900連接，將檢測到的振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F(t)發(fā)送給 MCU900。
[0085]MCU900在與振動(dòng)傳感器800連接的同時(shí)，還與蓄電池700連接，用于檢測蓄電池700兩端荷電狀態(tài)信號SoC (t)。
[0086]在本實(shí)施例中，可以通過在蓄電池700兩端外接一個(gè)電阻，進(jìn)而把電阻上的電壓信號輸入MCU900，以實(shí)現(xiàn)檢測蓄電池700兩端的荷電狀態(tài)信號SoC (t)。
[0087]在本實(shí)施例中，MCU900通過檢測蓄電池700兩端獲取到的蓄電池700的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)，以及同時(shí)依據(jù)蓄電池700的參數(shù)信息，可以計(jì)算得到蓄電池700當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+1) ;MCU900還可以參考振動(dòng)體系300當(dāng)前的應(yīng)用場景，自動(dòng)選擇一種外部減振算法，依據(jù)接收到的振動(dòng)傳感器800發(fā)送的振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F(t)，利用選擇的該外部減振算法計(jì)算得到當(dāng)前振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)所需的減振力F (t+1)。
[0088]在本發(fā)明中具體地，當(dāng)振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力F(t+1)大于蓄電池700作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)時(shí)，MCU900控制調(diào)整雙向變流器600的控制角，以使得在蓄電池700的電能驅(qū)動(dòng)下，控制發(fā)電電動(dòng)機(jī)500產(chǎn)生減振力，以抵消振動(dòng)力，即打開上述第一通路；當(dāng)振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力不大于蓄電池700作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)時(shí)，控制調(diào)整雙向變流器600的控制角，以使得利用振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)400帶動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)500動(dòng)作，為蓄電池700充電，即打開上述第二通路。
[0089]為了更加清楚地對本實(shí)施例進(jìn)行說明，請參閱圖2，其示出了本發(fā)明提供的一種振動(dòng)能量的控制方法的一種流程圖，包括:
[0090]步驟101，MCU900獲取振動(dòng)體系300當(dāng)前的振動(dòng)信號a (t)和振動(dòng)力信號F (t)。其中t大于等于O。
[0091]在本實(shí)施例中，振動(dòng)傳感器800實(shí)時(shí)檢測振動(dòng)體系300的振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F(t)，并將檢測到的振動(dòng)體系300當(dāng)前的振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F(t)發(fā)送至MCU900。
[0092]步驟102，MCU900獲取蓄電池700的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)。
[0093]在本實(shí)施例中，通過檢測蓄電池700的兩端，獲取蓄電池700的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC ⑴。
[0094]顯然，對于上述步驟101與步驟102間的關(guān)系只是示例性的，當(dāng)然本發(fā)明還可以為先執(zhí)行步驟102，再執(zhí)行步驟101，或步驟102與步驟101同時(shí)執(zhí)行，此處本發(fā)明不做限制。
[0095]步驟103，MCU900依據(jù)蓄電池700的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)和蓄電池700的參數(shù)信息，計(jì)算得到蓄電池700當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)。
[0096]其中，蓄電池700的參數(shù)信息可以包括蓄電池700的容量參數(shù)信息和/或蓄電池700的性能參數(shù)信息。
[0097]其中，蓄電池700當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)表示的是當(dāng)前蓄電池700所能廣生的最大減振力。
[0098]步驟104，MCU900參考振動(dòng)體系300當(dāng)前的應(yīng)用場景，選擇一種外部減振算法，依據(jù)振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F(t)，利用該外部減振算法計(jì)算得到當(dāng)前振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)所需的減振力F(t+1)。
[0099]需要說明的是，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于不同的應(yīng)用場景時(shí)，需要選用與應(yīng)用場景相對應(yīng)的一種外部減振算法進(jìn)行計(jì)算。本實(shí)施例以汽車減振為例進(jìn)行說明，因此優(yōu)選的，本發(fā)明中的外部減振算法可以為天棚控制算法。
[0100]步驟105，MCU900判斷減振力F(t+1)是否大于最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)。如果大于，執(zhí)行步驟106，如果不大于，執(zhí)行步驟110。
[0101]步驟106，MCU900控制雙向變流器600的整流控制電壓Cl (t)等于0，斷開振動(dòng)體系300產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池700流動(dòng)的通路。
[0102]在本實(shí)施例中，當(dāng)減振力F(t+1)大于最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)，表明當(dāng)前蓄電池700不足以消耗掉振動(dòng)體系300產(chǎn)生的振動(dòng)能量，此時(shí)就需要控制蓄電池700驅(qū)動(dòng)雙向變流器600產(chǎn)生減振力，以抵消振動(dòng)力。
[0103]步驟107，MCU900依據(jù)減振力F(t+Ι)計(jì)算雙向變流器600的逆變控制的控制角，并將其轉(zhuǎn)換為逆變控制電壓C2(t)，且控制打開蓄電池700的能量流向振動(dòng)體系300的通路。
[0104]其中，雙向變流器600的逆變控制的控制角即雙向變流器600的逆變控制的占空比。本發(fā)明通過逆變控制電壓C2 (t)，通過調(diào)整控制角可調(diào)節(jié)地打開蓄電池700的能量流向振動(dòng)體系300的通路。
[0105]步驟108，MCU900輸出逆變控制電壓C2 (t)對應(yīng)的PWM(逆變控制脈沖寬度調(diào)制)信號，以控制調(diào)整雙向變流器600的逆變控制角。
[0106]步驟109，MCU900利用蓄電池700的電能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)500工作在電動(dòng)狀態(tài)，以驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)400工作在油泵狀態(tài)，從而產(chǎn)生與減振力F(t+1)振動(dòng)方向相反的減振力。
[0107]較優(yōu)的，本發(fā)明可以產(chǎn)生一與減振力F(t+1)振動(dòng)方向相反、振動(dòng)力大小相等的減振力。
[0108]步驟110，MCU900控制雙向變流器600的逆變控制電壓C2(t)等于0，斷開蓄電池700的能量流向振動(dòng)體系300的通路。
[0109]步驟111，MCU900依據(jù)減振力F(t+Ι)和蓄電池700的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)，計(jì)算得到雙向變流器600的整流控制電壓Cl (t)，且控制打開振動(dòng)體系300產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池700流動(dòng)的通路。
[0110]步驟112，MCU900輸出雙向變流器600的整流控制電壓Cl(t)對應(yīng)的P麗信號，以控制調(diào)整雙向變流器600的整流控制角。
[0111]步驟113，MCU900利用振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)400帶動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)500工作在發(fā)電狀態(tài)，為蓄電池700充電。
[0112]因此應(yīng)用本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)，當(dāng)振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力大于蓄電池700作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，即振動(dòng)體系300當(dāng)前的振動(dòng)能量較小時(shí)，利用振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)400帶動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)500開始動(dòng)作,讓發(fā)電電動(dòng)機(jī)500工作于發(fā)電狀態(tài)，為蓄電池700充電；當(dāng)振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力大于蓄電池700作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，即振動(dòng)體系300當(dāng)前的振動(dòng)能量較大時(shí)，利用蓄電池700中的電能驅(qū)動(dòng)控制發(fā)電電動(dòng)機(jī)500產(chǎn)生減振力，以抵消振動(dòng)力。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存在蓄電池700中，實(shí)現(xiàn)的能量的再利用，且當(dāng)振動(dòng)能量較大、又可以利用蓄電池700中的電能驅(qū)動(dòng)控制發(fā)電電動(dòng)機(jī)500產(chǎn)生減振力來抵消振動(dòng)力，相比于現(xiàn)有技術(shù)需要弓I入外界能量來生成減振力的方案節(jié)約了能量。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對能量流入流出環(huán)節(jié)的可變控制。
[0113]實(shí)施例二
[0114]在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上，請參閱圖3，其示出了本發(fā)明提供的一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，還包括:與發(fā)電電動(dòng)機(jī)500電連接的整流器1000，以及與整流器1000串聯(lián)連接的耗能電阻1100。其中，MCU900還與整流器1000連接。
[0115]此時(shí)，MCU900用于，當(dāng)振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力大于蓄電池700和耗能電阻1100共同作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，控制調(diào)整雙向變流器600的控制角，以使得在蓄電池700的電能驅(qū)動(dòng)下，控制發(fā)電電動(dòng)機(jī)500產(chǎn)生減振力，以抵消振動(dòng)力；當(dāng)振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力不大于蓄電池700和耗能電阻1100共同作用下的最大發(fā)電阻尼力，且不大于蓄電池700作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，控制調(diào)整雙向變流器600的控制角，以使得利用振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)400帶動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)500動(dòng)作，為蓄電池700充電；以及當(dāng)振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力不大于蓄電池700和耗能電阻1100共同作用下的最大發(fā)電阻尼力，且大于蓄電池700作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，同時(shí)控制調(diào)整雙向變流器600的控制角和整流器1000的控制角，以使得振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量一部分用于驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)400帶動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)500動(dòng)作，為蓄電池700充電，另一部分通過耗能電阻1100消耗掉。
[0116]為了更加清楚地對本實(shí)施例進(jìn)行說明，請參閱圖4，其示出了本發(fā)明提供的一種振動(dòng)能量的控制方法的另一種流程圖，包括:
[0117]步驟201，MCU900獲取振動(dòng)體系300當(dāng)前的振動(dòng)信號a (t)和振動(dòng)力信號F (t)。其中t大于等于O。
[0118]步驟202，MCU900獲取蓄電池700的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC (t)。
[0119]步驟203，MCU900依據(jù)蓄電池700的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)和蓄電池700的參數(shù)信息，計(jì)算得到蓄電池700當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)，并同時(shí)依據(jù)蓄電池700的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)、蓄電池700的參數(shù)信息以及耗能電阻1100的阻值大小，計(jì)算得到蓄電池700和耗能電阻1100共同作用下的最大發(fā)電阻尼力F2(t+1)。
[0120]其中，蓄電池700的參數(shù)信息可以包括蓄電池700的容量參數(shù)信息和/或蓄電池700的性能參數(shù)信息。
[0121]其中，蓄電池700當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)表示的是當(dāng)前蓄電池700所能產(chǎn)生的最大減振力。
[0122]其中，蓄電池700和耗能電阻1100共同作用下的最大發(fā)電阻尼力F2 (t+Ι)表示的是當(dāng)前蓄電池700與耗能電阻1100 —共所能產(chǎn)生的最大減振力。
[0123]步驟204，MCU900參考振動(dòng)體系300當(dāng)前的應(yīng)用場景，選擇一種外部減振算法，依據(jù)振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F(t)，利用該外部減振算法計(jì)算得到當(dāng)前振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)所需的減振力F(t+1)。
[0124]優(yōu)選地，外部減振算法為天棚控制算法。
[0125]步驟205，MCU900判斷減振力F(t+1)是否大于蓄電池700和耗能電阻1100共同作用下的最大發(fā)電阻尼力F2 (t+Ι)。如果大于，執(zhí)行步驟206，如果不大于，執(zhí)行步驟210。
[0126]步驟206，MCU900控制整流器1000的控制電壓C2 (t)等于0，斷開振動(dòng)體系300產(chǎn)生的振動(dòng)能量向耗能電阻1100流動(dòng)的通路，同時(shí)控制雙向變流器600的整流控制電壓Cl (t)等于0，斷開振動(dòng)體系300產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池700流動(dòng)的通路。
[0127]在本實(shí)施例中，當(dāng)減振力F (t+Ι)大于蓄電池700和耗能電阻1100共同作用下的最大發(fā)電阻尼力F2(t+1)，表明當(dāng)前蓄電池700和耗能電阻1100—同工作也不足以消耗掉振動(dòng)體系300產(chǎn)生的振動(dòng)能量，此時(shí)就需要控制蓄電池700驅(qū)動(dòng)雙向變流器600產(chǎn)生減振力，以抵消振動(dòng)力。
[0128]步驟207，MCU900依據(jù)減振力F(t+1)計(jì)算雙向變流器600的逆變控制的控制角，并將其轉(zhuǎn)換為逆變控制電壓C2(t)，且控制打開蓄電池700的能量流向振動(dòng)體系300的通路。
[0129]步驟208，MCU900輸出逆變控制電壓C2(t)對應(yīng)的PWM信號，以控制調(diào)整雙向變流器600的逆變控制角。
[0130]步驟209，MCU900利用蓄電池700的電能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)500工作在電動(dòng)狀態(tài)，以驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)400工作在油泵狀態(tài)，從而產(chǎn)生與減振力F(t+1)振動(dòng)方向相反的減振力。
[0131]較優(yōu)的，本發(fā)明可以產(chǎn)生一與減振力F(t+1)振動(dòng)方向相反、振動(dòng)力大小相等的減振力。
[0132]步驟210，MCU900判斷減振力F(t+1)是否大于蓄電池700當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)。如果不大于，執(zhí)行步驟211，如果大于，執(zhí)行步驟215。
[0133]步驟211，MCU900控制雙向變流器600的逆變控制電壓C2(t)等于0，斷開蓄電池700的能量流向所述振動(dòng)體系的通路。
[0134]步驟212，MCU900依據(jù)減振力F(t+1)和蓄電池700的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)，計(jì)算得到雙向變流器600的整流控制電壓Cl (t)，且控制打開振動(dòng)體系300產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池700流動(dòng)的通路。
[0135]步驟213，MCU900輸出雙向變流器600的整流控制電壓Cl(t)對應(yīng)的HVM信號，以控制調(diào)整雙向變流器600的整流控制角。
[0136]在本發(fā)明中，雙向變流器600和整流器1000的控制角均可調(diào)。
[0137]步驟214，MCU900利用振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)400帶動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)500工作在發(fā)電狀態(tài)，為蓄電池700充電。
[0138]步驟215，MCU900控制雙向變流器600的逆變控制電壓C2(t)等于0，斷開蓄電池700的能量流向振動(dòng)體系300的通路。
[0139]在本實(shí)施例中，當(dāng)蓄電池700的荷電狀態(tài)不足以消耗振動(dòng)能量，即蓄電池700已充滿或快充滿時(shí)，發(fā)電電動(dòng)機(jī)500的能量也可以流向整流器、通過耗能電阻1100轉(zhuǎn)化為熱能以消耗振動(dòng)能量。
[0140]步驟216，MCU900選取雙向變流器600的整流控制電壓Cl⑴的最大值。
[0141]此時(shí)，振動(dòng)體系的振動(dòng)能量向蓄電池700流出的通路完全開啟。
[0142]步驟217，MCU900依據(jù)減振力F(t+1)與蓄電池700和耗能電阻1100共同作用下的最大發(fā)電阻尼力F2 (t+Ι)之差，計(jì)算得到整流器1000的控制角對應(yīng)的控制電壓Cl (t)，且控制打開振動(dòng)系統(tǒng)300產(chǎn)生的振動(dòng)能量向耗能電阻1100流動(dòng)的通路。
[0143]步驟218，MCU900分別輸出整流器1000的控制電壓Cl (t)和雙向變流器600的整流控制電壓Cl (t)對應(yīng)的PWM信號，以控制調(diào)整雙向變流器600完全工作在整流狀態(tài)，整流器1000工作在可控整流狀態(tài)。
[0144]在本實(shí)施例中，振動(dòng)體系300當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量一部分用于驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)400帶動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)500工作在發(fā)電狀態(tài)，為蓄電池700充電，另一部分由耗能電阻1100消耗掉。
[0145]步驟219，MCU900判斷外部減振算法是否要求停車。如果要求停車，執(zhí)行步驟220，如果不要求停車，返回步驟201。
[0146]步驟220，MCU900停止當(dāng)前振動(dòng)能量的控制，采集下一 t+Ι時(shí)刻的各項(xiàng)參數(shù)。
[0147]應(yīng)用本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明可以根據(jù)振動(dòng)激勵(lì)的狀態(tài)，優(yōu)先選擇將振動(dòng)能量流入蓄電池700進(jìn)行再利用，從而將不平衡的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為了有用的電能，實(shí)現(xiàn)了能量的再利用，節(jié)約了能源。
[0148]其次，由于外界的振動(dòng)激勵(lì)經(jīng)常是變化的，當(dāng)振動(dòng)能量較小時(shí)，本發(fā)明切換到能量流出狀態(tài)，即將振動(dòng)能量流入蓄電池700進(jìn)行充電，也就是將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存在蓄電池700中。同時(shí)本發(fā)明還考慮到蓄電池700荷電能力的有限，當(dāng)蓄電池700的荷電狀態(tài)不足以消耗振動(dòng)能量時(shí)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了耗能電阻1100消耗掉不平衡的振動(dòng)能量；而當(dāng)振動(dòng)能量較大，能量流出方法無法實(shí)現(xiàn)振動(dòng)控制時(shí)，利用蓄電池700中的電能驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)500產(chǎn)生減振力，從而切換到能量流入狀態(tài)抵消振動(dòng)能量。此外，本發(fā)明為了適應(yīng)不同振動(dòng)激勵(lì)下的工作要求，本發(fā)明還通過調(diào)節(jié)控制角的大小對能量流入流出環(huán)節(jié)進(jìn)行可變控制。因此，本發(fā)明根據(jù)外界的振動(dòng)激勵(lì)的變化，既實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)能量流入流出的切換控制，還實(shí)現(xiàn)了能量流入流出環(huán)節(jié)的可變調(diào)節(jié)，是一種適應(yīng)性更好的振動(dòng)控制方法。
[0149]最后，本發(fā)明對振動(dòng)能量流入流出的可變調(diào)節(jié)是采用雙向變流器600和整流器1000的控制角的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的，是一種純電調(diào)的方案。與傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相比，本發(fā)明不會(huì)受到機(jī)械調(diào)節(jié)延遲的影響，響應(yīng)速度大大提升，可以適應(yīng)于更高頻率的振動(dòng)控制。
[0150]需要說明的是，本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。對于裝置類實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。
[0151]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0152]以上對本發(fā)明所提供的一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)與方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本申請的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本申請的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本申請的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)，包括上連接頭、下連接頭和振動(dòng)體系，其中所述上連接頭和所述下連接頭分別與所述振動(dòng)體系相連，其特征在于，所述振動(dòng)體系包括活塞桿、壓縮氣體、液壓油、活塞、活塞溢流閥、活塞單向閥、內(nèi)缸單向閥、內(nèi)缸和外缸，其中， 所述上連接頭與所述活塞桿的一端連接，所述活塞桿的另一端上裝有所述活塞，所述活塞溢流閥和所述活塞單向閥設(shè)置在所述活塞上；所述內(nèi)缸單向閥安裝在所述內(nèi)缸底部；所述內(nèi)缸的外部同心安裝所述外缸；所述外缸與所述下連接頭連接；所述內(nèi)缸的缸體內(nèi)和所述外缸的一部分缸體內(nèi)裝有所述液壓油；所述外缸的另一部分缸體內(nèi)充滿所述壓縮空氣; 所述控制系統(tǒng)還包括: 通過油管與所述內(nèi)缸的上腔和所述外缸的下部分連接的油泵油馬達(dá)； 與所述油泵油馬達(dá)直接連接的發(fā)電電動(dòng)機(jī)； 與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)電連接的雙向變流器； 與所述雙向變流器連接的蓄電池； 與所述振動(dòng)體系連接，用于檢測振動(dòng)信號的振動(dòng)傳感器；以及與所述振動(dòng)傳感器連接，用于接收所述振動(dòng)傳感器發(fā)送的檢測到的所述振動(dòng)信號，并同時(shí)與所述蓄電池連接，用于檢測所述蓄電池兩端荷電狀態(tài)信號的微控制單元MCU ；所述MCU用于，當(dāng)所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力大于所述蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，控制調(diào)整所述雙向變流器的控制角，以使得在所述蓄電池的電能驅(qū)動(dòng)下，控制所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生減振力，以抵消所述振動(dòng)力； 以及用于，當(dāng)所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力不大于所述蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，控制調(diào)整所述雙向變流器的控制角，以使得利用所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，為所述蓄電池充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)電連接的整流器，以及與所述整流器串聯(lián)連接的耗能電阻；其中， 所述MCU還與所述整流器連接； 此時(shí)所述MCU用于，當(dāng)所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力大于所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，控制調(diào)整所述雙向變流器的控制角，以使得在所述蓄電池的電能驅(qū)動(dòng)下，控制所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生減振力，以抵消所述振動(dòng)力； 用于，當(dāng)所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力不大于所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力，且不大于所述蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，控制調(diào)整所述雙向變流器的控制角，以使得利用所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，為所述蓄電池充電； 以及用于，當(dāng)所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)力不大于所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力，且大于所述蓄電池作用下的最大發(fā)電阻尼力時(shí)，同時(shí)控制調(diào)整所述雙向變流器的控制角和所述整流器的控制角，以使得所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量一部分用于驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，為所述蓄電池充電，另一部分通過所述耗能電阻消耗掉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞單向閥與所述內(nèi)缸單向閥的關(guān)斷方向相同，與所述活塞溢流閥的關(guān)斷方向相反。
4.一種振動(dòng)能量的控制方法，其特征在于，應(yīng)用于上述權(quán)利要求1所述的振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)中，所述方法包括: 獲取振動(dòng)體系當(dāng)前的振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F(t);其中t大于等于O ; 獲取所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)； 依據(jù)所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)和所述蓄電池的參數(shù)信息，計(jì)算得到所述蓄電池當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)； 參考所述振動(dòng)體系當(dāng)前的應(yīng)用場景，選擇一種外部減振算法，依據(jù)所述振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F (t)，利用所述外部減振算法計(jì)算得到當(dāng)前振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)所需的減振力 F(t+1)； 判斷所述減振力F(t+1)是否大于所述最大發(fā)電阻尼力Fl(t+1)； 如果大于，控制雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)等于0，斷開所述振動(dòng)體系產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池流動(dòng)的通路； 依據(jù)所述減振力F(t+1)計(jì)算所述雙向變流器的逆變控制的控制角，并將其轉(zhuǎn)換為逆變控制電壓C2(t)，且控制打開所述蓄電池的能量流向所述振動(dòng)體系的通路； 輸出所述逆變控制電壓C2(t)對應(yīng)的逆變控制脈沖寬度調(diào)制PWM信號，以控制調(diào)整所述雙向變流器的逆變控制角； 利用所述蓄電池的電能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，以驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)工作在油泵狀態(tài)，從而產(chǎn)生與所述減振力F(t+Ι)振動(dòng)方向相反的減振力； 如果不大于，控制所述雙向變流器的逆變控制電壓C2(t)等于0，斷開所述蓄電池的能量流向所述振動(dòng)體系的通路； 依據(jù)所述減振力F (t+Ι)和所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC (t)，計(jì)算得到所述雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)，且控制打開所述振動(dòng)體系產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池流動(dòng)的通路； 輸出所述雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)對應(yīng)的PWM信號，以控制調(diào)整所述雙向變流器的整流控制角； 利用所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，為所述蓄電池充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述振動(dòng)能量的控制系統(tǒng)還包括與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)電連接的整流器，以及與所述整流器串聯(lián)連接的耗能電阻；其中，所述MCU還與所述整流器連接； 所述方法還包括: 依據(jù)所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC(t)、所述蓄電池的參數(shù)信息以及所述耗能電阻的阻值，計(jì)算得到所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力F2(t+1)；此時(shí)所述方法還包括: 先判斷所述減振力F(t+1)是否大于所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力F2(t+1)； 如果大于，控制所述整流器的控制電壓C2(t)等于0，斷開所述振動(dòng)體系產(chǎn)生的振動(dòng)能量向所述耗能電阻流動(dòng)的通路，同時(shí)控制雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)等于0，斷開所述振動(dòng)體系產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池流動(dòng)的通路； 進(jìn)而依據(jù)所述減振力F(t+1)計(jì)算所述雙向變流器的逆變控制的控制角，并將其轉(zhuǎn)換為逆變控制電壓C2(t)，且控制打開所述蓄電池的能量流向所述振動(dòng)體系的通路； 輸出所述逆變控制電壓C2 (t)對應(yīng)的逆變控制脈沖寬度調(diào)制PWM信號，以控制調(diào)整所述雙向變流器的逆變控制角； 利用所述蓄電池的電能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，以驅(qū)動(dòng)油泵油馬達(dá)工作在油泵狀態(tài)，從而產(chǎn)生與所述減振力F(t+Ι)振動(dòng)方向相反的減振力； 如果不大于，在判斷所述減振力F(t+1)是否大于所述蓄電池當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)； 如果所述減振力F(t+1)不大于所述蓄電池當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)，控制所述雙向變流器的逆變控制電壓C2(t)等于O，斷開所述蓄電池的能量流向所述振動(dòng)體系的通路； 進(jìn)而依據(jù)所述減振力F (t+Ι)和所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)信號SoC (t)，計(jì)算得到所述雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)，且控制打開所述振動(dòng)體系產(chǎn)生的振動(dòng)能量向蓄電池流動(dòng)的通路； 輸出所述雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)對應(yīng)的PWM信號，以控制調(diào)整所述雙向變流器的整流控制角； 利用所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，為所述蓄電池充電； 如果所述減振力F(t+1)大于所述蓄電池當(dāng)前作用下的最大發(fā)電阻尼力Fl (t+Ι)，控制所述雙向變流器的逆變控制電壓C2(t)等于0，斷開所述蓄電池的能量流向所述振動(dòng)體系的通路； 選取所述雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)的最大值； 進(jìn)而依據(jù)所述減振力F(t+1)與所述蓄電池和所述耗能電阻共同作用下的最大發(fā)電阻尼力F2 (t+Ι)之差，計(jì)算得到所述整流器的控制角對應(yīng)的控制電壓Cl (t)，且控制打開所述振動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)能量向所述耗能電阻流動(dòng)的通路； 分別輸出所述整流器的控制電壓Cl (t)和所述雙向變流器的整流控制電壓Cl (t)對應(yīng)的PWM信號，以控制調(diào)整所述雙向變流器完全工作在整流狀態(tài)，所述整流器工作在可控整流狀態(tài)； 其中，所述振動(dòng)體系當(dāng)前產(chǎn)生的振動(dòng)能量一部分用于驅(qū)動(dòng)所述油泵油馬達(dá)帶動(dòng)所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，為所述蓄電池充電，另一部分由所述耗能電阻消耗掉。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述蓄電池的參數(shù)信息包括所述蓄電池的容量參數(shù)信息和/或所述蓄電池的性能參數(shù)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述外部減振算法包括天棚控制算法。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述產(chǎn)生與所述減振力F(t+Ι)振動(dòng)方向相反的減振力包括: 產(chǎn)生與所述減振力F(t+1)振動(dòng)方向相反、振動(dòng)力大小相等的減振力。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述雙向變流器和所述整流器的控制角可調(diào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4-9任一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于，還包括: 判斷所述外部減振算法是否要求停車； 如果要求停車，停止當(dāng)前振動(dòng)能量的控制，采集下一 t+Ι時(shí)刻的各項(xiàng)參數(shù)； 如果沒有要求停車，返回步驟接收通過振動(dòng)傳感器檢測到的振動(dòng)體系當(dāng)前的振動(dòng)信號a(t)和振動(dòng)力信號F (t)。
【文檔編號】F16F9/06GK104343878SQ201410520188
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】李川, 倪茂飛, 陳旭東, 喻其炳, 陳志強(qiáng), 馮鑫 申請人:重慶工商大學(xué)