[發明專利]一種電動汽車利用懸架振動能量的自給式充電系統和控制方法

在審

• 申請號: 201710152054.3
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN107031326A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 汪若塵;邵凱;孟祥鵬;謝健;孫澤宇;陳龍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B60G13/14
• 分類號: B60G13/14;B60L11/18;H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及新能源電動汽車領域，如純電動汽車、混合動力汽車的研究領域，具體涉及一種電動汽車利用懸架振動能量的自給式充電系統和控制方法。

背景技術

汽車在道路上行駛時，路面的不平度和頻繁地加減速等駕駛行為會導致汽車簧載質量與非簧載質量產生相對位移，而由此引起的振動能量可以被利用。傳統懸架由于被動減振器的存在這部分振動能量都以熱能的形式散發掉了，如果能將這部分能量進行有效的回收和利用，提供給車上的電器設備使用，能在很大程度上減小汽車燃油消耗，同時也具有節能環保的意義。

關于提高電動汽車的續航里程一直是各國研究機構發展電動汽車亟需解決的關鍵技術。而如果能將懸架振動能量回收，轉換成電能以供電動汽車驅動電機以及車上用電設備利用，將很大程度上減少動力電池的用電量，無形中增加了電動汽車的續航里程。

目前應用直線電機作為作動器的結構引起了國內外許多學者的關注，但是目前直線電機式饋能懸架存在著成本昂貴、可提供作動力小、發電效率不高等問題，如果選用高性能的直線電機，將會由于成本過高而不利于推廣，由此導致長期以來車用直線電機的使用僅停留在研究實驗階段而很難運用到實際車輛生產中。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題提供一種結構簡單、技術性能可靠、成本較低，極易推廣的電動汽車利用懸架振動能量的自給式充電系統和控制方法，直接應用于電動汽車懸架振動能量的回收及動力電池電源的供給。

本發明的技術方案是：

一種電動汽車利用懸架振動能量的自給式充電系統，包括汽車懸架振動能量轉換液壓能單元、發電機驅動單元和充電單元；

所述汽車懸架振動能量轉換液壓能單元主要包括柱塞泵和蓄能器；所述柱塞泵包括柱塞桿和柱塞體；所述柱塞桿的一端位于柱塞體內，所述柱塞體的左下方設有進油閥，右下方設有出油閥，所述柱塞體的內腔設有緩沖彈簧；所述柱塞桿通過上吊耳銷與電動汽車懸架上部車身部件連接，柱塞體通過下吊耳銷與車輪部件連接；所述進油閥通過管道與油箱連接；所述出油閥通過管道與蓄能器連接，且出油閥與蓄能器連接的管道上裝有單向閥；

所述發電機驅動單元包括液壓馬達、永磁同步發電機、調速閥和調壓閥；所述液壓馬達通過聯軸器與永磁同步發電機連接；所述調壓閥通過管道一端與蓄能器連接，另一端與液壓馬達連接；所述調速閥通過管道一端與液壓馬達連接，另一端與油箱連接；

所述充電單元包括充電模塊和動力電池；所述充電模塊包括電壓調節器、電流調節器和自動斷路器，所述充電模塊通過線路一端與永磁同步發電機的電源連接，另一端與動力電池連接。

上述方案中，所述柱塞桿在中間外圓上設置了三道環槽，上下二道各裝了一只Y型油封，兩只Y型油封之間的中間一道裝有一只耐磨環。

上述方案中，所述的出油閥與單向閥之間的管道上設有與油箱連接的溢流閥。

上述方案中，所述充電模塊根據電動汽車能源管理系統的指令自動調節電源的電壓、電流與動力電池相匹配，當動力電池電量滿載時，自動斷路器將線路斷開。

上述方案中，所述動力電池選用鋰離子蓄電池。

一種根據所述的電動汽車利用懸架振動能量的自給式充電系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、懸架振動能量的回收及液壓能轉換：當汽車在行駛時由于路面不平和汽車頻繁地加減速導致了汽車懸架簧載質量和非簧載質量之間的相對運動，使柱塞桿與柱塞泵之間也發生相對運動，當柱塞桿向上運動時，柱塞桿下端面與柱塞體內腔形成的空間增大，這時油箱內液壓油在大氣壓的作用下頂開進油閥，而被吸入到柱塞體的內腔，當柱塞桿向下運動時，柱塞體內腔空間逐漸變小，而壓力逐漸增大，當壓力達到一定值時，壓力油頂開出油閥，壓力油將不斷地輸入到蓄能器中；

S2、液壓能轉換電能：從蓄能器流出的液壓油通過調壓閥輸入到液壓馬達，并驅動液壓馬達旋轉，液壓馬達的輸出軸通過聯軸器帶動同一軸線上的永磁同步發電機轉子軸旋轉，使發電機產生電能；

S3、動力電池的充電：永磁同步發電機產生的電能通過電線輸入到充電模塊，充電模塊根據電動汽車能量管理系統單元的指令，自動調節輸入的電流、電壓，使其與動力電池的電流、電壓等技術參數匹配，并輸入到動力電池，對動力電池進行充電。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.結構簡單，運行可靠；汽車在行駛中由于路面不平度產生的振動直接帶動柱塞泵運動，產生液壓能并能轉換成電能供車載動力電池使用。