[發明專利]一種車輛懸掛系統振動能量回收裝置

在審

• 申請號: 201710454666.8
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107069919A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 張進秋;孫宜權;王興野;黃大山;彭虎;張建;姚軍;李欣;魏子劍;趙明媚
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學院
• 主分類號: H02J7/32
• 分類號: H02J7/32;H02J7/04
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙)32231
• 代理人: 王玉平

技術領域：

本發明屬于機電一體化設備，主要涉及一種車輛懸掛系統振動能量回收裝置，用于車輛懸掛系統振動能量的回收。

背景技術

隨著車輛全電化、數字化和信息化的發展，越來越多的車內設備需要供電和消耗能量，能源供給成為制約車輛續航的關鍵因素。例如，先進的主動懸掛系統可以有效衰減車體振動，大幅提高車輛的平順性、乘坐舒適性，但要以消耗外部能量為代價。同時，車輛行駛過程中不平路面傳遞給車體的沖擊載荷和振動能量，是車輛能耗的重要組成部分，由于缺少有效的控制和回收手段，不僅沒有充分發揮這些能量的效益，而且這種振動和沖擊，是造成車輛結構損壞、影響乘坐舒適性和機動性能的主要因素之一。

因此，如果能夠有效回收利用那些被耗散的振動能量并加以管理和控制，不僅可以提高車輛的越野機動性能，而且可以為其提供一定的能源補充，降低車輛對外部能源的依賴性。目前，研究人員主要通過直線電機或“旋轉電機+直線運動與轉旋運動轉換裝置(如齒輪齒條、滾珠絲杠等)”將懸架相對運動的機械能轉化為電能，但是由于車輛行駛路面不平度是隨機變化的，電機反饋的電壓也是幅值不斷變化的交流電，而車輛上的用電設備和儲能設備多為48V的直流電，供電需為大小相對穩定的直流電，因此電機反饋的幅值不斷變化的交流電難以直接進行有效的回收利用。

發明內容

針對現有技術中存在的上述技術問題，本發明的實施提供了一種車輛懸掛系統振動能量回收裝置，可將電壓幅值不斷變化的三相交流電轉化為穩定的、能夠對蓄電池充電的直流電。

本發明提供一種車輛懸掛系統振動能量回收裝置，其包括：直線電機、AC-DC模塊、升壓降壓電路、數據采集電路、直流電磁繼電開關和嵌入式MCU；其中，直線電機將車輛懸掛系統的振動能量轉換成三相交流電；AC-DC模塊將三相交流電轉變為直流電，直流電進入升壓降壓電路；嵌入式MCU通過數據采集電路采集升降壓電路的輸入端和輸出端電壓信號，并將兩路采集信號進行對比，確定對輸入電壓進行升壓或降壓，然后通過控制直流電磁繼電開關輸出PWM信號以控制升壓降壓電路，使輸出端電壓穩定在設定的電壓值范圍內，從而為車輛蓄電池提供穩定的充電電壓。

有益效果：

1)本發明采用直線電機將懸架相對運動機械能轉換成電能，設計了能量回收電路，當電壓低于電池充電電壓閾值時，通過升壓電路實現升壓可調，當電壓高于電池充電電壓閾值時，通過降壓電路實現降壓可調；利用采集電壓信號進行反饋，通過調整輸入PWM信號占空比，可將電壓幅值不斷變化的三相交流電轉化為穩定的、能夠對蓄電池充電的直流電，從而實現電壓自適應可調。因此解決了懸架振動能量不能有效回收并存儲的問題，實現了懸架振動能量的實際回收存儲，推動行業發展。

2)本發明能量回收范圍廣，可實現反饋電壓幅值在3-150V內變化的三相交流電的轉化和回收，即使較小的振動能量也能夠進行回收。

3)本發明能量回收系統各部分功能明確，且以經典的整流電路、升降壓電路為設計基礎，通過不斷地采集輸入端和輸出端電壓，計算輸出電壓實際值與目標值之間的誤差，對PWM信號的占空比進行修正的方式，實現了電壓調節的閉環反饋控制，工作穩定可靠，生產成本低。

附圖說明

圖1為本發明的車輛懸掛系統振動能量回收裝置示意圖；

圖2為本發明的升壓電路控制流程圖。

圖3為本發明的降壓電路控制流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，虛線框內為本發明的車輛懸掛系統振動能量回收裝置，其具體包括：直線電機、整流模塊(即圖中的AC-DC模塊)、升壓降壓電路、數據采集電路、直流電磁繼電開關和嵌入式上位機(即圖中的嵌入式MCU)。

具體的工作原理為：

當車輛在不平路面上行駛時，車體和車輪之間產生相對運動，帶動懸架系統中的直線電機往復直線運動；(位置關系見圖1左側部分，懸架系統為連接車體與車輪之間的部件的總稱，主要包括彈簧和減振器。)

直線電機將懸掛系統振動能量轉換成三相交流電；

三相交流電經AC-DC模塊變為直流電，進入升壓降壓電路(包括：升壓電路和降壓電路)；本升壓降壓電路可以為三相整流橋。