[發明專利]一種壓電饋能懸架系統及其建模方法

有效

• 申請號: 202011080443.8
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112172520B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 范政武;趙震;蔡龍;王鐵;張瑞亮
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B60K25/10
• 分類號: B60K25/10;G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明公開了一種壓電饋能懸架系統及其建模方法，屬于汽車節能減排技術領域。本發明根據壓電發電基本原理和車輛懸架系統振動能量的特點，設計了一款新型壓電饋能裝置。將壓電饋能裝置加裝在鋼板彈簧與車橋之間，與原懸架系統共同組成了壓電饋能懸架系統，可實現對懸架系統中振動能量的回收。在壓電饋能裝置等效剛度和阻尼系數分析的基礎上，提出壓電饋能懸架系統建模方法，建立了雙?質量壓電饋能懸架系統振動模型，并驗證了建模方法的有效性和可行性。與現有技術相比，本發明具有結構簡單可靠、加裝方便、能量轉換效率高和適用性強等優點。

技術領域

本發明屬于汽車節能減排技術領域，具體為種壓電饋能懸架系統及其建模方法。

背景技術

傳統車輛在城市道路與高速公路混合循環工況下，所消耗的能量中僅有18～25％用于車輛行駛，即用于克服地面和空氣阻力。除了發動機熱損耗和制動能量損耗外，懸架系統在路面不平度和發動機等激勵條件下產生隨機振動，隨機振動能量會被懸架減振器轉化為熱能形式消耗掉，也是一個重要的能量損失。懸架系統是車輛底盤的重要組成部分，起到連接車身與車輪的作用，能夠緩和路面激勵帶給車身的沖擊及衰減車身的振動，保證汽車的行駛平順性和操縱穩定性，使車身在不平路面激勵下能夠有良好的運動特性。因此，利用減振器對懸架系統消耗的振動能量進行收集，是提高整車的能量利用率，整車經濟性和續航里程的關鍵因素之一。

當前，大多數饋能減振器的研究主要是電磁式、靜電式和液電式饋能減振器，饋能功率小，能量損耗大，饋能效率低、結構尺寸比較大，不易滿足實際的安裝要求；制造成本高無法實現量產，很難實現應用推廣。隨著壓電材料的不斷創新和發展，有關壓電式饋能減振器越來越受到人們的青睞。壓電式饋能減振器不僅具有結構簡單的優點，還包括無發熱、無電磁干擾、慣性小和容易實現集成化等諸多優點，能夠為饋能減振器最終進入產品化階段，提供新的設計思路。但是，當關于饋能懸架系統建模方法的理論研究相對較少，并且缺少有效性和可行性的驗證。

發明內容

基于上述背景技術，本發明提出了一種壓電饋能懸架系統及其建模方法。根據壓電發電基本原理和車輛懸架系統振動能量的特點，設計了一款新型壓電饋能裝置。將壓電饋能裝置加裝在鋼板彈簧與車橋之間，與原懸架系統(減振器和鋼板彈簧)共同組成了壓電饋能懸架系統，實現了對懸架系統中振動能量的回收。在壓電饋能裝置等效剛度和阻尼系數分析的基礎上，提出壓電饋能懸架系統建模方法，建立了雙-質量壓電饋能懸架系統振動模型，并驗證了建模方法的有效性和可行性。

本發明是采用如下的技術方案實現的：一種壓電饋能懸架系統及其建模方法，包括壓電饋能裝置，壓電饋能裝置加裝在鋼板彈簧與車橋之間，與減振器組成壓電饋能懸架系統，將車架與車橋之間的相對運動轉化為電能；對壓電饋能懸架系統剛度和阻尼系數進行等效，提出一種有效可行的壓電饋能懸架系統建模方法。

上述的一種壓電饋能懸架系統及其建模方法，壓電饋能裝置包括：壓電陶瓷、杠桿、固定殼體和連接架；固定殼體內設有一固定支點，杠桿設置在該支點上，杠桿的一端和連接架的下端連接，連接架的上端伸出固定殼體和鋼板彈簧連接，接受來自鋼板彈簧的沖擊力；杠桿的另一端和固定殼體頂板之間安裝壓電陶瓷。

上述的一種壓電饋能懸架系統及其建模方法，壓電饋能裝置還包括調整電機、調整螺桿、軸一、滾輪、移動支架和導軌；固定殼體內底板上固定導軌，固定導軌上滑動設置移動支架，移動支架上螺紋連接水平的調整螺桿，調整螺桿一端和位于固定殼體一端的調整電機連接，移動支架上設置有軸一，軸一上設置滾輪，調整電機、調整螺桿、軸一、滾輪、移動支架和導軌形成活動支點代替上述固定支點，杠桿支撐在滾輪上。

上述的一種壓電饋能懸架系統及其建模方法，連接架下端通過軸二與杠桿鉸接，保證杠桿右端的受力能夠始終豎直向下。

上述的一種壓電饋能懸架系統及其建模方法，杠桿一側端面上設有與壓電陶瓷內孔直徑相同的小桿，能夠準確的插入到壓電陶瓷的內孔中，起到對壓電陶瓷定位和導向的作用。