[发明专利]基于电储能元件的液压减振器能量回收系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及液压传动和发电技术，尤其涉及一种将液压减振器的振动能转换成电能并进行存储的装置及控制方法。

背景技术

液压减振器是车辆悬架系统的常用元件，主要用于隔离和衰减道路对车体的振动与冲击，在提高行驶平顺性和乘坐舒适性等方面发挥着重要作用。在外部激励下，液压减振器内部的油液反复通过一些节流孔道从而产生抑制振动的阻尼力。然而，液压减振器通常将吸收的振动能转换成热量耗散掉，不仅浪费了能量，还会导致元件发热和寿命降低，此外若要调节阻尼往往需要额外供能。

将振动能转换成电能以实现回收再利用是液压减振器节能降耗的一项有效措施。现有的能量回收方案中，液压减振器的阻尼特性完全取决于发电过程，当发电过程停止时，液压减振器将失去减振功能，导致可靠性较差；而且回收的电能需要相应的耗能负载，而负载的阻值大小会影响液压减振器的阻尼特性。电动/混合动力车辆由于配备了与动力电机连接的电储能元件如超级电容或动力电池，为能量回收过程的阻尼控制和再利用途径提供了新的思路。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于电储能元件的液压减振器能量回收系统及控制方法，尤其适用于电动/混合动力车辆，可通过将振动能转换成电能存储于电储能元件中以提高能量利用率，同时实现在无需外部供能条件下的阻尼特性可调，而且当电储能元件的荷电状态饱和时可切换到被动减振模式。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

基于电储能元件的液压减振器能量回收系统包括：活塞组件和减振器缸体，活塞组件安装在减振器缸体内并可相对往复直线运动；活塞组件将减振器缸体的内部腔体分为无杆腔和有杆腔，无杆腔和有杆腔之间的油路通过单向阀连接，无杆腔和油箱之间的油路通过单向阀连接，有杆腔和油箱之间的油路通过节流阀以及液压马达连接；液压马达的伸出轴连接发电机，发电机的绕组接线端连接可控变流器的输入端；可控变流器的输出端连接电储能元件，可控变流器的控制端连接控制单元；控制单元采集车辆的振动信息和电储能元件的荷电状态信息并通过控制方法处理后，输出对可控变流器的控制信号。

基于电储能元件的液压减振器能量回收控制方法包括以下步骤：1)控制单元初始化；2)采集电储能元件的荷电状态信息；3)判断电储能元件的荷电状态是否饱和，如果是，可控变流器不使能，再执行步骤2)；如果否，执行步骤4)；4)采集车辆的振动信息；5)根据阻尼特性调节策略输出发电机的电流目标值；6)可控变流器使能并对发电机的实际电流进行控制，再执行步骤2)。

本发明与背景技术相比，具有有益的效果是：

（1）本发明利用液压马达、发电机和可控变流器将液压减振器吸收的部分振动能转换成电能存储于电储能元件，提高了能量利用率并降低了发热量。存储的能量可为其它设备供电，比如电动/混合动力车辆的动力电机。

（2）本发明根据电储能元件荷电状态信息和车辆振动信息，利用可控变流器控制发电机电流，可以实现阻尼特性可调而无需外部供能。

（3）本发明采用节流阀和液压马达-发电机串联的结构，当能量回收功能失效或电储能元件的荷电状态饱和导致发电过程停止时，系统可单独由节流阀进行被动减振，具有较好的可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的基于电储能元件的液压减振器能量回收系统示意图。

图中：1、活塞组件，2、减振器缸体，3、单向阀，4、单向阀，5、节流阀，6、液压马达，7、油箱，8、发电机，9、控制单元，10、可控变流器，11、电储能元件，12、无杆腔，13、有杆腔。

图2是本发明提供的基于电储能元件的液压减振器能量回收控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

如附图1所示，本发明所述的基于电储能元件的液压减振器能量回收系统包括活塞组件1和减振器缸体2，活塞组件1安装在减振器缸体2内并可相对往复直线运动；活塞组件1将减振器缸体2的内部腔体分为无杆腔12和有杆腔13，无杆腔12和有杆腔13之间的油路通过单向阀3连接，无杆腔12和油箱7之间的油路通过单向阀4连接，有杆腔13和油箱7之间的油路通过节流阀5以及液压马达6连接；液压马达6的伸出轴连接发电机8，发电机8的绕组接线端连接可控变流器10的输入端；可控变流器10的输出端连接电储能元件11，可控变流器10的控制端连接控制单元9；控制单元9采集车辆的振动信息和电储能元件11的荷电状态信息并通过控制方法处理后，输出对可控变流器10的控制信号。