[发明专利]一种液电馈能式半主动控制减振器系统

说明书

技术领域

本发明属于车辆悬架减振器系统技术领域，尤其涉及一种液电馈能式半主动控制减振器系统。

背景技术

车辆在行驶过程中会受到不平路面的持续激励，引起簧上质量的垂直振动和轮胎动载荷的连续变化，直接影响车辆的平顺性和操纵稳定性。传统液力减振器是将簧上质量与簧下质量的相对运动机械能通过阻尼作用转化为热能耗散。而馈能悬架是将这部分振动机械能转化为液压能或者电能，供给车辆上其他设备使用，从而达到降低车辆能量消耗的目的。

目前车辆馈能悬架系统的结构形式主要分为机械液压式馈能(包括曲柄连杆式、静液蓄能式)、电磁式馈能(包括电磁线圈感应式、齿轮齿条式、滚珠丝杆式、直线电机式)以及液电复合式馈能。液电馈能式半主动控制减振器属于液电复合式，包括双筒液压减振模块和液电馈能控制模块，利用工作油液在油道里的运动推动液压马达旋转，从而带动旋转电机的回转运动，从而将车身与车轮间的机械振动能量转化为电能。经过科研人员的大量研究，现存的各种馈能悬架仍有若干缺点，无法达到传统减振器的使用要求；本发明所提出的液电馈能式半主动控制减振器的综合性能好，实用性强。

中国专利1626370A设计采用滚珠丝杆机构，将簧载质量与非簧载质量之间的直线运动转化为电机的旋转运动。馈能装置由滚珠丝杆机构和电机组成，在车辆的行驶过程中，将回收的能量储存在电池。随着不平路面的持续激励，馈能减振器作压缩运动和伸张运动，滚珠螺母沿轴向上下移动，带动滚珠丝杆和电机转子作正反转动。根据车身振动状态，电机控制电路使电机处于电动或者制动状态，从而主动衰减不平路面产生的车身振动和冲击。滚珠丝杆式馈能悬架将传统的液力装置替换成机械装置，这种结构形式的缺点是由于传动系统内部间隙的存在，馈能装置对高频信号的频率响应函数不为零。因此，滚珠丝杆式馈能悬架在低频大振幅激励下，悬架特性和能量回收效率较好，而受到高频激励时，悬架特性不理想，能量回收效率较低。

中国专利CN101749353A设计采用四个单向阀组成的液压整流桥，形成“机-电-液”一体化液电馈能装置，将簧载质量与非簧载质量之间的直线运动转化为液体的流动。无论是压缩运动和伸张运动，经过单向阀液压整流桥后，液体都沿同一方向通过液压马达，带动发电机发电。该方案可以使液压马达始终沿同一方向旋转，发电机处于较高的工作效率，液电馈能装置的整体效率较高。然而，单向阀的开闭完全依靠前后端的液体压力，活塞运动换向时，液体对单向阀的冲击较大，影响单向阀的工作寿命。由于液压缸有杆腔和无杆腔的体积变化不同，造成压缩行程的阻尼力大于伸张形成的阻尼力，与传统液力减振器的外特性相反，不便于实际工程应用。

中国专利CN103244495A设计采用电控整流阀，控制单元通过比较活塞上、下腔压力传感器采集的压力信号，判断整流阀前端液体流向，通过电磁阀对整流阀阀芯位置进行控制，对减振器缸筒中流出的液体进行整流，整流后的液流驱动液压马达始终沿一个方向旋转，带动发电机处于较高效率状态下发电，从而实现振动机械能量转化为电能。然而，车辆在行驶过程中受到不平路面的持续激励，造成簧载质量的往复压缩运动和伸张运动，电控整流阀处于连续的调整状态，大大降低了其使用寿命。同时，一旦电控整流阀工作失效，该减振器的使用性能难以满足车辆的行驶要求。

以上将振动机械能量进行馈能回收的装置当中，中国专利1626370A存在电机转子随着悬架的往复运动旋转方向正反交替切换的问题，产生大量的惯量损失，降低了电机的发电效率。中国专利CN101749353A和中国专利CN103244495A采用阀的结构解决了电机转子旋转方向正反切换的问题，提高了发电机的工作效率，但是液压整流桥的某个单向阀工作实效，会造成系统无法正常工作，同时不便于维修；利用电控整流阀可以减少液压整流桥产生的液压能量损失，不过对其使用寿命提出了较高要求，不适用于长时间实际使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种液电馈能式半主动控制减振器系统，可基于传统双筒液压减振器改造而成，在达到车辆对减振器阻尼特性基本要求前提下，能够回收悬架振动耗散的机械能，使其转换为电能，达到车辆节能的目的；并且可以实现阻尼力的半主动控制，提升车辆的行驶平顺性。