專利名稱：車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車輛上使用的減振裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的車輛懸架系統(tǒng)可分為被動懸架、半主動懸架和主動懸架。被動懸架由于無需輸入外部能量和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點而獲得廣泛應(yīng)用。目前使用最普遍的是單筒式液力減振器和套筒式液力減振器兩種類型。這兩種減振器在工作過程中不能調(diào)節(jié)阻尼大小，不能滿足車輛懸架振動控制的特性要求。因此，被動懸架的減振效果較差。半主動懸架由可調(diào)彈簧或可調(diào)阻尼器構(gòu)成，與全主動懸架相比，最大優(yōu)點是工作幾乎不消耗發(fā)動機的功率，結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，因此受到廣泛重視。主動懸架采用有源或無源可控元件組成一個閉環(huán)或開環(huán)的控制系統(tǒng)，根據(jù)車輛系統(tǒng)的運動狀態(tài)和外部輸入的變化(路面激勵或駕駛員方向盤操作)做出反應(yīng)，主動地調(diào)整和產(chǎn)生所需的控制力，使懸架始終處于最佳減振狀態(tài)。目前，主動控制懸架系統(tǒng)主要以高壓液體作為能量，根據(jù)其控制方式可分為流量控制型和壓力控制型兩類。雖然主動控制懸架系統(tǒng)已應(yīng)用于實車，但其市場普及依然存在很大困難，這主要是由于現(xiàn)有的主動液力懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、耗能大。因此，研究被動阻尼和主動阻尼相結(jié)合的復(fù)合減振方法的主動懸架是減少能耗的途徑之一。
實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有車輛懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、耗能大的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單而且能把振動能轉(zhuǎn)化為電能進行回饋的電磁減振裝置。本實用新型通過下述方案實現(xiàn)一種車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置，它包括直線發(fā)電機1、電力變換器2和能量存儲單元4，直線發(fā)電機1的三相電流輸出端連接在電力變換器2的三相電流輸入端上，電力變換器2的輸出端的正極和負極分別連接能量存儲單元4的正極和負極。本實用新型的減振裝置在應(yīng)用時，把直線發(fā)電機1的動子1-1固定連接在車輛的簧上質(zhì)量處，把直線發(fā)電機1的定子1-2固定連接在車輛的簧下質(zhì)量處，如此設(shè)置當(dāng)車輛在行駛時如發(fā)生振動，動子1-1和定子1-2就發(fā)生相對運動，從而轉(zhuǎn)換出交流形式的電能，該交流電經(jīng)電力變換器2轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姶鎯υ谀芰看鎯卧?中，動子1-1和定子1-2之間的電磁力對動子1-1和定子1-2之間的運動產(chǎn)生阻尼作用，因此能夠減振。本實用新型減振器不需耗能而且能把電能反饋回車輛的蓄電池。本實用新型使用直線發(fā)電機，構(gòu)成一種車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置，提高了懸架的減振性能，節(jié)約了能源，并降低了懸架的成本。該減振裝置既可以應(yīng)用于車輛懸架，也可以應(yīng)用于車輛座椅的減振。具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單和具有較大推廣價值的優(yōu)點。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是實施方式三和實施方式四的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
一下面結(jié)合圖1具體說明本實施方式。它由直線發(fā)電機1、電力變換器2和能量存儲單元4組成，直線發(fā)電機1的三相電流輸出端連接在電力變換器2的三相電流輸入端上，電力變換器2的輸出端的正極和負極分別連接能量存儲單元4的正極和負極。直線發(fā)電機1為多相交流直線發(fā)電機，可以為多相永磁同步直線發(fā)電機或多相開關(guān)磁阻直線發(fā)電機或多相感應(yīng)子式直線發(fā)電機。直線發(fā)電機1的多相交流輸出引出線連接到電力變換器2的輸入端，電力變換器2是采用交流-直流-直流的電能變換方式的電力電子裝置，它先把直線發(fā)電機1的多相交流輸出進行整流、濾波，變成某一電壓的直流，然后利用DC/DC變換器把該直流電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓、電流的直流電能輸出給能量存儲單元4，能量存儲單元4為蓄電池或超級電容器，可將電能存儲于其中。
具體實施方式
二下面結(jié)合圖1具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同點是，它還包括控制單元3、載荷傳感器5、加速度傳感器6和位移傳感器7，控制單元3的輸出端連接在電力變換器2的控制端A上，控制單元3的三個輸入端分別連接在載荷傳感器5、加速度傳感器6和位移傳感器7的輸出端上。其它組成和連接關(guān)系與實施方式一相同。本實施方式在應(yīng)用時，載荷傳感器5用于拾取車輛的載重量大小的信號，加速度傳感器6用于拾取車輛的簧上質(zhì)量相對于簧下質(zhì)量運動的加速度信號，也就是拾取振動的加速度信號，位移傳感器7拾取用于判斷車輛振動的方向(如簧上質(zhì)量是向下還是向上運動)的信號。根據(jù)車輛載重量大小、振動加速度和振動方向，通過控制單元3來調(diào)節(jié)電力變換器2向能量存儲單元4蓄能的功率，從而能夠調(diào)節(jié)直線發(fā)電機1中動子1-1和定子1-2之間的電磁力，也就相當(dāng)于改變了減振器中阻尼力的大小，從而使減振效果更好。本實用新型懸架振動主動控制的基本思想是利用傳感器連續(xù)檢測車體、車軸的響應(yīng)(位移、速度、加速度等)，將這些響應(yīng)作為控制器的輸入，用控制器的輸出去控制作動機構(gòu)，在車體和車軸間施加力或力矩，以滿足一定的振動性能指標(biāo)要求。
具體實施方式
三下面結(jié)合圖2具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式二的不同點是，電力變換器2由三相橋式整流電路2-1、電容C1、電感L1、電容C2、功率晶體管G、和二極管D1組成，三相橋式整流電路2-1的三個輸入端分別連接在直線發(fā)電機1的三個輸出端上，三相橋式整流電路2-1的正極輸出端連電容C1的正極和電感L1的一端，電感L1的另一端連二極管D1的正極和功率晶體管G的集電極，二極管D1的負極連電容C2的正極和能量存儲單元4的正極，能量存儲單元4的負極連電容C2的負極、功率晶體管G的發(fā)射極、電容C1的負極和三相橋式整流電路2-1的負極輸出端。本實施方式中，電力變換器2把直線發(fā)電機上產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)變成直流電，通過在功率晶體管G的基極加控制信號來調(diào)節(jié)輸出的電壓從而完成對直線發(fā)電機1的反饋控制。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四下面結(jié)合圖2具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式三的不同點是，控制單元3由微處理器3-1和驅(qū)動電路3-2組成，微處理器3-1的三個輸入端分別連載荷傳感器5、加速度傳感器6和位移傳感器7的輸出端，微處理器3-1的輸出端連驅(qū)動電路3-2的輸入端，驅(qū)動電路3-2的輸出端連功率晶體管G的基極?？刂茊卧?采用脈寬調(diào)制方式控制功率晶體管G的斷與通，采用由傳感器拾取車身絕對速度、或車身對車軸的相對速度、車身的加速度等信號，經(jīng)8位或16位微處理器發(fā)出指令執(zhí)行實時控制，利用控制單元3中的控制算法去控制電力變換器2，把發(fā)電機發(fā)出的電能回饋到能量存儲單元4中，并通過控制發(fā)電機輸出功率的大小，能夠間接控制減振所需衰減力的大小，以達到減振的目的。
具體實施方式
五本實施方式與實施方式三的不同點是，所述功率晶體管G選用絕緣柵雙極晶體管IGBT、場效應(yīng)管MOSFET或大功率三極管GTR等。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
三相同。
權(quán)利要求1.一種車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置，其特征是它包括直線發(fā)電機(1)、電力變換器(2)和能量存儲單元(4)，直線發(fā)電機(1)的三相電流輸出端連接在電力變換器(2)的三相電流輸入端上，電力變換器(2)的輸出端的正極和負極分別連接能量存儲單元(4)的正極和負極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置，其特征在于直線發(fā)電機(1)為多相交流直線發(fā)電機、多相永磁同步直線發(fā)電機、多相開關(guān)磁阻直線發(fā)電機或多相感應(yīng)子式直線發(fā)電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置，其特征在于能量存儲單元(4)為蓄電池或超級電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置，其特征在于它還包括控制單元(3)、載荷傳感器(5)、加速度傳感器(6)和位移傳感器(7)，控制單元(3)的輸出端連接在電力變換器(2)的控制端A上，控制單元(3)的三個輸入端分別連接在載荷傳感器(5)、加速度傳感器(6)和位移傳感器(7)的輸出端上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置，其特征在于電力變換器(2)由三相橋式整流電路(2-1)、電容(C1)、電感(L1)、電容(C2)、功率晶體管(G)、和二極管(D1)組成，三相橋式整流電路(2-1)的三個輸入端分別連接在直線發(fā)電機(1)的三個輸出端上，三相橋式整流電路(2-1)的正極輸出端連電容(C1)的正極和電感(L1)的一端，電感(L1)的另一端連二極管(D1)的正極和功率晶體管(G)的集電極，二極管(D1)的負極連電容(C2)的正極和能量存儲單元(4)的正極，能量存儲單元(4)的負極連電容(C2)的負極、功率晶體管(G)的發(fā)射極、電容(C1)的負極和三相橋式整流電路(2-1)的負極輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置，其特征在于控制單元(3)由微處理器(3-1)和驅(qū)動電路(3-2)組成，微處理器(3-1)的三個輸入端分別連載荷傳感器(5)、加速度傳感器(6)和位移傳感器(7)的輸出端，微處理器(3-1)的輸出端連驅(qū)動電路(3-2)的輸入端，驅(qū)動電路(3-2)的輸出端連功率晶體管(G)的基極。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置，其特征在于所述功率晶體管(G)選用絕緣柵雙極晶體管、場效應(yīng)管或大功率三極管。
專利摘要本實用新型公開一種車輛上使用的減振裝置——車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置。它包括直線發(fā)電機(1)、電力變換器(2)和能量存儲單元(4)，直線發(fā)電機(1)的三相電流輸出端連接在電力變換器(2)的三相電流輸入端上，電力變換器(2)的輸出端的正極和負極分別連接能量存儲單元的正極和負極。本實用新型的減振裝置在應(yīng)用時，把直線發(fā)電機(1)的動子(1－1)固定連接在車輛的簧上質(zhì)量處，把直線發(fā)電機(1)的定子(1－2)固定連接在車輛的簧下質(zhì)量處。本實用新型使用直線發(fā)電機，構(gòu)成一種車輛懸架用能量回饋型電磁減振裝置，提高了懸架的減振性能，節(jié)約了能源。該減振裝置既可以應(yīng)用于車輛懸架，也可以應(yīng)用于車輛座椅的減振。具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單和具有較大推廣價值的優(yōu)點。
文檔編號B60G17/015GK2678939SQ20042001848
公開日2005年2月16日 申請日期2004年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月23日
發(fā)明者寇寶泉, 李立毅, 程樹康, 李小鵬 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)