一种基于数字控制式液压缸组的液电式馈能减振器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字控制式液压缸组的液电式馈能减振器系统，包括集成型数字控制式液压缸组、整流桥回路、液压马达、发电机和蓄电池，集成型数字控制式液压缸组包括至少一个液压缸单元，每个液压缸单元包括高速开关阀一、高速开关阀二和至少两个子液压缸，每个液压缸单元内所有子液压缸的有杆腔/无杆腔通过油路相连后接入高速开关阀一/高速开关阀二的P口，所有液压缸单元的高速开关阀一/高速开关阀二的A口通过油路相连后形成系统高压端/系统低压端。该系统通过不同的活塞面积组合配置调节减振器系统输出的阻尼力，与不平路面激励力的变化进行自适应变化，使系统具备较好的阻尼特性，能够有效缓解汽车运行过程中的冲击振动。动。动。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字控制式液压缸组的液电式馈能减振器系统


[0001]本专利技术涉及液压减振
，主要用于缓解车辆振动和系统能量回收两个方面，具体为一种基于数字控制式液压缸组的液电式馈能减振器系统。

技术介绍

[0002]当今社会能源问题已经成为我们普遍关注的热点之一，在全球号召的“碳中和”大背景下，人们大力倡导节能减排、能量回收利用等。随着汽车在现代生活中的广泛使用，对于车辆悬架装置的减振和能量回收利用的研究就显得尤为重要。
[0003]与传统的悬架系统相比，馈能式悬架系统可以兼顾减振和能量回收两方面的优点。按照能量转换方式的不同，馈能式悬架主要可以分为以下五种形式，分别是机械式、压电式、电磁式、液压式和液电式五种。机械式馈能悬架主要是将悬架装置的直线运动转换为发电机的旋转运动，这样可以把悬架装置运动产生的机械能转换为发电机的电能，从而达到能量回收再利用的效果。机械式馈能悬架结构较为复杂，普遍制造精度和成本要求较高，减少冲击和减振效果较差，能量回收效率不高；压电式馈能悬架基于压电材料的压电效应，主要由压电元件、传动机构以及相关弹性元件等组成，这种装置具有结构较为简单，便于系统模块化和集成化，机械阻尼和惯性小，产生的电压高等优点，但也有不少缺点，例如产生的振动频率低于压电元件的谐振频率，馈能效率较低等；电磁式馈能悬架主要是在普通的悬架系统上利用电磁装置来代替传统的阻尼器，电磁式悬架对传动机构元件的精度要求较高，造价高昂，一般不易应用于车辆悬架中；液压式馈能悬架是利用液压元件组成的液压系统将振动能量进行回收并转化为液压能进行存储，与其他类型的馈能减振装置相比，液压式馈能悬架具有工作相对可靠等优点，缺点是蓄能器的容积会限制吸收的能量多少，且油液再流动过程中会造成损失，所以能量回收效率会有所降低。
[0004]现如今普遍研究的液电式馈能悬架，其减振器系统是由多个单向阀连接而成的液压整流桥配合高、低压蓄能器、液压马达、发电机和电流控制馈能电路组成，其系统的可调阻尼力是通过改变馈能电路的可调负载电阻或电流大小来改变发电机电磁转矩，从而控制发电机的反电动势力矩大小来控制可调阻尼力的大小，这种以控制发电机负载为主要思路的阻尼力控制方法要求的控制策略较为复杂，且受限于液压马达进出口压力的可调节性，也就是受初始压力恒定的蓄能器的调压范围的限制，导致系统的阻尼特性与传统悬架的阻尼特性有些差异，难以匹配，且电阻的热效应会将一部分电能转换为热能，造成能量的损失，与馈能的目的不一致。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在克服现有技术的不足，提出了一种基于数字控制式液压缸组的液电式馈能减振器系统，采用一种由多个子液压缸构成的数字控制式液压缸组，通过改变数字控制式液压缸组接入系统回路的活塞面积来调节减振器系统输出的阻尼力，系统的阻尼力会在一定的范围之内随着不平路面激励力的变化进行自适应变化，使系统具备较好的阻尼特
性，与悬架装置的弹簧系统进行自适应调节和匹配，不仅能够有效减振，改善车辆的平顺性，还能够实现能量的回收利用。
[0006]为实现上述效果，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种基于数字控制式液压缸组的液电式馈能减振器系统，其特征在于：包括集成型数字控制式液压缸组、整流桥回路、液压马达、发电机和蓄电池，所述集成型数字控制式液压缸组包括至少一个液压缸单元，每个液压缸单元包括高速开关阀一、高速开关阀二和至少两个子液压缸，每个液压缸单元内所有子液压缸的有杆腔/无杆腔通过油路相连后接入高速开关阀一/高速开关阀二的P口，所有液压缸单元的高速开关阀一/高速开关阀二的A口通过油路相连后形成系统高压端/系统低压端，所有液压缸单元的高速开关阀一和高速开关阀二的B口通过油路相连后接入系统的油箱；
[0008]所述整流桥回路包括单向阀一、单向阀二、单向阀三和单向阀四，所述单向阀一的出油口和单向阀二的进油口通过油路相连后接入系统高压端，所述单向阀三的出油口和单向阀四的进油口通过油路相连后接入系统低压端，单向阀二的出油口和单向阀四的出油口通过油路相连后接入液压马达的进油口，单向阀一的进油口和单向阀三的进油口通过油路连接后接入液压马达的出油口；
[0009]所述液压马达的进油口处连接有高压蓄能器，液压马达的出油口处连接有低压蓄能器，液压马达的输出轴端与发电机的转轴传动连接，发电机的输出端与蓄电池的输入端电性连接。
[0010]进一步的，每个液压缸单元内的子液压缸的活塞面积相同，不同液压缸单元内的子液压缸的活塞面积不相同。
[0011]进一步的，每个液压缸单元内的子液压缸数量为两个，且在水平面内对称分布。
[0012]进一步的，所有液压缸单元内的高速开关阀一和高速开关阀二的控制信号同步。
[0013]进一步的，每个液压缸单元内的高速开关阀一和高速开关阀二的工作位置相同，不同液压缸单元内的高速开关阀一/高速开关阀二的工作位置相同或不同。
[0014]进一步的，所述高速开关阀一和高速开关阀二为型号相同的两位三通电磁换向阀。
[0015]本专利技术还提出一种新型馈能悬架，包括悬架主体，所述悬架主体上设置有所述的基于数字控制式液压缸组的液电式馈能减振器系统。
[0016]与现有技术相比较，本专利技术的有益效果如下：
[0017]1、本专利技术采用一种由多个子液压缸构成的集成型数字控制式液压缸组，可以通过不同的活塞面积组合配置，改变数字控制式液压缸组接入系统回路的活塞面积，进而调节减振器系统输出的阻尼力，使系统具备较好的阻尼特性，与悬架装置的弹簧系统进行自适应调节和匹配，能够有效减振，改善车辆的平顺性；
[0018]2、本专利技术中减振器系统的阻尼力调节是根据集成型数字控制式液压缸组接入系统回路的活塞面积来改变的，与现有液电式馈能减振器中通过接入馈能电路、改变馈能电路的可调负载电阻或电流大小来改变发电机发电机的反电动势力矩大小来调节阻尼力的技术相比，该系统更为简单，且易于控制，能减少不必要的能量损失；
[0019]3、本专利技术采用的集成型数字控制式液压缸组，其子液压缸的数目和活塞面积大小可以有多种选择和不同组合，接入N对液压缸组，则系统有2N种运动状态，接入的液压缸组
的数目越多，则接入的液压缸组活塞面积的不同组合也就越多，系统的运动状态也就越多，系统的阻尼力调节也就更加精准，汽车在不平路面上的平顺性也就越好。
附图说明
[0020]图1为本专利技术集成型数字控制式液压缸组的原理图；
[0021]图2为本专利技术的液电式馈能减振器系统原理图；
[0022]图3为不同数字控制式液压缸组编码对应的示功特性曲线；
[0023]图4为不同数字控制式液压缸组编码对应的速度特性曲线；
[0024]图5为传统悬架与应用本专利技术液电式馈能减振器系统的新型馈能悬架减振特性的仿真对比结果。
[0025]其中：1.1第一组子液压缸一、1.2第一组子液压缸二、1.3第二组子液压缸一、1.4第二组子液压缸二、1.5第三组子液压缸一、1.6第三组子液压缸二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字控制式液压缸组的液电式馈能减振器系统，其特征在于：包括集成型数字控制式液压缸组、整流桥回路、液压马达、发电机和蓄电池，所述集成型数字控制式液压缸组包括至少一个液压缸单元，每个液压缸单元包括高速开关阀一、高速开关阀二和至少两个子液压缸，每个液压缸单元内所有子液压缸的有杆腔/无杆腔通过油路相连后接入高速开关阀一/高速开关阀二的P口，所有液压缸单元的高速开关阀一/高速开关阀二的A口通过油路相连后形成系统高压端/系统低压端，所有液压缸单元的高速开关阀一和高速开关阀二的B口通过油路相连后接入系统的油箱；所述整流桥回路包括单向阀一、单向阀二、单向阀三和单向阀四，所述单向阀一的出油口和单向阀二的进油口通过油路相连后接入系统高压端，所述单向阀三的出油口和单向阀四的进油口通过油路相连后接入系统低压端，单向阀二的出油口和单向阀四的出油口通过油路相连后接入液压马达的进油口，单向阀一的进油口和单向阀三的进油口通过油路连接后接入液压马达的出油口；所述液压马达的进油口处连接有高压蓄能器，液压马达的出油口处连接有低压蓄能器，液压马达的输出轴端与发电机的转轴传动连接，发电机的输出端与蓄电池的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾亿山，高干，刘常海，虢锐，吕安庆，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：