本發(fā)明涉及新能源電動(dòng)汽車領(lǐng)域，如純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車的研究領(lǐng)域，具體涉及一種電動(dòng)汽車?yán)脩壹苷駝?dòng)能量的自給式充電系統(tǒng)和控制方法。

背景技術(shù)：

汽車在道路上行駛時(shí)，路面的不平度和頻繁地加減速等駕駛行為會(huì)導(dǎo)致汽車簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量產(chǎn)生相對(duì)位移，而由此引起的振動(dòng)能量可以被利用。傳統(tǒng)懸架由于被動(dòng)減振器的存在這部分振動(dòng)能量都以熱能的形式散發(fā)掉了，如果能將這部分能量進(jìn)行有效的回收和利用，提供給車上的電器設(shè)備使用，能在很大程度上減小汽車燃油消耗，同時(shí)也具有節(jié)能環(huán)保的意義。

關(guān)于提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程一直是各國(guó)研究機(jī)構(gòu)發(fā)展電動(dòng)汽車亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)。而如果能將懸架振動(dòng)能量回收，轉(zhuǎn)換成電能以供電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及車上用電設(shè)備利用，將很大程度上減少動(dòng)力電池的用電量，無(wú)形中增加了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。

目前應(yīng)用直線電機(jī)作為作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)引起了國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者的關(guān)注，但是目前直線電機(jī)式饋能懸架存在著成本昂貴、可提供作動(dòng)力小、發(fā)電效率不高等問(wèn)題，如果選用高性能的直線電機(jī)，將會(huì)由于成本過(guò)高而不利于推廣，由此導(dǎo)致長(zhǎng)期以來(lái)車用直線電機(jī)的使用僅停留在研究實(shí)驗(yàn)階段而很難運(yùn)用到實(shí)際車輛生產(chǎn)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)性能可靠、成本較低，極易推廣的電動(dòng)汽車?yán)脩壹苷駝?dòng)能量的自給式充電系統(tǒng)和控制方法，直接應(yīng)用于電動(dòng)汽車懸架振動(dòng)能量的回收及動(dòng)力電池電源的供給。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種電動(dòng)汽車?yán)脩壹苷駝?dòng)能量的自給式充電系統(tǒng)，包括汽車懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換液壓能單元、發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和充電單元；

所述汽車懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換液壓能單元主要包括柱塞泵和蓄能器；所述柱塞泵包括柱塞桿和柱塞體；所述柱塞桿的一端位于柱塞體內(nèi)，所述柱塞體的左下方設(shè)有進(jìn)油閥，右下方設(shè)有出油閥，所述柱塞體的內(nèi)腔設(shè)有緩沖彈簧；所述柱塞桿通過(guò)上吊耳銷與電動(dòng)汽車懸架上部車身部件連接，柱塞體通過(guò)下吊耳銷與車輪部件連接；所述進(jìn)油閥通過(guò)管道與油箱連接；所述出油閥通過(guò)管道與蓄能器連接，且出油閥與蓄能器連接的管道上裝有單向閥；

所述發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括液壓馬達(dá)、永磁同步發(fā)電機(jī)、調(diào)速閥和調(diào)壓閥；所述液壓馬達(dá)通過(guò)聯(lián)軸器與永磁同步發(fā)電機(jī)連接；所述調(diào)壓閥通過(guò)管道一端與蓄能器連接，另一端與液壓馬達(dá)連接；所述調(diào)速閥通過(guò)管道一端與液壓馬達(dá)連接，另一端與油箱連接；

所述充電單元包括充電模塊和動(dòng)力電池；所述充電模塊包括電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器和自動(dòng)斷路器，所述充電模塊通過(guò)線路一端與永磁同步發(fā)電機(jī)的電源連接，另一端與動(dòng)力電池連接。

上述方案中，所述柱塞桿在中間外圓上設(shè)置了三道環(huán)槽，上下二道各裝了一只y型油封，兩只y型油封之間的中間一道裝有一只耐磨環(huán)。

上述方案中，所述的出油閥與單向閥之間的管道上設(shè)有與油箱連接的溢流閥。

上述方案中，所述充電模塊根據(jù)電動(dòng)汽車能源管理系統(tǒng)的指令自動(dòng)調(diào)節(jié)電源的電壓、電流與動(dòng)力電池相匹配，當(dāng)動(dòng)力電池電量滿載時(shí)，自動(dòng)斷路器將線路斷開。

上述方案中，所述動(dòng)力電池選用鋰離子蓄電池。

一種根據(jù)所述的電動(dòng)汽車?yán)脩壹苷駝?dòng)能量的自給式充電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

s1、懸架振動(dòng)能量的回收及液壓能轉(zhuǎn)換：當(dāng)汽車在行駛時(shí)由于路面不平和汽車頻繁地加減速導(dǎo)致了汽車懸架簧載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使柱塞桿與柱塞泵之間也發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)柱塞桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞桿下端面與柱塞體內(nèi)腔形成的空間增大，這時(shí)油箱內(nèi)液壓油在大氣壓的作用下頂開進(jìn)油閥，而被吸入到柱塞體的內(nèi)腔，當(dāng)柱塞桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞體內(nèi)腔空間逐漸變小，而壓力逐漸增大，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，壓力油頂開出油閥，壓力油將不斷地輸入到蓄能器中；

s2、液壓能轉(zhuǎn)換電能：從蓄能器流出的液壓油通過(guò)調(diào)壓閥輸入到液壓馬達(dá)，并驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，液壓馬達(dá)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)同一軸線上的永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能；

s3、動(dòng)力電池的充電：永磁同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能通過(guò)電線輸入到充電模塊，充電模塊根據(jù)電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)單元的指令，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸入的電流、電壓，使其與動(dòng)力電池的電流、電壓等技術(shù)參數(shù)匹配，并輸入到動(dòng)力電池，對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠；汽車在行駛中由于路面不平度產(chǎn)生的振動(dòng)直接帶動(dòng)柱塞泵運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生液壓能并能轉(zhuǎn)換成電能供車載動(dòng)力電池使用。

2.汽車懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換液壓能單元和發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元零部件少，制造成本低，易于推廣。

3.本懸架振動(dòng)能量回收系統(tǒng)與其他汽車懸架振動(dòng)能量的回收方式相比其回收效率高，可在懸架簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量連接處安裝多個(gè)柱塞泵，從而提高回收能量。

4.液壓能有很大的功率密度，液壓傳動(dòng)技術(shù)相比電氣傳動(dòng)技術(shù)成熟、工作可靠。

5.液壓能快速轉(zhuǎn)換電能后，可連續(xù)不斷地對(duì)動(dòng)力電池充電，從而增加電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程，提高經(jīng)濟(jì)性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式的汽車懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換液壓能的工作原理示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施方式的電動(dòng)汽車?yán)脩壹苷駝?dòng)能量自給式充電系統(tǒng)的工作原理圖。

圖中，1-車輪部件；2-油箱；3-進(jìn)油閥；4-彈簧；5-柱塞桿；6-車身部件；7-上吊耳銷；8-柱塞體；9-y型油封；10-耐磨環(huán)；11-緩沖彈簧；12-出油閥；13-下吊耳銷；14-溢流閥；15-單向閥；16-蓄能器；17-壓力表；18-調(diào)壓閥；19-永磁同步發(fā)電機(jī)；20-聯(lián)軸器；21-液壓馬達(dá)；22-調(diào)速閥；23-充電模塊；24-動(dòng)力電池；25-懸架簧上質(zhì)量；26-懸架簧下質(zhì)量。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

圖1和圖2所示為本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車?yán)脩壹苷駝?dòng)能量自給式充電系統(tǒng)和控制方法的一種實(shí)施方式，所述電動(dòng)汽車?yán)脩壹苷駝?dòng)能量自給式充電系統(tǒng)包括懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換液壓能單元、發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和充電單元。

如圖1，所述汽車懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換液壓能單元主要包括柱塞泵和蓄能器16。所述柱塞泵包括柱塞桿5和柱塞體8；所述柱塞桿5的一端位于柱塞體8內(nèi)；為了有效地控制液壓油的輸入和輸出，所述的柱塞體8的左下方設(shè)有進(jìn)油閥3，右下方設(shè)有出油閥12；為了保證柱塞桿5的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，所述柱塞體8的內(nèi)腔設(shè)有緩沖彈簧11，所述緩沖彈簧11的一端抵在柱塞桿5的下端，另一端抵在柱塞體8的內(nèi)腔底部，所述柱塞桿5通過(guò)上吊耳銷7與汽車懸架上部車身6部件浮動(dòng)連接，柱塞體8通過(guò)下吊耳銷13與車輪部件1浮動(dòng)連接；上部車身6與車輪部件之1間設(shè)有彈簧；所述進(jìn)油閥3通過(guò)管道與油箱2連接；所述出油閥12通過(guò)管道與蓄能器16連接，且出油閥12與蓄能器16連接管道上裝有單向閥15，保證液壓油的單向傳遞；所述出油閥12與單向閥15之間的管道上設(shè)有與油箱連接的溢流閥14，保證管道在一定壓力下工作；所述柱塞桿5在中間外圓上設(shè)置了三道環(huán)槽，上下二道各裝有一只y型油封9，中間一道裝有一只耐磨環(huán)10，保證柱塞桿5在柱塞體8孔內(nèi)的準(zhǔn)確導(dǎo)向；壓力表17通過(guò)管道與蓄能器16連接，用來(lái)檢測(cè)蓄能器16油液的壓力。

如圖2，所述發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括液壓馬達(dá)21、聯(lián)軸器20、永磁同步發(fā)電機(jī)19、調(diào)速閥22、調(diào)壓閥18；所述液壓馬達(dá)21通過(guò)聯(lián)軸器20與永磁同步發(fā)電機(jī)19連接；所述調(diào)壓閥18通過(guò)管道一端與蓄能器16連接，另一端與液壓馬達(dá)21連接；所述調(diào)速閥18通過(guò)管道一端與液壓馬達(dá)21連接，另一端與油箱2連接。

如圖2，所述充電單元包括充電模塊23和動(dòng)力電池24。所述充電模塊23主要包括電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器和自動(dòng)斷路器組成，充電模塊23根據(jù)電動(dòng)汽車能源管理系統(tǒng)的指令自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓與電流，與動(dòng)力電池24組相匹配，當(dāng)動(dòng)力電池24容量滿載時(shí)，自動(dòng)斷路器將電流斷開，所述的動(dòng)力電池24一般選用鋰離子蓄電池。

本發(fā)明還提供一種根據(jù)所述電動(dòng)汽車?yán)脩壹苷駝?dòng)能量自給式充電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

s1：懸架振動(dòng)能量的回收及液壓能轉(zhuǎn)換過(guò)程：

在汽車懸架簧上質(zhì)量25即車身部件6通過(guò)上吊耳銷7連接一柱塞泵的柱塞桿5；在懸架簧下質(zhì)量26即車輪部件1通過(guò)下吊耳銷13連接一柱塞體8，當(dāng)汽車在行駛時(shí)由于路面不平和汽車頻繁地加減速導(dǎo)致了汽車懸架簧載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使柱塞桿5與柱塞泵之間也發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)柱塞桿5向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞桿5下端面與柱塞體8內(nèi)腔形成的空間增大，由于此時(shí)柱塞體8下部左側(cè)的進(jìn)油閥3和右側(cè)的出油閥12都是關(guān)閉的，因此密封的柱塞泵內(nèi)腔局部空間形成了一定的真空，這時(shí)油箱2內(nèi)的液壓油在大氣壓的作用下頂開進(jìn)油閥3，而被吸入到柱塞體8的內(nèi)腔，當(dāng)柱塞桿5向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞體8內(nèi)腔空間逐漸變小，而壓力逐漸變大，當(dāng)壓力達(dá)到一定時(shí)，壓力油頂開出油閥3，壓力油將不斷地輸入到蓄能器16中，如此汽車懸架的振動(dòng)能量通過(guò)柱塞泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，而?chǔ)存在蓄能器16中。液壓系統(tǒng)的壓力可通過(guò)溢流閥14調(diào)整，當(dāng)壓力高于溢流閥14設(shè)定壓力時(shí)溢流閥14打開，液壓油排入油箱2。

s2：液壓能轉(zhuǎn)換電能過(guò)程：

從蓄能器16流出的液壓能通過(guò)調(diào)壓閥18輸入到液壓馬達(dá)21，并驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)21旋轉(zhuǎn)，液壓馬達(dá)21的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器20帶動(dòng)同一軸線上的永磁同步發(fā)電機(jī)19轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。從蓄能器16輸出的液壓能經(jīng)過(guò)調(diào)壓閥18可進(jìn)行壓力調(diào)控，確保蓄能器16的液壓油充滿，并且只有當(dāng)液壓油達(dá)到一定壓力時(shí)調(diào)壓閥18才會(huì)打開，保證流經(jīng)液壓馬達(dá)21的液壓油具有相當(dāng)?shù)膲毫土魉伲瑥亩Ｕ弦簤厚R達(dá)21旋轉(zhuǎn)的連續(xù)性。液壓馬達(dá)21的轉(zhuǎn)速可通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)速閥22的回流流量來(lái)控制，并最后流入油箱2。

s3：動(dòng)力電池的充電過(guò)程

永磁同步發(fā)電機(jī)19產(chǎn)生的電能通過(guò)電線輸入到充電模塊23，充電模塊23根據(jù)電動(dòng)汽車能源管理系統(tǒng)單元的指令，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸入的電流值與電壓值，使之與動(dòng)力電池的額定電流與額定電壓等技術(shù)參數(shù)選配，并輸入到動(dòng)力電池24，對(duì)動(dòng)力電池24進(jìn)行充電。

通過(guò)上述電動(dòng)汽車懸架在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)，帶動(dòng)柱塞泵運(yùn)動(dòng)并使振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，從而回收振?dòng)能量；又通過(guò)液壓馬達(dá)21帶動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)19旋轉(zhuǎn)并發(fā)電，并使電能儲(chǔ)存在動(dòng)力電池24中。此系統(tǒng)在具備了高可靠性、低成本的同時(shí)，高效地回收了懸架振動(dòng)能量，并以電能的形式儲(chǔ)存在動(dòng)力電池中，對(duì)解決電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的關(guān)鍵問(wèn)題有重要意義，并在一定程度上提高了車輛的經(jīng)濟(jì)性。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書是按照各個(gè)實(shí)施例描述的，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施例的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施例或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。