[发明专利]汽车制动能量与悬架振动能量回收系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车制动能量与悬架振动能量回收管理系统。

背景技术

汽车在道路上行驶过程中，由于不平路面的激励以及各种复杂的道路工况，汽车一部分能量在悬架振动过程中通过减振器将其转化为热能耗散掉；再者，汽车在制动过程中，也有大量的动能通过摩擦转化为热能耗散掉，不但浪费了能量，也会加速汽车制动系统的磨损。如果能对这两部分能量进行回收并进行有效管理的话，能在很大程度上降低燃油的消耗，也减少日益增多的汽车对环境的破坏，因此，对悬架振动能量和车轮制动能量的回收有非常重要的意义。

随着能源的紧缺和全球对环境的日益重视，如何有效地回收汽车上额外消耗的能量已经成为了一个研究热点。如今，汽车的机械能通常以飞轮的动能、液压能、电能等形式储存，在汽车需要能量时，再将其转化为机械能以改善汽车性能。

另一方面，随着汽车技术的发展，节能、舒适、安全成为了汽车技术的主要研究目标。因为传统被动悬架不能对车身姿态进行很好的控制，汽车制动时会引起车身质量转移，从而影响到汽车动态轴荷，当制动力较大时就会由于后轮轴荷减小而容易引起抱死，从而发生制动甩尾现象。

在目前已有的车辆能量回收装置和方法中，大多是单独争对汽车的制动能量或悬架振动能量进行回收的系统和方法，尚没有综合回收汽车悬架振动能量和车轮制动能量，并使汽车在制动过程中有效利用制动能量以控制车身姿态的装置，因而不利于对汽车耗散的能量进行有效的回收。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在汽车行驶过程中，回收悬架的振动能量和汽车的制动能量，将这两部分能量以电能储存起来，提出了一种能量管理系统对回收的能量进行有效的管理，在需要时提供给汽车悬架系统和制动系统合适的能量进行控制，提高汽车的经济性能、动力性能和排放性能。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：所述主动悬架系统采用由电机驱动的主动悬架，如直线电机或滚珠丝杠等主动悬架，放电模块A的输出端与主动悬架系统相连，输入端与配电模块A的输出端相连，配电模块A的输入端分别与副电池系统的输出端和主配电模块的C输出端相连，充电模块A的输入端与主动悬架系统相连，输出端分别与副电池系统的输入端和主电池系统的A输入端相连。

所述集成电机可以取代传统的缓速器，在汽车制动时以发电机的形式工作，而在汽车启动或加速时以电动机的形式工作，放电模块B的输出端与集成电机相连，输入端与主配电模块的D输出端相连，充电模块B的输入端与集成电机相连，输出端与主电池系统的B输入端相连。

所述主配电模块用于分配传递到主动悬架系统和集成电机的电量，其C输入端与主电池系统的A输出端相连，D输入端与主电池系统的B输出端相连，副电池系统与主电池系统的控制端分别与智能系统相连。

本发明还公开了一种汽车制动能量与悬架振动能量的回收管理系统的管理方法，该方法包括如下内容：

  （1）主动悬架系统工作时，智能管理系统根据采集到的相关信息进行处理判断，若主动悬架能产生能量，则振动能量转化为电能通过充电模块A给副电池系统充电，当智能系统检测到副电池系统电量饱和时，则断开充电电路，电能充向主电池系统；若主动悬架需要外界补充能量，则主电池系统释放电能，通过主配电模块、配电模块A、放电模块A，将直流转化为交流驱动主动悬架，当智能系统检测到主电池系统电量低于a时，则停止供电，副电池系统打开放电回路，给主动悬架系统供电；

  （2）当汽车制动减速时，制动能量转化为电能通过充电模块B给主电池系统充电，当汽车起动加速时，智能系统检测到信号，然后检测主电池系统的荷电量，当电量不低于b时，则打开放电电路，主电池系统向集成电机提供电能，电能通过主配电模块、配电模块B将直流电转化为交流电，给集成电机提供适当的能量进行加速。

a小于b，a与b的设定考虑到主动悬架系统所需的平均耗电量，以保证主电池系统能提供给主动悬架足够的能量，而副电池系统则起到备用的作用，提高了整个系统的安全性，所述主电池系统可以为混合动力汽车或电动汽车的电池系统，而副电池系统可以为容量较小的蓄电池和超级电容。对于a的确定，前提是要减少对电池的伤害以及保证汽车有足够的动力在正常工况下运行，对电池电量的过度攫取（深放电）会大大影响电池的寿命，故当电池的电量降低到一定程度时（比如说40%），则主电池系统停止放电，改为由副电池系统放电，此时若设主电池系统额定容量为Q，则可令a=40%Q；而对于b的确定，则要保证主电池系统有一定的电量裕量以使悬架系统可以在正常工况下工作，例如可令b=50%Q。