[发明专利]一种振动能量的控制系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及振动消减控制技术领域，更具体地说，涉及一种振动能量的控制系统与方法。

背景技术

振动广泛存在于物体的运动过程中，例如汽车运行时，由于路面不平产生的激励通过车轮传递到车体，使车体产生振动并影响汽车的舒适性、安全性和可操控性。由于振动是一种不平衡的能量形式，为了实现减振目的，现有的振动能量控制方法主要包括能量流出振动控制方法和能量流入振动控制方法。

其中，能量流出振动控制方法是指，将振动能量引出振动体系，例如在汽车车体和车轮之间安装的阻尼减振器就是将振动能量的机械能转换为热能、声能等耗散掉从而产生减振力。能量流入振动控制方法是指，将外部的能量引入到振动体系，例如主动减振采用发电机产生与振动方向相反的减振力，通过引入减振力来抵消从车辆传递到车体的振动能量。

然而不难发现，利用能量流出振动控制方法只是将部分振动能量消耗，其剩余的部分不平衡的振动能量无法消除，限制了振动控制的效果，且通过阻尼减振器等耗散掉振动能量的方式造成了能量的浪费。而利用能量流入振动控制方法，其通过引入与振动方向相反、且与振动力大小相等的减振力来抵消振动能量，相较于能量流出振动控制方法可以达到更优的减振效果。但是由于能量流入振动控制方法需要引入外界能量来生成减振力，这无疑在浪费振动能量的基础上，还加载了其他能量的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种振动能量的控制系统与方法，以解决现有技术中采用能量流出振动控制方法存在振动控制的效果不佳且能量浪费，以及采用能量流出振动控制方法存在能量浪费的问题。技术方案如下：

基于本发明的一方面，本发明提供一种振动能量的控制系统，包括上连接头、下连接头和振动体系，其中所述上连接头和所述下连接头分别与所述振动体系相连，所述振动体系包括活塞杆、压缩气体、液压油、活塞、活塞溢流阀、活塞单向阀、内缸单向阀、内缸和外缸，其中，

所述上连接头与所述活塞杆的一端连接，所述活塞杆的另一端上装有所述活塞，所述活塞溢流阀和所述活塞单向阀设置在所述活塞上；所述内缸单向阀安装在所述内缸底部；所述内缸的外部同心安装所述外缸；所述外缸与所述下连接头连接；所述内缸的缸体内和所述外缸的一部分缸体内装有所述液压油；所述外缸的另一部分缸体内充满所述压缩空气；

所述控制系统还包括：

通过油管与所述内缸的上腔和所述外缸的下部分连接的油泵油马达；

与所述油泵油马达直接连接的发电电动机；

与所述发电电动机电连接的双向变流器；

与所述双向变流器连接的蓄电池；

与所述振动体系连接，用于检测振动信号的振动传感器；

以及与所述振动传感器连接，用于接收所述振动传感器发送的检测到的所述振动信号，并同时与所述蓄电池连接，用于检测所述蓄电池两端荷电状态信号的微控制单元MCU；

所述MCU用于，当所述振动体系当前产生的振动力大于所述蓄电池作用下的最大发电阻尼力时，控制调整所述双向变流器的控制角，以使得在所述蓄电池的电能驱动下，控制所述发电电动机产生减振力，以抵消所述振动力；

以及用于，当所述振动体系当前产生的振动力不大于所述蓄电池作用下的最大发电阻尼力时，控制调整所述双向变流器的控制角，以使得利用所述振动体系当前产生的振动能量驱动所述油泵油马达带动所述发电电动机动作，为所述蓄电池充电。

优选地，还包括与所述发电电动机电连接的整流器，以及与所述整流器串联连接的耗能电阻；其中，

所述MCU还与所述整流器连接；

此时所述MCU用于，当所述振动体系当前产生的振动力大于所述蓄电池和所述耗能电阻共同作用下的最大发电阻尼力时，控制调整所述双向变流器的控制角，以使得在所述蓄电池的电能驱动下，控制所述发电电动机产生减振力，以抵消所述振动力；

用于，当所述振动体系当前产生的振动力不大于所述蓄电池和所述耗能电阻共同作用下的最大发电阻尼力，且不大于所述蓄电池作用下的最大发电阻尼力时，控制调整所述双向变流器的控制角，以使得利用所述振动体系当前产生的振动能量驱动所述油泵油马达带动所述发电电动机动作，为所述蓄电池充电。

以及用于，当所述振动体系当前产生的振动力不大于所述蓄电池和所述耗能电阻共同作用下的最大发电阻尼力，且大于所述蓄电池作用下的最大发电阻尼力时，同时控制调整所述双向变流器的控制角和所述整流器的控制角，以使得所述振动体系当前产生的振动能量一部分用于驱动所述油泵油马达带动所述发电电动机动作，为所述蓄电池充电，另一部分通过所述耗能电阻消耗掉。