CN116971956A - 一种新能源汽车电子真空泵及其汽车和能量回收方法 - Google Patents

一种新能源汽车电子真空泵及其汽车和能量回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车电子真空泵及其汽车和能量回收方法,属于新能源汽车领域,电子真空泵工作时产生可变振动,通过真空泵橡胶垫的传递作用将电子真空泵本体产生的可变振动转变为作用在压电馈能装置上表面的可变力,压电馈能装置在可变作用力作用下产生电极化现象,进而可产生感应电流。并将感应电流传输至外部的能量回收单元,同时一方面通过真空泵橡胶垫的弹性形变缓解电子真空泵的振动,另一方面,通过磁流变减振器进行第二层的减震作用,有效降低震感,本发明设计新颖合理,实现方便,在降低电子真空泵工作振动及噪音提高乘车舒适性的的同时又回收了真空泵在工作过程中的部分振动能量,绿色节能,便于推广使用。

Description

一种新能源汽车电子真空泵及其汽车和能量回收方法
技术领域
本发明属于新能源汽车领域,具体涉及一种新能源汽车电子真空泵及其汽车和能量回收方法。
背景技术
新能源汽车缺少发动机进气歧管,没有可供助力器使用的真空源,此时真空助力器不能为驾驶者提供助力,影响行车安全。电子真空泵可以保证助力器内的真空度维持在一定的水平,保障行车的安全性。电子真空泵工作会产生噪音,新能源汽车没有发动机,真空泵噪音在驾驶室内表现更加明显。为了得到更好驾驶舒适感,对电子真空泵噪音优化是新能源汽车主机厂要面对的问题。
现有技术中采用单一的电子真空泵及其减振所用的橡胶衬垫,降低电子真空泵工作振动及噪音效果有限,且对于真空泵振动产生的能量未回收,造成资源浪费。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种新能源汽车电子真空泵及其汽车和能量回收方法以解决现有技术中采用单一的电子真空泵及其减振所用的橡胶衬垫,降低电子真空泵工作振动及噪音效果有限,且对于真空泵振动产生的能量未回收,造成资源浪费的技术问题。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种新能源汽车电子真空泵,包括电子真空泵主体,电子真空泵主体上设置有安装座,安装座上从下到上依次设置有磁流变减振器、压电馈能装置和真空泵橡胶垫,磁流变减振器、压电馈能装置与外部的能量回收单元电连接。
优选地,其特征在于,所述磁流变减振器包括:磁流变减振器缸筒,磁流变减振器缸筒设置在安装座上,其内部设置有励磁线圈,励磁线圈与外部的能量回收单元电连接,其顶部嵌设有导向垫片,导向垫片上方设置有压电馈能装置。
优选地,所述导向垫片与磁流变减振器缸筒形成密封空间储存有磁流变液体。
优选地,所述能量回收单元包括:整流器,整流器的输入端与压电馈能装置连接,其输出端依次连接有DC-DC升压模块、超级电容、第一MOS开关触发驱动模块和蓄电池,蓄电池的第一输出端依次连接有第二MOS开关触发驱动模块、可控恒流源控制模块和励磁线圈,超级电容的输出端同时连接电压传感器,电压传感器的输出端连接控制器的输入端,控制器的输入端还连接有蓄电池的第二输出端、温度传感器输出端和橡胶垫加速度传感器输出端,控制器的输出端连接有DC-DC升压模块、第一MOS开关触发驱动模块、第二MOS开关触发驱动模块、可控恒流源控制模块。
优选地,所述安装座通过紧固螺栓与电子真空泵主体固接。
本发明还公开了一种基于上述任意一项所述的新能源汽车电子真空泵的能量回收方法,包括以下步骤:
电子真空泵主体工作,产生可变振动;
真空泵橡胶垫将产生的可变振动转换为可变力,并作用在压电馈能装置上;
压电馈能装置在可变力的作用下产生感应电流,并输入能量回收单元。
优选地,所述能量回收单元包括:蓄电池、整流器、DC-DC升压模块、超级电容、电压传感器、第一MOS开关触发驱动模块、温度传感器、加速度传感器、可控恒流源控制模块和控制器;则所述压电馈能装置产生的感应电流输入能量回收单元具体包括以下步骤:
S301:感应电流输入整流器,输出直流电;
S302:直流电经DC-DC升压模块升压后暂时储存在超级电容,且电压传感器实时检测超级电容端电压值,并将检测到的电压值实时输送给控制器;
S303:控制器将收到的电压值与预设阈值对比,并依此判断是否对蓄电池充电。
优选地,所述S303中,
若电压值不小于预设阈值时,控制器控制第一MOS开关触发驱动模块接通,超级电容对蓄电池进行充电;
若电压值不大于预设阈值时,控制器控制第一MOS开关触发驱动模块断开,超级电容停止对蓄电池进行充电。
优选地,所述磁流变减振器包括励磁线圈,所述能量回收单元包括:第二MOS开关触发驱动模块和控制器;
控制器通过改变励磁线圈电流大小来改变磁流变液体的刚度,进而降低电子真空泵本体的振动,具体方法如下:
控制器根据公式
计算得到第i次采样时励磁线圈的输入电流;
控制器控制第二MOS开关触发驱动模块接通,并控制第二可控恒流源控制模块的输出电流为Ii为励磁线圈供电;
其中,Cs为设计的第一级减振装置与第二级减振装置的刚度;c为橡胶垫基础刚度;α为橡胶垫的温补补偿系数;K为磁流变液的基础刚度系数;β为磁流变液受电磁影响时的刚度系数补偿量。
本发明还公开了一种汽车,包括上述任意一项所述的新能源汽车电子真空泵。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明所公开的电子真空泵工作时产生可变振动,通过真空泵橡胶垫的传递作用将电子真空泵本体产生的可变振动转变为作用在压电馈能装置上表面的可变力,压电馈能装置在可变作用力作用下产生电极化现象,进而可产生感应电流。并将感应电流传输至外部的能量回收单元,同时一方面通过真空泵橡胶垫的弹性形变缓解电子真空泵的振动,另一方面,通过磁流变减振器进行第二层的减震作用,有效降低震感,提高乘车舒适性的同时又回收了真空泵在工作过程中的部分振动能量。本发明设计新颖合理,实现方便,在降低电子真空泵工作振动及噪音提高乘车舒适性的的同时又回收了真空泵在工作过程中的部分振动能量,绿色节能,便于推广使用。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图;
图2为本发明的能量回收单元电路连接示意图;
图3为本发明的方法流程图。
其中:1-电子真空泵本体;2-安装螺栓;3-真空泵橡胶垫;4-压电馈能单元;5-磁流变减振器缸筒;6-控制总线;7-橡胶密封导向垫片;8-励磁线圈;9-安装座;10-蓄电池;11-整流器;12-DC-DC升压模块;13-超级电容;14-电压传感器;15-第一MOS开关触发驱动模块;16-第二MOS开关触发驱动模块;17-温度传感器;18-橡胶垫加速度传感器;19-可控恒流源模块;20-控制器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参见图1,本发明公开了一种新能源汽车电子真空泵,包括电子真空泵主体1,电子真空泵主体1上设置有安装座9,安装座9上从下到上依次设置有磁流变减振器、压电馈能装置4和真空泵橡胶垫3,磁流变减振器、压电馈能装置4与外部的能量回收单元电连接。电子真空泵工作时产生可变振动,通过真空泵橡胶垫3的传递作用将电子真空泵本体1产生的可变振动转变为作用在压电馈能装置4上表面的可变力,压电馈能装置4在可变作用力作用下产生电极化现象,进而可产生感应电流。并将感应电流传输至外部的能量回收单元,同时一方面通过真空泵橡胶垫3的弹性形变缓解电子真空泵的振动,另一方面,通过磁流变减振器进行第二层的减震作用,有效降低震感,提高乘车舒适性的同时又回收了真空泵在工作过程中的部分振动能量。本发明设计新颖合理,实现方便,在降低电子真空泵工作振动及噪音提高乘车舒适性的的同时又回收了真空泵在工作过程中的部分振动能量,绿色节能,便于推广使用。
在一些实施例中,所述磁流变减振器包括:磁流变减振器缸筒5,磁流变减振器缸筒5设置在安装座9上,其内部设置有励磁线圈8,励磁线圈8与外部的能量回收单元电连接,其顶部嵌设有导向垫片7,导向垫片7上方设置有压电馈能装置4。
在一些实施例中,所述导向垫片7与磁流变减振器缸筒5形成密封空间储存有磁流变液体。
在一些实施例中,参见图2,所述能量回收单元包括:整流器11,整流器11的输入端与压电馈能装置4连接,其输出端依次连接有DC-DC升压模块12、超级电容13、第一MOS开关触发驱动模块15和蓄电池10,蓄电池10的第一输出端依次连接有第二MOS开关触发驱动模块16、可控恒流源控制模块19和励磁线圈8,超级电容13的输出端同时连接电压传感器14,电压传感器14的输出端连接控制器20的输入端,控制器20的输入端还连接有蓄电池10的第二输出端、温度传感器17输出端和橡胶垫加速度传感器18输出端,控制器20的输出端连接有DC-DC升压模块12、第一MOS开关触发驱动模块15、第二MOS开关触发驱动模块16、可控恒流源控制模块19。
在一些实施例中,所述安装座9通过紧固螺栓2与电子真空泵主体1固接。
在一些实施例中,包括两级减振装置,其中第一级减振装置为真空泵橡胶垫3,第二级减振装置为磁流变减振器缸筒5、橡胶密封导向垫片7以及磁流变液共同组成。
在一些实施例中,控制总线6通过电子真空泵本体1的内部结构特征与压电馈能装置4及励磁线圈8相连接。
纯电动汽车行驶制动过程中,电子真空泵会进行抽真空工作,此时电子真空泵本体1产生可变振动,并通过真空泵橡胶垫3的传递作用将电子真空泵本体1产生的可变振动转变为作用在压电馈能装置4上表面的可变力,压电馈能装置4在可变作用力作用下产生电极化现象,进而可产生感应电流,感应电流首先经过整流器11、对电流进行整流、滤波,使其成为稳定的直流电,再经DC-DC升压模块12升压后暂时储存在超级电容13,电压传感器14实时检测超级电容13端电压值V00,并将检测到的超级电容13端电压实时输送给控制器20,且控制器20并根据判断结果:电压值V00与设定电压值Vmin及Vmax间的大小,来决定超级电容13对蓄电池10的充放电。当V00不小于Vmax时,控制器20控制第一MOS开关触发驱动模块15接通,超级电容13对蓄电池10进行充电,当V00不大于Vmin时,控制器20控制第一MOS开关触发驱动模块15断开,超级电容13停止对蓄电池10进行充电;
本发明还公开了一种基于上述新能源汽车电子真空泵的能量回收方法,参见图3,包括以下步骤:
S1:电子真空泵主体1工作,产生可变振动;
S2:真空泵橡胶垫3将产生的可变振动转换为可变力,并作用在压电馈能装置4上;
S3:压电馈能装置4在可变力的作用下产生感应电流,并输入能量回收单元。
在一些实施例中,所述能量回收单元包括:蓄电池10、整流器11、DC-DC升压模块12、超级电容13、电压传感器14、第一MOS开关触发驱动模块15、温度传感器17、加速度传感器18、可控恒流源控制模块19和控制器20;则所述压电馈能装置4产生的感应电流输入能量回收单元具体包括以下步骤:
S301:感应电流输入整流器11,输出直流电;
S302:直流电经DC-DC升压模块12升压后暂时储存在超级电容13,且电压传感器14实时检测超级电容13端电压值,并将检测到的电压值实时输送给控制器20;
S303:控制器20将收到的电压值与预设阈值对比,并依此判断是否对蓄电池10充电。
在一些实施例中,所述S303中,
若电压值不小于预设阈值时,控制器20控制第一MOS开关触发驱动模块15接通,超级电容13对蓄电池10进行充电;
若电压值不大于预设阈值时,控制器20控制第一MOS开关触发驱动模块15断开,超级电容13停止对蓄电池10进行充电。
在一些实施例中,所述磁流变减振器包括励磁线圈8,所述能量回收单元包括:第二MOS开关触发驱动模块16和控制器20;
控制器20通过改变励磁线圈8电流大小来改变磁流变液体的刚度,进而降低电子真空泵本体1的振动,具体方法如下:
控制器20根据公式
计算得到第i次采样时励磁线圈8的输入电流;
控制器20控制第二MOS开关触发驱动模块16接通,并控制第二可控恒流源控制模块46的输出电流为Ii为励磁线圈8供电;
其中,Cs为设计的第一级减振装置与第二级减振装置的刚度;c为橡胶垫3基础刚度;α为橡胶垫3的温补补偿系数;K为磁流变液的基础刚度系数;β为磁流变液受电磁影响时的刚度系数补偿量。
本发明还公开了一种汽车,包括上述任意一项所述的新能源汽车电子真空泵。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源汽车电子真空泵,其特征在于,包括电子真空泵主体(1),电子真空泵主体(1)上设置有安装座(9),安装座(9)上从下到上依次设置有磁流变减振器、压电馈能装置(4)和真空泵橡胶垫(3),磁流变减振器、压电馈能装置(4)与外部的能量回收单元电连接。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电子真空泵,其特征在于,所述磁流变减振器包括:磁流变减振器缸筒(5),磁流变减振器缸筒(5)设置在安装座(9)上,其内部设置有励磁线圈(8),励磁线圈(8)与外部的能量回收单元电连接,其顶部嵌设有导向垫片(7),导向垫片(7)上方设置有压电馈能装置(4)。
3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车电子真空泵,其特征在于,所述导向垫片(7)与磁流变减振器缸筒(5)形成密封空间储存有磁流变液体。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电子真空泵,其特征在于,所述能量回收单元包括:整流器(11),整流器(11)的输入端与压电馈能装置(4)连接,其输出端依次连接有DC-DC升压模块(12)、超级电容(13)、第一MOS开关触发驱动模块(15)和蓄电池(10),蓄电池(10)的第一输出端依次连接有第二MOS开关触发驱动模块(16)、可控恒流源控制模块(19)和励磁线圈(8),超级电容(13)的输出端同时连接电压传感器(14),电压传感器(14)的输出端连接控制器(20)的输入端,控制器(20)的输入端还连接有蓄电池(10)的第二输出端、温度传感器(17)输出端和橡胶垫加速度传感器(18)输出端,控制器(20)的输出端连接有DC-DC升压模块(12)、第一MOS开关触发驱动模块(15)、第二MOS开关触发驱动模块(16)、可控恒流源控制模块(19)。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电子真空泵,其特征在于,所述安装座(9)通过紧固螺栓(2)与电子真空泵主体(1)固接。
6.基于权利要求1~5任意一项所述的新能源汽车电子真空泵的能量回收方法,其特征在于,包括以下步骤:
电子真空泵主体(1)工作,产生可变振动;
真空泵橡胶垫(3)将产生的可变振动转换为可变力,并作用在压电馈能装置(4)上;
压电馈能装置(4)在可变力的作用下产生感应电流,并输入能量回收单元。
7.根据权利要求6所述的一种能量回收方法,其特征在于,所述能量回收单元包括:蓄电池(10)、整流器(11)、DC-DC升压模块(12)、超级电容(13)、电压传感器(14)、第一MOS开关触发驱动模块(15)、温度传感器(17)、加速度传感器(18)、可控恒流源控制模块(19)和控制器(20);则所述压电馈能装置(4)产生的感应电流输入能量回收单元具体包括以下步骤:
S301:感应电流输入整流器(11),输出直流电;
S302:直流电经DC-DC升压模块(12)升压后暂时储存在超级电容(13),且电压传感器(14)实时检测超级电容(13)端电压值,并将检测到的电压值实时输送给控制器(20);
S303:控制器(20)将收到的电压值与预设阈值对比,并依此判断是否对蓄电池(10)充电。
8.根据权利要求7所述的一种能量回收方法,其特征在于,所述S303中,
若电压值不小于预设阈值时,控制器(20)控制第一MOS开关触发驱动模块(15)接通,超级电容(13)对蓄电池(10)进行充电;
若电压值不大于预设阈值时,控制器(20)控制第一MOS开关触发驱动模块(15)断开,超级电容(13)停止对蓄电池(10)进行充电。
9.根据权利要求6所述的一种能量回收方法,其特征在于,所述磁流变减振器包括励磁线圈(8),所述能量回收单元包括:第二MOS开关触发驱动模块(16)和控制器(20);
控制器(20)通过改变励磁线圈(8)电流大小来改变磁流变液体的刚度,进而降低电子真空泵本体(1)的振动,具体方法如下:
控制器(20)根据公式
计算得到第i次采样时励磁线圈(8)的输入电流;
控制器(20)控制第二MOS开关触发驱动模块(16)接通,并控制第二可控恒流源控制模块(46)的输出电流为Ii为励磁线圈(8)供电;
其中,Cs为设计的第一级减振装置与第二级减振装置的刚度;c为橡胶垫(3)基础刚度;α为橡胶垫(3)的温补补偿系数;K为磁流变液的基础刚度系数;β为磁流变液受电磁影响时的刚度系数补偿量。
10.一种汽车,其特征在于,包括权利要求1~5任意一项所述的新能源汽车电子真空泵。
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