车辆工程专业研究生学科前沿专题报告8 .pdfVIP

**大学研究生学科前沿专题报告 姓名 *** 学号 ———— 学生类别 硕士研究生 专业 车辆工程 成绩 导师签名 专题讲座或学术报告题目 车辆振动能量回收研究现状 报告人 *** 时间 2014 年1 月3 日 地点 车辆实验室 内容记录： 伴随能源危机的日益加剧，汽车节能问题成为目前汽车设计考虑的主要问题。 汽车能量消耗的一个重要因素是减震器，将汽车振动能量进行回收将具有非常重要 的实际应用价值。能量回收是指获取外界能量并将其转换为可利用电能的过程，对 于微型能量回收装置而言，周围环境的振动能量是一种理想的能量源。车辆振动能 量回收，是指能够利用车辆振动动能发 电并为车上的蓄电池充 电，为车上用电设备 进行供 电，从而使发 电机减少对发动机机械能的吸收，以减少发动机机械能的输出， 最终减少发动机的油耗。 一、车辆振动能量回收意义 汽车产业持续高速发展在推动经济，提高人民生活水平的同时，对环境的污染 也日益严重并加剧了汽车可利用能源的短缺问题；同时，车辆行驶中，由于不平路 面激励引起的车辆振动能量一直未能被回收利用，因此回收车辆振动能量具有实际 意义。 (1)环境污染 环境污染已是当今的重要问题，北京、天津、石家庄等城市的每 年的蓝天数正在逐年下降，且北京附近PM2.5 的来源25%来自车辆排放。 (2)能源短缺 在 OECD 国家，交通能源消耗量占总能源消耗的 32%，美国为 27%，欧盟国家为27%，我国交通能源消耗占总能源消耗的14%~15%。 (3)车辆对能源的消耗 汽车运行中，制动、发动机排气散热及克服各种阻力均 消耗能量，可回收的能量包括制动、悬架、发动机排气和散热，其中研究最多和得 到应用的是制动能量回收。 (4)制动能量回收 制动能量回收系统回收车辆在制动或惯性滑行中释放出的多 余能量，并通过发电机将其转化为电能，再储存在蓄电池中，用于之后的加速行驶。 (5)振动能量回收后的可行性 以越野车为例，减振消耗能量占发动机输出能量 的31.4%；车辆的振动能量具有很大回收价值，将减震器消耗能量进行回收能够减 少车辆的燃油消耗，达到节约能源和保护环境的目的。 二、电磁式馈能悬架 电磁式馈能悬架的基本原理是将车轮和车体间的相对运动转化为直线或旋转 运动，驱动电机输出电压，将机械振动能量转化为电能并存储，以用于悬挂系统的 自供电或为其他电气设备供电。电磁式悬架系统的作动器可以在电动机和发电机二 者间切换，根据需要实现悬挂振动的主动控制和能量回收。电磁式馈能悬架的作动 器根据运动方式可以分为直线电机式和旋转电机式。 直线电机式馈能悬架用直线电机代替传统减振器，将车轮和车体间的直线相对 运动机械能与电能直接相互转换，不需要任何中间的传动或转换装置。 旋转电机式馈能悬架利用传动机构将车轮与车体之间的相对运动转化为旋转 运动，进而利用旋转电机进行振动控制和能量回收。按照传动机构的不同，旋转电 机式馈能悬架可以分为3 种：滚珠丝杠式、齿轮齿条式和行星齿轮式。 直线电机式馈能悬架的优点是运动部件少，机械摩擦损耗几乎为零，只需很少 甚至无需维护，因此工作安全可靠，使用寿命更长。但其缺点是磁漏大、功率因素 和效率低，故直线电机式馈能悬架的馈能效率一般。旋转电机能量利用与回收的效 率高，并且结构紧凑、可靠性好，但将其用于车辆悬架时，需要一套传动机构将车 辆与车体间的相对运动转化为旋转运动。 随着电动车的迅猛发展，研究热点之一将是性能高、整合程度高的轮毂电机车 辆，研究者们正在努力使电磁悬架技术与轮毂电机车辆相结合，这对未来车辆底盘 的设计开发将产生重要影响。 三、机械式馈能悬架 机械式馈能悬架是用液/气压蓄能装置，以液/气压势能的形式存储悬架的振动 能量，并在一定的策略控制下释放，降低振动控制的能耗。 尼桑公司开发了一种液压型馈能悬架，将蓄能器和液压油缸结合，在压力阀的 控制下，完成能量蓄积和释放，达到振动抑制的目的。Noritsugu 将汽缸排出的废气 回收存储，用于主动空气悬架的控制，降低了悬架控制的能耗。 机械式馈能悬架是一种纯机械液压/气压结构，馈能效率高，可靠性好，结构简 单，且使用寿命长，方便实现