回收振动能量发电的汽车减震器总体设计

本科毕业设计（论文）

( 2014届 )

题目：回收振动能量发电的汽车减振器总体设计学院：工学院、职业技术教育学院

专业：汽车维修工程教育

学生姓名：孙挺学号： 10520129

指导教师：曹振新职称：副教授

合作导师：职称：

完成时间：2014 年月日

成绩：

浙江师范大学本科毕业设计(论文)正文

摘要 (1)

关键词 (1)

英文摘要 (1)

英文关键词 (1)

1 引言………………………………………………………………………………X

2 汽车减振器的国内外状…………………………………………………………X 2.1 汽车减振器的国内现状……………………………………………………X

2.2 汽车减振器的国外现状……………………………………………………X

3 理论基础…………………………………………………………………………X 3.1 减振器的概述………………………………………………………………X 3.2 减振器相对阻尼系数和阻尼系数的确定…………………………………X 3.2.1 悬架弹性特性的选择………………………………………………………X 3.2.2 相对阻尼系数的选择………………………………………………………X 3.2.3 减振器阻尼系数的确定……………………………………………………X

回收振动能量发电的汽车减振器总体设计工学院、职业技术教育学院汽车维修工程教育专业

孙挺（10520129）

指导老师：曹振新（副教授）

摘要：减振器是汽车悬架系统中的重要组成部件,工作过程中通过液压油往返流经阀体和间隙产生阻尼,吸收汽车在不平路面上行驶产生的振动能量,从而衰减车辆的振动,并将这部分能量以热的形式耗散掉。液电馈能式减振器采用机-电-液混合系统,通过单向阀组成的液压回路将由路面不平引起的车身与道路间的往复振动变成流动方向不变的液压油流动,由液压油驱动液压马达进而带动发电机发电,从而将振动机械能转化为电能,可为汽车空调以及其他电器系统提供电能。本项目通过建立机-电-液混合系统动力学模型及仿真,分析机械能、液能和电能的相互转换的动态特性,在此基础上开展汽车振动能量回收模型的研究,液电馈能式减振器的能量转换机理研究和原理样机的研制。同时研究基于该种形式减振器所建立的悬架系统,对能量回收利用的程度,以及通过相关控制算法实现悬架系统主动或半主动控制的可行性。

关键词：汽车减振器；回收发电；振动能量

The vibration energy recycled for overall

design of automobile shock absorber

Sun Ting Director:CAO Zhen-xin

(Engineering College、V ocational and Technical Education College，Zhejiang Normal

University，No.10520129)

Abstract：Shock absorber is an important component of the automobile suspension system, in the process of working through the hydraulic oil flows through the body back and forth and damping clearance, to absorb the vibration energy in driving on rough road surface cars, thus attenuation vibration of the vehicle, and this part of the energy in the form of heat dissipation. Liquid can feed type shock absorber using machine - electric - hydraulic hybrid system, through the check valve of hydraulic circuit will be caused by surface uneven body between the road and reciprocating vibration into a flow of hydraulic oil flow direction, driven by hydraulic oil hydraulic motor to drive the generator power, thus the vibration of mechanical energy into electrical energy, can provide electricity for automotive air conditioning and other electrical system. This project through the establishment of machine - electric - hydraulic hybrid system dynamics model and simulation, analysis of mechanical energy, fluid dynamic characteristics and power transformation, on the basis of the research of automobile vibration energy recovery model, energy conversion mechanism of a liquid feed electricity to shock absorber research and the

development of the principle prototype. At the same time, the research on this kind of form of shock absorber of suspension system, the degree of energy recycling, and suspension system was achieved by relevant control algorithm is active or semi-active control is feasible.

Key Words：Automobile shock absorber;Recovery and power generation;The vibration energy

1引言

2 汽车减振器国内外现状

2.1 国内发展现状

由于我国轿车减振器的发展时间短，起点低，技术水平落后，因此在国产中、高级轿车上还大量使用进口减振器。所以，提高我国悬架减振器的自主研制开发水平，加速我国悬架减振器的发展，已经成为车辆悬架系统一个极需解决的重大课题，悬架减振器已列为我国汽车工业发展规划中优先发展的重要项目之一。我国减振器的发展同国外先进工业国家相比还比较落后，大约只相当于国外20世纪70年代末，80年代初的水平。我国液压减振器经过多年的研究发展，特别是最近十余年的发展，通过CKD（completelyknockdown）的组装与技术及设备的引进、消化和吸收获得了长足的发展，有了明显的进步与提高。现在我国制定了减振器及其相关零部件的国家标准和行业标准，并且许多生产制造企业也建立了各自的企业标准，为减振器的设计、制造与验收提供了依据；为减振器制造各种专用设备（如在单、双动寿命试验台，旋压封口机，流量试验台，专用焊接设备，气密性检测设备，注油机，清洗机等）的生产厂家也在不断出现；同时为减振器提供各种配套零部件（如粉末冶金件、橡胶件、油封、弹簧、无油润滑轴承、阀片、减振器油、缸筒等）的生产厂家其设计制造水平也在不断提高。这些都促进了我国减振器行业整体水平的提高。

自20世纪80年代末，国内外开始对汽车振动能量回收悬架进行进一步研究开发和应用，研究从机械式振动能量回收悬架逐步转移到电磁式振动能量回收悬架。在国内相关项目的研究大多仍然停留在仿真及初步试验的阶段，尽管也都对馈能悬架的结构及原理进行了详尽的阐述，但实际研究成果较少。其中，吉林大学与上海交通人学对馈能悬架的可行性分析做了较为深入的探讨。上海交通大学

的喻凡、郑雪春等提出了山滚珠丝杆结合永磁直流无刷力矩电机构成的主动悬架作动器方案，并对电机的选用、电机作动器的结构和工作原理及具体的系统参数做了一定的设计和探索，试制了电机作动器的功能样机，并对电气特性和被动响应特性进行测试分析，初步验证了该电机作动器的可行性和有效性。实验表明，滚珠丝杆式馈能减振器在低频大振幅激励的情况下表现出良好的悬架特性，但在高频区域的表现却不如被动悬架。吉林大学的王伟华、于长森等提出了由齿轮齿条机构结合直流伺服电机构成的主动悬架作动器方案，并进行了仿真分析。目前我国已经能够生产微型面包车用独立悬挂减振器，并且己经为部分国外引进轿车配套生产独立悬挂减振器；在减振器的基础理论研究方面国内同样进行了大量的研究工作，有关主动液压减振器的研究工作也取得了一定的进展，已研制出主动液压减振器的试验样机。

综上所述，国内外许多学者就开始了对汽车振动能量回收悬架的研究，但到目前为止，该技术没有得到商业应用。振动能量回收悬架按能量回收装置分，主要有液压式振动能量回收装置和电磁式振动能量回收装置两种；按其工作方式分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架。液压式振动能量回收悬架的响应频率较低，能量回收能力有限，而电磁式振动能量回收悬架能量转换方便，且利于存储和再利用，因此正在成为振动能量回收悬架领域的研究热点。目前存在的馈能式悬架形式方案中，并没有真正能够应用于实际的有效方案，还处于在理论和试验研究的探索阶段。为了能够使汽车振动能量回收的实际应用成为可能，迫切需要一种新型的馈能式减振器系统解决方案。

2.2 国外发展现状

自20世纪70年代末，学者们开始从理论上分析研究车辆悬架的振动能量和回收的可行性。日本公司Nissan开发了一种蓄能式减振器，其性能接近半主动悬架。它通过利用振动能量抑制振动，但由于具有蓄能功能，因而对功率的需求大大减少了。该减振器通过压力控制阀同小型蓄能器和液压油缸的结合，让蓄能器吸收不平路面的振动能量输入，这样系统所需流量相对减少，液压系统的主动阻尼和被动阻尼共同实现几车身的减振，从而降低能耗。

Nakano提出了一个新的自供电式主动控制的概念，研究了载重汽车驾驶室悬架系统，其基本原理是由底盘前悬架上的电机作动器回收振动能量并储存于蓄电池内，以提供座舱后悬架电机作动器进行主动控制。为了简化系统，Nakano(2003)又提出仅含单个直线直流电机的自供电式主动隔振控制系统，将电机电枢高速运动时的再生能量用于电枢低速运动时驱动电机。

Okada则通过一个直线直流电机和双向电压变换电路组成的电动能量再生阻尼作动器来吸收振动。简单的台架试验证明了该作动器能在高速运动的清况下

回收能量。但是该作动器在低速运动时并不产生阻尼力，也不再生能量，这样阻尼器的效率受到影响同时还会产生高频共振干扰。Okada(2002)就针对这一问题在双向电压变换电路中引入调定斩波器，通过电感的作用，将电流从低反电动势输入电压相对较高的电池，实现低速运动过程中的能量再生。由于以往的试验仅局限于小质量块系统，Okada在2003年年改用直线交流电机以便将该类阻尼器用于车辆并实现车身高度调节。

20世纪末期到21世纪初，美国德克萨斯大学在军用车改装项目中将电磁式阻尼器安装在高机动多功能轮式车辆上进行实车试验。这一系统将振动能量的回收、储存合电能的管理统一起来。提高了整车的操控及动力性能，减小车辆在粗糙路面上行驶时的滚动阻力，由此提高车辆的行驶平顺性及行驶速度。尽管德克萨斯大学对试验所用悬架系统结构及控制算法都做了周密的设计，但由于该试验主要是改进军用车辆的性能，因此研究得重心在于提高动力性和行驶平顺性上，而在节能方面还有有待进一步的提高。

2004年德国博士公司宣称，用直线电机取代弹簧与减振器，其内置缠绕电线的线圈与磁铁，线圈通电后悬架系统根据车身和车轮的相对位置的不同而伸张或收缩，而当悬架收缩时直线电机犹如一个发电机可以将产生的能量返送给功放器。公司通过这项技术建立的电磁式悬架系统，在利用电磁力和直线电机抵消道路冲击的同时回收部分能量。

3 理论基础

3.1 减振器的概述

为加速车架和车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性，在大多数汽车的悬架系统内都装有减振器。减振器和弹性元件是并联安装的如图2-1所示。

图2-1 减振器和弹性元件的安装示意图

液力减振器的作用原理是：当车架与车桥作往复相对运动时，当减振器中的活塞在缸筒内也作往复运动，减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。孔壁与油液间的摩擦及液体分子内的摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转化为热能，被油液和减振器壳体所吸收，并散到大气中。减振器的阻尼力越大，振动消除得越快，但却使并联的弹性元件的作用不能充分发挥，同时，过大的阻尼力还可能导致减振器连接零件及车架损坏。为解决弹性元件与减振器之间的这一矛盾，对减振器提出如下要求： 1．在悬架压缩行程（车桥与车架相互移近的行程）内，减振器阻尼力应较小，以便充分利用弹性元件的弹性，以缓和冲击。

2．在悬架伸张行程（车桥与车架相对远离的行程）内，减振器的阻尼力应大，以求迅速减振。

3．当车桥与车架的相对速度过大时，减振器应当能自动加大液流通道面积，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器称为双向作用式减振器。另有一种减振器仅在伸张行程内起作用，成为单向作用式减振器。

3.2 减振器相对阻尼系数和阻尼系数的确定

3.2.1悬架弹性特性的选择

在前轮或后轮上，把前、后轮接地点垂直方向的载荷变化和轮心在垂直方向的位置变化量关系称为悬架系统的弹性特性。如图2-1所示，在任一载荷状态下，该点曲线的切线斜率，就是该载荷下的悬架刚度。在满载状态下，弹性特性曲线的切线斜率便是满载悬架刚度。在满载载荷下可以确定车轮上、下跳行程，两者之和称为车轮行程。

图2－1 悬架弹性特性

设悬架刚度为k，簧上质量为m，则根据下式可求系统的固有振动频率f：

车轮上下跳动行程的一般范围是：上跳行程70～120mm，下跳动行程80～120mm。悬架垂直刚度随车辆参数而不同，换算成系统固有振动频率为1～2Hz 。由于我设计的是轿车减振器，主要是用于城市一些比较好的路面上。所以，轿车在行驶时路面激起振动频率会相对比较高。所以取减振器系统固有频率f＝

1.5Hz，而m＝1200kg，则根据上式k＝1080022

3.2.2相对阻尼系数ψ的选择

减振器在卸荷阀打开前，减振器中的阻力F与减振器振动速度v之间有如下关系

F=δv

(2.1) 式中，δ为减振器阻尼系数。

图2—1b示出减振器的阻力－速度特性图。该图具有如下特点：阻力－速度特性由四段近似直线线段组成，其中压缩行程和伸张行程的阻力－速度特性各占两段；各段特性线的斜率是减振器的阻尼系数F/v=δ，所以减振器有四个阻尼系数。在没有特别指明时，减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数而言。通常压缩行程的阻尼系数与伸张行程的阻尼系数不等。

汽车悬架有阻尼以后，簧上质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼系数ψ的大小来评定振动衰减的快慢程度。ψ的表达式为

ψ=

(2.2) 式中，c 为悬架系统垂直刚度；sm 为簧上质量。

式(2－2)表明，相对阻尼系数ψ的物理意义是：减振器的阻尼作用在与不同刚度c 和不同簧上质量s m 的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果。ψ值大，振动

能迅速衰减，同时又能将较大的路面冲击力传到车身；ψ值小则反之。通常情况下，将压缩行程时的相对阻尼系数Y ψ取得小些，伸张行程时的相对阻尼系数S ψ取得大些。两者之间保持Y ψ＝(0.25～0.50) S ψ的关系。

设计时，先选取Y ψ与S ψ的平均值。对于无内摩擦的弹性元件悬架，取ψ＝

0.25～0.35；对于有内摩擦的弹性元件悬架，ψ值取小些。对于行驶路面条件较差的汽车，ψ值应取大些，一般取S ψ＞0.3；为避免悬架碰撞车架，取Y ψ＝0.5S 。根据以上所述：取S ψ＝0.36 Y ψ＝0.5S ψ＝0.5×0.36＝ψ＝0.27

3.2.3减振器阻尼系数δ的确定

减振器阻尼系数δ=2

因悬架系统固有振动频率ω，所以理论上δ=2s m ψω。实际上应根据

减振器的布置特点确定减振器的阻尼系数。例如，当减振器如图2－2a 、b 、c 三种安装时，我选择了如图2－13b 所示安装。减振器阻尼系数δ用下式计算

图2—2 减振器安装位置

2－2b 所示安装时，减振器的阻尼系数占用下式计算

2222cos s m n a ψωδα

(2.3) 式中，a 为减振器轴线与铅垂线之间的夹角。

然而，2δ=ψ＝0.27 阻尼系数：

220.322304δψπ==?=

伸张阻尼系数：

220.53600δψπ

=?=

减振器作为悬架系统中的重要组成部分，其从原理设计到实际应用需要经过大量的理论研究和试验验证工作。本文所研究的液电馈能式减振器需要在保证悬架特性的前提下，能够尽可能的回收振动能量，达到改善行驶舒适性和节能的目的。回收振动能量发电的馈能式减振器设计采用机-电-液混合系统，通过单向阀组成的液压回路将由路面不平引起的车身与道路间的往复振动变成流动方向不变的液压油流动，由液压油驱动液压马达进而带动发电机发电，从而将振动机械能转化为电能，原理如图1所示。该减振器包括活塞减振部分，阀路部分和发电部分，所述的活塞减振部分由液压缸 (1)和活塞 (2) 组成，所述发电部分包括液压马达 (13) 和发电机 (16)，车辆减振时推动活塞在液压缸

(1) 中上下运动，将液压缸 (1)中的液压油从液压缸 (1) 的上腔或下腔的出口压出，经所述阀路部分后推动液压马达 (13) 带动发电机 (16) 发电。本项目通过建立机-电-液混合系统动力学模型及仿真，分析机械能、液能和电能的相互转换的动态特性，在此基础上开展汽车振动能量回收模型的研究，液电馈能式减振器的能量转换机理研究和原理样机的研制。

1.液压缸

2.活塞3,4,5,6,7,8.三通阀9,10,11,12.单向阀

13.液压马达14. 储能器15.油箱16.发电机

图1 回收振动能量发电的汽车减振器原理图

项目创新点与关键技术：

1. 开发机-电-液混合系统的车用馈能式减振器原理和控制策略

针对现有馈能式悬架形式的缺陷建立了机-电-液混合系统的车用馈能式减

振器原理，这种方案通过灵活的液压传动系统能有效提高馈能效率；建立了减振器动力学模型，提出随动状态下通过发电机负载控制减振器阻尼力控制机理；建立了阻尼力控制理论模型，在实现在能量回收的同时实现减振器阻尼力的主动控制或半主动控制。

2. 建立液电馈能式减振器仿真模型与样机参数设计

基于AME-Sim仿真软件建立液电馈能式减振器仿真模型，通过仿真试验观察其工作特点，分析其性能特性，并借助仿真试验确定原理样机中各关键零部件的参数；提出了馈能减振器参数设计流程，实现了各关键零部件总成参数设置参考仿真模型数据进行了优化匹配；回收的电能采用蓄电池与超级电容的复合电源进行整流利用，进而提高系统的蓄能效率。

3. 开发了液电馈能式减振器原理样机综合测试和试验分析

搭建原理样机试验台架，开发了基于LabVIEW的可视化减振器工作状态和发电机工作状态的测试系统。通过对液电馈能式减振器仿真和台架试验，采集了馈能减振器振动幅频特性和发电特性数据；进行原理样机台架试验，详细了解液电馈能式减振器的实际工作特性，将台架试验结果与仿真模型试验结果进行比较分析，发现会对减振器性能造成影响的结构、分析其原因并加以改进。

四、项目实施方案、技术路线、组织方式与课题分解。

项目采用理论研究和实验相结合的方式对汽车减振器能量回收装置的几个关键技术问题开展研究。利用机、电、液的专业知识，对振动能量发电的能量转换进行研究，通过发电机的特性和原理样机的试验，实验数据分析该减振器的发电特性，以对振动发电能力进行预测。利用发电机的反电动势的阻尼作用替代传统减振器的阻尼，通过液压整流桥将簧载质量与非簧载质量的相对直线运动转变成电动机转子的旋转运动，从而将机械能转化为电能。拟采取的技术如图3所示。

图3 液电馈能式减振器研究技术路线图

1. 液电馈能式减振器动力学系统建模及阻尼力控制机理

由于在液电馈能式减振器系统中，活塞阻尼力的可调部分取决于发电机的工作状态，但是发电机反电动势的阻力并不是直接作用于活塞，处在活塞与发电机之间的液压马达起到了传递力的作用，间接的使发电机的反电动势阻力影响表现为作用于活塞上的阻尼力大小。在这个力的传递过程中所遵循的基本规律即是液电馈能式减振器的动力学特性，可分别建立功率平衡方程和转矩平衡方程。由于液压马达与发电机由联轴器固态连接，则功率平衡方程为：

0112*P P n T P em +==π （1）

将公式（1）两边同时除以角速度，可得到转矩平衡方程：

01T T T em += （2）

其中P 1为液压马达输出功率，T 1为液压马达转矩，n 为液压马达转速，P em 为直流发电机的电磁功率，P 0为发电机空载就存在的损耗，T em 为发电机输出电磁转矩，T 0发电机空载转矩，C T 为转矩常数，Φ为磁通，η为液压马达总效率，ηv 为液压马达容积效率。进一步推导可得转矩阵平衡方程式：

0*2*T I C q P a T v

m +=?ηηπ (3) 根据转矩平衡方程（3）可知，发电机负载电流I a 与液压马达进出口压力差P m 线性相关，液压马达和发电机转矩的平衡取决于这两个关键因索。当减振器

系统需要改变其阻尼系数时，可通过控制发电机负载，即前文提出的恒电流控制方法，调节发电机负载电流I a。当I a增大时，减振器阻尼系数相应增大，但阻尼系数增加或减少的范围受限于液压马达进出口压力的可调节性。

液电馈能式减振器是一种比较适合于半主动悬架控制。通过改变发电机负载调节整体的阻尼力，实现悬架粘性阻尼因子ζ的可调，在车桥与车架的相对速度过大时，则可通过蓄能器调节，使阻尼力保持在一定限度以内，以避免过大的冲击载荷。通过建立液电馈能式悬架系统模型，得到该减振器半主动控制时阻尼力控制模型。

2. 馈能式减振器仿真优化研究和样机设计制造

根据液电馈能式减振器的基本原理，拟对其进行虚拟建模仿真研究，由于该减振器涉及机械、液力传动、电力电子多种学科，故选用跨学科仿真软件对其进行结构仿真，并通过分析仿真结果优化系统结构。将仿真模型中各零部件的参数设置作为选取原理样机模型零部件的依据。AME-Sim（Advanced Modeling and Simulation Environment for Systems Engineering）是世界著名的工程系统高级建模与仿真平台，它提供了一个系统级工程设计的完整平台，使得用户可以在单一的平台上建立复杂的一维多学科领域的机电液一体化系统模型，并在此基础上进行仿真计算和深入的分析。工程师在一个基于工程应用的友好环境下可研究任何元件或者系统的稳态和动态性能。而的图形化用户界面使得用户可以在完整的应用模型库中选择需要的模块来构建复杂系统的模型。建模仿真过程分为四个步骤：构建方案的模型、选择模型复杂程度、设定模型的参数和仿真计算分析。

各关键零部件总成参数设置参考仿真模型数据进行匹配，液电馈能式减振器各零部件参数的计算流程如图4所示。原理样机的各个零部件应在考虑时间因素和成本因素的前提下，尽可能选择市场上成熟的零配件搭建。一些机械结构件、非标准件采用自行设计，委托加工单位代工的方式进行加工制造。考虑到减振器位于车辆底盘，装配空间有限。通过比较选择体积小、重量轻、启动转矩相对较大的永磁直流无刷发电机。发电机控制端则直接采用成熟的电子负载产品，这样有利于保证产品的可靠性，以便于及时发现问题和解决问题。液压马达的选择主要考虑到国标减振器台架试验中的激励要求，选择了排量与之适应的内啮合齿轮马达，这种马达具有体积小、效率高、噪音低等特点，比较适合液电馈能式减振器对液压马达的要求。蓄能器选择了市场上最常见的皮囊式蓄能器。原理样机中使用的液压缸就是在口径、行程的标准普通油缸上加以改造而成，具体方法就是在上下腔各增加一个油口，并替换活塞密封圈使之可承受高频运动。由于液电馈能式减振器对单向阀技术参数的特殊要求，单向阀需定制才能满足要求。

图4 液电馈能减振器参数设计流程图

3. 振动能量回收电能的控制策略和软硬件电路设计

液电馈能式减振器的电机产生的交流电压波动比较大，需要对该电压进行整流和滤波。从电路设计方面考虑：液电馈能式减振器发电产生的三相交流电在由电机内部自带的整流器整流后输出脉动的直流电压，经由LC-π型滤波电路使得脉动的直流电压稳定输出。为了避免蓄电池以较大的瞬间峰值电流充放电，拟采用蓄电池与超级电容的复合电源，进而提高系统的蓄能效率。馈能回收充电电路设计的工作原理为：车体振动速度的不断变化使得永磁无刷直流电机的转速不恒定，发出的变化交流电经过电机内部整流器整流滤波后变成幅值不断变化的直流电，然后通过稳压输出电压幅值稳定的直流电，即输出的充电电压不随外界条件变化而变化，然后对超级电容组和蓄电池的复合储能装置进行充电。馈能装置能量回收系统的硬件电路的总体结构图如图5所示，它包括稳压输出电路、超级电容组、升压输出电路和恒流恒压充电电路等部分组成。

图5 能量回收系统的电路设计流程

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回收振动能量发电的汽车减震器总体设计说明书

本科毕业设计（论文） ( 2014届 ) 题目：回收振动能量发电的汽车减振器总体设计学院：工学院、职业技术教育学院专业：汽车维修工程教育学生姓名：孙挺学号： 10520129 指导教师：曹振新职称：副教授合作导师：职称：完成时间：2014 年月日成绩：

浙江师范大学本科毕业设计(论文)正文目录摘要 (1) 关键词 (1) 英文摘要 (1) 英文关键词 (1) 1 引言………………………………………………………………………………X 2 汽车减振器的国内外状…………………………………………………………X 2.1 汽车减振器的国内现状……………………………………………………X 2.2 汽车减振器的国外现状……………………………………………………X 3 理论基础…………………………………………………………………………X 3.1 减振器的概述………………………………………………………………X 3.2 减振器相对阻尼系数和阻尼系数的确定…………………………………X 3.2.1 悬架弹性特性的选择………………………………………………………X 3.2.2 相对阻尼系数的选择………………………………………………………X 3.2.3 减振器阻尼系数的确定……………………………………………………X

回收振动能量发电的汽车减振器总体设计工学院、职业技术教育学院汽车维修工程教育专业孙挺（10520129）指导老师：曹振新（副教授）摘要：减振器是汽车悬架系统中的重要组成部件,工作过程中通过液压油往返流经阀体和间隙产生阻尼,吸收汽车在不平路面上行驶产生的振动能量,从而衰减车辆的振动,并将这部分能量以热的形式耗散掉。液电馈能式减振器采用机-电-液混合系统,通过单向阀组成的液压回路将由路面不平引起的车身与道路间的往复振动变成流动方向不变的液压油流动,由液压油驱动液压马达进而带动发电机发电,从而将振动机械能转化为电能,可为汽车空调以及其他电器系统提供电能。本项目通过建立机-电-液混合系统动力学模型及仿真,分析机械能、液能和电能的相互转换的动态特性,在此基础上开展汽车振动能量回收模型的研究,液电馈能式减振器的能量转换机理研究和原理样机的研制。同时研究基于该种形式减振器所建立的悬架系统,对能量回收利用的程度,以及通过相关控制算法实现悬架系统主动或半主动控制的可行性。关键词：汽车减振器；回收发电；振动能量 The vibration energy recycled for overall design of automobile shock absorber Sun Ting Director:CAO Zhen-xin (Engineering College、Vocational and Technical Education College，Zhejiang Normal University， No.10520129) Abstract：Shock absorber is an important component of the automobile suspension system, in the process of working through the hydraulic oil flows through the body back and forth and damping clearance, to absorb the vibration energy in driving on rough road surface cars, thus attenuation vibration of the vehicle, and this part of the energy in the form of heat dissipation. Liquid can feed type shock absorber using machine - electric - hydraulic hybrid system, through the check valve of hydraulic circuit will be caused by surface uneven body between the road and reciprocating vibration into a flow of hydraulic oil flow direction, driven by hydraulic oil hydraulic motor to drive the generator power, thus the vibration of

纯电动汽车制动能量回收技术

纯电动汽车制动能量回收技术 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

纯电动汽车制动能量回收技术电动汽车制动能量回收技术是利用汽车在踩动刹车进行减速时将制动效能转变为电能储存并回收到电池当中，摩擦能量没有被浪费掉而是变相扩充了电池的容量，增加了纯电动汽车的续航里程，并且减少了刹车系统耗材的磨损。电动汽车在“新能源”话题备受瞩目的今日已经不是个陌生词语，但是电动汽车的历史比大多数人想像得要长很多。1896年还推出了为电动车换电的服务，也就是我们今天所说的“充电桩”的雏形[仇建华，张珍，电动汽车制动能量回收方式设计[J].上海汽车.2012，12.]；在十九世纪末二十世纪初的交通大变革中，电动汽车作为一种新型事物快速成长但又迅速陨落。有社会环境的影响也有自身条件的限制。目前常见的纯电动汽车，其动力电池组、电池变换器和电动机之间为电气连接，电动机、减速器和车轮之间为机械连接。纯电动汽车制动能量回收技术研究背景 ?动车从登上历史的舞台开始，续航性能如何提升一直是人们争议很大的点。从根本上来说，续航能力可以通过

改进蓄能和驱动方式来提高，除此之外，制动能量回收也是重要的方式之一。制动能量回收，简单来说，就是把电动汽车的电机组中无用的部分、不需要的部分，甚至有害的惯性转动带来的动能转化为电能，并返回给蓄电池，与此同时产生制动力矩，使电动机快速停止惯性转动，这整个过程也就成为再生制动过程[叶永贞，纯电动汽车制动能量回收系统研究[D].山东：青岛理工大学，2013.]。电动汽车发展至今，已有大部分安装了类似装置以节约制动能，经过研究发现，在行驶路况频繁变化的路段，制动能量回收技术可以增加20%左右的续驶里程。制动能量回收方法制动能量回收方法有常见三种：飞轮蓄能。特点：①结构简单；②无法大量蓄能。液压蓄能。特点：①简便、可大量蓄能；②可靠性高。蓄电池储能。特点：①无法大量蓄能②成本太高。电动汽车制动能量回收系统的结构无独立发电机的制动能量回收系统。①前轮驱动制动能量回收系统；②全轮驱动能量回收制动系统。有独立发电机的制动能量回收系统。系统传动方式

能量回收器原理

反渗透海水淡化系统中的能量回收装置按照工作原理，流体能量回收技术主要分为流体非直接接触式和流体直接接触式两大类。一、流体非直接接触式技术在非直接接触式流体能量回收装置中，高低压流体对需要借助叶轮和轴来传递能量，即以机械能作为流体能量传递的中间环节，故又称为机械能中介式技术。能量转换过程为压力能——机械能——压力能。采用流体非直接接触式技术的典型装置类型有逆转泵型、佩尔顿型叶轮和水力透平等。这种技术的节能机理是在回收高压流体中的压力能的同时减少高压泵的提升压力差来降低系统的能耗。 1.逆转泵和佩尔顿叶轮型逆转泵和佩尔顿叶轮型装置的原理类似，属于外力驱动泵式装置，即其加压泵由外电机驱动，通过轴传递的能量为辅助形式。高压废流体驱动透平中的叶轮，通过传动轴与泵连接，为新鲜低压流体加压，做功后的高压废流体丧失能量后排出。下图为此类装置的能量传递示意图 2.水力透平装置与逆转泵及佩尔顿叶轮机型最大的区别在于其透平叶轮和泵体叶轮安装在同一壳体中，用高压浓盐水直接冲击透平叶片，通过轴功直接驱动加压泵工作，并尽可能减少中间传动轴的机械能损失，从高压流体回收后的能量作为唯一驱动力驱动泵的工作。下图为此装置的示意图二、流体直接接触正位移技术这种技术的节能机理是在产量不变的情况下减少通过高压泵的流量的方式来降低系统

的能耗。它是高低压流体直接交换压力能，而不需要机械辅助装置，又称正位移技术，能量的转换过程为压力能——压力能。按照运动部件的类型，这类装置可分为活塞式功交换器和旋转式压力交换器两种。 1.活塞式功交换器活塞式功交换器自身结构简单，高压流体通过活塞为低压流体加压，同时活塞还可有效防止高低压流体的混流，而且活塞本山阻力非常小，传递效率接近100%。下图为其结构示意图 2.旋转式压力交换器旋转式压力交换器主要部件是一个无轴的转子，沿轴向开有数个孔道，高低压流体在孔道中交换能量，并依靠转子的连续转动实现系统的连续运行。

汽车减震器能量回收装置设计概要

目录 1 绪论 (1) 1.1 能量回收装置简介 (1) 1.2 研究的背景及意义 (1) 1.3 国内外发展现状及趋势 (2) 1.3.1国外发展现状 (2) 1.3.2国内发展趋势 (2) 2 理论基础 (3) 2.1 减震器 (3) 2.2 电磁发电技术 (4) 2.2.1法拉第电磁感应定律 (4) 2.2.2电磁感应发电装置结构 (4) 2.3 压电发电技术 (5) 2.3.1压电材料 (5) 2.3.2压电效应 (5) 3 基于压电叠堆储能的新式能量回收装置的结构及工作原理 (7) 3.1 压电叠堆发电装置的结构 (7) 3.2 能量回收装置的工作原理 (7) 4 能量回收装置的等效模型分析 (8) 4.1 模型假设 (8) 4.2 等效模型 (8) 4.3 发电装置的性能分析 (8) 4.4油压频率f对回收装置输出特性的影响 (9) 4.5 压电叠堆长度对输出特性的影响 (9) 4.6 压电叠堆截面面积S对输出特性的影响 (10) 4.7 本章小结 (11) 5 能量回收装置输出电路 (11) 6 结论与展望 (12) 参考文献 (13)

汽车减震器能量回收装置设计摘要：传统的被动悬架以及半主动悬架只能起到加速车架和车身震动的衰减作用，而起不到对振动能量回收的作用。当汽车对减震器施加力时，减震器孔壁与油液间的摩擦及液体分子内的摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转化为热能，被油液和减振器壳体所吸收，并散到大气中，这一部分能量被白白浪费掉。设计一种能量回收装置，能量回收装备将减震器内部的部分压力能转化为电能储存起来。通过查阅大量关于能源转化的资料，并对各种能量回收方案进行比较，最终确定用压电叠堆能量回收的装置对减震器内部的压力能进行回收。本文主要对压电能量回收装置的工作原理、理论设计、及数学模型的分析进行概述。关键词：能量回收；储存；压电叠堆 1绪论 1.1能量回收装置简介目前，大多数的混合动力车和电动车都配有制动能量回收装置，该装置有推广到非混合动力车的趋势，国际汽联也希望通过KERS系统在F1中的推广，树立环保先锋的形象。制动能量的回收通常有两种途径，一是以高速旋转的飞轮储存能量，二是车轮在制动时带动发电机，产生的电能储存于电池组中。制动产生的额外能量可以回收，那么汽车行驶中产生的其它能量也可以回收。减震器是悬架的重要组成部分，悬架的好坏关系到汽车的舒适性。在能源短缺的今天，节能减排越来越受到人们的重视。消费者在选择汽车时，在考虑动力性、舒适性、美观的同时，经济性也是一个重要的原因。减震器能量回收装置，能够回收减震器在伸张、压缩行程产生的能量，通过压电能量回收原理将机械能转变为电能储存于蓄电池之中，为其他用电设备供电。1.2研究的背景及意义从汽车发明以来，汽车工业带动了各个国家经济的发展，但在其发展过程中，一系列的问题不断出现。能源短缺、环境污染、气候变暖成为各个国家面临的共同挑战。如何采用新的技术创造出一种新型的汽车成为各国企业不断攻克的难题。当前内燃机汽车普遍采用的是普通的液力减震器。由于传统的减震器只起到缓解汽车振动的作用，并不能回收汽车在振动过程中的能量，这就造成了能量的浪费。众所周知，在经过不平的路面时，汽车车身会发生振动，并且路面越不平稳，汽车振动的越厉害。通常情况下，振动的能量会以减震器内部机油摩擦生热而损耗，如果能将汽车振动作用在减震器上的能量加以回收再利用，为汽车的其他电器提供能量，已达到节能的目的。

纯电动汽车制动能量回收技术

制动能量回收系统研究[D].山东：青岛理工大学，2013.]。电动汽车发展至今，已有大部分安装了类似装置以节约制动能，经过研究发现，在行驶路况频繁变化的路段，制动能量回收技术可以增加20%左右的续驶里程。制动能量回收方法制动能量回收方法有常见三种：飞轮蓄能。特点：①结构简单；②无法大量蓄能。液压蓄能。特点：①简便、可大量蓄能；②可靠性高。蓄电池储能。特点：①无法大量蓄能②成本太高。电动汽车制动能量回收系统的结构无独立发电机的制动能量回收系统。①前轮驱动制动能量回收系统；②全轮驱动能量回收制动系统。有独立发电机的制动能量回收系统。系统传动方式液压混合动力系统的系统传动方式有四种：串联式；并联式；混联式；轮边式。串联式混合动力驱动系统。串联式混合动力驱动系统，动力源有：发动机和高压蓄能器。这种方式只适合整车质量小、车速不能过高的小型公交车等。并联式混合动力驱动系统。并联式混合动力驱动系统动力源是发动机和高压蓄能器。但并联式车辆在制动能量再生系统不工作或出故障时可以由发动机单独直接驱动车辆。并联式系统的驱动路线有两条，一条是由发动机传给变速器，

能量回收装置

Recuperator能量回收装置毋庸置疑，阿科凌与业内竞争对手相比的最大优势在于我们的专利设备— Recuperator能量回收装置。它是阿科凌专有的能量回收装置/工作转换机，阿科凌也因此成为全球唯一一家拥有专有能量回收装置的海水淡化水供应商。回流机属于等压能量回收装置，具体而言，它是一种活塞式工作转换机。回流机结构紧凑，呈塔状结构，经过不断的改良，如今已是第三个版本。阿科凌研发实验室不遗余力地致力于回流机新功能的开发，并将于近期推出升级版新产品。回流机目前仅应用于阿科凌的交钥匙解决方案和自建自营的项目中，但计划不久将作为第三方产品进行销售。回流机能实现高达98.5% 的废弃能量回收率，可大幅节省运营成本。背景介绍膜组件是反渗透海水淡化过程的核心部分，从一开始，反渗透法海水淡化技术便致力于膜组件的开发与改良。阿科凌专功膜法脱盐项目，反渗透海水淡化过程的终极目标是获取材质与结构均符合脱盐市场需求（如高产出率、高脱盐率、抗高压、抗化学性和低给水污染物排放）的膜组件。随着阿科凌系统设计技术的不断进步，加之阿科凌多年的反渗透系统运营经验、优化的预处理解决方案以及更高效设备和更优材质的采用，将成功节省运营成本并大幅降低系统的生命周期成本。工作原理回流机通过反渗透膜滤过的盐水给预处理海水加压，加压过程由反渗透膜的盐水流量进行调节。该装置包含两个直立的双向不锈钢塔，分别进行加压转移和解压释放处理。预处理海水来自加压给水箱，而给水箱为系统提供恒定的水流量和水压。回流机能够将加压盐水的能量回收至反渗透膜及增压泵—只需把加压盐水替换成相同流速的预处理海水。

汽车振动能量回收悬架

汽车振动能量回收悬架近年来，节能已经成为一个非常重要的问题。限制能量耗散的一种可用方法是回收那部分耗散的能量。实现能量回收的一种最有效的方法是将机械振动转化为储存在蓄电池里的有用电能，,然后将这部分能量用于驱动传感器或主动系统或辅助电气负载。这篇文章提出了道路车辆悬架系统能量收集装置的应用。该系统包括一个共振质量阻尼器，一个线性永磁交流发电机和功率因数可控整流器（电磁振动驱动发电机）。在研究的第一阶段，道路诱发悬架簧下质量振动的能量回收装置的性能还在探讨中。考虑到物理约束的应用（悬架几何、电磁振动驱动发电机质量,等等），也为了优化能量回收，对该装置的参数进行了调整。电磁振动驱动发电机在本节中用图形描述电磁振动驱动发电机的基本理论。振动驱动发电机（VDG）一般包括一个大的振动质量（M），通过弹簧连接（k）到一个刚性的外壳上。随着外壳的振动，振动质量质量和外壳之间也产生相对运动。移动质量产生的机械动能（m）大规模的转化为磁铁相对于线圈转动产生的电能。这可以得到一个移动的磁铁或移动的线圈结构。在实践中，为了避免电连接质量，一个移动的磁铁配置的制造更为简单。在任何情况下,电压线圈中感应由于不同的磁链,与合成电流造成部分反对磁铁和线圈之间的相对运动。因此，VDG的运动可以通过系统质量-弹簧系统图来描述，如图2所示。图2:VDG方案

质量为m 相对壳体运动的基本方程： t mz cz kz mx ++=- （1）其中z 是质量和外壳之间的相对位移（即在磁铁和线圈之间），t x 是相对壳体的振动，c 是一种考虑电磁阻尼的等效阻尼系数（转换成电能的机械阻尼质量）和由于空气阻力和物质损失产生的寄生阻尼。可以看出，VDG 是一个惯性发生器，即它只需要被锚定在一个移动体产生电力和阻尼器（c ），它代表了能量提取机制。为了与一个预定的应用环境的自然频率同步（即对壳体的振动频率），这种发电机是在共振条件和最佳的能量条件下提取操作应设计。事实上，假设发电机由谐波励磁驱动sin()t t x X t ω=，平均功率耗散（d P ）在阻尼器上（即通过传导机制提取的能量）([3]、[4]、[5]): 233222(1)(2) t c d c c m X P ζωωωζω=-+ （2）其中是阻尼比，和是VDG 的固有频率。因此，当装置在频率（即）运行时，最大功率耗散在发电机上，在这种情况下： 234t n d mX P ωζ = (3) 方程（3）表明了能量耗散功率在增加：线性的质量m ；固有频率n ω的立方；振幅t X 的平方；当阻尼比?趋近于0；这只会发生如果运动源能够提供无穷的动力，相对位移不受限制、无寄生阻尼存在的系统。实际上，这些条件是不可实现的。特别是，减小阻尼比增加的质量位移。因此，阻尼比必须足够高，以防止质量位移极超过极限max Z ；如果惯性质量的位移是

丹佛斯能量回收装置模拟

Seal Zone PX High Pressure Outlet PX Low Pressure inlet Seal Zone Start PX Booster Pump Main High Pressure Pump 0 flow 0 bar 0 flow 0 bar 0 flow 0 bar 0 flow 0 bar 0 flow 0 bar 0 flow 0 bar PX High Pressure Inlet PX Low pressure Outlet V F D FM FM PX Rotor Step 1: Start seawater supply or fresh water flush. SW Pump Start Flush Seal zone Air Vent Permeate 0 flow

Seal Zone PX Rotor Seal zone LP PX High Pressure Outlet PX Low Pressure inlet PX Booster Pump Main High Pressure Pump --flow 2 bar 0 flow 2 bar --flow 2 bar 58.8 flow 2 bar 58.8 flow 1 bar PX High Pressure Inlet PX Low pressure Outlet V F D FM FM Seawater Pump Start Booster Stop SW Pump Air Vent 0 flow 2 bar Permeate 0 flow Seal Zone

车辆制动能量回收

低碳世博，能源再利用—— 基于超级电容的城市轨道车辆制动能量回收 1 概述由于城市轨道车辆具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点，世界各国普遍认识到，解决城市交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。随着我国经济的高速发展、城市化进程的不断加快，城市轨道交通将在我国城市公共交通运输中占有越来越越重要的地位。到目前为止我国已有北京、上海、广州、深圳、武汉等城市已经运行，截至2009年9月，我国有27个城市正在筹备建设城市轨道交通，其中22个城市的轨道交通建设规划已经获得国务院批复。至2015年，北京、上海、广州、深圳等22个城市将建设79条轨道交通线路，总长度为2259.84公里，计划总投资8820.03亿元。城市轨道交通列车的特点就是线路的站间距短，列车运行时频繁地起动、制动，基本上在列车达到最高速时很快就会制动。目前,我国地铁列车大都采用接触网/轨直流供电, 牵引系统大都是变压变频的交流传动系统。列车牵引时从电网吸收能量，制动时采用反馈制动把制动能量反馈回电网, 根据经验，地铁再生制动产生的能量除了一定比例（一般为20%～80%，根据列车运行密度和区间距离的不同而异）被其他相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被列车的吸收电阻以发热的方式消耗掉或被线路上的吸收装置吸收。当列车发车密度较低时，再生能量被其他车辆吸收的概率将大大降低。资料表明，当列车发车间隔大于10 min 时，再生制动能量被吸收的概率几乎为零，此时绝大部分制动能量将被车辆吸收电阻吸收，变成热能并向四外散发，这必将使隧道和站内的温度升高。目前国内城市轨道交通在地面采用电阻能耗吸收装置处理列车运行过程中的再生能量，这不仅浪费能量，而且也增加了站内空调通风装置的负担，并使城轨建设费用和运行费用增加。如能将这部分能量储存再利用，这些问题将迎刃而解。 2 可行性分析城市轨道交通车辆制动能量是否具有回收的可行性，需要对制动能量进行合理计算，并根据其大小确定制动能量是否具有实际回收价值。现以一列上海轨道交通2号线6节车辆编组为例（4节动车，2节拖车），设轨道车辆的制动初速度为70km/h (V1) ，制动末速度为8km/h (V2），M为车辆和载客质量，则利用公式（1）计算电制动能量。（1）

2018年TI杯大学生电子设计竞赛题E-能量回收装置

2018年TI杯大学生电子设计竞赛 E题：变流器负载试验中的能量回馈装置（本科及高职高专） 1.任务设计并制作一个变流器及负载试验时的能量回馈装置，其结构如图1所示。变流器进行负载试验时，需在其输出端接负载。通常情况下，输出电能消耗在该负载上。为了节能，应进行能量回馈。负载试验时，变流器1（逆变器）将直流电变为交流电，其输出通过连接单元与变流器2（整流器）相连，变流器2将交流电转换成直流电，并回馈至变流器1的输入端，与直流电源一起共同给变流器1供电，从而实现了节能。 + _U1 图1 变流器负载试验中的能量回馈装置 2．要求（1）变流器1输出端c、d仅连接电阻性负载，变流器1能输出50Hz、25V 0.25V、2A的单相正弦交流电。（20分）（2）在要求（1）的条件下，变流器1输出交流电的频率范围可设定为20Hz～100H，步进1Hz。（15分）（3）变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，系统能实现能量回馈，变流器1输出电流I1 = 1A。（20分）（4）变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，变流器1输出电流I1 = 2A，要求直流电源输出功率P d越小越好。（35分）（5）其他。（10分）（6）设计报告（20分）项目主要内容满分方案论证比较与选择，方案描述 3 理论分析与计算系统相关参数设计 5 电路与程序设计系统原理框图与各部分的电路图，系统软件流程图 5 测试方案与测试结果测试方案合理，测试结果完整性，测试结果分析 5 设计报告结构及规范性摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性。 2 总分20 3．说明

（1）图1所示的变流器1及能量回馈装置仅由直流电源供电，直流电源可采用实验室的直流稳压电源。（2）图1中的“连接单元”可根据变流器2的实际情况自行确定。（3）电路制作时应考虑测试方便，合理设置测试点。（4）能量回馈装置中不得另加耗能器件。（5）图1中，a、b与c、d端应能够测试，a、c端应能够测量电流；c、d端应能够断开，另接其他阻性负载。

电动车制动能量回收.

电控制动是趋势谈电动车制动解决方案 [汽车之家技术] 围绕电动车的话题更多的集中在续航里程、电池类型、充电方式及时间等一些使用的问题上，今天我们来聊聊别的话题，电动技术在代替了传统动力技术后，引发的变革确实是巨大的，这也影响到了车辆的技术开发，制动系统就是要谋变的其中一环。图中所示为传统制动系统，驾驶员控制踏板，与踏板相连的是真空助力器，它负责将驾驶员施予踏板的力放大并推动主泵活塞进行制动压力，最后，制动分泵由活塞推动制动片夹紧制动盘，从而实现制动力。这里面涉及到一个很重要的部件——真空助力器，如果它的工作状态不好，驾驶员踩制动踏板时就会觉得很硬，没有经验的驾驶员就会误以为没有制动功能了。而真空助力器的真空环境是由发动机提供的，较为传统的方式是从进气歧管处引出一根气管通向真空助力器，为了确保真空环境的稳定性，有些发动机还专门为

真空助力器设计了一个由凸轮轴驱动的机械真空泵，在此之前，还有厂商用电子真空泵来弥补“真空”。传统动力汽车，制动系统可以从发动机处获得真空源从而让真空助力器为驾驶员提供辅助作用，那电动车的动力系统不具备制造真空的能力，制动助力的问题将如何解决？解决这个问题现在有两种模式，一种是在现有的结构基础上去解决真空源的问题，另一种则是采用新的技术原理，彻底舍弃真空在制动系统中的用途，重新设计制动系统技术结构。不仅是汽车行业，在各行各业面临新老更替时都少不了这样的做事逻辑。 ● 利用现有基础进行技术改进利用现有结构基础进行技术改进的方式是目前绝大多数厂商在新能源车中采用的方式，原有的真空助力器以及相关管路得到保留，管路的另一端连接的电子真空助力泵，当传感器监测到助力器真空度不足时，电子真空泵开始工作维持真空环境，通过这样的方式，确保真空助力器能够像原先一样为驾驶员提供辅助作用。不过，这样的电子真空助力泵的噪音较大，此外更重要的是，电子真空泵的工作稳定性以及寿命都不太适合当做主要及唯一的真空源供应部件（原先在传统汽车上，它只是辅助维持真空环境）。显然，这样的方案是来自传统的汽车研发理念，而并非是站在新能源车的开发角度来解决问题。 ● 舍弃真空在制动系统中的用途

海水淡化能量回收装置

海水淡化能量回收装置编辑目录 1概述 2技术途径 2.1 差压交换式能量回收装置（ER-CY） 2.2等压交换式能量回收装置（ER-DY） 1 概述能量回收装置是反渗透海水淡化系统的关键装置之一，对大幅降低系统运行能耗和造水成本至关重要。我国已建成投产或正在兴建的反渗透海水淡化工程绝大部分都采用从国外进口的能量回收装置，价格十分昂贵，约占工程总投资的10～15%。能量回收装置是反渗透海水淡化产业链中的重要环节，也是我国目前发展反渗透海水淡化产业迫切需要攻克的关键部件之一，开发出具有自主知识产权的国产能量回收装置，逐步打破国外产品的垄断，形成完整的国产反渗透海水淡化产业链，已成为我国反渗透海水淡化产业发展的关键。 2技术途径通常我国反渗透海水淡化工程的操作压力约在5.0～6.0MPa之间，从膜组器中排放的浓海水压力仍高达4.8～5.8MPa。如果按照通常40%的水回收率计算，浓海水中约有60%的进料压力能量，具有巨大的回收价值和意义。能量回收装置的作用就是把反渗透系统高压浓海水的压力能量回收再利用,从而降低反渗透海水淡化的制水能耗和制水成本。按照工作原理，能量回收装置主要分为水力涡轮式和功交换式两大类。在机械能水力涡轮式能量回收装置中，能量的转换过程为“压力能-机械能(轴功)-压力能”，其能量回收效率约40%～70%。功交换式能量回收装置，只需经过“压力能-压力能”一步转化过程，其能量回收效率高达94%以上，已成为国内外研究和推广的重点。目前，国外功交换式能量回收产品主要有美国ERI公司的PX (Pressure Exchanger)压力交换器、瑞士CALDER AG公司的DWEER（Work Exchange Energy Recovery）功能交换器、挪威阿科凌的Recuperator能量回收塔。国内功交换式

纯电动汽车ABS制动能量回收讲解

基于自寻优控制的纯电动汽车制动能量回收策略可行性分析倪兰青，南京航空航天大学本课题应从三部分入手，一是汽车建模部分；二是ABS 自寻优控制部分；三是再生制动部分。一：车辆动力学建模（以单轮模型为例） 1.1 单轮车辆模型车辆运动方程：Fx v M -=? 车辆运动方程：Tb Tg Tb rFx I -=-=? ω 车轮纵向摩擦力：=x F μN 其中，M:汽车质量，Fx:轮胎和底面间的附着力，I ：车轮转动惯量，ω：车轮角速度，r:车轮有效半径，Tg:地面制动力矩，Tb ：制动器制动力矩，μ：地面摩擦系数，N ：车轮对地面压力 1.2 轮胎模型 ⑴由于主要研究纵向制动特性,可以选用参数较少并能反映纵向附着系数μb 与滑移率S 关系的Burckhardt 模型。 s c e c s c 31)1(2 --=-μ 式中c1、c2、c3为参考系数,下表给出了其在不同路面条件下的取值及该路面最佳滑移率Sopt 和最大附着系数μmax 。 ⑵双线性模型在一些情况下,为了获得一种解析解,用这种双线形模型来简化轮胎模型, 如下图所示:

c s s h μμ= c g h c h g s s s s --- --= 11h μμμμμ，其中，c s ：最佳滑移率，g μ：滑移率为1时的附着系数:s:车轮滑移率; h μ:峰值附着系数。 1.3 液压制动系统部分液压制动系统包括两部分：一部分是液压传动系统；另一部分是制动器。为进行实时模拟计算，可以建立经验式的l 、2阶模型系统。为简化系统，忽略了电磁阀弹簧的非线性因素及压力传送的延迟，其传递函数为： ) 1(+= TS S K G 式中：K 为系统的增益，K=100；T 为系统时间常数，T=0．01。制动器力学模型描述了制动轮缸压力输入及制动力矩输出间的力学特性。为了简化仿真研究，在进行仿真时假设制动器为理想元件，如果忽略非线性和温度的影响，制动力矩瓦可以看作是制动压力P 的线性函数： Tb=kP 式中：Tb 为车轮制动力矩；k 为制动器制动效能因数(通过试验可以得到)；P 为液压传动系统输出压力。 1.4 滑移率的计算滑移即为汽车制动时出现车轮速度小于汽车车身速度而导致车轮即滚动又滑动的现象。车轮的滑移率定义为： %100?-=v r v ωλ

能量回收装置典型对比方案样版

锅炉补给水处理系统方案选择【内容提要】：本专题基于水源水质特征及超超临界机组对锅炉补给水的严格要求，对锅炉补给水处理采用“超滤+反渗透+二级除盐”、“超滤+一级反渗透+二级反渗透+EDI”两种工艺方案进行了详细的技术经济比较，以确定最适合于本工程的锅炉补给水处理系统工艺方案。 1电厂概述 1.1本工程系新建性质。本期建设规模为 2 × 660 MW，并考虑留有再扩建的可能。1.2电厂厂址位于宁夏回族自治区银川市所辖灵武市境内，厂址位于灵武市东南约55km、马家滩镇西南9.5km处。 1.3电厂将以 750 kV出线两回接入宁东（灵州）换流站，按煤电联产方式运行，电厂年利用小时：工艺系统设计按 5500小时，经济效益分析与评价按 5000小时。 1.4本工程2×660MW机组计划于2014年6月开工建设，分别于2016年7月和2016年10月投产发电，由中铝宁夏能源集团公司负责工程建设。 2水源及水质资料本工程补给水源为积家井矿区矿井排水，太阳山供水工程所提供的工业水将作为补充和备用水源。现阶段矿井排水和太阳山供水工程均无水质全分析资料，目前矿井排水水质暂按满足直接补入辅机循环水系统考虑。同时厂内预留有矿井排水深度处理的场地。根据《火力发电厂化学设计技术规程》要求，当采用地表水时应提供全年每月的水质全分析资料。建议业主在下阶段的设计中提供近期全年的数据完整的水质全分析报告。 3锅炉补给水处理质量标准根据GB/T 12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》标准要求，超临界直流炉的锅炉补给水水质标准如下：二氧化硅：≤10μg/L TOC：≤200μg/L 除盐水箱进水电导率(25℃)：≤0.15μS/cm；期望值≤0.10μS/cm 除盐水箱出口电导率(25℃)：≤0.40μS/cm

汽车废气能量回收技术

汽车废气能量回收技术一、前言自20世纪70年代世界性的能源危机发生以来，能源问题受到世界各国普遍重视，各经济大国都致力于抢占能源市场的同时，对节能技术的重视程度也大大加强。随着人们生活水平的提高，汽车保有量越来越大，汽车能源消耗在总能源消耗中所占的比例越来越高，汽车节能问题也越来越受到各国关注。节能已经成为当今世界汽车工业发展的主题之一。相关研究表明，发动机工作时，一般转化为有效功的热当量约占燃料燃烧产生热量的35%～40%，冷却水带走的热量占20%～30%，尾气带走的热量为30%～40%。而发动机的排气温度高，如果能够充分利用这部分余热，将会明显提高燃料的利用率。因此汽车废气能量回收技术已成为汽车工业发展的必然趋势。二、技术特点由于汽车发动机的工况复杂多变，因此汽车废气能量回收技术具有特殊的要求和特点。主要特点如下： (1)汽车废气能量品位较低，回收比较困难； (2)要求结构简单，体积小，重量轻，效率高； (3)要求抗震动、抗冲击，适应汽车运行环境，安全性好； (4)不能影响发动机的工作性能。由于汽车废气能量回收技术具有上述特点，使得研究的成功虽多，但投入商业化生产的不多，只在废气涡轮增压和取暖方面取得了实用性进展。三、技术现状目前，汽车废气能量回收技术主要包括废气涡轮增压、发电、取暖、制冷、改良燃料性能以及涡轮蒸汽机等方式。下面分别从这六个方面介绍国内外相关技术的研究现状。 1、废气涡轮增压技术废气涡轮增压是车用发动机广泛采用的一种技术，该技术利用发动机排出的废气推动涡轮机高速旋转，带动同轴的压气机对进气进行压缩以提高进气压力，进而提高空气密度、增加进气量。采用此技术不仅可改善内燃机的燃油经济性、降低有害排放物（碳烟、CO、HC 化合物等）的排放，还能在不增加气缸容积的基础上大幅度提高发动机的功率。但发动机采用废气涡轮增压技术后，也存在一定的弊端。它会提高发动机在工作过程中产生的最高爆发压力和平均温度，从而影响发动机的机械性能和润滑性能，同时因吸入气缸内的空气量增加以及燃烧室温度的升高，使得NO X的排放量增加。而且在汽油机上使用废气涡轮增压时，存在易发生爆燃，热负荷大，与增压器匹配困难等问题，这限制了它的使用范围。 2、废气余热发电利用废气能量发电的常用方法有半导体温差发电和斯特林循环发电。 (1)半导体温差发电半导体温差发电通过将两种不同的热电转换材料N型半导体和P型半导体，其一端相接于同一导电体上被置于废气流经的高温环境，另一端则相接于不同的导电体上被置于大气的低温环境。因热电转换材料的两端存在温差，通过其内部空穴、电子的扩散在低温回路中形成电势差，即在A、B端分别形成正、负电压，直接将热能转化为电能。如下图所示：

能量回收装置

LPT系列设备安装，运行和维护手册 LPT用于低压段间增压系统背景介绍在反渗透系统中，水力涡轮式能量回收装置主要是利用浓水的水力能对原水进行增压。图1 表明LPT系列能量回收装置作为段间增压装置的原理图。从预处理系统出来的原水经过高压泵加压，进入第一段反渗透系统，加压后的水通过反渗透膜，一部分为纯水(线条颜色淡的为纯水)，一部分为浓水(线条颜色粗的为浓水)，浓水进入LPT能量回收装置水泵段的进口。进入LPT水泵段的浓水经过能量回收装置增压以确保第二段的回收率。从二段膜出来的浓水进入LPT透平段，浓水进入透平段入口，使透平转子转动，将压力能转换为机械能，从而带动能量回收装置水泵段叶轮旋转。浓水经过回收以后，离开透平段，低压排放。备注：在反渗透系统中，通常要配备一个浓水控制阀，而透平式能量回收装置本身自带阀门，取代该浓水控制阀。定义：手册中一些术语意思原水：指进入反渗透膜前的水纯水：透过反渗透膜的产水浓水：出反渗透膜的浓水原水水泵：将水增压的水泵透平式能量回收装置：水力透平图一特征： LPT系列产品有很多优越的产品特征，从而确保系统运行简便，设备运行寿命更长。

维护少设备中没有机械轴封，无需油或油脂润滑。进入设备中的水能够保证所有必要的润滑。安装简便设备可以安装在任何地方。PEI的规格标准是碳钢环氧烤漆支架。浓水控制阀浓水可以在憋压下排放。LPT能量回收装置从不需要浓水排放水泵。LPT产品本身装有两个外部管路。其中一个管路中包含一个阀门，此阀门在该设备中被称为辅助浓水管路阀门，其可以用于调节浓水流量和压力。辅助浓水管路阀门将在本手册“启动和运行”部分叙述。另外一个管路连接在止推轴承和原水流入LPT入口流道之间。此管主要作用是对透平段内的止推轴承进行润滑。安装前的准备设备检查当客户收到设备后，仔细检查设备，防止设备本身有损坏或在运输过程中受到损坏。在收到设备的第一个星期，在、拆开板条箱，仔细检查防止有损坏。在未拆开板

纯电动汽车ABS制动能量回收

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c s s h μμ= c g h c h g s s s s --- --= 11h μμμμμ，其中，c s ：最佳滑移率，g μ：滑移率为1时的附着系数:s:车轮滑移率;h μ:峰值附着系数。 1.3 液压制动系统部分液压制动系统包括两部分：一部分是液压传动系统；另一部分是制动器。为进行实时模拟计算，可以建立经验式的l 、2阶模型系统。为简化系统，忽略了电磁阀弹簧的非线性因素及压力传送的延迟，其传递函数为： ) 1(+= TS S K G 式中：K 为系统的增益，K=100；T 为系统时间常数，T=0．01。制动器力学模型描述了制动轮缸压力输入及制动力矩输出间的力学特性。为了简化仿真研究，在进行仿真时假设制动器为理想元件，如果忽略非线性和温度的影响，制动力矩瓦可以看作是制动压力P 的线性函数： Tb=kP 式中：Tb 为车轮制动力矩；k 为制动器制动效能因数(通过试验可以得到)；P 为液压传动系统输出压力。 1.4 滑移率的计算滑移即为汽车制动时出现车轮速度小于汽车车身速度而导致车轮即滚动又滑动的现象。车轮的滑移率定义为： %100?-=v r v ωλ

汽车制动能量回收系统的研究.(DOC)

1绪论 1.1研究背景进入21世纪以来,能源和环境对人类生活、社会发展的影响越来越大。其中,交通工具在给人类带来方便的同时,也给环境造成极大负担。我国大城市的污染已经不能忽视，燃油汽车排放是主要的污染源之一，我国已有16个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中，我国的汽车拥有量是每1000人平均10辆汽车，但石油资源不足，每年已经进口几万吨的石油，随着经济的发展。假如中国汽车持有量达到现在全球水平—每1000人有110辆汽车，我国汽车持有量成10倍地增加，石油进口就成为大问题，因此我过研究发展电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。在社会、环境和政治的多方压力下,世界各国制定了一系列严格的法律法规限制尾气排放。为此,交通运输工具的节能减排技术日益突出,车辆的能量回收技术受到充分重视,再生制动技术就是其中一种。在环保方面，人们正在研究使用天然气、电力(包括蓄电池)、核能等汽车，但由于天然气在不同地区的分布不一样及蓄量的限制，电力汽车的电网及道路条件的限制，高能蓄电池的研究还未获得实质性的突破，燃料电池汽车的价格居高不下，氢能及核能汽车的研究及技术还不成熟，使得汽车在这方面的应用受到一定的限制。当今地球资源(包括石油和森林资源)日趋枯竭并受到破坏，据美国《国家地理》杂志报道，全世界现在每天消耗石油8000万桶(每7桶合一吨)。目前全世界已经探明的石油储量约为1．15万亿桶。虽然这比前两年的估计数字增长了10％，但以目前的开采速度计算，地球上的石油储量只够满足全世界石油消费40~50年【1】。汽车工业厂商大量使用以下技术来节省能源和有效利用现有地球资源：采用轻型铝合金材料、减轻汽车的重量、降低汽车行驶阻力、降低燃油消耗、采用电子喷射和电子控制系统，从而提高了能源的利用率和汽车的经济性能和动力性能。从节约资源、资源再生以及环境保护与改善出发，能源的有效利用有很重要的意义，本课题从一个全新的角度来考虑能源的有效利用。 1.2研究的内容及意义 1.2.1研究基础再生制动(Regenerative braking)亦称反馈制动，是一种使用在汽车或铁路列车上的制动技术。普通的制动方法是把车的动能，以摩擦的形式直接转化成热