一种馈能减震器回收功率的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种馈能减震器回收功率的计算方法，包括以下步骤，建立功率键合图模型；根据功率键合图模型，推导出功率键合图模型的状态方程；根据状态方程，建立减震器的数学模型；根据键合图元和方块图单元的对应关系，将键合图模型转换成方块图；根据数学模型和方块图，在软件中建立动态仿真模型，计算回收功率；根据动态仿真模型中的输入量，在软件中分析其对回收功率的影响，筛选出贡献较大的参数；使用本发明专利技术能提高计算效率。用本发明专利技术能提高计算效率。用本发明专利技术能提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种馈能减震器回收功率的计算方法


[0001]本专利技术涉及能量回收
，特别是一种馈能减震器回收功率的计算方法。

技术介绍

[0002]在目前倡导节能减排的大环境下，既可以实现车辆减振，又能够回收车辆振动能量的馈能减震器的研究显得意义重大。齿轮齿条式馈能减震器的工作原理是当汽车在行驶过程中，齿轮齿条机构将车身的垂直振动转化为旋转运动，驱动发电机发电，并将电能存放在储能装置中，可供自动控制系统、灯光照明等系统二次应用。汽车的性能越优越，需要的电量就越多，提高馈能减震器的回收功率可以降低发动机的负担，减少油耗。现有技术中，对馈能减振器的回收功率通过仿真或实验推导得到某一具体数值，当减振器的参数发生改变时，需要改变模型，重新进行仿真或实验才能得到回收功率。

技术实现思路

[0003]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0004]鉴于上述和/或现有的回收功率计算中存在的问题，提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术的目的是提供一种馈能减震器回收功率的计算方法，使用本专利技术能提高减震器回收功率的计算效率。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种馈能减震器回收功率的计算方法，其包括以下步骤，
[0007]建立功率键合图模型；
[0008]根据功率键合图模型，推导出功率键合图模型的状态方程；
[0009]根据状态方程，建立减震器的数学模型；
[0010]根据键合图元和方块图单元的对应关系，将键合图模型转换成方块图；
[0011]根据数学模型和方块图，在软件中建立动态仿真模型，计算回收功率；
[0012]根据动态仿真模型中的输入量，在软件中分析其对回收功率的影响，筛选出贡献较大的参数。
[0013]作为本专利技术所述馈能减震器回收功率的计算方法的一种优选方案，其中：所述减震器包括减振连接座和馈能电机，所述减振连接座上可转动地连接有第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴上连接有转动齿轮和第一传动齿轮，所述第二传动轴上连接有第二传动齿轮，减振连接座上可滑动地连接有减振齿条，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮分别与减振齿条啮合，所述馈能电机上连接有输出轴，伸出减振连接座的第一传动轴经联轴器和输出轴连接，所述减振齿条的移动方向改变时，第一传动轴的转动方向不变。
[0014]作为本专利技术所述馈能减震器回收功率的计算方法的一种优选方案，其中：作用在减振齿条上的力为，
[0015][0016]x＝A
·
sin(2π
·
f
·
t)；
[0017][0018][0019]馈能电机的输出轴上的电磁转矩为
[0020][0021]其中，J
g
是齿轮的转动惯量，J
m
是发电机转子的转动惯量，i是齿轮箱传动比，η是机械效率，r是齿轮分度圆半径，m
r
是减振齿条的质量，K
t
是电机的转矩常数，K
e
是电机的反电动势常数，R
ex
是外接电阻，R
in
是电机内部负载，A是位移振幅，f是频率，t是时间。
[0022]作为本专利技术所述馈能减震器回收功率的计算方法的一种优选方案，其中：当减振齿条移动依次经第二传动齿轮和转动齿轮带动输出轴定向旋转时，定义该模式为模式一，设定系统的状态变量
[0023]X＝[p
3 q
5 p
11 q
14 p
17 q
19 p
22
]T
；
[0024]其中，p3是减振齿条的广义动量，p
11
是第二传动齿轮的广义动量，p
17
是转动齿轮的广义动量，p
22
是联轴器的广义动量，q5、q
14
、q
19
分别是第5、14、19键上对应的位移；
[0025]设定系统的输入变量
[0026]U＝[Se
1 Se
23
]T
[0027]S
e1
是驱动齿条运动的输入力，S
e23
是发电机的电磁转矩。
[0028]作为本专利技术所述馈能减震器回收功率的计算方法的一种优选方案，其中：功率键合图模型中，根据积分因果关系，储能元件的特性方程为，
[0029][0030]其中，f3、f
11
、f
17
、f
22
分别是键合图模型第3、11、17、22键上对应的流变量，e5、e
14
、e
19
分别是键合图模型第5、14、19键上对应的势变量，I3是减振齿条转动惯量的功率键合图元素，C5为齿条刚度系数的功率键合图元素，I
11
是第二传动齿轮转动惯量的功率键合图元
素，C
14
是转动齿轮刚度系数的功率键合图元素，I
17
是转动齿轮转动惯量的功率键合图元素，C
19
是联轴器刚度系数的功率键合图元素，I
22
是联轴器转动惯量的功率键合图元素；
[0031]根据微分因果关系，储能元件的特性方程为，
[0032]q8＝C8·
e8；
[0033]其中，q8是第8键上对应的广义位移，C8是齿轮3刚度系数的功率键合图元素，e8是键合图模型第8键上对应的势变量。
[0034]作为本专利技术所述馈能减震器回收功率的计算方法的一种优选方案，其中：根据键合图模型可得，
[0035]e8＝e7＝m1·
e6＝m1·
e5；
[0036]其中，e7和e8是键合图模型第7、8键上对应的势变量，m1是减振齿条和第二传动齿轮的转换系数；
[0037][0038]上式的导数方程可以表示为，
[0039][0040]其中，和是键合图模型广义位移的一阶导数；
[0041]键合图模型中，阻性元件的特性方程为，
[0042][0043]其中，e2、e
10
、e
16
、e
21
是键合图模型第2、10、16、21键上对应的势变量，R2是减振齿条阻尼系数的功率键合图元素，R
10
是第二传动齿轮阻尼系数的功率键合图元素，R
16
是转动齿轮阻尼系数的功率键合图元素，R
21
是联轴器阻尼系数的功率键合图元素，f2、f
10
、f
16
、f
21
是键合图模型第2、10、16、21键上对应的流变量；
[0044]根据键合图模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种馈能减震器回收功率的计算方法，其特征在于：其包括以下步骤，建立功率键合图模型；根据功率键合图模型，推导出功率键合图模型的状态方程；根据状态方程，建立减震器的数学模型；根据键合图元和方块图单元的对应关系，将键合图模型转换成方块图；根据数学模型和方块图，在软件中建立动态仿真模型，计算回收功率；根据动态仿真模型中的输入量，在软件中分析其对回收功率的影响，筛选出贡献较大的参数。2.如权利要求1所述的馈能减震器回收功率的计算方法，其特征在于：所述减震器包括减振连接座和馈能电机，所述减振连接座上可转动地连接有第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴上连接有转动齿轮和第一传动齿轮，所述第二传动轴上连接有第二传动齿轮，减振连接座上可滑动地连接有减振齿条，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮分别与减振齿条啮合，所述馈能电机上连接有输出轴，伸出减振连接座的第一传动轴经联轴器和输出轴连接，所述减振齿条的移动方向改变时，第一传动轴的转动方向不变。3.如权利要求2所述的馈能减震器回收功率的计算方法，其特征在于：作用在减振齿条上的力为，x＝A
·
sin(2π
·
f
·
t)；t)；馈能电机的输出轴上的电磁转矩为其中，J
g
是齿轮的转动惯量，J
m
是发电机转子的转动惯量，i是齿轮箱传动比，η是机械效率，r是齿轮分度圆半径，m
r
是减振齿条的质量，K
t
是电机的转矩常数，K
e
是电机的反电动势常数，R
ex
是外接电阻，R
in
是电机内部负载，A是位移振幅，f是频率，t是时间。4.如权利要求3所述的馈能减震器回收功率的计算方法，其特征在于：当减振齿条移动依次经第二传动齿轮和转动齿轮带动输出轴定向旋转时，定义该模式为模式一，设定系统的状态变量X＝[p
3 q
5 p
11 q
14 p
17 q
19 p
22
]
T
；其中，p3是减振齿条的广义动量，p
11
是第二传动齿轮的广义动量，p
17
是转动齿轮的广义动量，p
22
是联轴器的广义动量，q5、q
14
、q
19
分别是第5、14、19键上对应的位移；设定系统的输入变量
u＝[Se
t Se
23
]
T
S
e1
是驱动齿条运动的输入力，S
e23
是发电机的电磁转矩。5.如权利要求2～4任一项所述的馈能减震器回收功率的计算方法，其特征在于：功率键合图模型中，根据积分因果关系，储能元件的特性方程为，其中，f3、f<...

【专利技术属性】
技术研发人员：关栋，周竹馨，沈辉，李竞，张纯，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：