作品简介：

汽车在动力装置驱动下的行驶过程中，由于路面不平和加速、制动、转向等原因，会造成车体的振动和俯仰、侧倾等一系列运动形式。这些运动的能量来源于动力装置，最终大部分被悬架减振器吸收并转化为热能耗散在空气中，造成了能量的浪费。本作品是针对这一问题，以电磁感应原理和永磁直线发电机技术为基础，设计了一款带陀螺仪和加速度传感器的能量回馈式汽车智能电磁减振器。与传统的液压筒式减振器相比，我们设计研发的这款新型汽车减振器能够实现以下功能： 1）利用电磁感应原理与直线发电机技术对汽车行驶过程中减振器的运动能量和俯仰、侧倾等运动形式的能量进行回收并存储于蓄电池，减少了动力装置的能量消耗和污染物的排放； 2）根据路面状况和汽车的行驶工况迅速、适当地调节阻尼，在路面等级较差的情况下仍然可以获得良好的减振效果，并且回收的能量更多，提高减振性能的同时解决了俯仰和侧倾问题，大幅度提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性； 3）结构适应性强，容易改装，实现了汽车悬架系统的电动化，能够与混合动力和纯电动等新能源汽车实现对接。 技术路线 1）利用电磁感应原理产生电能并形成减振器的阻尼，通过整流电路和稳压电路实现能量的回收； 2）利用安装在车身上的加速度传感器监测路面情况，利用安装在车身上的陀螺仪传感器监测车体的俯仰和侧倾运动。 3）ECU接收加速度传感器和陀螺仪传感器的信号，处理后将阻尼调节电信号发送给能量回收控制电路，实现减振器定子线圈绕组数的调节，从而调节馈能功率，改变减振器的阻尼，衰减车身振动并矫正俯仰和侧倾运动。 4）利用MATLAB的Simulink模块建立数学仿真模型；制作样机实验验证馈电效能。

关键词：

能量回馈；电磁减振器；智能；陀螺仪传感器；加速度传感器；汽车

作品内容：

具有陀螺仪和加速度传感器的能量回馈式汽车智能电磁减振器主要包括减振器主体、陀螺仪传感器、加速度传感器、电子控制单元、蓄电池、能量回收控制电路等部分。该减振器的两端分别通过吊耳安装在车身和悬架上，线圈绕组则通过导线与外界的控制系统联系。当汽车行驶时，路面不平度激励使车轮发生垂向跳动，带动减振器活塞杆以及永磁体相对于定子线圈绕组往复运动，高密度的永久磁体形成的强磁场不断切割定子线圈，根据电磁感应原理在定子线圈中产生感应交流电，经整流稳压电路处理后转换成直流电，输送并存储在车载蓄电池中。 能量回馈式汽车智能电磁减振器有三种工作状态：1）汽车正常行驶时，减振器具有稳定的减振发电效果；2）路面不平度等级变化时，电子控制单元发送指令给能量回收控制电路迅速改变定子线圈绕组数小幅度调节阻尼，衰减车体的振动；3）车辆加速、减速和转向时，电子控制单元发送指令给能量回收控制电路迅速改变定子线圈绕组数大幅度调节阻尼，抑制车体的俯仰和侧倾运动。在上述三种工况下，减振器均持续向电池回馈电能，并且路面不平度越高，加速、制动和转向时的加速度越大，减振器回馈的电能越多；同时，在上述三种工况下，陀螺仪传感器和加速度传感器实时监测车身垂向加速度信号和车身角度信号，实现系统的闭环反馈控制。

作品说明书：

作品视频：