專利名稱：用于臂架的能量回收減振系統及用于臂架的能量回收方法和減振方法
技術領域：
本發明涉及能量轉換領域，具體涉及用于混凝土泵車系統的臂架能量回收減振裝
置及相應的能量回收方法和減振方法。
背景技術：
在目前常用的混凝土泵車中，在泵送混凝土過程中通常采用雙油缸循環供料，過 程中存在供料脈動沖擊，會導致臂架產生振動，這種振動非常有害，會導致臂架末端定位不 準、臂架開裂等諸多問題。臂架振動造成臂架早期疲勞損壞，降低其壽命，并且還影響施工 質量，危及操作工人生命安全，有效抑制混凝土泵車臂架振動對提高泵車的安全性和使用 壽命具有積極的意義。 振動控制的方法依據是否需要附加能源可分為主動控制(有源控制)和被動控制 (無源控制)。主動控制需要在振動結構體上附加傳感器和致動器；被動控制通過改變結構 的阻尼、剛度和質量，采用隔振、吸振和耗能等技術來減小結構吸收的能量，達到減振的目 的。利用液壓彈簧系統進行減振是目前常用的一種對混凝土泵車臂架進行減振的方法(屬 于上述的被動控制方式)，但是這種減振系統主要存在如下問題1)需要實時檢測液壓系 統的壓力，調節液壓缸容積和彈簧阻尼參數，其響應速度慢、精度低；2)被彈簧吸收的振動 能量轉化臂架的疲勞變形，最終以熱能的形式耗散，造成了能量的浪費。
發明內容
針對目前混凝土泵車系統中臂架減振裝置存在的缺陷和不足，本發明的目的是提 供用于臂架的能量回收減振系統，其利用壓電材料的正壓電效應將振動能量轉化為電能， 并將轉化的電能存儲起來再利用；此外，本發明的用于臂架的能量回收減振系統利用壓電 材料的逆壓電效應來實現對混凝土泵車臂架的主動減振。 針對上述目的，根據本發明的第一方面提供了一種用于臂架的能量回收減振系 統，其特征在于，能量減振回收減振系統具有能量回收狀態和減振狀態，能量回收減振系統 包括壓電能量轉換裝置，與臂架相連，壓電能量轉換裝置根據能量回收減振系統的操作狀 態而進行能量的相應轉化；蓄能裝置，經由功率變換裝置與壓電能量轉換裝置相連，蓄能裝 置根據能量回收減振系統的操作狀態而存儲或釋放能量。 優選地，根本發明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統，還包括壓電 傳感器，安置在臂架上以檢測臂架的振動并將其轉化成相應的電信號；控制裝置，控制裝置 的輸入端與壓電傳感器相連以接收來自壓電傳感器的電信號，控制裝置的控制端與功率變 換裝置相聯。 優選地，根本發明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統，其中，在能量 回收狀態下，能量回收減振系統利用正壓電效應工作，壓電能量轉換裝置接收來自臂架的 振動并將接收到的振動轉化成電能，進而將轉化成的電能傳輸至功率轉換裝置；功率變換裝置調制壓電能量轉換裝置生成的電能的電壓并將經調制的電能傳輸至蓄能裝置；蓄能裝 置接收并存儲經功率變換裝置調制的電能。 優選地，根本發明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統，其中，在能量 回收狀態下，功率變換裝置在調制電壓的同時生成與經調制的電壓相應的調制信號并將調 制信號傳輸至控制裝置，控制裝置根據調制信號和來自壓電傳感器的電信號來確定是否改 變功率變換裝置當前的調制電壓。 優選地，根本發明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統，其中，在減振 狀態下，能量回收減振系統利用逆壓電效應工作，蓄能裝置經由功率轉換裝置向壓電能量 轉換裝置提供電能；功率轉換裝置將來自蓄能裝置的電能轉化成均有交替變化的電壓，進 而將轉化后的電壓傳輸至壓電能量轉換裝置，以使壓電能量轉換裝置產生振動；控制裝置 根據來自壓電傳感器的電信號向功率開關裝置發送相應的控制信號，功率開關裝置根據接 收到的控制信號來調節供應至壓電能量轉換裝置的電壓。 優選地，根本發明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統，其中，能量回 收減振系統還包括用于調整電壓極性的整流器，整流器連接在壓電能量轉換裝置與功率變 換裝置之間。 優選地，根本發明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統，其中，能量回 收減振系統的壓電能量轉換裝置包括液壓缸，液壓缸的活塞桿與臂架相接觸，以便接收來 自臂架的振動能量或向臂架傳遞能量；壓電轉換器，置于液壓缸內與液壓缸內液壓油之間 進行能量傳遞。 優選地，根本發明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統，其中，壓電轉 換器包括多個壓電陶瓷片，其相互均勻間隔地設置在液壓缸的無桿腔中，并且彼此并聯； 兩根引線，分別與并聯的多個壓電陶瓷片的兩端相連，自液壓缸引出。 優選地，根本發明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統，其中，壓電轉 換器包括至少一個彈簧元件，圍繞多個壓電陶瓷片設置，彈簧元件的兩端抵在液壓缸的活 塞頭與無桿腔的底面之間。 優選地，根本發明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統，其中，壓電能 量轉換裝置為壓電陶瓷片，其附置在臂架上并連接至功率變換裝置，以將臂架的振動轉化 成電能。 根據本發明的第二方面提供了一種用于臂架的能量回收方法，其包括如下步驟
S101提供與臂架連接的壓電能量轉換裝置，壓電能量轉換裝置接收來自臂架的振 動，并將接收到的振動轉化成電能； S102提供與壓電能量轉換裝置電連接的功率變換裝置，功率變換裝置調制壓電能 量轉換裝置生成的電能的電壓并生成相應的調制信號； S103提供與功率變換裝置電連接的蓄能裝置，蓄能裝置接收并存儲經功率變換裝 置調制的電能。 優選地，根據本發明第二方面的用于臂架的能量回收方法，還包括如下步驟
S104提供壓電傳感器，其附置在臂架上，壓電傳感器檢測臂架的振動，并將其轉化 成相應的電信號； S105提供控制裝置，其輸入端與壓電傳感器相連以接收來自壓電傳感器的電信號，而控制端與功率開關裝置相聯以便 接收來自功率變換裝置的調制信號，控制裝置根據調制信號和電信號來確定是否 改變功率變換裝置當前的調制電壓 根據本發明的第三方面提供了一種用于臂架的減振方法，其包括如下步驟 S201提供與臂架相連的壓電能量轉換裝置，以對臂架進行主動減振； S202提供蓄能裝置和設置在蓄能裝置與壓電能量轉換裝置之間的功率轉換裝置，
蓄能裝置經由功率開關裝置向壓電能量轉換裝置提供交替變化的電能，以使壓電致動器振
動； S203提供壓電傳感器，其附置在臂架上，壓電傳感器檢測臂架的振動，并將其轉化 成相應的電信號； S204提供控制裝置，其輸入端與壓電傳感器相連而控制端與功率開關裝置相聯， 控制裝置接收并處理來自壓電傳感器的電信號，并根據接收到的電信號向功率開關裝置發 送相應的控制信號，功率開關裝置根據接收到的控制信號來調節供應至壓電能量轉換裝置 的電能。 根據本發明的第四方面提供了一種混凝土泵車，其配備有根據本發明第一方面的
用于臂架的能量回收減振系統。 本發明具有以下技術效果 根據本發明的用于臂架的能量回收減振系統采用了壓電元件，其在能量回收狀態
中，通過壓電元件的正壓電效應將臂架的振動能量轉換為電能，并儲存在蓄電池中，從而實
現對振動能量的回收利用，減少了能量的損失；同時，本發明的用于臂架的減振系統減振在
減振狀態中利用通過壓電元件的逆壓電效應來實現對臂架的主動減振。 應該理解，以上的一般性描述和以下的詳細描述都是列舉和說明性質的，目的是
為了對要求保護的本發明提供進一步的說明。
附圖構成本說明書的一部分，用于幫助進一步理解本發明。這些附解了本發 明的一些實施例，并與說明書一起用來說明本發明的原理。在附圖中相同的部件用相同的 標號表示。附圖中 圖1示出了根據本發明第一方面的用于臂架的能量回收減振系統的第一實施例 的結構示意圖； 圖2示出了根據本發明第一方面的用于臂架的能量回收減振系統的第二實施例 的結構示意圖； 圖3示出了本發明第一實施例的能量回收減振系統中的壓電能量轉換裝置的結 構示意圖； 圖4示出了根據本發明第一方面的用于臂架的能量回收減振系統的電路結構圖； 圖5示出了圖4中的電路結構圖在功率器件K導通時的電流流向； 圖6示出了圖4的電路結構圖在功率器件K斷開時的電流流向； 圖7示出了根據本發明第一方面第一實施例的用于臂架的能量回收減振系統的
控制器的結構框 圖8示出了根據本發明第-
行能量回收時的操作流程圖；
圖9示出了根據本發明第-
減振狀態下的工作示意圖；
圖10示出了根據本發明第 電路結構圖；以及 圖11示出了根據本發明第 控制器的控制流程圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖并結合具體實施例對本發明的實施方式進行說明。
首先參照圖l，其示出了根據本發明的用于臂架的能量回收減振系統的第一實施 例100的結構示意圖，本發明的能量回收減振裝置100具有能量回收狀態和減振狀態，具體 地，該能量回收減振系統100包括第一壓電能量轉換裝置111和第二壓電能量轉換裝置 121，第一壓電能量轉換裝置111和第二壓電能量轉換裝置121分別與相應的臂架110U20 相連，并根據能量回收減振系統100的操作狀態而進行能量的相應轉化；與第一壓電能量 轉換裝置111和第二壓電能量轉化裝置相連的整流器130，整流器130用于調整電壓的極 性，在能量回收狀態下整流器130將兩個壓電能量轉換裝置生成的電能調整成具有相同極 性的電壓，在減振狀態下整流器130僅起導通作用；與整流器130電連接的降壓斬波器(功 率變換裝置)140，其在能量回收狀態下將經整流器130調整的電能的電壓調制成適于隨后 的蓄能裝置存儲，而在減振狀態下將電能的電壓轉化成適于壓電能量轉換裝置111U21使 用的電壓；與降壓斬波器140電連接蓄能裝置150，其在能量回收狀態接收并存儲經降壓斬 波器140調制的電能，在減振狀態下經由功率變換裝置140和整流器130向壓電能量轉換 裝置111、121提供電能。 通過上述的能量回收系統，就可以實現將臂架110U20的振動能量轉換成適于存 儲的電能，或者對臂架110、120進行主動減振。在本實施例中泵車采用了兩節臂架110、 120，則每個臂架均配有各自的壓電能量轉換裝置，當采用更多或更少臂架時，則相應地增 減壓電能量轉換裝置的數量即可。 具體地，如圖1所示，第一壓電能量轉換裝置111和第二壓電能量轉換裝置121采 用了液壓裝置來配合壓電裝置進行能量轉換。第一壓電能量轉換裝置111和第二壓電能量 轉換裝置121具有各自的第一液壓缸113和第二液壓缸123，它們分別與相應的第一臂架 110和第二臂架120相連，以便接收來自臂架110U20的振動能量或向臂架H0、120傳遞 能量。這兩個液壓缸113、123中分別設置有各自的第一壓電轉換器114和第二壓電轉換器 (未示出)，以用于同液壓缸113U23內液壓油的之間進行能量傳遞，在能量回收狀態下第 一壓電轉換器lll和第二壓電轉換器接收來自臂架110U20的振動并將接收到的振動轉化 成電能，在減振狀態下，則將接收到的電能轉化成自身的機械振動能量進而轉變成液壓油 壓強的交替變化。具體地，在能量回收狀態下，第一液壓缸113和第二液壓缸123通過各自 的活塞桿113a和123a分別與第一臂架110、第二臂架120相接觸，以將兩個臂架110U20 的振動轉化成液壓缸113U23內的液壓油的壓強變化；而第一壓電轉換器140和第二壓電
方面第一實施例的用于臂架的能量回收減振系統進 方面第二實施例的用于臂架的能量回收減振系統在 -方面第二實施例的用于臂架的能量回收減振系統的 -方面第二實施例的用于臂架的能量回收減振系統的轉換器則設置在相應的液壓缸113U23中，以接收其中的液壓油的壓強變化并將這種壓強 變化轉化成電能。減振狀態下則進行逆向操作，在次就不再贅述了。 進一步，以第一壓電轉換器114為例來說明其具體結構，如圖3所示，第一壓電轉 換器114包括如下部件多個壓電陶瓷片114b，其相互均勻間隔地設置在第一液壓缸113 的無桿腔113c中，并且彼此并聯；兩根引線114c，分別與并聯的多個壓電陶瓷片114b的兩 端相連，并自第一液壓缸113引出。優選地，第一壓電能量轉換裝置還包括螺旋彈簧(彈簧 元件)114a，其圍繞多個壓電陶瓷片114b設置，螺旋彈簧llla的兩端抵在第一液壓缸113 的活塞頭113b與無桿腔113c的底面之間。螺旋彈簧114a可以保證多個壓電陶瓷片114b 空間均勻分布，并且可以防止多個壓電陶瓷片114b由于第一液壓缸113的過度壓縮而被壓 碎。對此，在設計液壓缸時應注意為壓電能量轉換裝置留出足夠的安裝空間。
在另外的實施例中，根據本發明的能量轉換減振系統可以采取其他的形式。請參 見圖2，其中示出了根據本發明的能量回收減振系統的第二實施例200的結構示意圖。在本 實施例中，壓電能量回收裝置211、221采取了壓電陶瓷片的形式，這些壓電陶瓷片附置在 相應的第一臂架210和第二臂架220上，并同樣連接至(例如通過引線)降壓斬波器240。
下面以上述第一實施例的能量回收系統100為例，對能量回收的具體過程進行說 明。在泵車泵送混凝土過程中，臂架110、120產生的振動通過液壓缸113U23的傳遞給內 部的液壓油，進而將振動沖擊力轉換為液壓油的壓強，引起壓電能量轉換裝置111的兩側 產生壓差，在該壓差作用下，壓電能量轉換裝置111由于正壓電效應而使其內部的壓電元 件表面產生電荷，進而產生電動勢。臂架110U20的振幅的有周期性變化，從而導致壓電能 量轉換裝置111生成的電動勢在正負極間交替變換，因此需要利用整流器130進行調整，將 壓電電動勢轉換成具有相同極性的電動勢(即同為正電壓或同為負電壓)。進而，由于壓 電能量轉換裝置111生成的壓電電壓可高達上百伏特，而混凝土泵車所用的蓄電池(蓄電 裝置)150的電壓較低，因此還需要用降壓斬波器140對經整流器130轉換后的電壓進行調 制，以便將電壓轉換成適于蓄電池150存儲的電壓，從而能夠對蓄電池150進行充電。上述 本發明的能量回收系統將臂架的振動能量轉換成電能儲存在蓄電池中，提高泵車的整體能 量利用效率。 應注意的是，上述的兩個能量回收系統100、200只是本發明的優選實施例，事實 上，如果選用其他適當的蓄能裝置，則可以不需要另外配備專門的調壓裝置(整流器130和 降壓斬波器140)，也同樣能夠實現能量回收的目的。此外，也可以采用多個螺旋彈簧lllc， 將這些彈簧可以采用圍繞在多個壓電陶瓷片lllb的周圍而設置的方式，同樣可以確保壓 電陶瓷片lllb在液壓缸內的均勻分布并防止被壓碎。 再次參照圖l，為了根據臂架的實際振動情況實現更好的能量回收，本發明的上述 能量回收系統100還可以配備控制電路，從而實現根據臂架110U20的具體振動情況來實 時調整實際的電能回收量。對此，上述能量回收系統100還包括第一壓電傳感器112和第 二壓電傳感器122，其附置在相應的臂架110和120上，以用于檢測臂架110U20的振動，并 將檢測到的振動轉化成相應的電信號；控制裝置160，其輸入端與兩個壓電傳感器112U22 相連以接收來自它們的電信號，控制裝置160的控制端與上述的降壓濾波器140相聯以接 收來自其的調制信號(該調制信號反映當前實際能量回收電流的大小)，控制裝置160根據 電信號和調制信號來確定是否改變功率變換器140當前的調制電壓。
圖4示出了本發明的用于臂架的能量回收減振系統的電路結構圖，如圖所示，其 中包括能量轉換模塊、整流模塊、降壓斬波模塊和蓄能模塊，具體地，能量轉換模塊包括一 個電源Vs和一個電容器Q ;整流模塊包括四個二極管Dl-D4 ;降壓斬波模塊包括一個穩壓 電容器C2和一個并聯的二極管D5、以及一個串聯的電感L和一個功率開關K，功率開關K的 輸入端與穩壓電容C2相連，輸出端與電感L相連，而控制端與控制器相連，以便接收來自控 制器的控制信號(后面圖7中所示的脈寬調制P麗信號)；而蓄能模塊包括一個蓄電電容 VD。圖5和圖6分別示出了在功率開關K導通和斷開時的電流流向(如圖中的虛線箭頭所 示)，功率開關K根據控制裝置160發出的信號以及所接收到的電流大小而導通和斷開，當 功率開關K導通時，進行能量回收或減振操作。 圖7示出了根據本發明第一實施例的能量回收減振系統中的控制裝置的結構框 圖，圖中所示的構成方式只是一個實例，而并非限制本發明；而圖8示出了本發明第一實施 例的能量回收減振系統的操作流程圖，下面將參照上述兩幅附圖對控制裝置160的在能量 回收狀態下的控制流程進行說明。控制裝置160首先進行初始化，并向降壓斬波器150發 送一個控制信號，降壓斬波器150根據該控制信號確定相應的調制電壓，從而確定壓電能 量轉換裝置111需要回收的電能量；與臂架110相連的壓電能量裝置111將感受到的振動 轉化成電能，經由整流器130轉化極性、降壓斬波器140調制電壓后，進而傳輸至蓄能裝置 150存儲起來；與此同時，控制裝置160根據壓電傳感器112U22傳輸的電信號(其表達 臂架當前的振動情況)，計算出一個能量回收的目標值，將這個目標值與實際回收值進行比 較，從而根據比較結果確定是否改變降壓斬波器140當前的調制電壓。如果目標值與實際 值相等，保持當前的P麗信號的大小；如果不相等，則更具差值的符號來相應地增大或減小 功率開關K輸出的P麗信號，從而調節回收電流。圖9根據本發明第一方面第二實施例的 用于臂架的能量回收減振系統在減振狀態下的工作示意圖，其中的操作即為圖8的逆向操 作，再次就不再贅述了。 此外，在調整降壓斬波器140的調制電壓的過程中，具體地，利用壓電傳感器112、 122感知臂架110、120振動的規律，通過改變降壓斬波器140中的功率開關器件K的P麗導 通占空比，即可實現對蓄能裝置150的充電電流的控制，從而改變壓電材料能量消耗率，即 壓電能量轉換裝置111的剛度和阻尼比，由此可以實時調整能量回收的量。進而，根據本發 明的思想，在多個臂架的情況下，可以通過壓電傳感器感知多節臂架的振動趨勢，并結合臂 架的多體動力學模型，通過多元數等方法對臂架的運動學和動力學進行解耦，優化出系統 的整體減振方案，確定出各節臂架的減振指標，轉換成壓電裝置的剛度和阻尼比，進而通過 調節各個壓電能量轉換裝置對蓄電裝置的充電電流實現臂架的多自由度、多模態減振，以 免發生單節臂架單獨減振所造成的此消彼漲的現象。 本發明的能量回收減振系統的兩種操作狀態的不同之處在于能量的傳輸方向以 及所利用的壓電效應不同，在能量回收狀態中，壓電裝置將振動能轉化成電能并存儲在蓄 能裝置中；而在減振狀態中，蓄電池將電能提供給壓電裝置，將電能轉換成機械能，從而減 少臂架的振動。 進一步，圖10中示出了根據本發明第二實施例的能量回收減振系統的電路結構 圖，其與圖4中所示的電路圖不同之處在于不具有整流模i央，同時能量由蓄電池VD(充當電 源)輸出至能量轉換模塊。圖ll示出了根據本發明第二實施例的能量回收減振系統在減振狀態下的控制流程圖，其基本控制流程與能量回收狀態的控制流程基本相同，只是比較 的雙方為供給能量的實際值與目標值，控制器根據臂架的實際振動情況實時調整功率開關 K的P麗信號，從而調節供給的電流和電壓。 此外，基于本發明的能量回收減振系統，本發明提供了一種用于臂架的能量回收 方法，其包括如下步驟 S101提供與臂架110連接的壓電能量轉換裝置lll，壓電能量轉換裝置111接收 來自臂架110的振動，并將接收到的振動轉化成電能； S102提供與壓電能量轉換裝置111電連接的功率變換裝置140，功率變換裝置140 調制壓電能量轉換裝置111生成的電能的電壓并生成相應的調制信號；
S103提供與功率變換裝置140電連接的蓄能裝置150，蓄能裝置150接收并存儲 經功率變換裝置140調制的電能。 進而，本發明還提出了一種用于臂架的減振方法，其包括如下步驟 S201提供壓電能量轉換裝置211、221，將其與相應臂架210、220連接(在此為直
接附置到臂架上)，以對臂架210、220進行主動減振； S202提供蓄能裝置250和設置在蓄能裝置250與壓電能量轉換裝置211、221之 間的功率轉換裝置240，蓄能裝置250經由功率轉換裝置240向壓電能量轉換裝置211、221 提供交替變化的電能，以使壓電能量轉換裝置211、221振動； S203提供壓電傳感器212、222，其附置在相應的臂架210、220上，壓電傳感器212、 222檢測相應臂架210、220的振動，并將其轉化成相應的電信號； S204提供控制裝置260，其輸入端與壓電傳感器212、222相連而控制端與功率開 關裝置240相聯，控制裝置260接收并處理來自壓電傳感器212、222的電信號，并根據接收 到的電信號向功率開關裝置240發送相應的控制信號，功率開關裝置240根據接收到的控 制信號來調節供應至壓電致動器211、221的電能。 進一步，需要說明的是，配備有根據本發明的能量回收減振系統的混凝土泵車也 在本發明的保護范圍之內。 以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人 員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等 同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種用于臂架的能量回收減振系統(100；200)，其特征在于，所述能量減振回收減振系統(100；200)具有能量回收狀態和減振狀態，所述能量回收減振系統(100；200)包括壓電能量轉換裝置(111；211)，與所述臂架(110；210)相連，所述壓電能量轉換裝置(111；211)根據所述能量回收減振系統(100；200)的操作狀態而進行能量的相應轉化；蓄能裝置(150；250)，經由功率變換裝置(140；240)與所述壓電能量轉換裝置(111；211)相連，所述蓄能裝置(150；250)根據所述能量回收減振系統(100；200)的操作狀態而存儲或釋放能量。
2. 根據權利要求1所述的用于臂架的能量回收減振系統，其特征在于，還包括壓電傳感器(112 ;212)，安置在所述臂架(110 ;210)上以檢測所述臂架(110 ;210)的振動并將其轉化成相應的電信號；控制裝置(160 ;260)，所述控制裝置(160 ;260)的輸入端與所述壓電傳感器(112)相連以接收來自所述壓電傳感器(112 ;212)的電信號，所述控制裝置(160 ;260)的控制端與所述功率變換裝置(140 ;240)相聯。
3. 根據權利要求2所述的用于臂架的能量回收減振系統，其特征在于，在所述能量回收狀態下，所述能量回收減振系統(100)利用正壓電效應工作，其中，所述壓電能量轉換裝置(111)接收來自所述臂架(110)的振動并將接收到的振動轉化成電能，進而將轉化成的電能傳輸至所述功率轉換裝置(140);所述功率變換裝置(140)調制所述壓電能量轉換裝置(111)生成的電能的電壓并將經調制的電能傳輸至所述蓄能裝置(150);所述蓄能裝置(150)接收并存儲經所述功率變換裝置(140)調制的電能。
4. 根據權利要求3所述的用于臂架的能量回收減振系統，其特征在于，在所述能量回收狀態下，所述功率變換裝置(140)在調制電壓的同時生成與經調制的電壓相應的調制信號并將所述調制信號傳輸至所述控制裝置(160)，所述控制裝置(160)根據所述調制信號和來自所述壓電傳感器(110)的電信號來確定是否改變所述功率變換裝置(140)當前的調制電壓。
5. 根據權利要求2所述的用于臂架的能量回收減振系統，其特征在于，在所述減振狀態下，所述能量回收減振系統(100)利用逆壓電效應工作，其中，所述蓄能裝置(150)經由所述功率轉換裝置(140)向所述壓電能量轉換裝置(111)提供電能；所述功率轉換裝置(140)將來自所述蓄能裝置(150)的電能轉化成均有交替變化的電壓，進而將轉化后的電壓傳輸至所述壓電能量轉換裝置(111)，以使所述壓電能量轉換裝置(111)產生振動；所述控制裝置(160)根據來自所述壓電傳感器(112)的電信號向所述功率開關裝置(140)發送相應的控制信號，所述功率開關裝置(140)根據接收到的控制信號來調節供應至所述壓電能量轉換裝置(111)的電壓。
6. 根據權利要求2所述的用于臂架的能量回收減振系統，其特征在于，所述能量回收減振系統(100)還包括用于調整電壓極性的整流器(130)，所述整流器(130)連接在所述壓電能量轉換裝置(111)與所述功率變換裝置(140)之間。
7. 根據權利要求1所述的用于臂架的能量回收減振系統，其特征在于，所述能量回收 減振系統(100)的壓電能量轉換裝置包括液壓缸(113)，所述液壓缸(113)的活塞桿(113a)與所述臂架(110)相接觸，以便接收 來自所述臂架(110)的振動能量或向所述臂架(110)傳遞能量；壓電轉換器(114)，置于所述液壓缸(113)內與所述液壓缸(113)內液壓油之間進行能 量傳遞。
8. 根據權利要求7所述的用于臂架的能量回收減振系統，其特征在于，所述壓電轉換 器(114)包括多個壓電陶瓷片(lllb)，其相互均勻間隔地設置在所述液壓缸(113)的無桿腔(113c) 中，并且彼此并聯；兩根引線(lllc)，分別與所述并聯的多個壓電陶瓷片(lllb)的兩端相連，自所述液壓 缸(113)引出。
9. 根據權利要求8所述的用于臂架的能量回收減振系統，其特征在于，所述壓電轉換 器(114)包括至少一個彈簧元件(llla)，圍繞所述多個壓電陶瓷片(lllb)設置，所述彈簧元件 (llla)的兩端抵在所述液壓缸(113)的活塞頭(113b)與無桿腔(113c)的底面之間。
10. 根據權利要求1所述的用于臂架的能量回收減振系統，其特征在于，所述壓電能量 轉換裝置(111)為壓電陶瓷片，其附置在所述臂架(110)上并連接至所述功率變換裝置，以 將所述臂架(110)的振動轉化成電能。
11. 一種用于臂架的能量回收方法，其特征在于，包括如下步驟S101提供與所述臂架(110)連接的壓電能量轉換裝置(lll)，所述壓電能量轉換裝置 (111)接收來自所述臂架(110)的振動，并將接收到的振動轉化成電能；S102提供與所述壓電能量轉換裝置(111)電連接的功率變換裝置(140)，所述功率變 換裝置(140)調制所述壓電能量轉換裝置(111)生成的電能的電壓并生成相應的調制信 號；S103提供與所述功率變換裝置(140)電連接的蓄能裝置(150)，所述蓄能裝置(150) 接收并存儲經所述功率變換裝置(140)調制的電能。
12. 根據權利要求11所述的用于臂架的能量回收方法，其特征在于，還包括如下步驟 S104提供壓電傳感器(112)，其附置在所述臂架(110)上，所述壓電傳感器(112)檢測所述臂架(110)的振動，并將其轉化成相應的電信號；S105提供控制裝置(160)，其輸入端與所述壓電傳感器(112)相連以接收來自所述壓 電傳感器(112)的電信號，而控制端與所述功率開關裝置(140)相聯以便接收來自所述功 率變換裝置(140)的調制信號，所述控制裝置(160)根據所述調制信號和所述電信號來確 定是否改變所述功率變換裝置(140)當前的調制電壓。
13. —種用于臂架的減振方法，其特征在于，包括如下步驟S201提供與所述臂架(210)相連的壓電能量轉換裝置(211)，以對所述臂架(210)進 行主動減振；S202提供蓄能裝置(250)和設置在所述蓄能裝置(250)與所述壓電能量轉換裝置 (211)之間的功率轉換裝置(240)，所述蓄能裝置(250)經由所述功率開關裝置(240)向所述壓電能量轉換裝置(211)提供交替變化的電能，以使所述壓電致動器(211)振動；S203提供壓電傳感器(212)，其附置在所述臂架(210)上，所述壓電傳感器(212)檢測 所述臂架(210)的振動，并將其轉化成相應的電信號；S204提供控制裝置(260)，其輸入端與所述壓電傳感器(212)相連而控制端與所述功 率開關裝置(240)相聯，所述控制裝置(260)接收并處理來自所述壓電傳感器(212)的電 信號，并根據接收到的電信號向所述功率開關裝置(240)發送相應的控制信號，所述功率 開關裝置(240)根據接收到的控制信號來調節供應至所述壓電能量轉換裝置(211)的電 能。
14. 一種混凝土泵車，其特征在于，包括根據權利要求1-9中任一項所述的用于臂架的 能量回收減振系統。
全文摘要
本發明提供了一種用于臂架的能量回收減振系統，其特征在于，能量減振回收減振系統具有能量回收狀態和減振狀態，能量回收減振系統包括壓電能量轉換裝置，與臂架相連，壓電能量轉換裝置根據能量回收減振系統的操作狀態而進行能量的相應轉化；蓄能裝置，經由功率變換裝置與壓電能量轉換裝置相連，蓄能裝置根據能量回收減振系統的操作狀態而存儲或釋放能量。
文檔編號H02N2/18GK101718145SQ200910249670
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月11日 優先權日2009年12月11日
發明者葉敏, 易小剛, 譚凌群 申請人:三一重工股份有限公司