1.1研究的目的及意义

汽车产业是我国的支柱型产业，在工业4.0战略及中国制造2025的大背景下，我国汽车行业正朝着“轻量化”、“智能化”、“网联化”、“电动化”的大方向迅速发展。我国投入了大量资源发展新能源汽车技术，也取得了丰硕的成果。但目前，纯电动车的连续行驶里程仍难以满足用户的需求。电池技术多年来未有革命性的突破，成为了新能源汽车发展过程中的关键瓶颈。在此背景下，探索新的汽车能源补给方案，丰富汽车能源构成，对推动新能源汽车发展具有重要意义。根据美国能源部数据统计，汽车在行驶过程中消耗在悬架部分的振动能量约占汽车发动机输出总能量的10%-20%，其能量回收潜力十分可观。本项目准备开发一款回收悬架振动能量的新型馈能悬架，以达到减振馈能的功能，对创造节能减排效益，具有重要社会价值和经济价值。

1.2国内外现状分析

目前，国内外已经对汽车悬架系统的能量回收开展了相关研究，其采用的一般方法是在悬架系统中配备不同的能量回收减振器。

在国外关于汽车悬架系统的能量回收研究起步较早，研究也较为成熟。

1996年，日本东京大学的Suda等人提出了一种采用齿轮齿条机构连接旋转电机替代直线电机的方案，设计了一套混合馈能式主动悬架系统，并通过数值仿真和简易实验验证了该方案。

2009年，美国麻省理工学院的一个研究小组，提出并研制了一种液压-旋转电机式馈能减震器，并进行了大量的仿真和试验，并安装在军用悍马和重型卡车上进行了道路试验，结果表明在越野路况下可以节约10%左右的燃油。

2012年，纽约大学的左磊等人为了解决机械-旋转电机式馈能悬架中电机震荡旋转问题，设计了一个运动整流器，该整流器由一套滚针离合器和圆锥轴承组成，能够将悬架的直线往复振荡运动转换为发电机的单向连续旋转，并结合齿轮齿条式馈能减振器制作了一台样机。试验结果表明能量回收效率显著提高。

2016年，弗吉尼亚理工大学左磊教授的研究团队，对机械-旋转电机式馈能悬架进行了更系统的研究，给出了新的机械整流方案，整流齿轮箱包括啮合的三个锥齿轮，传动轴，以及嵌在锥齿轮和传动轴之间的单向离合器，由于两个反向对置安装的单向离合器，任何时候只有一个齿轮与传动轴连接，成为驱动齿轮，而另一个齿轮处于惰轮状态。他们进行了样机的试制，在台架试验中发现4Hz的谐波振动下，机械传动效率可达到70.1%，同时安装在卡车上进行了道路试验。

2016年，蒙弗雷泽大学的Hsieh等人提出了一种双向升压变换器用于电磁馈能悬架的半主动控制，其核心是一个开关式整流器，可根据负载电压使悬架在馈能模式和行驶模式之间切换。