[发明专利]带振动能量回收功能的车辆半主动悬架系统的控制方法有效
| 申请号： | 201610835967.0 | 申请日： | 2016-09-20 |
| 公开（公告）号： | CN106627022B | 公开（公告）日： | 2019-04-19 |
| 发明（设计）人： | 寇发荣;范养强 | 申请（专利权）人： | 西安科技大学 |
| 主分类号： | B60G13/18 | 分类号： | B60G13/18;B60G17/018 |
| 代理公司： | 上海精晟知识产权代理有限公司 31253 | 代理人： | 冯子玲 |
| 地址： | 710054 *** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | 本发明公开了一种带振动能量回收功能的车辆半主动悬架系统的控制方法，车辆半主动悬架系统包括阻尼器、弹簧、控制系统和能量回收系统；阻尼器包括液压缸、液压马达、直流电机、第一传动轴、第一滚子离合器、第二滚子离合器、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮和第二传动轴；控制系统包括悬架振动控制器、力传感器、簧载质量加速度传感器、簧载质量位移传感器、非簧载质量位移传感器和直流电机驱动器；能量回收系统包括能量回收电路和超级电容；控制方法包括两个步骤。本发明工作稳定性和可靠性高，馈能效率高，能够有效地延长车载蓄电池的使用寿命，能够适时地调节半主动悬架的参数，使半主动悬架处于最佳的减振状态。 | ||
| 搜索关键词： | 振动 能量 回收 功能 车辆 主动 悬架 系统 及其 控制 方法 | ||
【主权项】：
1.一种带振动能量回收功能的车辆半主动悬架系统的控制方法，所述车辆半主动悬架系统包括并排设置在车架(1)与车桥(6)之间的阻尼器和弹簧(3)，以及控制系统和能量回收系统；所述阻尼器包括液压缸(25)、液压马达(21)和直流电机(11)，所述液压缸(25)与弹簧(3)平行设置在车架(1)与车桥(6)之间，所述弹簧(3)的两端分别与车架(1)和车桥(6)连接，所述液压缸(25)的底座与车桥(6)连接，所述液压缸(25)的活塞杆与车架(1)连接，所述液压缸(25)通过液压管路(24)与液压马达(21)连接，所述液压马达(21)的输出轴上连接有第一传动轴(22)，所述第一传动轴(22)上安装有反向设置的第一滚子离合器(15)和第二滚子离合器(18)，所述第一滚子离合器(15)上固定连接有第一锥齿轮(17)，所述第二滚子离合器(18)上固定连接有第二锥齿轮(19)，所述第一传动轴(22)的下方设置有一端与第一锥齿轮(17)啮合、另一端与第二锥齿轮(19)啮合的第三锥齿轮(14)，所述直流电机(11)的输入轴上连接有第二传动轴(12)，所述第三锥齿轮(14)固定连接在第二传动轴(12)上；所述控制系统包括悬架振动控制器(7)，所述悬架振动控制器(7)的输入端接有用于对液压缸(25)的受力进行实时检测的力传感器(26)、用于对簧载质量加速度进行实时检测的簧载质量加速度传感器(27)、用于对簧载质量位移进行实时检测的簧载质量位移传感器(2)和用于对非簧载质量位移进行实时检测的非簧载质量位移传感器(5)，所述力传感器(26)安装在液压缸(25)的活塞杆上，所述簧载质量加速度传感器(27)和簧载质量位移传感器(2)均安装在车架(1)上，所述非簧载质量位移传感器(5)安装在车桥(6)上，所述悬架振动控制器(7)的输出端接有直流电机驱动器(23)，所述直流电机(11)与直流电机驱动器(23)的输出端连接；所述能量回收系统包括与直流电机(11)连接的能量回收电路(8)和与能量回收电路(8)连接的超级电容(9)，所述超级电容(9)与车载蓄电池(10)连接；其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤Ⅰ、力传感器(26)对液压缸的受力进行实时检测，簧载质量加速度传感器(27)对簧载质量加速度进行实时检测，簧载质量位移传感器(2)对簧载质量位移进行实时检测，非簧载质量位移传感器(5)对非簧载质量位移进行实时检测；悬架振动控制器(7)对液压缸(25)的受力、簧载质量加速度、簧载质量位移和非簧载质量位移进行周期性采样；步骤Ⅱ、当汽车行驶在不平的路面时，一方面，所述车架(1)和车桥(6)之间会发生相对运动，同时所述液压缸(25)的上下连接点也会发生相对位移，此时液压缸(25)中的液压油会在液压缸活塞的压力下流进液压管路(24)，所述液压管路(24)中的液压油即可带动液压马达(21)进行转动，所述液压马达(21)带动与其连接的第一传动轴(22)转动，由于液压缸(25)的运动存在压缩和拉伸因此液压管路中的液压油的流动方向也不同，最终导致液压马达(21)的转动方向不同，当液压马达(21)逆时针转动时带动第一滚子离合器(15)和第二滚子离合器(18)转动，第二滚子离合器(18)带动第二锥齿轮(19)转动，从而带动第三锥齿轮(14)转动，第三锥齿轮(14)带动第二传动轴(12)转动，第二传动轴(12)带动直流电机(11)转动进行发电，同时第三锥齿轮(14)也会带动第一锥齿轮(17)转动，但在第一滚子离合器(15)的作用下，第一锥齿轮(17)只是空转，同时当液压马达(21)顺时针转动时，第一传动轴(22)也顺时针转动，此时第一传动轴(22)带动第一滚子离合器(15)转动，第一滚子离合器(15)带动第一锥齿轮(17)转动，第一锥齿轮(17)带动第三锥齿轮(14)转动，第三锥齿轮(14)带动第二传动轴(12)转动，第二传动轴(12)带动直流电机(11)转动进行发电，在此过程中无论液压缸(25)处于压缩状态或者拉伸状态，直流电机(11)的转动方向都一样，直流电机(11)发出的电经过能量回收电路(8)充入超级电容(9)之中，超级电容(9)中的电能再冲入车载蓄电池(10)中，完成了对于悬架振动能量的回收；另一方面，所述悬架振动控制器(7)根据含时滞控制的混合开关控制方法对簧载质量加速度传感器(27)采集的簧载质量加速度信号、簧载质量位移传感器(2)采集的簧载质量位移信号和非簧载质量位移传感器(5)采集的非簧载质量位移信号进行分析处理，得到控制信号，并经过Smith预估补偿器得到当前系统的临界时滞时间，再由Smith预估补偿器中的超越单元将控制信号提前临界时滞时间送入电机驱动器(23)，由电机驱动器(23)完成对直流电机(11)发电力矩的控制，从而控制直流电机(11)的转速，抑制液压马达(21)的旋转，从而控制了液压缸(25)的阻尼力，消除了系统的时间滞后，实现了对于悬架系统阻尼力的实时控制，达到了半主动悬架的目的。
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