车用电磁悬架能量转换特性的功率流分析方法

采用功率流的方法,对车用电磁悬架的馈能特性进行了分析。给出了馈能式电磁悬架的能量转换量及转换率的量化方法。解决了馈能式电磁悬架系统的能量量化问题。对馈能式主动电磁悬架系统、馈能式被动电磁悬架系统和最大馈能系统的馈能特性进行了比较。结果表明所设计的馈能系统具有以下特性:馈能式电磁悬架系统各部分的能量转换量在时间域上呈现出非线性特性;馈能式被动悬架系统的馈能特性优于馈能式主动悬架系统;馈能式主动悬架系统反馈的能量大于其消耗的能量,馈能式主动悬架系统可以实现自供能。     

基于混合控制策略的馈能悬架半主动控制

为使馈能悬架在一定范围内实现半主动控制,基于混合控制策略,确定了电机电磁阻尼力的控制算法.探讨了电机不同电磁阻尼力对悬架性能的影响及馈能悬架实现半主动控制的条件.在此基础上,以整车舒适性为目标,采用粒子群优化算法确定了电机阻尼力控制参数,并设计了直接电流控制器,使直线电机产生所需的电磁阻尼力.最后,对采用基于混合控制策略的馈能悬架进行了随机路面激励下的仿真分析.结果表明,优化的电机阻尼力控制参数能使馈能悬架实现半主动控制,显著改善馈能悬架的舒适性和平顺性,并能回收悬架部分振动能量.      

汽车电动悬架的减振与馈能特性试验验证

针对现在普遍采用的液力式主动悬架系统的响应慢、能耗大、结构复杂等缺陷,采用滚珠丝杠结合永磁直流无刷电机结构的馈能式电动悬架,其最大特点是能够在保证悬架减振特性的基础上,将不平路面激励引起的悬架系统振动能转化为电能并回收利用.依据某车型的后悬架系统参数,设计和试制了电动悬架系统样机,在系统特性试验及性能分析的基础上,通过整车台架试验检验所设计的电动悬架系统在随动状态下的馈能特性和悬架特性.通过对试验数据的分析,验证了回馈振动能量的可行性.     

直线电机馈能悬架半主动控制特性的仿真分析

针对被动悬架无法兼顾不同路面乘坐舒适性与行驶安全性,而主动悬架能耗高的问题,提出了一种半主动馈能悬架。首先通过分析馈能回路工作特性,确定了半主动馈能悬架系统中直线电机电磁阻尼力的工作区域;随后采用线性最优控制(LQG)策略,探究了直线电机的最优工作点,分析了半主动控制特性的影响因素;最后根据半主动馈能悬架的控制特性,设计了半主动控制策略,控制效果接近LQG主动控制。同时还分析了不同型号直线电机式半主动馈能悬架的馈能特性,当选定蓄电池端电压为36 V时,车身加速度均方根值较传统被动悬架降低了12.3%,即半主动馈能悬架的乘坐舒适性优于传统被动悬架;而蓄电池的充电功率为20.48 W,馈能效率为44.75%,回馈的能量可用于车辆其他电气设备,从而降低整车能耗。     

电磁阻尼器惯性质量对汽车馈能悬架减振性能的影响

为了研究阻尼器惯性质量对汽车馈能悬架系统减振性能及馈能特性的影响,优化电磁阻尼器选型,根据汽车悬架系统动力学方程推出阻尼器惯性质量表达,并引入惯性质量,以悬架系统车身加速度、悬架动行程和车轮动变形量作为系统输出,建立了精确化馈能悬架系统的状态空间模型,通过状态空间模型系统输出的频域传递特性分析了惯性质量等级对悬架系统主要性能的影响。仿真结果表明:随着阻尼器等效惯性质量的增大,悬架系统平均馈能功率降低;虽然低频段主要性能指标的幅频传递特性有小幅改善,但中频段传递特性恶化严重;过高的阻尼器等效惯性质量会引起悬架系统总体性能恶化。通过1/4悬架系统台架实验对仿真结果进行验证,结果表明:在相同激励条件下,电磁阻尼器惯性质量使馈能悬架系统平均能量回收功率产生最高44%的衰减;较高等级的惯性质量导致悬架系统关键性能指标传递特性在中频段产生不同程度的恶化,共振频率发生小幅前移,悬架系统总体性能变差。实验结果验证了仿真结果的正确性。     

馈能悬架技术研究综述

车辆技术正在朝着电动化、智能化以及网联化方向发展,而作为汽车关键部件的悬架系统也正在发生着技术革新。传统悬架只能被动减振,已越来越不能满足车辆的高性能和高能效需求,主动悬架、馈能悬架技术逐渐成为研究热点。本文系统阐述了馈能悬架的发展历程,简要分析了当前研究现状,并从能量回收方式的不同列举了当前馈能悬架的主要分类,尤其对电磁式馈能悬架的不同类别进行了深入剖析。在此基础之上,探究了馈能悬架发展存在的技术难点,并指出后续馈能悬架技术发展的关键方向。所得结论对馈能悬架技术的发展具有重要的参考价值。     

电动汽车振动能量回收悬架及其特性优化

针对汽车悬架振动能量耗散、悬架阻尼特性较差的问题,提出了一种滚珠丝杠式振动能量回收悬架,实现了悬架振动能量回收。通过局部优化方法得到了变阻尼系数的悬架阻尼特性,提升了悬架性能。建立了馈能悬架的理论及仿真模型,仿真结果表明:采用路面随机高程激励,在不同路面等级下平均馈能功率为40~200 W。搭建了馈能悬架振动实验台,实验结果表明:采用电机拖动,在不同振动速度下瞬时馈能功率达到120 W。构造了悬架性能目标函数,通过控制负载阻值,用实验数据拟合得到了变阻尼系数的悬架特性。滚珠丝杠式馈能悬架不仅可以实现悬架振动能量的回收,而且可以控制负载阻值来优化悬架特性。     

并联机构双作用电机的馈能主动悬架控制

为降低主动悬架的能耗、提高可靠性,提出一种新的馈能型主动悬架;该系统结构上采用并联机构与双作用直流电机,建立了一种新型主动悬架模型。通过PID和LQG控制算法控制悬架姿态,对电机电枢电路进行PID控制,保证实际控制力与理想控制力的一致性,改善乘坐舒适性。在传统悬架性能评价指标基础上,定义自供能效率为悬架馈能效果评价指标。MATLAB仿真结果显示,该系统在改善车身加速度和降低悬架动行程的同时,可获得超过30%的自供能效率。     

电动式主动馈能悬架综合性能的协调性优化

针对永磁直流无刷电动机结合滚珠丝杠结构的电动式主动馈能悬架,建立了车辆悬架和控制电路模型,基于电动馈能悬架可回收路面振动能量的特性,进行了馈能悬架动力学性能和馈能效果的协调性分析.利用MATLAB/Simulink软件仿真,分析电机常数k值对悬架动力学性能和馈能效果的影响,并采用功能系数法对k值进行优化,在保证电动悬架馈能效果的同时,显著改善其动力学性能.     

液电馈能式悬架的液压参数灵敏度分析与优化

为了在满足减振需求的同时提高悬架的馈能效果,对一种新型液-电馈能式悬架的液压系统参数进行了灵敏度分析和优化.在AMESim中建立了液-电馈能单元的仿真模型,并通过样机台架试验对仿真模型进行了验证.以ISIGHT为平台,在1/4车辆AMESim模型中,对影响车身加速度和馈能功率的5个液压系统参数进行了灵敏度分析.结果表明:液压马达排量对车身加速度和馈能功率均有显著的影响.以平顺性为约束,建立了提高馈能功率的优化模型,并对液压系统的参数进行了优化计算.结果表明:在满足车身平顺性的前提下,优化后的平均馈能功率提高了12.7%.     

馈能悬架的多模式智能控制策略

针对主动悬架耗能而限制其在电动汽车中的应用问题,采用永磁(PM)直线电机作为主动悬架系统的执行机构,建立了整车动力学模型,研究了车辆动力学性能与能量回收能力之间的关系。基于最优控制理论设计了主动悬架LQG控制器,采用层次分析法(AHP)和粒子群优化(PSO)方法优化了控制器设计参数,提高了车辆动力学性能和能量回收能力。为了实现模式切换,提出了一种新的多模式切换控制策略。在控制策略中引入舒适性因素,该因素可由驾驶员调节或根据车辆行驶状态进行选择,从而实现了不同模式下的策略切换。仿真结果表明,所提出的多模式切换控制策略显著优于传统主动悬架控制模式,从而全面提升了整车动力学性能和能量再生能力,为悬架馈能控制策略提供指导。     

双气室油气悬挂建模与特性研究

悬挂性能直接决定着车辆行驶平顺性和操控稳定性,双气室油气悬挂系统是一种新型悬挂。阐述了双气室油气悬挂的工作原理并建立了其参数化模型,通过与传统被动式悬挂的传递函数的比较,揭示了其刚度和变阻尼可随激励频率改变自动改变的特性。采用非支配排序遗传算法进行了多目标优化,结果显示其三个悬挂性能指标均优于传统的被动式悬挂。根据多目标优化得到的Pareto最优解选取悬挂参数,并进行时域仿真验证了上述结论。      

磁流变半主动悬架加速度驱动阻尼控制策略仿真分析

加速度驱动阻尼(Acceleration Driven Damper, ADD)控制策略原理简单、易于工程化应用,但其阻尼系数的选择对控制效果有重要的影响。基于理想ADD控制悬架系统模型,分析不同阻尼系数对悬架响应的影响;建立悬架系统综合性能目标函数,仿真得到理想ADD控制策略最优阻尼系数。基于磁流变半主动悬架系统仿真模型,进行ADD控制策略阶跃和随机路面激励仿真。仿真结果表明,在随机激励下,车身加速度可以降低11.83%,但会恶化轮胎动载荷及悬架动挠度指标,使得轮胎动载荷和悬架动挠度分别增加7.98%和15.45%;与被动悬架系统相比,ADD控制磁流变半主动悬架对较高频激振下的车身加速度有较好的抑制作用;同时,ADD控制算法在车身加速度过零时,阻尼力高频切换会引起颤振现象。     

回热型吸附式空调样机性能

余热驱动的回顾吸附式空调能有效利用工业余热并且无环境公害的问题，研究该空调样机性能随工作参数的变化规律，可指标优化运行和进一步的优化设计，基于已建立的实用三热源模型，通过大量实验，分析了余热驱动的回热型吸附式空调样机冷媒水进出口温度和蒸发温度随时间的变化规律，并定义了样机实验性能指标，研究表明，样机性能随热源温度和供风温度的变化与模型预测的规律比较吻合，并且具有一定的竞争力。     

橡胶衬套对汽车悬架系统NVH性能影响研究

文章研究了悬架系统在不同路面激励下的NVH性能,将工况分为路面随机激励和脉冲激励2类,根据路面形状,脉冲激励又分为三角形凸块和正弦形凹坑脉冲激励(考虑刹车作用)2种。橡胶衬套刚度对悬架NVH性能有很大的影响,采用有限元软件分析其特性。参考有关资料选定对悬架NVH性能影响较敏感的衬套,建立了考虑其影响的半车模型,对比不同模型的仿真结果可以看出,衬套有效改善了悬架的NVH性能。将模型仿真结果与道路模拟机测试结果进行对比,验证了仿真模型的准确性。     

带有制动能量再生系统的公共汽车制动过程

带有制动能量再生系统汽车的制动过程与传统汽车的制动过程有所不同．通过对城市公共汽车再生制动力矩和车轮液压制动模型的分析,把再生制动力矩折算成相应的液压制动踏板行程．从而使再生制动力矩产生的制动感觉和液压制动感觉一致．对纯再生制动模式、紧急制动模式和一般制动模式三种情况下的制动距离进行分析计算,提出了城市公共汽车再生制动的控制策略．结果表明,制动安全主要取决于紧急制动距离,而制动能量回收的多少主要取决于纯再生制动模式和一般制动模式下的制动距离．推导出的紧急制动距离公式在设计带有能量再生制动系统汽车时,可用于计算、校核其制动安全距离．     

互联式空气悬架动态特性试验研究

将传统空气悬架的空气弹簧通过管路互联,使空气弹簧间可以进行气体交换,构成互联式空气悬架。空气弹簧的互联改变了悬架的刚度,通过合理地控制可进一步提高空气悬架的性能。先分析互联式空气悬架的结构与工作机理,然后搭建其半实物模型及其动态特性测试系统。试验结果表明,空气悬架的"侧向互联"可降低簧上质量在中频段(5~9 Hz)的垂向加速度、车身侧倾角与质心附近的侧倾角加速度;但使得该频段内的悬架动行程增加。当振幅较小时,互联式空气悬架对车辆性能各项指标的改善变弱。在分析试验结果的基础上,总结了互联式空气悬架在设计过程中需要遵循的规律,得到的相关结论将为互联式空气悬架的设计和应用提供理论参考。     

微型电动轿车制动能量回收及控制策略的研究

分析了电动汽车制动能量转换和回收的制约因素,以某前驱动微型电动轿车为研究对象,在传统汽车制动理论的基础上,提出了电机再生制动力和摩擦制动力以及整车前、后轮制动力的联合控制策略;基于Matlab/Simulink和Advisor软件平台进行了系统建模和典型循环工况下的仿真,结果表明,该联合控制策略能够实现安全制动条件下的制动能量回收,且能量回收率达14.13%。     

基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制

为研究磁流变阻尼器在汽车振动控制中的应用可行性，对Bouc-Wen磁流变阻尼器模型进行了数值计算分析，揭示了14个参数对模型阻尼力的影响．运用随机理论对Bouc-Wen模型及基于该模型的汽车悬架进行了模拟仿真分析，与传统线性阻尼器进行对比，采用非线性阻尼器模型能更精确描述汽车悬架的物理特性，通过对比半主动可调磁流变阻尼控制与被动控制、主动控制和半主动on-off控制在正弦激励和随机激励下的各种动态特性，证明了磁流变阻尼器在汽车控制工程中的可行性，说明磁流变阻尼器有较好的应用价值．