[发明专利]一种馈能式半主动悬架变阻尼系统与控制方法

说明书

本发明公开了一种馈能式半主动悬架变阻尼系统与控制方法，使用馈能式半主动变阻尼系统代替传统的油液式不可变阻尼器，该变阻尼系统包括馈能电机和滚珠丝杠机构组成的馈能作动器，由整流桥，DC‑DC变换电路，储能设备以及控制器组成的能量回收及阻尼控制电路。该控制方法可变阻尼系统根据路面激励情况，以馈能作动器输出转矩为控制目标，电机电枢电流为控制对象，通过调节DC‑DC变换电路开关管驱动PWM波的占空比实现阻尼的调节，同时实现能量回馈。本发明可实现车身振动能量回馈，提升汽车燃油经济性的同时可实现作动器阻尼调节，响应速度快，可有效改善汽车乘坐舒适性。

技术领域

本发明属于电动汽车底盘技术领域，具体涉及一种馈能式半主动悬架变阻尼系统与控制方法。

背景技术

悬架系统是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称，是汽车行驶系统的重要组成部分，其主要作用是把路面作用于车轮上的垂直、纵向和侧向反力以及由这些反力所造成的力矩传递到车架上，以保证汽车的行驶平顺性。悬架系统中用于减振的装置主要包括弹簧和阻尼器，阻尼器性能的优劣很大程度上决定了悬架系统的性能优劣。

目前使用最为广泛的悬架系统阻尼器的阻尼大小不可调，通过将路面不平度引起的振动能量转化为热能散失。其劣势在于，路面适应性较差，无法在各种路面条件下保证良好的减振效果，除此之外还造成了能量的浪费。电磁式半主动悬架以及主动悬架技术的发展较好地解决了路面适应性的问题，电磁式主动悬架使用电机作为阻尼执行器，根据汽车行驶的路面状况调整悬架刚度和阻尼，来主动抵消由于路面不平引起的振动。半主动悬架可根据汽车行驶的路面状况调节阻尼器阻尼值，保证乘坐舒适性和操控稳定性。和主动悬架相比，半主动悬架系统成本较低，实现较为简单，且效果良好。

传统悬架系统减振器使用油液作为传热介质，电磁式主动悬架/半主动悬架系统采用电机作为阻尼器，通过控制电机电枢电流大小实现对电磁阻尼的控制，同时当电机工作在发电机模式时，可以将悬架振动能量转化为电能储存起来。

发明内容

本发明的目的在于提供一种馈能式半主动悬架变阻尼系统与控制方法，本发明的阻尼器结构合理，阻尼调节方式科学有效，能够较理想的实现阻尼值大小对路况的适应，有效地降低汽车行驶车身加速度，提升乘坐舒适性，并实现车身振动能量的回收。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种馈能式半主动悬架变阻尼系统，包括电磁阻尼作动器模块，用于产生可根据路面状况调节的电磁阻尼值；

PWM产生模块，用于产生占空比可调的PWM信号，驱动DC-DC电路；

阻尼控制电路模块，用于调节阻尼作动器电磁阻尼值。

本发明进一步的改进在于，电磁阻尼作动器模块包括外套筒，内套筒，馈能电机，滚珠丝杠，丝杠螺母，联轴器，控制回路以及控制器；其中，内套筒的一端套装在外套筒的一端内，外套筒的另一端与车身连接，内套筒的另一端与底盘连接，安装在悬架系统中，馈能电机安装于外套筒内，外套筒输出轴与滚珠丝杠通过联轴器连接，丝杠螺母安装于内套筒前端，控制电路输入端正极与馈能电机输出端正极相连，馈能电机输入端负极与控制电路负极相连，控制器通过控制电路控制馈能电机的启停。

本发明进一步的改进在于，PWM产生模块包括DSP微控制器，光耦驱动电路，以及光耦芯片；其中，DSP控制器PWM输出引脚与光耦驱动电路输入端相连，光耦驱动电路输出端与光耦芯片信号端相连，光耦芯片VCC端与电源相连。

本发明进一步的改进在于，阻尼控制电路模块包括整流桥B1，电容器C1、C2，电感L1，开关管M1，二极管D1，以及负载电池BAT1；其中，整流桥输出端正负极与电容器C1相连，电感L1与电容器C2和电容器C1均并联连接，开关管集电极与控制电路正极相连，开关管发射极与电感L1正极相连，开关管门极与PWM产生模块光耦芯片输出引脚相连，电池BAT1与电容器C2并联。