[发明专利]面向极限行驶工况的汽车空气悬架系统及控制方法

权利要求书

1.一种面向极限行驶工况的汽车空气悬架系统的控制方法，其特征在于：适用所述控制方法的汽车空气悬架系统包括空气弹簧、送风装置和加热装置，所述空气弹簧包括自上向下依次设置的上端盖、橡胶气囊、下压板和底座，即：橡胶气囊的上端封口与上端盖相连，橡胶气囊下端封口处的内部连接于下压板，橡胶气囊下端封口处的外部与底座固连；所述上端盖上开设有充放气管，下端封口处开设有若干通气孔，下压板上安装有缓冲垫；所述底座整体呈中空环状，底座内顶部设有向下延伸但不触底的内环壁，底座内底部设置加热装置；所述内环壁上设置有送风装置；

所述汽车空气悬架系统的控制方法包括以下步骤：

(1)制定控制策略规定，即：急加速工况则汽车的后轴空气悬架内部空气加热；急减速工况则汽车的前轴空气悬架内部空气加热；急左转工况则汽车的右侧空气悬架内部空气加热；急右转工况则汽车的左侧空气悬架内部空气加热；

(2)面向行驶过程的急加速、急减速和急转向极限工况，参数包括急加速油门踏板位置及其变化速度、急减速制动踏板位置及其变化速度、急转向由转向盘转角及其角速度；分别以油门踏板位置、制动踏板位置和转向盘转角为输入e、油门踏板位置、制动踏板位置及转向盘转角的变化率为输入ec，悬架刚度K为输出，编制模糊逻辑规则，应用Mamdani方法和去模糊化，解出悬架刚度值；

(3)测定在安全气压范围内空气弹簧内气体温度T、压强P和体积V值，并通过空气弹簧刚度表达式计算所对应的弹簧刚度值K；刚度K与气体温度T的关系，绘制温度T－刚度K关系表；

(4)建立含加热装置的空气悬架车辆系统极限工况数学模型以及路面模型，并应用MATLAB/Simluink搭建其仿真模型，同时进行实车试验，通过对比仿真结果和实车试验结果在车辆综合性能指标上差异，并对数学模型参数进行调整，以此修正进而验证数学模型；

(5)构建基于自适应差分进化算法的空气弹簧加热装置控制策略，即根据步骤(3)中得出的温度T－刚度K关系表确定的目标温度，利用工程热力学理论确定出加热装置放热量Q；然后根据电工学知识确定电磁继电器闭合时间，即PWM脉宽调制信号占空比；以车辆综合性能最佳为目标函数，和以PWM占空比为优化变量，初始种群，通过变异、交叉和选择操作优化出优化变量，即PWM脉宽调制信号占空比；

(6)将含加热装置的空气悬架车辆系统模型、车辆技术参数以及控制算法通过MATLAB/RTW工具生成控制程序C代码，经过编译、修改和调用后，编写完整的可执行程序代码并下载到悬架电子控制单元存储器中。

2.根据权利要求1所述的面向极限行驶工况的汽车空气悬架系统的控制方法，其特征在于：所述缓冲垫顶部中央位置处设有贯通孔，该贯通孔连通于橡胶气囊空腔和底座空腔。

3.根据权利要求1所述的面向极限行驶工况的汽车空气悬架系统的控制方法，其特征在于：所述内环壁的外侧对称开设两处凹孔，凹孔对应的内环壁的内侧位置处开设有环形切口，切口开口朝上且切口的宽度为1mm。

4.根据权利要求1所述的面向极限行驶工况的汽车空气悬架系统的控制方法，其特征在于：所述加热装置包括若干不锈钢加热管，各个不锈钢加热管环形均匀分布于内环壁下，加热管内部置有热电阻丝并通过导线连接车载电源，并通过电磁继电器控制电路的接通和断开；所述不锈钢加热管固定于底座内腔底部。

5.根据权利要求4所述的面向极限行驶工况的汽车空气悬架系统的控制方法，其特征在于：所述电磁继电器通电时间长短通过改变PWM控制信号占空比实现，即控制加热时间。

6.根据权利要求1所述的面向极限行驶工况的汽车空气悬架系统的控制方法，其特征在于：所述送风装置包括电动马达和贯流风机，电动马达和贯流风机安装于内环壁的凹孔处，且送风装置的工作状态和加热装置的工作状态同步，通过电磁继电器与控制器相连，控制器同步控制。