[发明专利]一种复合式电磁悬架的控制方法

说明书

本发明公开了一种复合式电磁悬架的控制系统及其控制方法，该控制系统包括电磁作动器，全桥电路，选通开关，可控DC/DC电路，可充电电池组，以及控制器等；其中，电磁作动器安装在传统悬架系统的阻尼器位置，电磁作动器中的电机动力线与全桥电路相连，电机的信号线与控制器相连；全桥电路通过选通开关分别与可调功率电阻、可控DC/DC电路和可充电电池组相连，可控DC/DC电路的输出端与可充电电池组相连；车身姿态数据采集系统，用于检测车身振动信息；控制器则根据车身姿态和车身振动信息，结合控制策略对电磁作动器进行控制。该控制方法可以采用被动阻尼控制、半主动控制以及主动控制。本发明可以提高汽车的燃油经济性或电动汽车能量利用率。

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种复合式电磁悬架的控制系统及其控制方法。

背景技术

汽车悬架的基本组件为弹簧和阻尼系统(主动悬架系统中另增加有执行机构)。车辆在行驶过程中，路面不平所激起的各种振动均要通过悬架系统进行衰减以及隔离，再传递到车体以保证乘客和司机的乘坐舒适性，并同时增加车轮对地的附着力，增加车轮行驶的安全性能。正是因为悬架系统同汽车的乘坐舒适性和行驶安全性能密切相关，所以一个设计优良的悬架系统对车辆整体性能无疑是巨大的提升。

根据控制形式的不同，悬架系统大体可分为三类，即被动式悬架系统(固定弹簧、阻尼结构)、半主动悬架系统(弹簧、阻尼二者之一可变结构)和主动悬架系统(弹簧、阻尼、执行器结构)。

目前汽车上所安装的悬架系统大多为被动式悬架，它在三种悬架系统中结构最为简单，由固定刚度系数的弹性元件(弹簧)和不可变阻尼元件(阻尼器)组成，设计难度较低，又因为其价格低廉、结构可靠性高而受到普遍欢迎，但由于被动悬架系统的结构特点，其减振能力仅依赖于系统弹簧与阻尼的自然特性实现，不能随路面情况而变化，造成了被动悬架系统在大多数常规路面条件下可以实现较好的减振作用，但一旦路面条件不在设计的范围内，系统性能衰减能力便大幅下降，因而被动悬架的减振性能有限，不能适应多种路面条件。

半主动悬架由美国人Crosby和Karnopp等人于上世纪70年代提出来，其应用始于80年代初期，因仅需要较少的能量输入也被称为无源主动悬架系统。半主动悬架系统在被动悬架系统的基础上，将不可变的阻尼元件(弹性原件)替换为可变阻尼(刚度)的减振器，此可变阻尼(刚度)的减震器可通过一定的控制输入进行控制和规划，调节减振器的阻尼状态(刚度系数)，使半主动悬架系统能够对变化的路面状况具有一定的适应能力，虽然半主动悬架不能随外界的输入进行最优控制，但它可以按照存储在电脑中的各工况下悬架优化参数指令来调节阻尼大小，性能通常介于被动悬架与主动悬架之间。典型的半主动悬架系统包括以磁流变阻尼器组成的悬架系统，通过实时控制加载的磁场强度来改变磁流体的粘滞系数，进而改变阻尼值。

如果在被动悬架的基础上增加有源的力发生装置，通过恰当的控制规律驱动执行机构辅助悬架系统运动，来使其达到期望的性能，便构成了所谓的主动悬架系统。相比于被动悬架系统和半主动悬架系统，主动悬架系统可以主动的抑制路面不平带给车体的冲击，因此减振优势明显；主动悬架系统的另一个优势是可以实现多目标控制，如前所述，悬架系统设计中，除考虑乘坐的舒适性外，车辆行驶的安全性能也是十分重要的性能指标之一，然而，驾驶舒适性和行驶安全性两个指标往往是相互冲突的，主动悬架系统由于能够向系统中主动注入能量，因此可以同时实现舒适度和安全性两个指标的折中和改善。然而，由于主动悬架系统在抑制振动时需要额外的注入能量，相比半主动和被动悬架而言，有着较大的能耗，降低了燃油经济性和有效的续驶里程。此外，现有成熟的空气悬架系统，因为其储能罐和压缩机需要占据一定的体积，一定程度上压缩了汽车的有效使用空间，因此这种悬架系统一般使用在重型货用车上。在部分中高端乘用车型上也有使用，例如奔驰E400L高配、奥迪A6L50TFSI 高配、奔驰S级高配、劳斯莱斯等等。由于空气悬架结构复杂，恶劣环境下气密性难以长久保持，故障率相对较高，这也限制了其进一步推广。