[发明专利]一种自供能式车辆主动悬架及其协调控制方法

摘要

本发明公开了一种自供能式车辆主动悬架，包括并排设置在车身与车桥之间的作动器和弹簧，以及功率模块电路、超级电容和控制器，控制器的输入端接有簧载质量速度传感器和非簧载质量速度传感器，作动器包括活塞筒、直线电机单元、可变阻尼单元、上吊耳、下吊耳、活塞筒上端盖和活塞筒下端盖，直线电机单元包括、活塞杆和多块永磁体，活塞筒内设置有隔板，位于活塞筒上端盖与隔板之间的活塞筒内设置有多块硅钢片和多个初级线圈，变阻尼单元包括活塞和阻尼液通道，阻尼液通道上设置有多个比例电磁阀。本发明还公开了一种自供能式车辆主动悬架的协调控制方法。本发明工作稳定性和可靠性高，馈能效率高，实时性高，能够使主动悬架处于最佳的减振状态。

主权项

1.一种自供能式车辆主动悬架的协调控制方法，该车辆主动悬架包括并排设置在车身(8)与车桥(9)之间的作动器(1)和弹簧(2)，以及功率模块电路(3)、超级电容(4)和控制器(5)，所述控制器(5)的输入端接有用于对簧载质量速度进行检测的簧载质量速度传感器(6)和用于对非簧载质量速度进行检测的非簧载质量速度传感器(7)，所述功率模块电路(3)与控制器(5)和超级电容(4)均连接，所述簧载质量速度传感器(6)设置在车身(8)上，所述非簧载质量速度传感器(7)设置在车桥(9)上；所述作动器(1)包括活塞筒(1-1)、直线电机单元、可变阻尼单元、上吊耳(1-2)和下吊耳(1-3)，所述活塞筒(1-1)的顶部固定连接有活塞筒上端盖(1-4)，所述活塞筒(1-1)的底部固定连接有活塞筒下端盖(1-5)，所述下吊耳(1-3)连接在活塞筒下端盖(1-5)的底部；所述直线电机单元包括从上到下穿过活塞筒上端盖(1-4)伸入活塞筒(1-1)内的活塞杆(1-6)，所述上吊耳(1-2)连接在活塞杆(1-6)的顶部，所述活塞杆(1-6)的上部设置有活塞杆上凸沿(1-8)，所述活塞杆(1-6)的下部设置有活塞杆下凸沿(1-9)，所述活塞杆(1-6)的外壁上固定连接有位于活塞杆上凸沿(1-8)与活塞杆下凸沿(1-9)之间的多块永磁体(1-7)，相邻两块永磁体(1-7)的极性相反，所述活塞筒(1-1)内设置有用于将活塞筒(1-1)内空间分隔为上部的直线电机腔与下部的阻尼液腔两部分的隔板(1-12)，所述活塞杆(1-6)穿过隔板(1-12)伸入所述阻尼液腔内，位于所述活塞筒上端盖(1-4)与隔板(1-12)之间的活塞筒(1-1)内设置有多块套装在永磁体(1-7)外围的硅钢片(1-10)和多个套装在永磁体(1-7)外围的初级线圈(1-11)，多块硅钢片(1-10)和多个初级线圈(1-11)相互间隔设置；所述阻尼液腔内设置有阻尼液(1-13)，所述可变阻尼单元包括固定连接在活塞杆(1-6)下部的活塞(1-14)和设置在位于所述阻尼液腔内部分的活塞筒(1-1)内壁上的阻尼液通道(1-15)，所述阻尼液通道(1-15)上设置有多个比例电磁阀(1-16)；所述活塞筒(1-1)的外壁上设置有控制盒(10)，所述功率模块电路(3)和控制器(5)均设置在控制盒(10)内，所述功率模块电路(3)包括整流器(3-1)、用于为超级电容(4)充电的超级电容充电电路(3-2)、用于为初级线圈(1-11)提供稳定的输入电流的第一可控恒流源电路(3-4)和用于为比例电磁阀(1-16)提供稳定的输入电流的第二可控恒流源电路(3-3)，所述超级电容充电电路(3-2)接在整流器(3-1)与超级电容(4)之间，所述第一可控恒流源电路(3-4)和第二可控恒流源电路(3-3)均与超级电容(4)的输出端和控制器(5)的输出端连接，多个初级线圈(1-11)串联后与第一可控恒流源电路(3-4)的输出端连接，所述比例电磁阀(1-16)与第二可控恒流源电路(3-3)的输出端连接，所述整流器(3-1)的输入端与多个串联后的初级线圈(1-11)连接，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤Ⅰ、簧载质量速度传感器(6)对簧载质量速度进行实时检测，非簧载质量速度传感器(7)对非簧载质量速度进行实时检测；控制器(5)对簧载质量速度传感器(6)检测到的簧载质量速度信号和非簧载质量速度传感器(7)检测到的非簧载质量速度信号进行周期性采样；步骤Ⅱ、控制器(5)将其第i次采样得到的簧载质量速度与非簧载质量速度的方向进行比较，当簧载质量速度与非簧载质量速度的方向相同时，所述控制器(5)不输出对所述第一可控恒流源电路(3-4)的控制信号，第一可控恒流源电路(3-4)不为初级线圈(1-11)提供电流，所述车辆主动悬架工作在馈能工作模式下，具体的工作过程为：车身(8)振动带动上吊耳(1-2)运动，上吊耳(1-2)带动活塞杆(1-6)运动，多个初级线圈(1-11)与活塞杆(1-6)发生相对运动，多个初级线圈(1-11)切割磁感线产生感应电动势，产生的感应电动势通过整流器(3-1)整流后，再经过超级电容充电电路(3-2)给超级电容(4)充电；同时，所述控制器(5)根据车辆悬架LQG控制的方法对其第i次采样得到的簧载质量速度信号和非簧载质量速度信号进行分析处理，得到比例电磁阀(1-16)需要的输入电流即控制器(5)控制第二可控恒流源电路(3-3)的输出电流改变比例电磁阀(1-16)的输入电流进而调节比例电磁阀(1-16)的开度，调节阻尼液通道(1-15)的阻尼力，进而实现对所述车辆主动悬架阻尼力大小的实时调节；当簧载质量速度与非簧载质量速度的方向相反时，所述控制器(5)输出对所述第一可控恒流源电路(3-4)的控制信号，第一可控恒流源电路(3-4)为初级线圈(1-11)提供电流，所述车辆主动悬架工作在主动耗能工作模式下，具体的工作过程为：首先，所述控制器(5)控制第二可控恒流源电路(3-3)的输出电流为将比例电磁阀(1-16)的开度调节到最大时需要的输入电流，使阻尼液通道(1-15)的阻尼力变为最小，减小所述直线电机单元主动响应时所需的主动力，降低主动耗能工作模式下的能耗；然后，所述控制器(5)根据车辆悬架LQG控制的方法对其第i次采样得到的簧载质量速度信号和非簧载质量速度信号进行分析处理，得到多个初级线圈(1-11)需要的输入电流改变多个初级线圈(1-11)的输入电流进而调节所述直线电机单元主动响应力大小，所述直线电机单元产生的主动响应力传递给车身；其中，i的取值为非0的自然数。