一种基于车速分区的馈能悬架及其阻尼切换控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108274969A(43)申请公布日2018.07.13(21)申请号201810161530.2(22)申请日2018.02.27(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人汪若尘孙东丁仁凯孟祥鹏陈龙(51)Int.Cl.B60G17/015(2006.01)B60G17/0165(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于车速分区的馈能悬架及其阻尼切换控制方法(57)摘要本发明公开一种基于车速分区的馈能悬架及其阻尼切换控制方法，馈能悬架由传感器模块、控制器模块、稳定模块和执行器模块组成，控制器模块由切换控制器和悬架控制器构成，执行器模块包括三级可调阻尼器、永磁直线电机、Buck电路和馈能电路。本发明将车速划分为高、中、低速，在每一速域内，以车身垂直加速度和轮胎动位移作为切换参数判断车辆行驶工况，通过切换天棚、地棚和混合天棚-地棚阻尼控制策略来调节可调阻尼器阻尼值和直线电机绕组电流，以完成悬架阻尼切换过程，从而解决车辆行驶中操稳性和平顺性的矛盾问题。本发明简单易行，实时性好，在保证车辆多种工况下都能有一个最优先级性能的前提下，实现悬架能量回收，以补偿控制系统的能耗。CN108274969ACN108274969A权利要求书1/2页1.一种基于车速分区的馈能悬架阻尼切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，车速传感器(1)、簧上质量加速度传感器(2)、簧下质量加速度传感器(9)和位移传感器(8)分别将采集到的车速、车身垂直加速度和轮胎动位移传输给切换控制器；步骤2)，切换控制器首先根据车速信号判断行驶车辆所在的速域，然后分别比较车身垂直加速度和轮胎动位移均方根值与各自预设阈值的大小，根据阻尼切换策略选择最优悬架控制方法，并向悬架控制器发出控制方法选择信号；步骤3)，悬架控制器接收选择信号，计算出悬架所需阻尼力，向三级可调阻尼器(5)和永磁直线电机(6)输出PWM信号，使其工作；步骤4)，三级可调阻尼器(5)中的步进电机接收不同占空比的PWM信号而带动阻尼器液压阀转过不同角度，从而改变阻尼器节流口开度，进而提供不同阻尼系数；步骤5)，永磁直线电机(6)接收不同占空比的PWM信号，利用Buck电路改变电机电流，从而改变电机提供的阻尼系数。2.根据权利要求1所述的一种基于车速分区的馈能悬架阻尼切换控制方法，其特征在于，所述步骤2)中车辆的速域以两个车速阈值划分为三个区间，即低速域、中速域和高速域。3.根据权利要求2所述的一种基于车速分区的馈能悬架阻尼切换控制方法，其特征在于，所述两个车速阈值分别为v1和v2，v1为车辆在高速行驶时滚动阻力与空气阻力相等时的车速，v2依据《城市道路工程设计规范》中次干路的设计行车速度为20～40km/h。4.根据权利要求1或3所述的一种基于车速分区的馈能悬架阻尼切换控制方法，其特征在于，所述步骤2)中阻尼切换策略为：1)当车速v＞v1，即车辆行驶在高速域内：i)轮胎动位移的均方根值大于其阈值，无论车身垂直加速度的均方根值是否超过其阈值，且此状态持续时间大于参考时间，切换控制器判断车辆高速行驶，此时操稳性成为车辆最优先级性能，悬架控制方法切换为地棚阻尼控制；ii)轮胎动位移的均方根值小于其阈值，车身垂直加速度的均方根值大于其阈值，且此状态持续时间大于参考时间，切换控制器判断车辆以较高速行驶在较差路面上，此时平顺性成为车辆最优先级性能，悬架控制方法切换为天棚阻尼控制；iii)轮胎动位移和车身垂直加速度的均方根值均小于其相应阈值，且此状态持续时间大于参考时间，切换控制器判断车辆以较高速行驶在好路面上，此时车辆性能优，悬架控制方法切换为无控制，即此时悬架为被动悬架，直线电机处于发电机模式，实现馈能；2)当车速v2≤v≤v1，即车辆行驶在中速域内：i)轮胎动位移和车身垂直加速度的均方根值至少有一个大于相应阈值，且此状态持续时间大于参考时间，切换控制器判断车辆以中速行驶在较差路面上，此时操稳性和平顺性优先级相同，悬架控制方法切换为混合天棚-地棚阻尼控制；ii)轮胎动位移和车身垂直加速度的均方根值均小于其相应阈值，且此状态持续时间大于参考时间，切换控制器判断车辆以中速行驶在较好路面上，此时车辆性能优，悬架控制方法切换为无控制，即此时悬架为被动悬架，直线电机处于发电机模式，实现馈能；3)当车速v＜v2，即车辆行驶在低速域内：i)车身垂直加速度的均方根值大于其阈值，无论轮胎动位移的均方根值是否超过其阈2CN108274969A权利要求书2/2页值，且此状态持续时间大于参考时间，切换控制器判断车辆以低速行驶在较差路面上，此时平顺性成为车辆最优先级性能，悬架控制方法切