本发明专利技术公开了一种车辆多模式减振器的控制方法，属于汽车节能减排领域，ECU控制器通过簧上质量加速度传感器和簧下质量加速度传感器采集的车辆信号来判断行车路况，进而通过控制直线电机三相绕组线圈电路与磁流变减振器中的励磁线圈电路的输入电流，使悬架处于主动、半主动及被动减振模式，使汽车在面对不同路况时可以随时控制悬架以达到较优的乘坐舒适性。同时可在悬架处于被动和半主动模式下利用直线电机回收部分悬架振动能量，实现悬架隔振与馈能的有机结合，达到节能减排的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种车辆多模式减振器的控制方法
本专利技术属于汽车节能减排领域，具体涉及一种车辆多模式减振器的控制方法。
技术介绍
减振器是汽车悬架上的一个至关重要的零部件，它性能的好坏直接影响汽车的乘坐舒适性。目前，在被动悬架上通常采用传统的液压减振器，而其阻尼不可调，故不能根据路况等调节相应的阻尼，达不到很好的减振效果。同时，汽车在路面行驶时，由于路面不平导致车身上下振荡，汽车一部分的能量在悬架振动的过程中以热能形式消耗掉，如果将此能量回收，将从很大程度上降低燃油消耗，使汽车具有较好的燃油经济性，因此，对振动能量的回收具有十分重大的意义。磁流变液是一种粘度和屈服应力均可随外加磁场变化的智能材料，具有快速、可控等特性，将其运用到减振器上，可连续可控地调节减振器机械设备的输出，具有很好的应用前景。直线电机是旋转电机在结构方面的一种变形，其结构简单、效率高、电枢与定子无径向力等优点已在各种领域应用发展。中国专利CN201410176613.0公开了一种馈能悬架系统与控制方法，通过对理想电磁阻尼力Fref和馈能回路不含直流变换器情况下的电磁阻尼力FN的对比，来判断馈能电路中直流变换器的升压、降压模式，达到有效回收能量的目的。但其只探讨了悬架馈能时对馈能电路的控制方法，未考虑到车辆动态性能的变化，控制较为单一。
技术实现思路
为克服以上技术缺陷，本专利技术将直线电机集成到磁流变减振器的组合式结构基础上，提出一种车辆多模式减振器的控制方法，解决了车辆动态性能变化未予考虑的问题，且控制方法为多种模式。一种车辆多模式减振器的控制方法，包括步骤：步骤1)由簧上质量加速度传感器测得的车身加速度输入ECU控制器，判断出车身加速度a和持续时间t是否达到预定阈值；步骤2)若车身加速度a≤2m/s2，且持续时间t>5s时；ECU控制器均不向半主动减振发生器和主动减振发生器输入命令，此时，外部电源均不向磁流变液中励磁线圈电路以及直线电机三相绕组线圈电路输入电流，悬架处于被动减振模式；直线电机作为发电机回收悬架振动能量：由三相绕组电压传感器测得的直线电机输出电压U1及充电电容端电压Uc，并将两者的差值传送给PI控制器，通过分析对比，输出合适的占空比来控制开关管S的导通时间，以对直线电机输出端电压进行升压，完成能量回收过程。步骤3)若车身加速度2m/s2<a<5m/s2，且持续时间t>5s时；ECU控制器只向半主动减振发生器输入命令，此时，半主动减振发生器控制外部电源向磁流变液中励磁线圈电路输入电流，同时，ECU控制器对簧上质量加速度传感器和簧下质量加速度传感器采集的信号进行分析处理，将理想的励磁线圈电流Ides和磁流变液中实际电流信号Ireal均传送给半主动减振发生器进行跟踪控制，以输出大小合适的阻尼力Fout，使悬架处于半主动减振模式，在悬架半主动控制的同时，直线电机以发电机模式回收悬架振动能量：由三相绕组电压传感器测得的直线电机输出电压U1及充电电容端电压Uc，并将两者的差值传送给PI控制器，通过分析对比，输出合适的占空比来控制开关管S的导通时间，以对直线电机输出端电压进行升压，完成能量回收过程。步骤4)若车身加速度a≥5m/s2，且持续时间t>5s时；ECU控制器只向主动减振发生器输入命令，此时，主动减振发生器控制外部电源向直线电机三相绕组线圈电路输入电流，同时，ECU控制器对簧上质量加速度传感器和簧下质量加速度传感器采集的信号进行分析处理，输出理想的绕组线圈电流Ides，将理想的绕组线圈电流Ides和直线电机中的实际电流信号Ireal均传送给主动减振发生器进行跟踪控制，以输出大小合适的作动力Fout来抵御车身振动，此时，悬架处于主动减振模式，直线电机工作于电动机模式耗散能量。进一步，所述步骤4)中输出理想的绕组线圈电流Ides是先通过ECU控制器输出理想作动力Fdes，再由公式Fdes＝Ke·Ides得到理想的绕组线圈电流Ides，其中Ke为直线电机的推力系数。进一步，所述车辆多模式减振器包括悬架系统和控制系统；所述悬架系统包括悬架的簧上质量和簧下质量，所述簧上质量和簧下质量的一端分别固定设有簧上质量加速度传感器和簧下质量加速度传感器，所述簧上质量加速度传感器和簧下质量加速度传感器通过信号线连接ECU控制器，所述簧上质量和簧下质量之间并联有悬架弹簧和悬架减振器；所述悬架减振器包括直线电机和磁流变减振器；所述控制系统包括半主动减振发生器、整流器、主动减振发生器、ECU控制器；所述ECU控制器一路依次连接有半主动减振发生器、磁流变减振器，所述磁流变减振器(15)与半主动减振发生器之间设有励磁线圈电流传感器；所述ECU控制器另一路依次连接有主动减振发生器、整流器、直线电机，所述整流器与主动减振发生器之间设有三相绕组电压传感器、三相绕组电流传感器。进一步，所述主动减振发生器用于跟踪控制直线电机三相绕组线圈中的电流情况；所述半主动减振发生器用于跟踪控制磁流变液中励磁线圈的电流情况。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过控制直线电机三相绕组线圈电路及磁流变减振器中励磁线圈电路的电流输入，使车辆在面对不同路况时可控制悬架处于主动、半主动及被动减振三种工作模式，进而获得较优的乘坐舒适性。同时，由于直线电机的结构特性，当其处于发电机模式时，由三相绕组电压传感器测得的直线电机输出电压U1及充电电容端电压Uc，并将两者的差值传送给PI控制器，通过分析对比，输出合适的占空比来控制开关S的导通时间，以对直线电机输出端电压进行升压，回收部分悬架振动能量，达到节能的目的。附图说明图1为本专利技术所述一种车辆多模式减振器的控制方法中多模式减振器系统图；图中：19-簧上质量加速度传感器，20-悬架减振器，21-励磁线圈所在电路，22-励磁线圈电流传感器，23-三相绕组电流传感器，24-三相绕组电压传感器，25-三相绕组线圈电路，26-簧下质量加速度传感器，27-等效轮胎刚度弹簧，28-簧下质量，29-悬架弹簧，30-簧上质量；-采集信号，→-控制信号。图2为本专利技术所述一种车辆多模式减振器的控制方法中悬架减振器的结构图；图中：1-上吊耳，2-动子活塞杆，3-永磁体，4-直线电机，5-三相饼式电枢绕组，6-顶盖，7-电磁活塞，8-励磁线圈，9-垫片，10-缸筒，11-螺母，12-充气阀，13-下吊耳，14-阻尼通道，15-磁流变减振器，16-缓冲块，17-导向座，18-定子外壳。图3为本专利技术所述一种车辆多模式减振器的控制方法的实施例控制方案图。图4为本专利技术所述一种车辆多模式减振器的控制方法中直线电机馈能电路图。图中：Um-感应电动势，Rcoil-直线电机等效内阻，Lm-直线电机等效电感，U1-直线电机输出电压，Ld-升压电路上的电感，S-开关管，Uc-电容端电压。图5为本专利技术所述一种车辆多模式减振器的控制方法中悬架半主动控制策略图。图6为本专利技术所述一种车辆多模式减振器的控制方法中悬架主动控制策略图。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术解决现有技术问题的工作原理是：利用直线电机既可工作于发电机模式，又可工作于电动机模式的原理，以及磁流变液阻尼可变的特性，将直线本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车辆多模式减振器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)由簧上质量加速度传感器(19)测得的车身加速度输入ECU控制器，判断出车身加速度a和持续时间t是否达到预定阈值；步骤2)若车身加速度a≤2m/s2，且持续时间t>5s时；ECU控制器均不向半主动减振发生器和主动减振发生器输入命令，此时，外部电源均不向磁流变液中励磁线圈电路(21)以及直线电机三相绕组线圈电路(25)输入电流，悬架处于被动减振模式；直线电机(4)作为发电机回收悬架振动能量：由三相绕组电压传感器(24)测得的直线电机(4)输出电压U1及充电电容端电压Uc，并将两者的差值传送给PI控制器，通过分析对比，输出合适的占空比来控制开关管S的导通时间，以对直线电机4输出端电压进行升压，完成能量回收过程；步骤3)若车身加速度2m/s2<a<5m/s2，且持续时间t>5s时；ECU控制器只向半主动减振发生器输入命令，此时，半主动减振发生器控制外部电源向磁流变液中励磁线圈电路(21)输入电流，同时，ECU控制器对簧上质量加速度传感器(19)和簧下质量加速度传感器(26)采集的信号进行分析处理，将理想的励磁线圈电流Ides和磁流变液中实际电流信号Ireal均传送给半主动减振发生器进行跟踪控制，以输出大小合适的阻尼力Fout，使悬架处于半主动减振模式，在悬架半主动控制的同时，直线电机以发电机模式回收悬架振动能量：由三相绕组电压传感器(24)测得的直线电机(4)输出电压U1及充电电容端电压Uc，并将两者的差值传送给PI控制器，通过分析对比，输出合适的占空比来控制开关管S的导通时间，以对直线电机输出端电压进行升压，完成能量回收过程；步骤4)若车身加速度a≥5m/s2，且持续时间t>5s时；ECU控制器只向主动减振发生器输入命令，此时，主动减振发生器控制外部电源向直线电机三相绕组线圈电路(25)输入电流，同时，ECU控制器对簧上质量加速度传感器(19)和簧下质量加速度传感器(26)采集的信号进行分析处理，输出理想的绕组线圈电流Ides，将理想的绕组线圈电流Ides和直线电机(4)中的实际电流信号Ireal均传送给主动减振发生器进行跟踪控制，以输出大小合适的作动力Fout来抵御车身振动，此时，悬架处于主动减振模式，直线电机工作于电动机模式耗散能量。...
【技术特征摘要】
1.一种车辆多模式减振器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)由簧上质量加速度传感器(19)测得的车身加速度输入ECU控制器，判断出车身加速度a和持续时间t是否达到预定阈值；步骤2)若车身加速度a≤2m/s2，且持续时间t>5s时；ECU控制器均不向半主动减振发生器和主动减振发生器输入命令，此时，外部电源均不向磁流变液中励磁线圈电路(21)以及直线电机三相绕组线圈电路(25)输入电流，悬架处于被动减振模式；直线电机(4)作为发电机回收悬架振动能量：由三相绕组电压传感器(24)测得的直线电机(4)输出电压U1及充电电容端电压Uc，并将两者的差值传送给PI控制器，通过分析对比，输出占空比来控制开关管S的导通时间，以对直线电机4输出端电压进行升压，完成能量回收过程；步骤3)若车身加速度2m/s2<a<5m/s2，且持续时间t>5s时；ECU控制器只向半主动减振发生器输入命令，此时，半主动减振发生器控制外部电源向磁流变液中励磁线圈电路(21)输入电流，同时，ECU控制器对簧上质量加速度传感器(19)和簧下质量加速度传感器(26)采集的信号进行分析处理，将理想的励磁线圈电流Ides和磁流变液中实际电流信号Ireal均传送给半主动减振发生器进行跟踪控制，以输出阻尼力Fout，使悬架处于半主动减振模式，在悬架半主动控制的同时，直线电机以发电机模式回收悬架振动能量：由三相绕组电压传感器(24)测得的直线电机(4)输出电压U1及充电电容端电压Uc，并将两者的差值传送给PI控制器，通过分析对比，输出占空比来控制开关管S的导通时间，以对直线电机输出端电压进行升压，完成能量回收过程；步骤4)若车身加速度a≥5m/s2，且持续时间t>5s时；ECU控制器只向主动减振发生器输入命令，此时，主动减振发生器控制外部电源向直线电机三相绕组线圈电路(25)输入电流，同时，ECU控制器对簧上质量...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，汪佳佳，谢健，丁仁凯，汪若尘，江浩斌，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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