一种并联复合式电磁悬挂系统及车辆技术方案

本发明专利技术公开一种并联复合式电磁悬挂系统及车辆。系统包括：磁流变阻尼器、电磁动作器和控制器；所述磁流变阻尼器的一端连接所述车体，另一端连接所述车轮；所述电磁动作器的一端连接所述车体，另一端连接所述车轮，所述电磁动作器包含电机，所述电机与所述控制器连接，所述控制器用于控制所述电机的转动。采用本发明专利技术的系统，可使包含磁流变阻尼器和电磁动作器的并联悬挂系统组成主动控制工况、半主动无馈能控制工况、半主动有馈能控制工况和被动馈能工况4种工作状态，增加了悬挂工作模式的多样性和不同路况的适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种并联复合式电磁悬挂系统及车辆
本专利技术涉及车辆控制领域，特别是涉及一种并联复合式电磁悬挂系统及车辆。
技术介绍
车辆悬挂系统用以支撑车体，缓和路面不平度对悬挂产生的冲击和振动，起到隔振的作用。自上世纪80年代开始，悬挂系统耗散能量就得到了国内外学者的广泛关注，随着节能概念的提出及新能源技术的推广，如何回收悬挂系统振动能量成为了研究的热点。美国环保署针对在美国市场上销售的汽车能量的流向分配问题进行了大量的调查研究，结果显示减振耗散的发动机能量约为17.2％，吉林大学的于长淼等基于CarSim软件的仿真研究表明，当某型四轮驱动的SUV车辆以10m/s的速度行驶于C级路面时，减振器以热能耗散的功率占发动机输出功率的42.3％。随着新能源及全电车辆技术的推广和发展，若能采用能量回收装置将悬挂振动能量进行回收，将可提高车辆的续航能力；与此同时，若能将原被动悬挂换成可控悬挂，亦能提高车辆的乘坐舒适性，改善操纵稳定性，具有重要现实意义。馈能式电磁悬挂系统直接通过电和磁的相互转换实现主动出力和馈能，能量的转换迅速且直接，易于设计和实车应用。直线电机结构简单，可直接出力实现减振及馈能，但出力有限，馈能功率密度不够高；旋转电机功率密度大，结构紧凑、出力大、可靠性好，但需要一套运动转换装置将直线运动转变为旋转运动；齿轮齿条式结构易于设计和安装，传力大且传动精确，因此，本专利技术采用齿轮齿条式结构。电磁作动器(ElectricActuator,电磁动作器)是一种可根据电机的工作工况，在主动控制和馈能之间切换的兼具减振及馈能特性的高效执行器。当电机工作于发电机状态时，悬挂受路面不平度激励而往复运动，带动电机转子正反旋转，切割永磁体产生的磁感线，使得电机线圈内产生电流，采用馈能电路及储能装置将该部分机械能转变而成的电能加以回收，就起到了馈能的作用。在此过程中，线圈内的电流会产生一个与电机转子旋转方向相反的安培力，阻碍旋转运动，称之为电磁阻尼力。由馈能电路分析可知，电磁动作器结构参数已定时，该电磁阻尼力的大小主要受外接电阻阻值影响。由于馈能电路本身是下层控制回路，通过改变电磁阻尼力的方式对悬挂进行无源主动控制较为困难。由于电机自身的特性，低速条件下存在“死区”现象，即当速度低于某个值时，电机并不发电和产生电磁阻尼力。若单独用电磁动作器代替原被动阻尼器，则会使悬挂存在低速条件下的无阻尼状态；同时，当控制回路失效时，电磁动作器也并不产生电磁阻尼力，使得悬挂不具备“失效-安全”特性，不符合减振要求。磁流变阻尼器(Magneto-rheologicalDamper,磁流变阻尼器)是一种阻尼力可调的智能阻尼器，通过给阻尼活塞上的线圈加电，改变阻尼缝隙内的磁场强度，从而改变流过阻尼缝隙内的磁流变液(Magneto-rheologicalFluid,MRF)的黏度，实现变阻尼的功能；取消加电之后，磁场消失，则MRF又恢复到零磁场状态，磁流变阻尼器恢复到黏滞阻尼力。磁流变阻尼器设计灵活、安装方便、阻尼可调范围大、响应迅速且易于控制，是一种较为理想的阻尼器。吉林大学的刘松山在对设计的并联结构滚珠丝杠式电磁馈能悬架进行研究时发现，要使电磁悬挂满足阻尼力及馈能要求，需要匹配较大功率的电机，但会增加尺寸和成本，且惯量的增大对悬挂不利。将电磁作动器与阻尼可调的减振器进行复合式设计，可以通过设计相应的能量管理策略改善减振及馈能的矛盾。重庆大学的王艳阳设计了一种内置磁流变阻尼器，外置直线电机式的复合式电磁作动器结构，这种结构体积较大，复合式设计结构复杂，且外置的直线电机在馈能发电过程中产生的磁场会对内部的磁流变阻尼器工作产生影响。此外，受限于直线电机较高的漏磁率和较低的发电效率，实际馈能功率一般仅为几瓦，难以满足对较高馈能性能的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种并联复合式电磁悬挂系统及车辆，从而解决了减震和馈能的矛盾性，增加了悬挂工作模式的多样性和不同路况的适应性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种并联复合式电磁悬挂系统，所述系统包括：磁流变阻尼器、电磁动作器和控制器；所述磁流变阻尼器的一端连接所述车体，另一端连接所述车轮；所述电磁动作器的一端连接所述车体，另一端连接所述车轮，所述电磁动作器包含电机，所述电机与所述控制器连接，所述控制器用于控制所述电机的转动。可选的，所述系统还包括：供电设备，所述供电设备分别连接所述磁流变阻尼器和所述电磁动作器，所述供电设备用于对所述磁流变阻尼器和所述电磁动作器供电。可选的，所述系统还包括：磁流变阻尼器供电线，所述磁流变阻尼器供电线的两端分别连接所述磁流变阻尼器和所述供电设备。可选的，所述磁流变阻尼器包括：第一上吊耳、保护罩、钢筒、活塞组件和第一下吊耳，所述第一上吊耳一侧设置小孔，所述保护罩与所述第一上吊耳通过螺纹连接，所述保护罩用于防止灰尘进入所述磁流变阻尼器；所述活塞组件与所述第一上吊耳固定连接；所述钢筒与所述活塞组件固定连接，所述钢筒用于为所述活塞组件提供封闭空间；所述第一下吊耳分别与所述钢筒和车轮连接。可选的，所述活塞组件包括：活塞杆、密封端盖、导向活塞、阻尼活塞、线圈、环形密封圈、上工作腔、下工作腔、浮动活塞、补偿气室腔和充气阀，所述活塞杆与所述上吊耳连接，所述活塞杆与所述密封端盖连接，所述密封端盖与钢筒固定连接，所述导向活塞与所述活塞杆通过螺纹连接，所述导向活塞通过所述两道环形密封圈与所述钢筒密封；所述活塞杆与所述阻尼活塞螺纹连接，所述线圈绕制在所述阻尼活塞上，并穿过所述阻尼活塞的走线孔，再穿过所述活塞杆内部通孔后穿出，与供电设备连接；所述上工作腔和所述下工作腔分别位于所述导向活塞的上下两侧，所述上工作腔和所述下工作腔内充满磁流变液，所述磁流变液用于提供磁场强度；所述浮动活塞位于所述下工作腔室的下端，所述补偿气室腔位于所述浮动活塞的下端，所述补偿气室腔内充满氮气，氮气通过所述充气阀充进补偿气室腔内。可选的，所述导向活塞上端开设有第一磁流变液流通孔，所述第一磁流变液流通孔的直径为3mm；所述导向活塞下端开设有第二磁流变液流通孔，所述第二磁流变液流通孔的直径为10mm。可选的，所述系统还包括：电磁动作器供电线，所述电磁动作器供电线包括控制信号线和电磁动作器馈电线，所述控制信号线的两端分别连接所述电磁动作器和所述控制器，所述电磁动作器馈电线的两端分别连接所述电磁动作器和所述供电设备。可选的，所述电磁动作器包括：第二上吊耳、齿轮组件、钢筒、电机和第二下吊耳，所述第二上吊耳与所述车体连接，所述齿轮组件的上端与所述上吊耳连接，所述齿轮组件的下端与所述钢筒连接，所述电机位于所述齿轮组件的一侧，所述电机与所述齿轮组件连接，所述第二下吊耳的两端分别与钢筒和所述车轮连接。可选的，所述电机包括旋转伺服电机和行星减速电机，所述行星减速电机的一端连接所述齿轮组件，另一端连接所述旋转伺服电机，所述旋转伺服电机和所述行星减速电机通过花键固定连接。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种并联复合式电磁悬挂车辆，所述车辆包含权利要求1-9任意一项所述的并联复合式电磁悬挂系统。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开的并联复合式电磁悬挂系统包括：磁流变阻尼器、电磁动作器和控制器；所述磁流变阻尼器的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并联复合式电磁悬挂系统，其特征在于，所述系统包括：磁流变阻尼器、电磁动作器和控制器；所述磁流变阻尼器的一端连接所述车体，另一端连接所述车轮；所述电磁动作器的一端连接所述车体，另一端连接所述车轮，所述电磁动作器包含电机，所述电机与所述控制器连接，所述控制器用于控制所述电机的转动。

【技术特征摘要】
1.一种并联复合式电磁悬挂系统，其特征在于，所述系统包括：磁流变阻尼器、电磁动作器和控制器；所述磁流变阻尼器的一端连接所述车体，另一端连接所述车轮；所述电磁动作器的一端连接所述车体，另一端连接所述车轮，所述电磁动作器包含电机，所述电机与所述控制器连接，所述控制器用于控制所述电机的转动。2.根据权利要求1所述的并联复合式电磁悬挂系统，其特征在于，所述系统还包括：供电设备，所述供电设备分别连接所述磁流变阻尼器和所述电磁动作器，所述供电设备用于对所述磁流变阻尼器和所述电磁动作器供电。3.根据权利要求2所述的并联复合式电磁悬挂系统，其特征在于，所述系统还包括：磁流变阻尼器供电线，所述磁流变阻尼器供电线的两端分别连接所述磁流变阻尼器和所述供电设备。4.根据权利要求1所述的并联复合式电磁悬挂系统，其特征在于，所述磁流变阻尼器包括：第一上吊耳、保护罩、钢筒、活塞组件和第一下吊耳，所述第一上吊耳一侧设置小孔，所述保护罩与所述第一上吊耳通过螺纹连接，所述保护罩用于防止灰尘进入所述磁流变阻尼器；所述活塞组件与所述第一上吊耳固定连接；所述钢筒与所述活塞组件固定连接，所述钢筒用于为所述活塞组件提供封闭空间；所述第一下吊耳分别与所述钢筒和车轮连接。5.根据权利要求4所述的并联复合式电磁悬挂系统，其特征在于，所述活塞组件包括：活塞杆、密封端盖、导向活塞、阻尼活塞、线圈、环形密封圈、上工作腔、下工作腔、浮动活塞、补偿气室腔和充气阀，所述活塞杆与所述上吊耳连接，所述活塞杆与所述密封端盖连接，所述密封端盖与钢筒固定连接，所述导向活塞与所述活塞杆通过螺纹连接，所述导向活塞通过所述两道环形密封圈与所述钢筒密封；所述活塞杆与所述阻尼活塞螺纹连接，所述线圈绕制在所述阻尼活塞上，并穿过所述阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭虎，张进秋，张雨，黄大山，张建，彭志召，孙宜权，王兴野，姚军，赵明媚，李欣，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：北京,11