The invention discloses an anti-settlement composite energy-fed suspension actuator for electric vehicle and its control method. The suspension actuator includes magnetorheological damper, motor unit, energy-fed unit and actuator monitoring device. The control method includes steps: 1. data acquisition and transmission; 2. Actuator controller sampling according to the actuator controller. The data are divided into four modes: high energy-saving mode, energy-saving mode, stable mode and dynamic mode to control the suspension actuator. The invention is reasonable in design and convenient in realization, and can adjust the height of spring and non-spring mass of automobile and the control force of actuator. When driving on different roads, the suspension system can be switched in multi-mode according to the voltage of energy-feeding on piezoelectric sheets, so as to improve the comfort and stability of automobile driving. At the same time, the energy generated by the suspension system is recovered in time, which reduces the waste of automobile energy and improves the range and battery life of the electric vehicle.
【技术实现步骤摘要】
电动汽车防沉降复合式馈能型悬架作动器及其控制方法
本专利技术属于电动汽车悬架作动器
，具体涉及一种电动汽车防沉降复合式馈能型悬架作动器及其控制方法。
技术介绍
随着汽车保有量不断增加，导致石油能源储存量不断减少，而且汽车尾气排放加剧了自然环境恶化，尤其是全球温室效应和雾霾天气等不正常现象，严重危害了人类生命健康以及社会的可持续发展，绿色环保的新能源电动汽车已成为当代社会关注的焦点。我国政府在2009年制定了一系列发展新能源汽车的补贴政策后，新能源汽车相关技术得到了快速的发展，但核心装置蓄电池能量密度低、重量大、充电时间长等缺点没有取得突破性的进展，续航里程短的问题制约着电动汽车市场的进一步拓展。目前电动汽车普遍采用传统液压被动悬架系统，液压减振器将汽车上下振动产生的能量以热量形式耗散到空气中，该部分能量占整车能量消耗的10％。如果利用汽车悬架振动能量回收技术，将液压减振器耗散的能量进行回收储存，这对于延续电动汽车续航里程，提高电动汽车的经济性，缓解自然环境恶化，推广电动汽车市场有着积极的意义。2016年张恩惠等学者针对高耗能且现在数量不断增长的新能源汽车，应用经典压电悬臂梁进行有限元分析，得出当在自由端输入3mm的位移载荷时，压电片最高可产生3V电压，最后得出振动回收的电能足够为汽车小型低功率用电器供电。但该能量回收系统单一，没有深层回收悬架系统振动的能量。2017年赵洪星等学者设计了一种将压电陶瓷球壳和永磁直线电机两种回收方式进行复合，组成振动能量复合回收装置，而这种方式仅仅实现能量回收，没能全面考虑电动汽车行驶路况，进行悬架系统模式切换。专利技术...
【技术保护点】
1.一种电动汽车防沉降复合式馈能型悬架作动器，其特征在于：包括磁流变减振器、电机单元、馈能单元和作动器监控装置，所述磁流变减振器包括缸体(6)，所述缸体(6)内设置有滚珠丝杠(2)和活塞(23)，以及用于将缸体(6)的内腔分隔为磁流变内腔(27)和磁流变外腔(8)的左旁路调节板(7)和右旁路调节板(26)；所述磁流变内腔(27)和磁流变外腔(8)内均设置有磁流变液，所述磁流变内腔(27)内设置有用于将磁流变内腔(27)分隔为磁流变内腔上腔和磁流变内腔下腔的内腔隔板(9)，所述滚珠丝杠(2)上螺纹连接有丝杠螺母(13)，所述活塞(23)与丝杠螺母(13)固定连接，所述活塞(23)的底部连接有向下穿过内腔隔板(9)并向下伸出缸体(6)底部外的丝杠套筒(33)，所述丝杠套筒(33)套装在滚珠丝杠(2)上，所述内腔隔板(9)上设置有分别位于丝杠套筒(33)两侧的压缩阀(10)和复原阀(28)，所述缸体(6)内上端设置有用于防止磁流变液中的铁磁性颗粒物发生沉降的叶片盘(22)，所述叶片盘(22)与滚珠丝杠(2)固定连接，所述缸体(6)外侧均匀分布有励磁线圈(24)，所述励磁线圈(24)内侧固定有...
【技术特征摘要】
1.一种电动汽车防沉降复合式馈能型悬架作动器，其特征在于：包括磁流变减振器、电机单元、馈能单元和作动器监控装置，所述磁流变减振器包括缸体(6)，所述缸体(6)内设置有滚珠丝杠(2)和活塞(23)，以及用于将缸体(6)的内腔分隔为磁流变内腔(27)和磁流变外腔(8)的左旁路调节板(7)和右旁路调节板(26)；所述磁流变内腔(27)和磁流变外腔(8)内均设置有磁流变液，所述磁流变内腔(27)内设置有用于将磁流变内腔(27)分隔为磁流变内腔上腔和磁流变内腔下腔的内腔隔板(9)，所述滚珠丝杠(2)上螺纹连接有丝杠螺母(13)，所述活塞(23)与丝杠螺母(13)固定连接，所述活塞(23)的底部连接有向下穿过内腔隔板(9)并向下伸出缸体(6)底部外的丝杠套筒(33)，所述丝杠套筒(33)套装在滚珠丝杠(2)上，所述内腔隔板(9)上设置有分别位于丝杠套筒(33)两侧的压缩阀(10)和复原阀(28)，所述缸体(6)内上端设置有用于防止磁流变液中的铁磁性颗粒物发生沉降的叶片盘(22)，所述叶片盘(22)与滚珠丝杠(2)固定连接，所述缸体(6)外侧均匀分布有励磁线圈(24)，所述励磁线圈(24)内侧固定有导磁板(12)；所述电机单元包括电机固定座(19)和安装在电机固定座(19)上的无刷直流电机(16)，所述滚珠丝杠(2)的上端穿出缸体(6)外部、穿过电机固定座(19)且与无刷直流电机(16)的轴固定连接，所述电机固定座(19)的顶部连接用于与汽车簧载质量连接的上吊耳(18)；所述馈能单元包括馈能单元外壳(31)、压电弹簧(3)和压电片(29)，所述馈能单元外壳(31)的上部固定连接在缸体(6)底部，所述压电弹簧(3)连接在丝杠套筒(33)上，所述压电片(29)通过支撑架(30)与压电弹簧(3)相隔离，所述丝杠套筒(33)向下伸出馈能单元外壳(31)底部外，所述丝杠套筒(33)的底部连接用于与汽车非簧载质量连接的下吊耳(1)，所述馈能单元外壳(31)上设置有用于对丝杠套筒(33)在下吊耳(1)的带动下上下运动进行导向的导向套筒(32)；所述作动器监控装置包括作动器控制器(38)和馈能电路，所述作动器控制器(38)的输入端接有用于对非簧载质量速度进行实时检测的非簧载质量速度传感器(36)、用于对簧载质量速度进行实时检测的簧载质量速度传感器(35)、用于对丝杠套筒(33)的速度进行实时检测的丝杠套筒速度传感器(37)和用于对压电片馈能电压进行实时检测的压电片馈能电压传感器(34)；所述作动器控制器(38)的输出端接有用于为所述磁流变减振器的励磁线圈(24)提供可调电流的第一可调电流源(40)和用于为无刷直流电机(16)提供可调电流的第二可调电流源(42)，所述励磁线圈(24)与第一可调电流源(40)连接，所述无刷直流电机(16)与第二可调电流源(42)连接，所述馈能电路包括依次连接的整流电路(39-1)和蓄电池充电电路(39-2)，所述无刷直流电机(16)和压电片(29)均与整流电路(39-1)的输入端连接，车载蓄电池(41)与蓄电池充电电路(39-2)的输出端连接。2.按照权利要求1所述的电动汽车防沉降复合式馈能型悬架作动器，其特征在于：所述缸体(6)顶部供滚珠丝杠(2)穿出的部位设置有上密封圈(20)，所述缸体(6)底部供丝杠套筒(33)穿出的部位设置有下密封圈(5)。3.按照权利要求1所述的电动汽车防沉降复合式馈能型悬架作动器，其特征在于：所述电机固定座(19)上设置有用于支撑安装滚珠丝杠(2)的深沟球轴承(15)。4.按照权利要求1所述的电动汽车防沉降复合式馈能型悬架作动器，其特征在于：所述馈能单元外壳(31)的上部焊接在缸体(6)底部，所述压电弹簧(3)焊接在丝杠套筒(33)上。5.按照权利要求1所述的电动汽车防沉降复合式馈能型悬架作动器，其特征在于：所述磁流变外腔(8)的横截面的形状为圆环形。6.一种对如权利要求1所述电动汽车防沉降复合式馈能型悬架作动器进行控制的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、数据采集及传输：非簧载质量速度传感器(36)对电动汽车非簧载质量速度进行实时检测，簧载质量速度传感器(35)对电动汽车簧载质量速度进行实时检测，丝杠套筒速度传感器(37)对丝杠套筒(33)的速度进行实时检测，压电片馈能电压传感器(34)对所述悬架作动器上下振动时压电片(29)的馈能电压进行实时检测，作动器控制器(38)分别对非簧载质量速度、簧载质量速度、丝杠套筒(33)的速度和压电片(29)的馈能电压进行周期性采样；且在每个采样周期内均采样四次压电片(29)的馈能电压；步骤二、所述作动器控制器(38)根据其采样数据，分高节能模式、节能模式、稳定模式和动态模式四种模式对悬架作动器进行控制；具体过程为：步骤201、作动器控制器(38)对其第i次周期采样得到的四次压电片(29)的馈能电压ui1、ui2、ui3、ui4与预先设定的压电片(29)馈能电压下限阈值ur1、压电片(29)馈能电压中间阈值ur2和压电片(29)馈能电压上限阈值ur3进行比较，当max[ui1、ui2、ui3、ui4]＜ur1时，作动器控制器(38)判断为悬架作动器工作在高节能模式，执行步骤202；当min[ui1、ui2、ui3、ui4]≥ur1且max[ui1、ui2、ui3、ui4]＜ur2时，作动器控制器(38)判断为悬架作动器工作在节能模式，执行步骤203；当min[ui1、ui2、ui3、ui4]≥ur2且max[ui1、ui2、ui3、ui4]＜ur3时，作动器控制器(38)判断为悬架作动器工作在稳定模式，执行步骤204；当min[ui1、ui2、ui3、ui4]≥ur3时，作动器控制器(38)判断为悬架作动器工作在动态模式，执行步骤205；步骤202、在路面不平度的激励下，下吊耳(1)带动丝杠套筒(33)上下运动，丝杠套筒(33)带动压电弹簧(3)上下运动，压电片(29)在压电弹簧(3)的作用下发生形变，产生馈能电流；同时，丝杠套筒(33)上下运动时，通过丝杠螺母(13)带动滚珠丝杠(2)转动，滚珠丝杠(2)带动无...
【专利技术属性】
技术研发人员：寇发荣，李阳康，陈晨，许家楠，郝帅帅，孙凯，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。