一种刚度、阻尼、惯容可调的半主动悬架及其系统和车辆技术方案

本实用新型专利技术涉及一种刚度、阻尼、惯容可调的半主动悬架及其系统和车辆，该半主动悬架包括液压油缸、蓄能器、液压马达、发电机、电机内部电感、电机内部电阻、可调电阻以及电容，各悬架元件通过液压管路互连。本发明专利技术提供的半主动悬架可与悬架弹簧、悬架减振器连接于簧上质量和簧下质量之间，当车辆控制器根据确定的车辆模态计算出各车辆模态的能量占比之时，可指示半主动悬架进入相应阻尼连续或分级调节模式或是惯容连续或分级调节模式，并通过改变系统电阻值的方式连续地或分级调节系统的阻尼或惯容，且针对系统阻尼的调节取决于理想天棚阻尼力与悬架减振器实际输出力的差值，针对系统惯容的调节取决于理想天棚惯容力与半主动惯容器实际输出力的差值。容器实际输出力的差值。容器实际输出力的差值。

【技术实现步骤摘要】
一种刚度、阻尼、惯容可调的半主动悬架及其系统和车辆


[0001]本技术涉及车辆悬架
，尤其涉及一种刚度、阻尼、惯容可调的半主动悬架及其系统和车辆。

技术介绍

[0002]汽车悬架系统是连接车轮和车身的系统。悬挂系统主要有两个用途。第一个目的是隔离道路激励产生的冲击和振动，以保护乘员免受乘坐不适。第二个目的是保持车轮与路面接触，以提高车辆的稳定性和安全性。一般来说，车辆悬架根据能耗和控制力可分为三种类型，即被动式、半主动式和主动式悬架。被动悬架一般由减振器和弹簧组成。被动悬架系统由于刚度阻尼参数不可调节，致使乘坐舒适性和操控性能之间存在冲突。主动悬架结构复杂，且价格昂贵、能耗高，限制了它的推广。相比于主动悬架和被动悬架，半主动悬架由于其需要的外部输入能量低，响应时间快，逐渐成为理论研究与工程领域关注的焦点。
[0003]车辆减振器阻尼力的大小直接决定底盘悬架的操作稳定性和乘坐舒适性，但是操作性和舒适性对阻尼力的需求又往往存在矛盾。减振器阻尼力大时，汽车悬架的操作性越好，但是乘坐舒适性则会降低，适用于急加速、急刹车、急转弯、通过凹坑路面等情况，有利于减少车身的侧倾、俯仰和车轮跳动。减振器阻尼力小时，汽车的乘坐舒适性提高，但是操作性能会相应下降，适用于崎岖不平的山路。可调式减振器能根据路况、车速、载重、运动方式变化选择合适的阻尼系数，不仅能使车轮与路面随时贴合，还能保证车身尽量平稳，实现操作性和舒适性的平衡，是车辆减振器未来的发展方向。
[0004]惯容器是一种具有两个端子的机械装置，具有相位超前及通高频、阻低频的特性。2002年，英国剑桥大学的史密斯教授提出了一种具有双端点的质量元件－－惯容器，实现了机电关系的严格对应，促进了悬架形式的突破与发展。惯容器是一种两端点相对加速度与其所受的力成正比的特殊元件，能以较小的自身质量模拟较大的“虚质量”，与传统质量元件相比，其尺寸和自身质量更小，将其应用减振机构中，能够突破传统弹簧、阻尼减振结构对减振性能的限制，调节减振机构的固有特性，进一步优化减振性能。目前惯容器已经在多个领域实现了应用，经过实验研究有效证明了其优越的隔振性能。然而，当前市场上惯容器的惯容系数不可调，且多使用体积较大的飞轮来实现，空间占用较大且不容易布置。因此，现有技术仍有亟待解决的一个或多个技术问题。
[0005]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本技术不具备这些现有技术的特征，相反本技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0006]针对现有技术之不足，本技术提供了一种刚度、阻尼、惯容可调的半主动悬架及其系统和车辆，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。
[0007]为实现上述目的，本技术提供了一种刚度、阻尼、惯容可调的半主动悬架，包括：
[0008]包括通过液压管路互连的液压缸、液压马达和发电机，以及作为发电机外接负载的阻尼、惯容调节电路，
[0009]其中，液压缸、液压马达和发电机依次连接，阻尼、惯容调节电路连接至发电机的输出端。
[0010]优选地，本专利技术中，阻尼、惯容调节电路包括与发电机模块可切换地连通的第一可调电阻和第二可调电阻。
[0011]优选地，本专利技术中，发电机模块包括发电机、电机内部电阻和电机内部电感。
[0012]优选地，本专利技术中，第一可调电阻包括与发电机模块电性连接的一个或多个MOSEFT和固定值电阻。
[0013]优选地，本专利技术中，第二可调电阻包括一个或多个MOSEFT、固定阻值电阻和固定值电容。
[0014]优选地，本专利技术提供的半主动悬架还包括蓄能器，蓄能器通过液压管路连通液压缸的上、下出油口。
[0015]优选地，本专利技术提供的半主动悬架还包括电性连接于阻尼、惯容调节电路的控制信号输出装置，控制信号输出装置配置为：
[0016]向第一可调电阻的一个或多个MOSEFT或第二可调电阻的一个或多个MOSEFT发送具有不同占空比的PWM信号；或者
[0017]向第一可调电阻的一个或多个MOSEFT或第二可调电阻的一个或多个MOSEFT分别施加不同大小的电平。
[0018]优选地，本专利技术提供一种刚度、阻尼、惯容可调的半主动悬架系统，包括：
[0019]前述的半主动悬架，其可操作地同悬架弹簧、悬架减振器连接于簧上质量和簧下质量之间；
[0020]控制器，被配置为：向第一可调电阻的一个或多个MOSEFT或第二可调电阻的一个或多个MOSEFT发送具有不同占空比的PWM信号；或者
[0021]向第一可调电阻的一个或多个MOSEFT或第二可调电阻的一个或多个MOSEFT分别施加不同大小的电平。
[0022]优选地，本专利技术提供的刚度、阻尼、惯容可调的半主动悬架系统还包括一个或多个加速度传感器，一个或多个加速度传感器设置于簧上质量和簧下质量之上，用于获取簧上质量的簧载质量运动状态信号和簧下质量的非簧载质量运动状态信号。
[0023]优选地，本专利技术还提供一种车辆，该车辆可包括本技术所提供的刚度、阻尼、惯容可调的半主动悬架或半主动悬架系统。
[0024]本技术的有益技术效果包括：本技术提供一种阻尼和惯容均可调的半主动悬架，其包括液压油缸、蓄能器、液压马达、发电机、电机内部电感、电机内部电阻、可调电阻以及电容，各悬架元件通过液压管路互连。本技术中，车辆控制器可根据车辆具体模态通过使用MOSFET来切换发电机的外接负载，实现快速响应的目的，从而确定系统进入阻尼调节或是惯容模式，当半主动悬架处于阻尼可调模式时，通过控制电阻阻值的大小可以控制本技术的悬架系统的阻尼大小；或当半主动悬架处于惯容可调的模式时，通过控
制电阻阻值的大小可以控制本技术的悬架系统的惯容大小。本技术即可以使用PWM波信号来控制MOSFET以实现电阻值的连续调节，也可以使用高低电平信号来控制MOSFET以实现电阻值的分级调节，以能够根据理想惯容力或阻尼力与实际输出力间的实际差值关系实现惯容或阻尼的连续或分级调节，从而提升车辆对各种路况载荷的适应能力，并提高车辆在各种路况下的平顺性。
附图说明
[0025]图1是本技术提供的一种优选实施方式的半主动悬架的结构示意图；
[0026]图2是本技术提供的一种优选实施方式的通过PWM信号来实现电阻连续可调功能的电路原理图；
[0027]图3是本技术提供的一种优选实施方式的通过切换MOSFET开关方式来实现电阻分级可调的功能的电路原理图；
[0028]图4示出了在本技术提供的一种优选实施方式的半主动悬架处于惯容可调模式，不同电阻R
e2
下液压作动器的力
‑
位移特性关系曲线；
[0029]图5示出了在本技术提供的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刚度、阻尼、惯容可调的半主动悬架，其特征在于，包括通过液压管路互连的液压缸（1
‑
1）、液压马达（1
‑
3）和发电机模块，以及作为所述发电机外接负载的阻尼、惯容调节电路，其中，所述液压缸（1
‑
1）、液压马达（1
‑
3）和发电机模块依次连接，所述阻尼、惯容调节电路连接至所述发电机的输出端。2.根据权利要求1所述的半主动悬架，其特征在于，所述阻尼、惯容调节电路包括与发电机模块可切换地连通的第一可调电阻（1
‑
7）和第二可调电阻（1
‑
8）。3.根据权利要求1所述的半主动悬架，其特征在于，所述发电机模块包括发电机、电机内部电阻和电机内部电感。4.根据权利要求2所述的半主动悬架，其特征在于，所述第一可调电阻（1
‑
7）包括与发电机模块电性连接的一个或多个MOSEFT和固定阻值电阻。5.根据权利要求2所述的半主动悬架，其特征在于，所述第二可调电阻（1
‑
8）包括与发电机模块电性连接的一个或多个MOSEFT、固定阻值电阻和固定值电容。6.根据权利要求1所述的半主动悬架，其特征在于，还包括蓄能器（1
‑
2），所述蓄能器（1
‑
2）通过液压管路连通所述液压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张农，王斌，郑敏毅，罗亮，钟伟民，刘明星，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：新型
国别省市：