一种悬架缸体式能量回收系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及汽车悬架技术领域，具体地指一种悬架缸体式能量回收系统及其控制方法。


背景技术：

2.目前相关的悬架系统，由于一般的悬架系统为固定压缩状态使用油性介质，这也是不同车型拥有不同驾驶感受的重要原因所在，悬挂的阻尼设定大，表现出来的就是车辆悬挂偏硬，底盘的支撑性强，但是面对颠簸路面时车辆的舒适性会大打折扣。悬挂的阻尼设定小，表现出来的就是车辆悬挂软，虽然对于路面的细碎颠簸过滤到位，但是在面对较大的冲击时，悬挂的吸震能力有限，车身反而会不够稳定。
3.现有的悬架结构调节阻尼和刚度的方式通常是通过改变阻尼孔的大小，调节油液流动的速度，来进行阻尼和刚度的调节，但是这种调节方法有很大的局限性，一是结构比较复杂，调节难度大，二是这种调节发放完全浪费了振动能量，研究表明，汽车振动所消耗的能量还要远远大于汽车制动所消耗的能量，如果能有效的回收振动能量，能使汽车的续航里程增加20％～30％，当当前的悬架结构通常都没有对这部分能量进行回收，造成了能量的浪费。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种悬架缸体式能量回收系统及其控制方法，本案既能够对振动能量进行回收，还能够通过回收振动能量来进行悬架阻尼和刚度的调节。
5.本发明的技术方案为：一种悬架缸体式能量回收系统，包括悬架和蓄能池；所述悬架包括下缸体、上缸体以及穿设于上缸体和下缸体内的活塞杆；所述活塞杆位于上缸体的一端设置有上活塞，活塞杆位于下缸体的一端设置有下活塞；所述上缸体内充填有空气介质；所述下缸体内充填有油液介质，下活塞上设置有连通下缸体内的下无杆腔和下有杆腔的阻尼孔；所述蓄能池包括通过连通管道与上缸体的上无杆腔连通的蓄能缸体以及设置于蓄能缸体内的可左右移动以此产生电能的压感电机；所述压感电机为移动方向可调的发电装置；所述连通管道上设置有阀门开度可调的减速阀。
6.进一步的所述下缸体的下有杆腔内设置有可对竖向振动进行缓冲的第一弹簧。
7.进一步的所述上缸体的上无杆腔内设置有可对竖向振动进行缓冲的第二弹簧。
8.进一步的所述汽车具有悬架缸体式能量回收系统。
9.一种悬架缸体式能量回收系统的控制方法，根据车速获取当前车速下的最佳振动频率，采集蓄能池内压强结合车速计算悬架的实际振动频率，对比最佳振动频率和实际振动频率，根据比对结果，选择相应的控制措施，通过控制压感电机的移动方向以及减速阀对悬架的振动频率进行调整，直至悬架的实际振动频率等于最佳振动频率。
10.进一步的根据比对结果选择相应的控制措施的方法包括：当实际振动频率小于最
佳振动频率，且实际振动频率与最佳振动频率的差值同最佳振动频率的比值≤第一设定值时，控制压感电机只能向靠近减速阀一侧移动，控制减速阀完全开启，确保上缸体的上无杆腔能够自然增大。
11.进一步的根据比对结果选择相应的控制措施的方法包括：当实际振动频率大于最佳振动频率，且实际振动频率与最佳振动频率的差值同实际振动频率的比值≥第二设定值时，控制压感电机只能向背离减速阀一侧移动，控制减速阀完全开启，确保上缸体的上无杆腔能够自然减小。
12.进一步的根据比对结果选择相应的控制措施的方法包括：当实际振动频率与最佳振动频率的差值的绝对值同实际振动频率的比值≤第三设定值＞第四设定值时，控制压感电机既可以向减速阀一侧移动、也可以向背离减速阀一侧移动，控制减速阀的阀门开度，调节上缸体的上无杆腔体积。
13.进一步的根据比对结果选择相应的控制措施的方法包括：当实际振动频率与最佳振动频率的差值的绝对值同实际振动频率的比值≤第四设定值，控制减速阀关闭。
14.进一步的根据比对结果选择相应的控制措施的方法包括：当实际振动频率与最佳振动频率的差值的绝对值同实际振动频率的比值＜第一设定值＞第三设定值时，维持上一时刻对减速阀和压感电机的调整。
15.本发明通过可以调控的蓄能池和减速阀进行调控，调节悬架的实际振动频率与最佳振动频率一致，根据道路悬架振动情况进行相应的调整，增加了车辆对各种行驶工况的适应能力，同时乘坐舒适性和操纵稳定性等性能得到极大改善，且蓄能池能够通过压感电机对振动能量进行回收，还可以在回收能量的过程中进一步抑制悬架的振荡。
附图说明
16.图1：本发明的结构示意图；
17.其中：1—下缸体；2—上缸体；3—活塞杆；4—下活塞；5—上活塞；6—下无杆腔；7—下有杆腔；8—上无杆腔；9—上有杆腔；10—第一弹簧；11—第二弹簧；12—连接通道；13—蓄能缸体；14—压感电机；15—减速阀。
具体实施方式
18.下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两
个，三个等，除非另有明确具体的限定。
21.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
22.如图1所示，本实施例的悬架结构包括两个缸体，分别为呈上下叠加布置的下缸体1和上缸体2，两个缸体之间通过活塞杆3连接为一体，活塞杆3下端穿设于下缸体1内，端部设置有下活塞4，活塞杆3上端穿设于上缸体2内，端部设置有上活塞5。本实施例在下缸体1内充填有油液介质，在上缸体2内充填有气体介质，下活塞4上开设有连通下缸体1内的下无杆腔6、下有杆腔7的阻尼孔，当油液介质通过阻尼孔在下无杆腔6、下有杆腔7之间流动时，产生阻尼效果。当悬架承受竖向的振动时，上活塞4沿竖向移动，改变上有杆腔9和上无杆腔8的体积，振动通过活塞杆3传递到下活塞4上时，下有杆腔7和下无杆腔6的体积在下活塞4移动过程中体积发生变化，油液介质在阻尼孔内流动产生阻尼。上缸体2采用气体介质，能够解决小振动的情况，当路面行驶比较平缓时，产生的振动大部分通过上缸体2进行消散，提高行车的舒适性，当路面颠簸振动较大时，下缸体1吸收路面的振动，提高行车的刚度，增强操控性能和安全性。
23.本实施例还包括蓄能池，蓄能池13包括一蓄能缸体13，蓄能缸体13内设置有可左右移动的压感电机14，压感电机14通过两侧的气压变化移动从而产生电能。其中压感电机14左侧的蓄能缸体13，即面向悬架的一侧的蓄能缸体13通过连接通道12与悬架的上无杆腔8连通，连接通道12内设置有减速阀15，减速阀15的阀门开度可调。另外，本实施例的压感电机14的左右移动方向可调，即在某些情况下控制压感电机12只能向靠近减速阀15一侧移动，或是控制压感电机12只能向背离减速阀15一侧移动，或是控制压感电机12既能够向靠近减速阀15一侧移动、也可以向背离减速阀15一侧移动。
24.本实施例通过控制压感电机12的移动方向以及减速阀15的开度，来调节悬架的振动频率，使悬架的实际振动频率与最佳振动频率保持一致，实现悬架系统固有频率基本不变并通过对上无杆腔8和蓄能池的组合体充放气，分别提升车辆的平顺性、通过性。高速行驶时降低悬架刚度，增加了轮胎的接地性，提高了车辆操纵稳定性和安全性，同时也降低对路面的损坏。
25.本实施例的具体控制方法如下：
26.获取v，即蓄能池的压感电机左侧与上无杆腔连通的腔室的体积，通过蓄能池中的压力传感器监测到蓄能池中的气压绝对压强p，根据气温获得气体压缩变形速度n值，气体压缩变形速度n值是通过标定的气温和气体压缩变形速度n值map表获得的，通过接受整车can网段的温度信号，即可调用当前温度情况下的气体压缩变形速度n值，然后根据下列公式计算悬架的实际振动频率：
[0027][0028]
其中：f1——悬架的实际振动频率；
[0029]
n——气体压缩变形速度；
[0030]
v—压感电机左侧与上无杆腔连通腔室的体积；
[0031]
a——蓄能池有效感应面积；
[0032]
p——压感电机左侧与上无杆腔连通腔室绝对压强；
[0033]
p
a
——标准大气压；
[0034]
按照上述步骤可以得到车辆在经过障碍物或减速带后悬架的实际振动频率，正常行驶时希望悬架振动频率为0，但如果悬架在振动中强行控制其频率突变为0，会导致悬架体现为刚性，反而给客户以负面反馈。故本实施例将对悬架振动频率进行主动控制，使得车辆经过障碍物或减速带后悬架的实时振动频率为一定阻尼曲线，且该曲线使得乘客有较舒适的驾乘体验。
[0035]
通过标定的最佳振动频率、车速、时间的三维map表，采集车辆的车速以及时间，即可获得车辆的当前时刻下的最佳振动频率，最佳振动频率即为悬架的频率控制目标，认为当悬架的实际振动频率与最佳振动频率相当时，才能获得良好的避震效果，
[0036][0037]
上述公式为频率控制目标的计算公式，即通过调节v
上无杆腔
和v
蓄能池
，本实施例的v
蓄能池
指压感电机左侧与上无杆腔连通的腔室的体积，即可达到调节频率的目的，调节v
上无杆腔
和v
蓄能池
是通过控制减速阀和限制压感电机的运动方向来实现的。
[0038]
将悬架的实际振动频率和最佳振动频率进行比对，根据比对结构对压感电机12和减速阀15进行相应的控制调节，使悬架的实际振动频率向最佳振动频率趋近，直至完全相同，具体的控制措施如下：
[0039]
当实际振动频率小于最佳振动频率，且实际振动频率与最佳振动频率的差值同最佳振动频率的比值≤第一设定值时(确定第一设定值为
‑
1)，控制压感电机只能向靠近减速阀一侧移动，控制减速阀完全开启，确保上缸体的上无杆腔能够自然增大。
[0040]
当实际振动频率大于最佳振动频率，且实际振动频率与最佳振动频率的差值同实际振动频率的比值≥第二设定值时(本实施例的第二设定值为1)，控制压感电机只能向背离减速阀一侧移动，控制减速阀完全开启，确保上缸体的上无杆腔能够自然减小。
[0041]
当实际振动频率与最佳振动频率的差值的绝对值同实际振动频率的比值≤第三设定值且＞第四设定值时(本实施例的第三设定值为0.9，本实施例的第四设定值为0.03)，控制压感电机既可以向减速阀一侧移动、也可以向背离减速阀一侧移动，控制减速阀的阀门开度，调节上缸体的上无杆腔体积。
[0042]
当实际振动频率与最佳振动频率的差值的绝对值同实际振动频率的比值＞第三设定值且＜第一设定值时，维持上一时刻对减速阀和压感电机的调节。0.9～1.0和
‑
1～
‑
0.9区间为鲁棒性区间，维持上一时刻的调整状态，防止状态切换过于频繁。
[0043]
当实际振动频率与最佳振动频率的差值的绝对值同实际振动频率的比值≤第四设定值(本实施例的第四设定值为0.03)时，控制减速阀关闭，动作结束。
[0044]
减速阀关闭后，本轮控制流程终止，3s后开始下一轮控制，自动开启减速阀，按照上述流程进行控制调节。
[0045]
所述第一设定值＞第三设定值＞第四设定值＞第二设定值。
[0046]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其
等同物界定。