能量回馈式车辆主动悬架的可行性研究.pdf

振动与 冲击 第,3 卷第3 期 F6@G!BH 6I DJKGBLJ6! B!M -N6OP DEA,3 !A3 ,99C 能量回馈式车辆主动悬架的可行性研究? 喻 凡 曹 民 郑雪春 （上海交通大学 振动冲击噪声国家重点实验室 汽车工程研究所，上海 ,99909 ） !!!!摘 要 通过对车辆被动悬架减振器的阻尼功耗的估算，及其与一个最优主动悬架能量需求的比较，分析了 主动悬架设计中回收振动能量的潜力。在振动能量回收可行性分析基础上，提出了一个馈能式电动主动悬架设计方 案，并介绍了其结构和工作原理。初步的研究分析表明，所提出的新结构及控制方法可为车辆振动的主动控制和能 量回收提供新途径，也为未来电动车悬架系统的电动化提供了必要的设计依据。 关键词：车辆，主动悬架，振动能量回收，可行性研究 中图分类号：@350A00 文献标识码：B 现振动能量回收的新型主动悬架，即馈能式电动主动 # 引 言 悬架，并就其结构及工作原理进行介绍。 !!!!主动悬架可显著改善车辆总体性能，但高能耗一 直是限制其在市场上推广的主要因素之一。其实，振动 ! 主动与被动悬架的能耗估算 也是一种能量。当车辆行驶时，由不平路面激励引起的 !! 被动及主动系统模型建立 振动能量一直未被重视及利用，通常主要由车辆悬架 为了方便分析被动悬架及主动悬架对车辆行驶动 减振器将其转化为热能耗散掉。如果能对这些有害的 力学（主要指垂直振动）性能的影响)**+ ，假设：!车辆左 振动能量加以回收，并将其转化为车辆直接可利用的 右两侧完全对称；车辆前后部分之间相互影响很小； 能量形式（如电能等），则可减小主动悬架的能耗，使车 #轮胎的垂向动力学特性可简单地等效为一个忽略了 辆在提高行驶平顺性的同时减少运行成本。因此，如何 阻尼的弹簧，建立如图* 所示的两自由度车辆动力学 回收和利用不平路面行驶车辆的振动能，并有效地应 模型。 用于主动悬架系统是本文的研究目的。 近十年来，一些国家，尤其是日本的学者开始研究 振动能量回收式悬架，并发表了相关论文。 )*+对 !#$%’(’ 车辆悬架气动执行机构的能量再生潜力进行了探讨。 尼桑公司),+开发的主动悬架系统则将压力控制阀同小 型蓄能器及液压缸结合起来，使路面不平度引起的振 动被蓄能缸吸收，车身隔振由主动阻尼和被动阻尼共 同完成。-’./)0+在被动悬架的基础上加入电机式能量再 生阻尼器，将振动产生的能量转化为有用能。!/1/2)345+ 针对载重汽车驾驶室悬架系统进行研究，提出由底盘 前悬架上的电机作动器回收振动能量并储存于蓄电池 内，以提供座舱后悬架电机作动器进行主动控制，并在 之后将系统进行了简化。 )748+则提出由一个直线直 图* 两自由度车辆模型 61/./ 流电机和双向电压变换电路组成作动器进行隔振和能 根据牛顿定律，可得被动悬架系统的运动方程如下： 量回收。其先前的试验仅局限于小质量块系统，为了将 AA A A ! # :$ ;# ’# =( ;# ’# （*4/） % % 该类阻尼器用于车辆并实现车身高度调节，61/./)*9+ AA A A ! # :4$ ;# ’# 4$ ;# ’