本發(fā)明屬于汽車懸架控制，具體涉及一種可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、懸架是汽車底盤的重要組成部分，常見的懸架主要由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減振器等組成，其可影響汽車的操縱穩(wěn)定性、平順性和駕駛員駕駛舒適性。彈性元件主要是提供彈性力，緩沖路面對汽車的沖擊；減振器可改變振源干擾力或系統(tǒng)的傳遞特性，減小汽車振動(dòng)，改善汽車行駛平順性。

2、目前，汽車懸架主要采用液壓減振器，利用液體與內(nèi)壁的摩擦及液體分子的內(nèi)摩擦形成對振動(dòng)的阻尼力，存在響應(yīng)時(shí)間長，彈簧的剛度與減振器的阻尼都不可調(diào)，舒適性有待提高等問題。而且汽車主動(dòng)懸架工作時(shí)，其電源供給大多依賴汽車蓄電池，但隨著汽車電子設(shè)備數(shù)量的增多，汽車電池負(fù)荷逐漸增大，常出現(xiàn)電池?zé)o電的情況；而目前液壓減振器多將振動(dòng)時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉，如果能將汽車振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)行儲(chǔ)存再利用，可大大提高能量利用率，對拓寬汽車主動(dòng)懸架應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，所述懸架系統(tǒng)具有振動(dòng)能量回收、彈簧剛度可調(diào)控、阻尼器阻尼系數(shù)主動(dòng)調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中液壓減振器存在的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，包括：包括：彈簧、彈簧上托盤、彈簧下托盤、壓電堆、磁流變減振器；所述彈簧嵌套在磁流變減振器外側(cè)，所述壓電堆貼附于彈簧外表面；

4、所述磁流變減振器的主體結(jié)構(gòu)由缸筒、在缸筒內(nèi)可上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞、貫穿活塞并固定連接在活塞上的活塞桿組成，磁流變減振器缸體外側(cè)下端固定連接有彈簧下托盤，磁流變減振器活塞桿上端固定連接有彈簧上托盤，彈簧上端與彈簧上托盤固定連接，彈簧下端與彈簧下托盤固定連接；

5、所述活塞開設(shè)有線圈槽，中間開設(shè)有導(dǎo)線孔，活塞桿上部開設(shè)有導(dǎo)線孔，并與活塞導(dǎo)線孔連通，線圈槽上纏繞有導(dǎo)線，導(dǎo)線引出線和引入線通過活塞桿導(dǎo)線孔與蓄電池正負(fù)極相連。

6、所述彈簧下托盤左側(cè)開設(shè)導(dǎo)線孔，放置壓電堆的引入線，上托盤右側(cè)開設(shè)導(dǎo)線孔，放置壓電堆的引出線；壓電堆的引出線和引入線分別與轉(zhuǎn)換器的正負(fù)極相連，給壓電堆通電，壓電堆產(chǎn)生微小變形，從而使彈簧剛度增加，通過控制輸入壓電堆的電壓值，調(diào)節(jié)壓電堆微變形量，實(shí)現(xiàn)彈簧剛度調(diào)節(jié)。彈簧上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變形，壓電堆變形產(chǎn)生電壓，通過轉(zhuǎn)換器，儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)。

7、所述磁流變減振器缸筒上下部分別設(shè)有密封圈，以密封工作缸體，磁流變減振器上端與彈簧上托盤之間設(shè)有波紋管，起到減振、防塵、防水作用；密封圈下部設(shè)有導(dǎo)向孔，起到導(dǎo)向作用，磁流變減振器上部通過螺紋與車身固定連接，下端連接有吊環(huán)，吊環(huán)與汽車轉(zhuǎn)向節(jié)固定連接，通過吊耳將磁流變減振器裝配在汽車底盤上；

8、儲(chǔ)電設(shè)備為磁流變減振器提供電源，為蓄電池補(bǔ)充電源；若儲(chǔ)電設(shè)備電量不足，所述蓄電池也可為磁流變減振器補(bǔ)充供電；

9、車身控制器位于副駕座椅下方，底盤控制器位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，蓄電池和儲(chǔ)電設(shè)備均位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，轉(zhuǎn)換器與儲(chǔ)電設(shè)備相鄰，車速傳感器位于車輪外側(cè)，位置傳感器固定于車身與車輪之間。

10、有益效果：本發(fā)明提供了一種可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，將磁流變液用作汽車懸架減振器上，同時(shí)設(shè)計(jì)電磁回路，并將將壓電堆沿懸架彈簧的簧絲進(jìn)行粘貼，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢：

11、(1)振動(dòng)能量回收：將壓電堆沿懸架彈簧的簧絲進(jìn)行粘貼，汽車振動(dòng)時(shí)，附在彈簧外部的壓電傳感器受到壓力作用產(chǎn)生電能，儲(chǔ)存在儲(chǔ)電設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能量回收；

12、(2)彈簧剛度調(diào)控：車身控制器通過控制輸入到壓電傳感器的電壓，來調(diào)節(jié)彈簧的剛度，以實(shí)現(xiàn)緩沖作用；

13、(3)阻尼系數(shù)主動(dòng)調(diào)控：汽車行駛時(shí)，車身控制器通過傳感器獲取車身位移、車速等參數(shù)，通過can網(wǎng)絡(luò)與轉(zhuǎn)換器通信，轉(zhuǎn)換器通過控制磁流變減振器中電磁線圈的輸入電流大小，調(diào)節(jié)磁流變液表觀粘度，改善工作時(shí)磁流變阻尼器輸出阻尼力的大小，實(shí)現(xiàn)減振器的主動(dòng)調(diào)控。

技術(shù)特征：

1.一種可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，其特征在于，包括：彈簧、磁流變減振器、壓電堆；所述壓電堆貼附于彈簧外表面；所述彈簧嵌套在磁流變減振器外側(cè)；所述壓電堆通電產(chǎn)生微小變形調(diào)節(jié)彈簧剛度，所述彈簧上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變形，使壓電堆變形產(chǎn)生電壓實(shí)現(xiàn)能量回收；通過控制磁流變減振器中電磁線圈的電流大小實(shí)現(xiàn)阻尼系數(shù)主動(dòng)調(diào)控。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述磁流變減振器的主體結(jié)構(gòu)由缸筒、在缸筒內(nèi)可上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞、貫穿活塞并固定連接在活塞上的活塞桿組成；缸筒上下部分別設(shè)有密封圈，以密封缸體防止磁流變液泄露；密封圈設(shè)有導(dǎo)向孔，活塞桿穿過導(dǎo)向孔。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述磁流變減振器缸體外側(cè)下端固定連接有彈簧下托盤，磁流變減振器活塞桿上端固定連接有彈簧上托盤，所述彈簧上端與彈簧上托盤固定連接，所述彈簧下端與彈簧下托盤固定連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞開設(shè)有線圈槽，中間開設(shè)有導(dǎo)線孔，所述活塞桿上部開設(shè)有導(dǎo)線孔，并與活塞導(dǎo)線孔連通，所述線圈槽上纏繞的導(dǎo)線的引出線和引入線通過活塞桿導(dǎo)線孔與蓄電池正負(fù)極相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述彈簧下托盤左側(cè)開設(shè)導(dǎo)線孔，放置壓電堆的引入線，所述彈簧上托盤右側(cè)開設(shè)導(dǎo)線孔，放置壓電堆的引出線；壓電堆的引出線和引入線分別與轉(zhuǎn)換器的正負(fù)極相連，給壓電堆通電；所述彈簧上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變形，使壓電堆變形產(chǎn)生電壓，通過轉(zhuǎn)換器，儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述磁流變減振器上端與彈簧上托盤之間設(shè)有波紋管，起到減振、防塵、防水作用。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述磁流變減振器上部通過螺紋與車身固定連接，下端連接有吊環(huán)，吊環(huán)與汽車轉(zhuǎn)向節(jié)固定連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，其特征在于，儲(chǔ)電設(shè)備為磁流變減振器提供電源，為蓄電池補(bǔ)充電源；若儲(chǔ)電設(shè)備電量不足，蓄電池為磁流變減振器補(bǔ)充供電。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，其特征在于，車身控制器位于副駕座椅下方，底盤控制器位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，輪速傳感器位于車輪外側(cè)，位置傳感器固定于車身與車輪之間；所述車身控制器通過輪速傳感器獲取車速，位置傳感器獲取車輛垂向位移，通過can網(wǎng)絡(luò)與底盤控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，結(jié)合1/4車輛半主動(dòng)懸架模型的動(dòng)力學(xué)方程，得到車輛懸架系統(tǒng)所需的可控阻尼力，所述動(dòng)力學(xué)方程為：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)得到的阻尼力，結(jié)合輸入電流和輸出阻尼的關(guān)系式，得出所需的電流大小，以控制電磁線圈的輸入電流大小，調(diào)節(jié)磁流變液表觀粘度，改善工作時(shí)磁流變阻尼器輸出阻尼力的大小，實(shí)現(xiàn)減振器的主動(dòng)調(diào)控，輸入電流和輸出阻尼的關(guān)系式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可主動(dòng)調(diào)控的自供能汽車懸架系統(tǒng)，屬于汽車懸架控制技術(shù)領(lǐng)域，所述懸架系統(tǒng)具有振動(dòng)能量回收、彈簧剛度可調(diào)控、阻尼器阻尼系數(shù)主動(dòng)調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中液壓減振器存在的問題。本發(fā)明將磁流變液用作汽車懸架減振器上，同時(shí)設(shè)計(jì)電磁回路，進(jìn)行磁場的調(diào)控，可實(shí)現(xiàn)阻尼大小的自主調(diào)節(jié)，達(dá)到更好的抑振效果；將壓電堆沿懸架彈簧的簧絲進(jìn)行粘貼，當(dāng)向壓電堆通電時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)彈簧剛度的調(diào)節(jié)，當(dāng)壓電堆不通電時(shí)，隨著彈簧的變形，會(huì)在壓電堆的兩端產(chǎn)生電流，可以轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能量回收。

技術(shù)研發(fā)人員：金帝言,屈賢,張金龍,許子武,王浩然,曹泰川,姚勝,鐘青彤,龍鑫佳,仲薛鋼
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/11