一种混合动力汽车馈能悬架系统及其工作方法与流程

1.本发明属于汽车悬架系统技术领域，具体涉及一种降低混合动力汽车的燃油消耗的混合动力汽车馈能悬架系统及其工作方法。


背景技术：

2.混合动力汽车兼具传统燃油汽车和电动汽车的优点，续航里程长排放低且动力强，在混动动力汽车中广泛应用的制动能量回收系统能降低燃油消耗，但混合动力汽车中仅有25％-40％的燃油能量被有效利用，因此混合动力汽车仍有很大的节能潜力。
3.悬架技术能够改善车辆乘坐舒适性和行驶安全性等方面的动态性能，其振动能量也具有很大的回收和重复利用价值，在混合动力汽车上应用馈能悬架可以改善汽车舒适性并且使用车辆本身电源不需要额外增加电池组，馈能悬架的控制是进行馈能研究的基础，对悬架进行控制的算法和策略不同，所达到的控制效果也有差异。因此设计一种混合动力汽车的馈能悬架系统使其具有舒适性和馈能性两种性能很有必要。
4.混合动力汽车能量流控制已提出了多种能量管理策略，而馈能悬架技术的引入，打破了车辆能量流的平衡，因此需要充分考虑馈能悬架对混合动力汽车的影响设计一种含有馈能悬架的能量管理策略。


技术实现要素：

5.针对现有技术所存在的上述不足，本发明目的是提供一种混合动力汽车馈能悬架系统及其工作方法，在满足舒适性时能提高车辆垂直振动加速度、悬架动挠度、车轮动载荷性能，在馈能时能提高能量回收率。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种混合动力汽车馈能悬架系统，包括车速模块、路面不平度模块、驾驶员命令模块、优化控制器、能量管理模块、动力系统模块、电池组、馈能悬架、加速度混合控制器；
7.所述的优化控制器接收到车速模块、路面不平度模块以及驾驶员命令模块的车速、路面等级、驾驶员选择的控制模式信息，得到悬架能量再生功率输入给能量管理模块，得到加速度混合控制器的混合系数s；所述能量管理模块接受到悬架能量再生功率，得到发动机以及电机扭矩输入给动力系统模块；
8.所述驾驶员命令模块调整混合动力汽车的车身垂直振动加速度、悬架动挠度、车轮动载荷性能、馈能悬架能量回收率；
9.所述的加速度混合控制器包括加速度传感器、速度传感器。
10.根据本发明又一实施例或前述任一实施例的汽车馈能悬架系统，其中，所述馈能悬架是一种半主动悬架，通过加速度混合控制器输出的阻尼系数cf来改变阻尼力，馈能悬架的振动能量输入到电池组中。
11.相应地，提供一种混合动力汽车馈能悬架系统的工作方法，所述驾驶员命令模块由驾驶员自行选择馈能或舒适模式，舒适模式使混合动力汽车的车身垂直振动加速度、悬
架动挠度、车轮动载荷性能提高，馈能模式使混合动力汽车的馈能悬架能量回收率提高。
12.所述的加速度混合控制器，通过优化控制器得到的混合系数s。
13.本发明的有益效果：
14.本发明所述的混合动力汽车馈能悬架系统及其工作方法，提供一种含有馈能悬架系统的混合动力汽车的能量管理策略，设计加速度混合控制器使其悬架具有舒适性和馈能性两种性能，在舒适性时能提高车辆垂直振动加速度、悬架动挠度、车轮动载荷性能，在馈能时能提高能量回收率。
附图说明
15.图1为本发明所述的混合动力汽车馈能悬架系统的原理示意图；
16.图2为本发明所述的混合动力汽车馈能悬架系统与传统被动悬架的车体垂直振动加速度随时间变化的对比示意图；
17.图3为本发明所述的混合动力汽车馈能悬架系统与传统被动悬架的悬架动行程随时间变化的对比示意图；
18.图4为本发明所述的混合动力汽车馈能悬架系统与传统被动悬架的车轮动载荷随时间变化的对比示意图；
19.图中，1、车速模块；2、路面不平度模块；3、驾驶员命令模块；4、优化控制器；5、能量管理模块；6、加速度混合控制器；7、电池组；8、动力系统模块；9、馈能悬架。
具体实施方式
20.下面通过参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，从而使对本发明保护范围的理解更为全面和准确。诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的部件以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它部件的情形。
21.如图1所示，一种混合动力汽车的馈能悬架系统包括：车速模块1、路面不平度模块2、驾驶员命令模块3、优化控制器4、能量管理模块5、动力系统模块8、电池组7、馈能悬架9、加速度混合控制器6。
22.所述的优化控制器4接收到车速模块1、路面不平度模块2以及驾驶员命令模块3的车速、路面等级、驾驶员选择的控制模式信息，得到悬架能量再生功率输入给能量管理模块5，得到加速度混合控制器6的混合系数s；所述能量管理模块5接受到悬架能量再生功率，得到发动机以及电机扭矩输入给动力系统模块8。
23.所述的加速度混合控制器6包括加速度传感器、速度传感器，通过优化控制器4，得到发动机以及电机扭矩输入给动力系统模块。
24.馈能悬架的动力学方程如下所示：
[0025][0026][0027]
[0028]
其中，ms为车体质量，m
t
为车轮质量，ks为悬架系统的等效刚度，k
t
为车轮的等效刚度，xs为车体的绝对位移，x
t
为车轮的绝对位移，xr为路面激励，co为悬架磁流变阻尼器的零场阻尼系数，cf为悬架磁流变阻尼器的可调阻尼系数，ff为悬架磁流变阻尼器的半主动控制力。
[0029]
所述的加速度混合控制器6包括加速度传感器、速度传感器，通过优化控制器4得到的混合系数s，通过以下控制规律得到馈能悬架阻尼系数cf：
[0030][0031]
其中为车身垂直振动加速度，为车身垂直振动速度，为轮胎垂直振动速度，c0为基础阻尼系数，c
fmax
为最大阻尼系数。
[0032]
所述馈能悬架是一种半主动悬架，通过加速度混合控制器输出的阻尼系数cf来改变阻尼力，馈能悬架的振动能量输入到电池组7中。
[0033]
所述车速模块采用速度传感器测量车速，路面不平度模块根据路面功率谱密度将路面分为8个等级。
[0034]
如图2-4所示，分别对应的是车体垂直振动加速度、悬架动行程、车轮动载荷效果对比图，其中实线为本专利所提出的一种混合动力汽车的馈能悬架系统，虚线为混合动力汽车被动悬架；通过可以看出本发明所设计的一种混合动力汽车的馈能悬架系统效果在对车体垂直振动加速度有明显的抑制作用，降低了悬架动行程，并能对车轮动变形起到抑制作用。
[0035]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种混合动力汽车馈能悬架系统，其特征在于：包括车速模块、路面不平度模块、驾驶员命令模块、优化控制器、能量管理模块、动力系统模块、电池组、馈能悬架、加速度混合控制器；所述的优化控制器接收到车速模块、路面不平度模块以及驾驶员命令模块的车速、路面等级、驾驶员选择的控制模式信息，得到悬架能量再生功率输入给能量管理模块，得到加速度混合控制器的混合系数s；所述能量管理模块接受到悬架能量再生功率，得到发动机以及电机扭矩输入给动力系统模块；所述驾驶员命令模块调整混合动力汽车的车身垂直振动加速度、悬架动挠度、车轮动载荷性能、馈能悬架能量回收率；所述的加速度混合控制器包括加速度传感器、速度传感器。2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车馈能悬架系统，其特征在于：所述馈能悬架是一种半主动悬架，通过加速度混合控制器输出的阻尼系数c
f
改变阻尼力，馈能悬架的振动能量输入到电池组中。3.根据权利要求1或2任一项所述的一种混合动力汽车馈能悬架系统的工作方法，其特征在于：所述驾驶员命令模块包括由驾驶员可选的两种模式：模式一：馈能模式，使混合动力汽车的馈能悬架能量回收率提高；模式二：舒适模式，使混合动力汽车的车身垂直振动加速度、悬架动挠度、车轮动载荷性能提高，两种模式通过馈能悬架阻尼系数c
f
进行调节；馈能悬架的动力学方程如下所示：馈能悬架的动力学方程如下所示：馈能悬架的动力学方程如下所示：其中，m
s
为车体质量，m
t
为车轮质量，k
s
为悬架系统的等效刚度，k
t
为车轮的等效刚度，x
s
为车体的绝对位移，x
t
为车轮的绝对位移，x
r
为路面激励，c
o
为悬架磁流变阻尼器的零场阻尼系数，c
f
为悬架磁流变阻尼器的可调阻尼系数，f
f
为悬架磁流变阻尼器的半主动控制力；所述的加速度混合控制器，通过优化控制器得到的混合系数s，通过以下控制规律得到馈能悬架阻尼系数c
f
：其中为车身垂直振动加速度，为车身垂直振动速度，为轮胎垂直振动速度，c0为基础阻尼系数，c
fmax
为最大阻尼系数。4.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车馈能悬架系统的工作方法，其特征在于：所
述车速模块采用速度传感器测量车速，路面不平度模块根据路面功率谱密度将路面分为8个等级。

技术总结
本发明涉及汽车悬架系统技术领域，公开了一种混合动力汽车馈能悬架系统及其工作方法，混合动力汽车馈能悬架系统包括车速模块、路面不平度模块、驾驶员命令模块、优化控制器、能量管理模块、动力系统模块、电池组、馈能悬架、加速度混合控制器。所述的优化控制器接收到车速模块、路面不平度模块以及驾驶员命令模块的车速、路面等级、驾驶员选择的控制模式信息，得到悬架能量再生功率输入给能量管理模块，得到加速度混合控制器的混合系数S；所述能量管理模块接受到悬架能量再生功率。本发明在满足舒适性时能提高车辆垂直振动加速度、悬架动挠度、车轮动载荷性能，在馈能时能提高能量回收率。在馈能时能提高能量回收率。在馈能时能提高能量回收率。


技术研发人员：邹大庆 丁仁凯 石放辉
受保护的技术使用者：江苏新能源汽车研究院有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/13