一种馈能型主动空气悬架系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车电子空气悬架的自动控制以及能量回收领域，具体涉及一种馈能型主动空气悬架系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]现代汽车的电子控制空气悬架系统，其刚度和阻尼是分别由空气弹簧的高度和节流孔直径共同作用实现的；节流孔对空气弹簧的刚度影响，主要是体现在增加开度时有利于降低弹簧的动刚度，节流孔全部闭合时动刚度最大，随着节流孔开度的增加弹簧的动刚度不断降低；在空气弹簧受力变形时，主气室与附加气室之间将产生压力差，气体流经节流孔时，由于阻力作用而吸收一部分能量，因此具有阻尼作用，由于节流孔开度的可调节，一次可以对空气悬架的阻尼连续调节，当节流孔的直径足够大时，阻尼作用趋于零，当节流孔足够小时，阻尼区域无穷大，即为无附加气室时的特殊情况，车体的垂向平稳性和舒适性随节流孔的直径增加而明显改善。
[0003]同时汽车在行驶过程中，会由于汽车的振动而消耗大量能量，有研究表明振动所消耗的能量还要远远大于汽车制动所消耗的能量，如果能有效回收能使电动汽车的续航里程增加20%?30%，因此能够将汽车振动所消耗的能量进行有效的回收，会更好的达到节能的目的。
[0004]随着人们对汽车乘坐舒适性要求的提高，新型的智能空气悬架系统由于能够更好的提供悬架刚度和阻尼，而被广泛的应用于新型客车、混合电动汽车、以及高级轿车上，但空气悬架的会在汽车行驶中消耗更多的能量，因此对于空气悬架能量的回收是十分必要的。
[0005]本发明提供一种馈能型主动空气悬架系统及其控制方法，同时实现空气弹簧阻尼调节和能量回收，且对阻尼调节的范围比节流孔更广。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了同时实现空气悬架馈能和主动控制，而提供一种馈能型主动空气悬架系统及其控制方法，同时实现空气弹簧阻尼调节和能量回收，在保证稳定性、安全性和回收能量的基础上，提高车辆的操纵稳定性、平顺性和舒适性。
[0007]本发明的技术方案是:一种馈能型主动空气悬架系统，包括空气弹簧减震器、检测机构、气压马达、发电设备和电子控制单兀ECU ；
[0008]所述空气弹簧减震器包括主气室和副气室；所述副气室上设有单向阀，所述主气室与所述气压马达通过气压管道连接，所述主气室与所述气压马达之间的气压管道上设有电磁阀a，所述气压马达通过气压管道与所述副气室相连通，所述气压马达与所述副气室之间的气压管道上设有电磁阀e;
[0009]所述发电设备包括电机/发电机、整流电路和蓄电池；所述气压马达与所述电机/发电机连接，所述电机/发电机通过所述整流电路与所述蓄电池电连接；
[0010]所述检测机构包括气体压力传感器a、气体压力传感器b、高度传感器和垂直加速度传感器，所述气体压力传感器a和所述高度传感器设于所述主气室内，所述气体压力传感器b设于所述副气室内；所述垂直加速度传感器安装在车轮与车身之间；
[0011]所述电子控制单元EOT包括输入模块、运算模块、压力控制模块、电机/发电机控制模块和输出模块；
[0012]所述输入模块与所述气体压力传感器a、所述气体压力传感器b、高度传感器和所述垂直加速度传感器电连接，所述输入模块用于接收所述气体压力传感器a和所述气体压力传感器b检测的气体压力信号，所述高度传感器检测的高度信号，以及所述垂直加速度传感器检测的垂直加速度信号，并将气体压力信号、高度信号和垂直加速度信号传送给所述运算模块；
[0013]所述运算模块用于根据气体压力信号比较所述主气室与所述副气室之间的压力大小，根据高度信号和垂直加速度信号计算所述空气弹簧减震器所需的阻尼大小，并计算出所述气压马达所需的转速，并将压力大小结果传送到所述压力控制模块，将压力大小和阻尼大小以及转速的结果传送到所述电机/发电机控制模块；
[0014]所述压力控制模块用于根据压力大小的结果生成压力控制指令，并传送到所述输出模块，所述输出模块分别与所述电磁阀a和所述电磁阀e电连接，所述输出模块用于根据压力控制指令控制所述电磁阀a和所述电磁阀e的开启和关闭；
[0015]所述电机/发电机控制模块用于根据压力大小和阻尼大小以及转速的结果生成所述电机/发电机的模式控制指令和电机转速控制指令，并传送到所述输出模块，所述输出模块还与所述电机/发电机电连接，所述输出模块还用于根据所述电机/发电机的模式控制指令控制所述电机/发电机为电机模式或发电机模式，根据电机转速控制指令控制所述电机/发电机的电机转速。
[0016]上述方案中，还包括电磁阀b、电磁阀d、高压储存罐和低压储存罐；
[0017]所述高压储存罐通过气压管道与所述气压马达相连通，所述电磁阀b设置在所述高压储存罐与所述气压马达之间的气压管道上；
[0018]所述气压马达通过气压管道与所述低压储气罐相连通；所述电磁阀d设置在所述气压马达与所述低压储气罐之间的气压管道上；
[0019]所述电子控制单元ECU还包括高度控制模块；所述高度控制模块与所述运算模块和所述输出模块电连接；
[0020]所述运算模块还用于计算车身高度、对比检测的高度值与设定的高度值，判断汽车提升还是降低车身高度，并将车身高度调整的判断结果传送到所述高度控制模块和所述电机/发电机控制模块；
[0021]所述高度控制模块根据车身高度调整的判断结果生成车身高度调节指令，并将车身高度调节指令传送到所述输出模块；所述电机/发电机控制模块用于根据车身高度调整的判断结果生成所述电机/发电机的模式控制指令和电机转速控制指令，并传送到所述输出丰吴块。
[0022]所述输出模块还与所述电磁阀b和所述电磁阀d电连接，所述输出模块还用于根据车身高度调节指令控制所述电磁阀b和所述电磁阀d的开启和关闭。所述输出模块还与所述电机/发电机电连接，所述输出模块还用于根据所述电机/发电机的模式控制指令控制所述电机/发电机的工作模式。
[0023]进一步的还包括空气压缩机和电磁阀c ；
[0024]所述空气压缩机的一端与所述低压储存罐通过气压管道相连通，另一端通过气压管道与所述高压储存罐相连通；所述电磁阀c设置在所述空气压缩机与所述低压储存罐之间的气压管道上；
[0025]所述电磁阀c与所述输出模块电连接，所述输出模块还用于控制所述电磁阀c的关闭和开启。
[0026]—种根据所述馈能型主动空气悬架系统的控制方法，包括阻尼调节步骤，所述阻尼调节步骤为:
[0027]S1、汽车行驶过程中，由于所述主气室和所述副气室之间设有所述单向阀，所述主气室与所述副气室之间会产生压力差，所述气体压力传感器a、所述气体压力传感器b、所述高度传感器和垂直加速度传感器分别实时检测所述主气室的气体压力、所述副气室的气体压力、所述主气室的高度和车身垂直加速度信号，并将检测的气体压力信号、高度信号和车身垂直加速度信号通过所述输入模块传送到所述运算模块；
[0028]S2、所述运算模块根据气体压力信号比较所述主气室与所述副气室之间的压力大小，根据高度信号和垂直加速度信号计算所述空气弹簧减震器所需的阻尼大小、所述气压马达所需的转速，并将压力大小结果传送到所述压力控制模块，将压力大小和阻尼大小以及转速的结果传送到所述电机/发电机控制模块；
[0029]S3、当发电时所需阻尼大小满足舒适性要求，且所述主气室压力大于所述副气室，所述电机/发电机控制模块生成发电机模式控制指令并传送给所述输出模块，所述输出模块控制所述电机/发电机为发电机模式，进行振动的能量回收；
[0030]当发电时所需阻尼大小不能满足舒适性要求，所述电机/发电机控制模块生成电机模式控制指令和电机转速控制指令，并传送给所述输出模块，所述输出模块控制所述电机/发电机为电机模式，并控制所述电机/发电机的电机转速，当需要较大的阻尼时控制电机反转，当需要较小的阻尼时控制电机正转。
[0031]进一步的，所述步骤S3中的振动的能量回收具体步骤为:
[0032]当Pi大于P 2时，所述输出模块控制所述电磁阀a和所述电磁阀e同时打开，高压气体从所述主气室通过所述电磁阀a流经所述气压马达，推动所述气压马达转动，从而使所述发电机发电，再通过所述电磁阀el5进入所述副气室；当Pi等于或者小于？2时，所述输出模块控制所述电磁阀a和所述电磁阀e同时关闭。
[0033]上述方案中，还包括汽车高度调节能量回收步骤，所述汽车高度调节能量回收步骤为:
[0034]S4、所述高度传感器检测所述主气室的高度信号，并将高度信号传送到所述输入模块，所述输入模块将高度信号传送到所述运算模块；
[0035]S5、所述运算模块根据高度信号计算车身高度、对比计算的车身高度值与设定的高度值，判断汽车提升还是降低车身高度，并将高度调节判断结果传送到所述高度控制模块；并将车身高度调整的判断结果传送到所述高度控制模块和所述电机/