直线电机式电磁主动悬架的能量输出控制方法与流程

本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种直线电机式电磁主动悬架的能量输出控制方法。

背景技术：

主动悬架可显著改善车辆总体性能早已达成行业共识，但高能耗一直是限制其在市场上推广的主要因素之一。采用电磁直线电机作为执行器的主动悬架为这个矛盾的解决提供了契机。直线电机可以利用电磁感应原理将车辆振动能量转化为电能反馈至电机，实现了在改善车辆性能的同时降低能耗的目的。

传统直线电机式电磁主动悬架只注重改善车辆动力学性能，只是一味提供电流进行动力学控制，没有对电流输出施加任何控制，即未考虑系统电源馈电的情况，始终使实际电压ur等于理想电压ua进行输出。采用这种控制方式进行电压电流输出，当电源不足以提供理想电压ua时，若系统仍然输出以电压ua进行输出，电源就会出现馈电的情况，且电源会受到损坏，同时能量消耗较大，能量回收比例大幅度降低。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种不会损坏电源，且能有效提高能量回收比例的直线电机式电磁主动悬架的能量输出控制方法。

本发明技术方案为：一种直线电机式电磁主动悬架的能量输出控制方法，设定电源向外供电阈值emin，并计算出系统的理想功率ec，比较emin与ec的大小，

当ec＜emin时，将实际电压ur按照ur＝ua进行输出；

当ec≥emin时，根据实际控制力f、电枢回路电阻ra、直线电机动线圈所在处的平均气隙磁密度bδ、悬架伸缩速度v计算实际电压ur的值，并以计算出的实际电压值进行电压输出；

根据实际电压ur计算出实际电流ir，并以实际电流ir进行电流输出；

所述ua为理想电压。

进一步的，当ec≥emin时，实际电压ur的值为：

进一步的，所述实际电流ir的计算公式如下：

进一步的，所述理想功率ec＝uaia，其中，所述fa为理想控制力。

进一步的，所述实际控制力f的计算公式如下：f＝θ·fa，fa为理想控制力，θ为放电比例系数。

进一步的，所述电源向外供电阈值emin根据整个系统实际的用电情况进行设定。

本发明的有益效果：根据整个系统实际的用电情况设定一个电源向外供电阈值emin，通过比较emin与理想功率ec之间的关系，对实际电压ur的值进行调整，使实际电压ur在ec≥emin时，根据实际控制力f、电枢回路电阻ra、直线电机动线圈所在处的平均气隙磁密度bδ、悬架伸缩速度v进行计算。整个控制方式更加合理，在保证了优秀的动力学性能的前提下，即限制了电源部分能量输出，起到保护电源的作用，又间接提高了能量回收比例。

附图说明

图1为本发明的控制流程图；

图2为本发明车身垂向加速度时域波形图；

图3为本发明轮胎动载荷时域波形图；

图4为本发明净消耗能量时域波形图；

图5为本发明能量回收比例时域波形图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

如图1所示，本发明一种直线电机式电磁主动悬架的能量输出控制方法具体实施步骤如下：

(1)计算理想控制力fa：根据主动悬架选用的主动控制算法，确定主动悬架所需要的理想控制力fa；

(2)计算理想电压ua和理想电流ia：根据理想控制力fa、电枢回路电阻ra(动圈本身电阻以及和它串联的驱动电路中的电阻之和)、直线电机动线圈所在处的平均气隙磁密度bδ、电机动圈绕组导体的总长度l、电机推力系数kf＝bδl、电枢(动子)切割磁力线的速度即悬架伸缩速度v，确定理想电压和理想电流分别为和

(3)计算理想功率ec：根据理想电压ua和理想电流ia，确定理想功率ec＝uaia；

(4)计算实际电压ur：根据理想功率ec、理想电压ua、电源向外供电阈值emin、理想控制力fa、放电比例系数θ(0＜θ＜1)，确定实际电压ur，当ec＜emin，ur＝ua；当ec≥emin，f＝θ·fa，

(5)计算实际电流ir：根据实际电压ur，确定

(6)根据计算出的实际电压ur和实际电流ir进行电压和电流输出。

其中，电源向外供电阈值emin根据整个系统实际的用电情况进行设定，本实施例中放电比例系数θ取0.7。

为进一步判定本控制方法的能量回收比例性能，后续对能量回收比例进行了计算和仿真，其中，计算过程如下：

计算实际功率er：根据实际电压ur和实际电流ir，确定实际功率er＝urir；

计算系统消耗能量wcon：根据实际功率er和工作时间t，当er＞0时，确定系统消耗能量

计算系统回收能量wreg：根据实际功率er和工作时间t，当er≤0时，确定系统回收能量

计算系统能量回收比例λ和能量净消耗w：根据系统消耗能量wcon和系统回收能量wreg，确定系统能量回收比例和净消耗能量w＝wcon-wreg。

通过仿真计算，车身垂向加速度、轮胎动载荷时域波形图如图2和图3所示。通过两图可知采用本控制方法后主动控制效果依然良好，且较被动悬架有明显改善。能量净消耗以及能量回收比例时域波形如图4和图5所示。通过两图可知采用本控制方法后的净消耗能量要明显少于现有技术，前者只为后者的40％；采用本控制方法前后系统的能量回收比例分别为28％和40％。以上结果证明了采用本控制方法可以大幅度地提高系统能量回收比例。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。