电磁馈能式悬架方案设计与节能分析

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《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》范文

《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》范文

《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》篇一一、引言随着新能源汽车与智能化驾驶技术的不断发展,车辆的节能与高效利用能源问题成为重要的研究方向。

在汽车工程中,悬架系统作为车辆行驶过程中的重要组成部分,其能量消耗不容忽视。

因此,研究基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换技术,旨在将悬架系统中的振动能量转化为可利用的电能,具有显著的现实意义和应用价值。

二、压电效应与馈能式悬架压电效应是指某些电介质在受到一定方向外力作用时,其内部产生极化现象,从而导致两端表面出现符号相反的束缚电荷。

利用这一原理,我们可以将汽车悬架系统中的振动能量转化为电能。

馈能式悬架是一种新型的悬架系统,它通过将压电材料应用于悬架结构中,实现了振动能量的收集与利用。

三、馈能式悬架的机电能量转换原理馈能式悬架的机电能量转换主要依赖于压电材料的正压电效应。

当汽车行驶过程中,悬架系统产生振动时,压电材料受到周期性应力作用,从而在材料内部产生电荷。

这些电荷通过电路连接,最终转化为可利用的电能。

此外,通过优化电路设计、提高压电材料的性能以及改进悬架结构等方式,可以有效提高机电能量转换的效率。

四、机电能量转换技术研究针对馈能式悬架的机电能量转换技术,研究主要围绕以下几个方面展开:1. 压电材料研究:探索具有高灵敏度、高能量密度的压电材料,以提高机电能量转换的效率。

2. 电路设计优化:通过优化电路参数、降低内阻等方式,提高电能输出的质量和效率。

3. 悬架结构改进:针对不同车型和驾驶需求,设计合理的悬架结构,以实现更好的振动能量收集效果。

4. 能量管理策略:研究如何有效地储存、管理和利用收集到的电能,以实现能量的高效利用。

五、实验研究与结果分析为了验证基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换技术的可行性,我们进行了实验研究。

通过在实车上进行测试,我们发现:1. 馈能式悬架能够有效将振动能量转化为电能,且输出电能随振动强度的增加而增加。

2. 通过优化压电材料和电路设计,可以有效提高机电能量转换的效率。

复合式电磁悬挂系统馈能特性分析

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车 辆 悬 挂 系 统 用 以 支 撑 车 体 "缓 和 路 面 激 励 "起 到隔振的作用'传统的被动悬挂系统通过固定阻尼 的减振器将振动能 量 以 热 能 形 式 耗 散"起 到 减 振 的 作 用 "但 这 使 减 振 器 温 升 过 大 而 影 响 其 性 能 和 寿 命 " 不利于节能需 求' 馈 能 悬 挂 通 过 一 套 馈 能 装 置"将 悬挂运动机械能转 变 为 电 能 进 行 回 收"节 能 的 同 时 起到保护减振器的 作 用"对 于 全 电 车 辆 和 新 能 源 车 辆具有很好的实用价值'
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《2024年基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》范文

《2024年基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》范文

《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展,对汽车的安全性和舒适性要求越来越高。

其中,汽车悬架系统作为车辆的重要组成部分,对提高车辆性能具有显著作用。

传统的悬架系统多以被动或半主动方式工作,而随着科技的发展,馈能式悬架系统逐渐成为研究的热点。

本文将重点研究基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换技术,探讨其工作原理、性能特点及潜在应用。

二、压电效应及其在馈能式悬架中的应用压电效应是指某些晶体在受到压力作用时,其内部正负电荷中心发生相对位移,从而产生电势差的现象。

基于这一原理,压电材料被广泛应用于传感器、换能器等领域。

在馈能式悬架中,压电材料被用于将机械能转换为电能,从而实现能量的回收与利用。

在汽车行驶过程中,路面不平、车辆振动等会产生大量的机械能。

传统的悬架系统无法有效利用这些能量,而馈能式悬架则可以通过压电材料将这些机械能转换为电能。

这种能量回收方式不仅可以提高车辆的能源利用率,还可以降低车辆振动,提高乘坐舒适性。

三、基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换原理基于压电效应的馈能式悬架系统主要由压电材料、能量转换电路和控制系统等部分组成。

当车辆在行驶过程中产生振动时,压电材料受到应力作用,产生电势差。

通过能量转换电路将这一电势差转换为电能,并储存起来供其他设备使用。

同时,控制系统根据车辆行驶状态和路面状况,实时调整悬架系统的阻尼和刚度,以实现最优的能量回收和减振效果。

四、性能特点及实验分析基于压电效应的馈能式悬架具有以下优点:一是能够有效地将机械能转换为电能,实现能量的回收与利用;二是通过实时调整悬架系统的阻尼和刚度,提高乘坐舒适性和行驶安全性;三是结构简单、成本低廉,易于实现量产。

为了验证其性能特点,我们进行了大量的实验研究。

实验结果表明,基于压电效应的馈能式悬架系统在回收能量和提高乘坐舒适性方面均表现出优异性能。

此外,该系统还具有较高的可靠性,能够适应不同的路况和驾驶需求。

《电磁馈能式主动悬架概述及研究开发》--重点参考

《电磁馈能式主动悬架概述及研究开发》--重点参考

「分析」电磁馈能式主动悬架概述及研究开发2019-02-111. 研究背景轮边或轮毂电机驱动的分布式驱动方案具有传动效率高、控制灵活、结构紧凑等突出优点,在汽车“电动化”进程中广受关注。

但较大的非簧载质量恶化了悬架性能,一定程度上制约了该方案的运用。

目前,国内外企业和高校的专家学者围绕抑制非簧载质量对悬架性能的不良影响展开了研究,主要技术手段包括:1 )轻量化设计:主要包括新型轻量化材料和高功率密度电机两个方面;2 )驱动系统和悬架系统一体化结构创新设计;3 )动力吸振器转移和消耗振动能量;4)主动/半主动悬架控制。

2. 现状概述2.1 市场与政策在国务院印发的《中国制造2025 》对研发一体化纯电动平台的进一步说明中,具体地提到了开发主动悬架系统。

采用电磁式作动器的主动悬架相比其他形式的主动悬架具有响应快、效率高、具有馈能潜力等优势,而且在汽车电动化进程中,电磁主动悬架需要的高压电源变得更容易获得。

因此,电磁主动悬架逐渐成为企业和高校的研究热点。

目前已实现量产的主动悬架类型,根据作动器的不同可主要分为油气式主动悬架、液压式主动悬架和空气弹簧主动悬架,但系统高能耗与节能环保的时代主题相悖。

考虑到车辆振动是一种能量来源,而传统被动、半主动悬架阻尼器通过发热耗散这部分振动能量未免可惜。

兼具响应快和高效特点的电磁式作动器,可灵活工作于主动和馈能模式,既弥补了现有主动悬架系统响应慢的缺点,又不与能耗要求相冲突,因而采用电磁式作动器的主动悬架,或可在悬架高性能和低能耗间取得平衡。

2.2 典型企业及产品米其林公司于1998 年研发了集成轮内驱动系统和电磁式主动悬架的总成,并申请了相关专利,如图 1 所示。

1 米其林主动轮Bose 主动悬架采用Linear Electromagnetic Motor (直线电磁电机)作为作动器,其整车布置如图2(a) 所示,系统能回收部分振动能量,总能耗 (充电和发电能量总和)约为汽车空调1/3 ,而有无主动悬架系统的车身姿态对比,如图2(b) 所示。

馈能悬架可行性分析

馈能悬架可行性分析

馈能悬架可行性分析引言馈能悬架(Energy harvesting suspension)是一种利用车辆行驶过程中的振动能量来发电的技术,可以为汽车提供更稳定的悬挂系统同时减少碳排放。

本文将对馈能悬架的可行性进行分析,探讨其在实际应用中的优劣势。

馈能悬架的原理馈能悬架主要包括悬架系统和发电装置两部分。

悬架系统通过弹簧和减震器来吸收和控制车辆行驶过程中的振动。

发电装置利用这些振动能量通过电磁感应原理或压电效应原理将其转化为电能。

馈能悬架的发电装置通常由电磁感应发电机或压电发电机构成。

电磁感应发电机通过由磁场和导体之间的相对运动产生的电磁感应来产生电能。

压电发电机则利用在压力作用下产生电荷分布不均匀而产生电能。

馈能悬架的优势节能减排馈能悬架可以将车辆行驶过程中的振动能量转化为电能,从而降低对传统动力系统的依赖。

这将有助于改善燃油经济性和减少尾气排放,对环保和可持续发展是一个积极的贡献。

提高行驶舒适性馈能悬架可以更好地控制车辆的悬挂系统,使得车辆在行驶过程中更加稳定平顺。

这将提高乘车舒适性,减少驾驶员和乘客的疲劳感,有利于长时间驾驶的安全性。

降低零件磨损和维修成本馈能悬架能够减少车辆在行驶过程中的振动和冲击,从而减少悬挂系统和其他相关部件的磨损。

这将延长车辆的使用寿命,并降低维修和更换零件的成本。

馈能悬架的挑战技术难题馈能悬架涉及到多个技术领域,包括机械、电子和材料等。

各个部分之间的协同工作和融合提出了挑战。

确保发电装置的高效转化和稳定性,以及对车辆悬挂系统的影响等问题都需要解决。

复杂的设计和控制馈能悬架系统需要更加复杂和精细的设计和控制。

需要考虑到悬架系统的弹性特性、能量转化效率、电能的储存以及与车辆动力系统的协同等方面。

这将增加系统的成本和复杂度。

成本和实用性问题馈能悬架的制造和安装成本较高,对于现有的车辆来说改装也有一定的难度。

此外,馈能悬架技术的实际应用在现实世界中还需要解决一些实用性问题,例如如何应对不同路况的振动和车辆的动态响应等。

电磁式汽车悬架能量回收与减振控制系统

电磁式汽车悬架能量回收与减振控制系统

摘要汽车悬架是连接车身与轮胎(或车桥)之间的重要部件,悬架除了传递力和力矩、提供良好的转向稳定性的作用之外,还可以缓冲由不平路面带来的振动和冲击。

悬架全面的影响着汽车行驶平顺性、操纵稳定性和安全性。

随着车辆技术的发展和市场需求,悬架的振动控制与能量回收成为了新的需求,而将两种功能合二为一的馈能悬架成为了悬架研究的热点。

(1)论文从馈能悬架执行器入手,给出了振动控制与能量回收悬架系统的总体方案。

该方案给出了利用执行器进行悬架振动控制与通过整流将执行器所回收电能回收至蓄能模块的基本原理和具体方法;(2)对主动悬架建模并对其特性进行仿真分析。

设计了基于粒子群算法优化的模糊PID 控制器,通过Matlab/Simulink平台仿真对比了不同控制器的主动控制效果;(3)对音圈电机进行建模,设计了电流滞环控制的驱动方案。

仿真结果表明该控制方案可以使电机有效跟踪参考电流,实现输出力的控制;(4)提出了外环为模糊PID控制与内环为电流滞环控制的双闭环控制方案,并通过仿真分析了其性能。

同时对能量回收电路也进行了仿真验证;(5)以实验室振动台负载条件为基础,设计并加工了1/4汽车悬架模型,搭建了馈能悬架实验平台,针对不同输入激励进行了试验。

试验结果表明所设计控制方案可以提高汽车行驶平顺性并能实现基本的能量回收。

关键词:馈能悬架,振动控制,能量回收,模糊控制优化,音圈电机,滞环控制本文工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。

IABSTRACTThe vehicle suspension is an important part between the body and the tire (or axle). In addition to transmitting torque and providing good steering stability, the suspension can also buffer vibration and shock caused by uneven road surface. The suspension comprehensively affects the ride comfort, operational stability and safety of the vehicle. With the development of vehicle technology and demand of the market, the vibration reduction control and energy harvesting of the suspension has become a new requirement from consumer, and energy-regenerative suspension with both functions has become a hot spot for vehicle suspension research.(1) The paper starts with the energy-suspension actuator and gives the overall scheme of the vibration control and energy recovery suspension system. The basic principles and specific methods are designed by the scheme include driving actuator for suspension vibration control and the recovering electric energy by the actuator through rectification to the energy storage module.(2) Modeling the active suspension and simulating its characteristics, designing a fuzzy PID controller based on particle swarm optimization, and comparing the active control effects of different controllers through Matlab/Simulink platform simulation.(3) Modeling the voice coil motor and designing the driving scheme of current hysteresis control. The simulation results show that the control scheme can make the motor effectively track the reference current and realize the output force control.(4) The performance of a double closed loop controller with outer loop fuzzy PID control based on particle swarm optimization and inner loop current hysteresis control is analyzed through simulation and the energy recovery circuit is also simulated and verified.(5) Based on the laboratory shaking table load conditions, a 1/4 car suspension bench model was designed, and a suspension experimental platform was built. The test was carried out for different input excitations. The test results indicated that the control scheme can improve the ride comfort of the car and achieve basic energy recovery.Keywords: Energy-regenerative suspension, Vibration control, Energy recovery, Fuzzy control optimization, V oice coil motor, Hysteresis controlII目 录第一章绪论 (1)1.1 研究背景与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 悬架原理结构 (2)1.2.2 悬架控制研究现状 (3)1.2.3 悬架馈能研究现状 (5)1.3 本文主要研究内容 (8)第二章电磁式馈能主动悬架系统总体方案 (9)2.1 馈能悬架系统工作原理 (9)2.1.1 馈能悬架系统结构 (9)2.1.2 平顺性标准与仿真路面建模 (10)2.1.3 主动悬架系统建模分析 (11)2.1.4 悬架阻尼特性分析 (13)2.2 振动能量回收原理 (14)2.2.1悬架振动能量耗散 (14)2.2.2电机能量回收原理 (15)2.2.3馈能悬架能量回收方案 (16)2.3 被动悬架动力学仿真与分析 (19)2.4 本章小结 (23)第三章汽车悬架主动振动控制研究 (24)3.1 PID控制 (24)3.1.1 PID控制原理 (24)3.1.2 PID参数作用与整定方法 (24)3.1.3 悬架PID控制仿真 (25)3.2 模糊控制原理 (25)3.3 参数模糊自整定PID控制 (27)3.3.1 参数模糊自整定PID控制原理 (27)3.3.2 建立模糊控制器 (28)3.3.4 模糊PID控制模型 (31)III3.4 基于粒子群算法优化的模糊PID控制器 (31)3.4.1 粒子群算法的基本原理 (31)3.4.2 粒子群算法流程 (32)3.4.3 基于粒子群算法的模糊PID控制器优化 (33)3.5 控制器仿真对比 (33)3.6 本章小结 (35)第四章电磁作动器模型与控制 (36)4.1 音圈电机及其工作原理 (36)4.2 电磁作动器建模 (37)4.3 电磁作动器的电流滞环控制 (39)4.3.1 电流滞环控制原理 (39)4.3.2 电流滞环仿真分析 (41)4.4 本章小结 (43)第五章控制系统设计 (44)5.1 馈能主动悬架系统硬件设计 (44)5.1.1 DSP及其外围电路 (44)5.1.2 传感器信号采集模块 (46)5.1.3 电流检测模块 (47)5.1.4 H桥驱动电路 (48)5.1.5 音圈电机驱动 (48)5.2 能量管理与储存模块设计 (49)5.2.3 能量控制电路 (49)5.2.4 蓄能电路 (50)5.3 基于DSP的悬架系统控制软件设计 (51)5.3.1 CCS开发环境 (51)5.3.2 软件设计 (51)5.4 本章小结 (53)第六章仿真与实验研究 (54)6.1 主动悬架双闭环控制系统仿真 (54)6.2 电磁式馈能悬架能量回收仿真 (56)6.3 音圈电机驱动实验 (59)6.4 悬架模型的加工与制作 (60)IV6.5 馈能悬架实验 (62)6.5.1 总体试验方案 (62)6.5.2 试验安装现场 (63)6.5.3 振动控制试验 (64)6.5.4 悬架馈能实验 (66)6.6 本章小结 (67)第七章总结与展望 (68)7.1 研究成果与总结 (68)7.2 研究不足与展望 (68)参考文献 (70)致谢 (74)在学期间的研究成果及发表的学术论文 (75)V图表清单图 1.1 汽车悬架示意图 (2)图 1.2 悬架的分类 (2)图 1.3 天棚阻尼控制原理图 (4)图 1.4 滚珠丝杠式馈能结构 (6)图 1.5 液电式馈能结构 (7)图 1.6 电磁式馈能结构 (7)图 2.1 馈能悬架工作原理 (9)图 2.2 仿真路面信号 (11)图 2.3 二自由度1/4车辆悬架模型 (12)图 2.4 电机的四象限运行原理 (15)图 2.5 馈能悬架能量回收方案 (17)图 2.6 电动机模式 (17)图 2.7 发电机模式 (18)图 2.8 buck-boost电路原理图 (18)图 2.9 电容交替充放电转移电能 (19)图 2.10 Simulink被动悬架模型 (20)图 2.11 被动悬架车身振动加速度 (20)图 2.12 被动悬架悬架动挠度 (20)图 2.13 被动悬架轮胎动载荷 (21)图 2.14 被动悬架能量谱密度 (21)图 2.15 阻尼系数与车身振动加速度均方根值关系曲线 (22)图 2.16 阻尼系数与减振器能量耗散关系曲线 (23)图 3.1 PID模块 (25)图 3.2 模糊逻辑控制系统原理框图 (26)图 3.3 参数模糊自整定PID控制原理 (27)图 3.4 偏差e与ec隶属度函数 (29)图 3.5 输出隶属度函数 (29)图 3.6 模糊PID控制器 (31)图 3.7 粒子群算法流程图 (32)VI图 3.8 PSO优化模糊PID原理图 (33)图 3.9 车身加速度 (34)图 3.10 悬架动挠度 (34)图 3.11 轮胎动载荷 (34)图 4.1 音圈电机结构原理图 (37)图 4.2 音圈电机等效电路 (37)图 4.3 音圈电机模型 (38)图 4.4 音圈电机固定负载 (39)图 4.5 音圈电机作动器简化模型 (39)图 4.6 单相电流滞环控制器 (40)图 4.7 单相滞环电流与开关周期关系 (40)图 4.8 音圈电机电流滞环控制 (41)图 4.9 音圈电机的作动力跟踪仿真 (42)图 4.10 作动力跟踪 (42)图 4.11 外环参考电流 (43)图 4.12 音圈电机线圈电流 (43)图 5.1 DSP电源电路 (45)图 5.2 DSP时钟电路 (45)图 5.3 DSP复位电路 (46)图 5.4 DSP JTAG接口电路 (46)图 5.5 加速度传感器电路 (47)图 5.6 电流检测电路 (47)图 5.7 H桥电机驱动电路 (48)图 5.8 控制系统硬件 (48)图 5.9 升降压型DC-DC变换器原理图 (49)图 5.10 DC-DC升压模块 (50)图 5.11 超级电容等效电路 (50)图 5.12 主程序流图 (52)图 5.13 中断服务程序 (52)图 6.1 主动悬架双闭环控制系统 (54)图 6.2 双闭环控制系统 (55)图 6.3 车身振动加速度 (55)VII图 6.4 悬架动挠度 (55)图 6.5 轮胎动载荷 (56)图 6.6 能量回收模块 (57)图 6.7 储能电容端电压 (57)图 6.8 定车速不同路面馈能值 (58)图 6.9 C级路面不同车速馈能值 (58)图 6.10 音圈电机实物图 (59)图 6.11 作动器控制电路 (59)图 6.12 定子电流对应电压值 (60)图 6.13 二自由度1/4悬架试验加工结构图 (60)图 6.14 电机座结构 (61)图 6.15 限位套筒 (62)图 6.16 馈能悬架试验原理 (62)图 6.17 馈能悬架试验测试现场 (64)图 6.18 主、被动悬架振动加速度对比 (65)图 6.19 主、被动悬架动挠度对比 (65)图 6.20 电机输出电压峰值 (66)图 6.21 频率与能量回收关系 (67)表 2.1 路面不平度分类标准 (11)表 2.2 被动悬架参数 (19)表 2.3 悬架振动响应量 (21)表 3.1 ∆K P模糊控制规则表 (30)表 3.2 ∆K I模糊规则控制表 (30)表 3.3 ∆K D模糊规则控制表 (30)表 3.4 主动悬架控制效果 (35)表 4.1 音圈电机参数 (42)表 6.1 馈能悬架控制前后对比 (56)表 6.2 实验仪器表 (63)表 6.3 主被动悬架振动响应对比 (64)表 6.4 输入信号频率与电机端电压关系 (66)表 6.5 能量回收变化 (67)VIII注释表c sky 天棚阻尼系数m1簧载质量或车身质量c0 减振器阻尼m2非簧载质量或车轮质量k1悬架弹簧刚度k2 轮胎等效刚度x1 簧载质量位移x2 非簧载质量位移x3 路面位移ζ 悬架阻尼比ωn 悬架固有频率r k 悬架刚度比r m悬架质量比 e 控制器输入偏差ec 控制器输入偏差变化率K P、K I、K D 比例、积分、微分系数iter max粒子群算法最大迭代次数ωmax, ωmin惯性权值(初始与最大迭代)ω(t) 限带白噪声G q (n0) 路面不平度系数IX缩略词缩略词英文全称PSO Particle Swarm Optimization VCM V oice Coil MotorDSP Digital Signal Processing X第一章绪论1.1研究背景与意义根据中国汽车工业协会的报道,去年的全世界50余个汽车市场,售出辆数高达8424万,同比上升5.6%。

《2024年基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》范文

《2024年基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》范文

《基于压电效应的馈能式悬架机电能量转换研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展,对汽车的安全性和舒适性要求日益提高。

悬架系统作为汽车的重要组成部分,其性能直接影响到汽车的行驶稳定性和乘坐舒适性。

传统的液压和机械式悬架系统虽然已经取得了显著的成果,但仍然存在能量消耗大、无法有效利用再生能源等问题。

因此,研究新型的馈能式悬架系统,特别是基于压电效应的机电能量转换技术,对于提高汽车性能和实现绿色环保具有重要意义。

二、压电效应与馈能式悬架系统压电效应是指某些电介质在受到外力作用时,其内部正负电荷中心发生相对位移,从而产生电极化的现象。

利用这一原理,我们可以将机械能转化为电能。

在汽车悬架系统中,通过将压电材料应用于悬架结构,可以实现机械能与电能的转换,为车辆提供能量回收功能。

馈能式悬架系统通过感应路面的不平度、车身的振动等信号,将这些信号转化为电能。

与传统的被动式悬架相比,馈能式悬架具有更高的能量利用效率和更好的减振性能。

此外,通过回收利用车辆行驶过程中产生的能量,馈能式悬架还可以为车载电器提供额外的能源支持。

三、基于压电效应的机电能量转换研究(一)压电材料的选择与应用在馈能式悬架系统中,压电材料的选择至关重要。

目前,常见的压电材料包括PZT(铅锌铋钛酸盐)和PVDF(聚偏二氟乙烯)等。

这些材料具有高灵敏度、高能量密度和良好的稳定性等特点,适用于汽车悬架系统的能量回收。

在应用过程中,需要将压电材料与悬架结构进行优化设计,以实现最佳的能量转换效果。

(二)机电能量转换原理基于压电效应的机电能量转换原理主要分为两个过程:一是将机械能转化为电能的过程;二是将电能用于驱动悬架系统实现减振的过程。

在第一个过程中,当车辆行驶过程中产生振动时,压电材料受到外力作用产生电极化现象,从而将机械能转化为电能。

在第二个过程中,通过控制器将电能转换为驱动信号,驱动执行机构实现悬架系统的减振功能。

(三)实验研究与性能分析为了验证基于压电效应的馈能式悬架系统的性能,我们进行了大量的实验研究。

馈能悬架技术研究综述

馈能悬架技术研究综述

馈能悬架技术研究综述戴建国;王程;刘正凡;朱建辉;胡晓明【摘要】车辆技术正在朝着电动化、智能化以及网联化方向发展,而作为汽车关键部件的悬架系统也正在发生着技术革新.传统悬架只能被动减振,已越来越不能满足车辆的高性能和高能效需求,主动悬架、馈能悬架技术逐渐成为研究热点.本文系统阐述了馈能悬架的发展历程,简要分析了当前研究现状,并从能量回收方式的不同列举了当前馈能悬架的主要分类,尤其对电磁式馈能悬架的不同类别进行了深入剖析.在此基础之上,探究了馈能悬架发展存在的技术难点,并指出后续馈能悬架技术发展的关键方向.所得结论对馈能悬架技术的发展具有重要的参考价值.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)030【总页数】9页(P131-139)【关键词】馈能悬架;能量存储;电磁;控制;效率【作者】戴建国;王程;刘正凡;朱建辉;胡晓明【作者单位】淮阴工学院交通工程学院,淮安223003;淮阴工学院交通工程学院,淮安223003;淮阴工学院交通工程学院,淮安223003;淮阴工学院交通工程学院,淮安223003;淮阴工学院交通工程学院,淮安223003【正文语种】中文【中图分类】U463.32随着传统能源的日渐消耗以及自然环境的不断恶化,能源与环境问题已成为人们关注的焦点。

作为国民支柱产业,车辆行业对能源与环境有着举足轻重的影响,当前车辆技术正朝着电动化、智能化以及网联化方向发展,节能环保已成为车辆技术发展的重要主题[1]。

悬架系统是车辆的关键部件,是保证车辆行驶平顺、操纵稳定的重要装置,但传统的悬架只能被动减振,越来越无法满足车辆技术快速发展的高性能和高能效需求,因此,主动悬架、馈能悬架技术逐渐成为研究热点。

主动悬架是指悬架系统的刚度和阻尼能根据车辆的行驶条件(车辆的运动状态和路面状况等)进行动态自适应调节,使悬架系统始终处于最佳减振状态。

主动悬架具有可控制车身高度、提高通过性,兼顾汽车平顺性与操稳性等优点[2]。

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电磁馈能式悬架方案设计与节能分析
随着科技的进步,电磁馈能式悬架方案的应用越来越广泛,因为它能够提供更好的行驶舒适度和更高的悬架可靠性。

本文将分析电磁馈能式悬架方案的设计和节能性能。

设计方案
电磁馈能式悬架是一种基于磁悬浮技术的新型悬架方案,它利用电磁力和永磁力来悬浮车身,从而有效地减少了车辆行驶时与地面的摩擦力。

其主要组成部分包括电磁铁、永磁体、控制器和传感器等。

设计一个电磁馈能式悬架方案需要考虑以下因素:
1.悬架的质量和体积:悬架的质量应尽量轻,以减小车辆的自重,从而减小车辆的能耗。

2.永磁体的选择:永磁体应具有足够的磁力,以提供足够的悬浮力,同时也应具有高温度稳定性和长寿命。

3.电磁铁的设计:电磁铁应具有足够的绕组数和电流,以提供足够的电磁力,并且在高速行驶时的热量应得到合理的处理。

4.控制器和传感器的设计:控制器和传感器应能够实时监测车辆的位置和速度,并通过调节电磁铁的电流和永磁体的位置来实现适当的悬浮力。

节能分析
相对于传统的液压式悬架,电磁馈能式悬架具有显著的节能优势,主要体现在以下几个方面:
1.减小行驶阻力:由于车辆的自重得到减轻,因此行驶阻力也将得到减小。

2.提高车辆能效:由于电磁馈能式悬架能够提供更好的行驶舒适度和更高的悬架可靠性,因此车辆的能效也将得到提高。

3.减少液压损耗:传统的液压式悬架需要通过液压泵和液压缸等部件来实现悬浮,这些部件会带来相应的液压损耗,而电磁馈能式悬架则无需这些部件,可以减少液压损耗。

4.提高能量回收效率:电磁馈能式悬架可以通过车轮负荷的涨落来产生电能,这些能量可以被回收到动力系统中,从而提高车辆的能量利用效率。

总之,电磁馈能式悬架方案的设计和节能性能需要综合考虑多方面因素,它在未来将会成为汽车行业的重要发展方向。

电磁馈能式悬架方案相较于传统悬架方案具有更优秀的性能,不仅存在在节能方面的优秀表现,更为优秀的悬浮性能,让行驶变得更加平稳。

因此,在新能源汽车、高铁等领域,电磁馈能式悬架已成为重点研究对象。

在具体应用中,我们还可以看到电磁馈能式悬架的优势。

首先,它提高了行驶舒适度。

由于电磁馈能悬架能够有效降低
车辆的行驶阻力,减少震动噪声,使车内乘客感受到的颠簸和噪音会明显降低。

事实上,电磁馈能式悬架已成为新型高速列车、地铁等新能源交通工具的首选方案。

其次,电磁馈能式悬架方案能够提高车辆的性能。

它能够改善高速行驶时的稳定性和行驶过程中的过弯性能,从而能够提高车辆的安全性和可靠性。

并且,在高速行驶时悬浮设计能够起到减小涡流的效果,大大减少行驶时的气动阻力,提升车辆的速度和动力性。

最后,电磁馈能式悬架还可以提升车辆的节能性能。

电磁馈能悬架利用车轮负载的大小变化来产生电能,这些能量可以被回收到动力系统中,从而提高车辆的能量利用效率。

相较而言,传统的液压式悬架需要通过液压泵和液压缸等组件来实现悬浮,这些部件会产生液压损耗,而电磁馈能式悬架则无需这些部件,可以节约部件和降低系统复杂度,减少液压损耗。

总的来说,电磁馈能式悬架方案在减小行驶阻力、提高车辆的安全性和可靠性、提高车辆在过弯性能方面表现更加突出,还具有极佳的能量回收性能,成为新能源汽车、高铁等领域进行深入研究的热点之一。

未来,随着该技术的不断优化,电磁馈能式悬架的应用将会更加广泛,推动交通出行领域的进一步发展。

电磁馈能式悬架的技术优势在于其独特的悬浮机制。

该悬浮机制基于电磁感应原理,利用电磁场作用产生反向磁场驱动悬架对地面施加的力,而悬架升降的过程中又会产生电能,从而实现能量回收。

这种悬浮机制的优异特性可以归结为以下几个方面。

首先,电磁馈能式悬架具有很好的粗糙路面适应性。

悬浮高度可以根据导体与地面之间的距离和导体上方的负载体重的大小自适应调整。

因此,无论地面是平坦或者粗糙,电磁馈能式悬架总能表现出优异的悬浮性能,使得驾驶者在行驶过程中能够更加轻松以及安全。

其次,电磁馈能式悬架能够更有效地减少颠簸。

该悬架对于通常由路面所产生的颠簸能够做出更快且准确的反应。

通过产生反向磁场对悬架进行调整,能够使整车在行驶过程中更加平稳,乘客能够感受到少颠簸的旅行,从而让驾驶变得更加愉悦。

此外,电磁馈能悬架也可以实现硬度的自适应调节,以适应高速行驶和急停等不同情况。

再次,电磁馈能式悬架的行驶效率也超越了传统的液压悬架。

由于电磁馈能悬架的机制使其可以更有效地减少行驶阻力,因此能够更加平稳地行驶。

而传统的液压悬架需要依靠各类部件支持,造成液压泵的排放,降低车辆行驶效率。

因此,电磁馈能式悬架在减少车辆能量损失,以及减少环境污染上具有了显著优势。

最后,还有一个重要的优势是电磁馈能式悬架方案相比传统悬架方案更加安全。

当车辆行驶在过弯曲线时,由于车身倾斜和路面不平等因素,容易导致转向失控以及侧翻,从而带来风险。

而电磁馈能悬架利用了离散控制算法,能够在1毫秒内对悬架进行调整,确保车辆行驶在稳定状态下。

这样可以提升车辆的安全性,防止因路况不良而发生交通事故。

总之,电磁馈能式悬架的优异特性在于其基于电磁感应原理将悬架升降的过程中所产生的能量进行回收,并能够针对车身运动状态做出更加明确的响应。

这种悬浮机制的特性赋予了其在车辆行驶效率和安全性能方面的突出表现,已经得到了市场的广泛认可。

随着电磁馈能式悬架技术的进一步革新和发展,相信它会在日后汽车领域得到更广泛的应用。

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