馈能悬架
新型馈能型悬架及其工作原理
第４３卷第１１期机械工程学报ｖｏｌ４３Ｎｏ１１２００７年１１月ＣＨＩＮＥＳＥＪ０旺丌｛ＮＡＬ０ＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＮｏｖ２００７新型馈能型悬架及其工作原理＋陈士安何仁陆森林（江苏大学汽车与交通工程学院镇江２１２０１３）摘要：为回收汽车悬架间被减振器消耗的振动能量．提出一种集减振与回收振动能量功能于一体的新型馈能型悬架，并研究该新型馈能型悬架的工作原理。
首先对馈能型悬架的关键部件——馈能装置的力学特性进行理论分析与试验测定。
通过解析馈能装置作用在簧载质量上的馈能阻尼力得知：馈能装置的力学特性由其结构确定的粘性阻尼参数和类似库伦阻尼参数体现。
进而建立馈能型悬架的动力学模型，并在汽车毗７２ｂ，ｈ的速度行驶于ｃ级路面的随机输入条件下对其进行数值仿真。
仿真结果显示：馈能型悬架吸收发动机的平均功率略小于被动悬架，但有高达８４％的吸收功率被馈能装置回收；馈能型悬架的使用性能也明显优于被动悬架，说明使用馈能型悬架来改善汽车的行驶平顺性和燃油经济性在理论上是可行的。
关键词：汽车悬架馈能型悬架力学特性数值仿真中图分类号：ｕ４６３３３０前言１馈能型悬架的工作原理悬架是汽车重要的结构与功能部件，对汽车的性能影响重大。
目前国内外汽车上使用的主要是传统的被动悬架，此外，悬架研究的热点还包括半主动悬架【１１、空气弹簧悬架‘２１和主动悬架【３】ｏ通常的半主动悬架通过实时可调的阻尼元件消耗悬架间的振动能量来实现减振。
空气弹簧悬架实际上是一种采用非线性变刚度弹簧技术的被动悬架，它带有压缩空气供给装置，能根据汽车载重量的变化改变空气弹簧的刚度，可维持悬架系统的固有振动频率几乎不变，车身的高度（或静挠度）基本不变，因此它的空载和满载行驶平顺性都比较好。
主动悬架是含有一个有源可控元件组成的闭环或开环控制系统的悬架装置，根据汽车的运动状态及外部输入做出反应，来抑制车身振动、车轮动载荷、悬架动挠度和调整车身姿势，使汽车获得展佳的行驶状态。
磁力馈能主动悬架稳定性分析
磁力馈能主动悬架稳定性分析
陈丽;许丽;周冉;孙凤
【期刊名称】《沈阳工业大学学报》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】为了提高车辆行驶平顺性和安全性,提出了一种新型磁力馈能主动悬架,并研究其稳定性。
采用BP神经网络PID控制算法(BP-PID)搭建磁力馈能主动悬架控制系统,利用MATLAB/Simulink进行理论仿真。
建立B级和C级随机路面,仿真分析不同速度、不同等级下,磁力馈能主动悬架的稳定性。
结果表明,相比于被动悬架效果和PID控制的磁力馈能主动悬架效果,采用BP-PID控制可明显提高悬架稳定性。
B级随机路面60 km/h时车身垂直加速度改善了45.90%,证明了BP-PID控制的合理性,可有效提升悬架稳定性。
【总页数】7页(P298-304)
【作者】陈丽;许丽;周冉;孙凤
【作者单位】沈阳工业大学人工智能学院;沈阳工业大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH212
【相关文献】
1.限定舒适性的馈能主动悬架系统可回馈能量分析
2.直线电机馈能悬架半主动控制特性的仿真分析
3.液电式馈能半主动悬架控制特性仿真分析与能量回收验证
4.混合悬架双向馈能半主动系统设计与分析
5.磁力悬架的馈能特性分析与实验验证
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滚珠丝杠式馈能悬架的平顺性仿真分析
本 文对汽 车传统 悬架 和滚 珠丝 杠馈 能式 悬架 做 了阶跃激 励振动 仿真试 验和 随机路 面激励 振动 仿真试 验 ， 通 过对仿 真结果 的分析对 比， 证 明 该 馈 能 悬 架 在 保 证 振 动 能 量 回 收 的 同 时 也 具 有 良好 的
平顺性 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ５ — ２ ５ 作者简介 ： 李柏姝 （ １ ９ ６ ９ － ） ， 女， 辽宁省康平县人 ， 博士 ， 副教授 。主要从事现代设计方 法 、 汽 车先进设计 与制造技术等研究 。
汽 车 悬 架是 汽车 的主要 总成 之 一 ，可 显 著 改善 汽 车 的 平顺 性 ， 汽 车在 正 常行 驶 时 ， 由不 平 路 面 激励 会 引 起 车 身振 动 ，传 统悬 架 会 将 这部 分 振 动 能量 转
１ 悬架 系统理 论模型建立
馈 能悬 架模 型 如 图 １ 所 示 。 在 ＡＭ Ｅ Ｓ ｉ ｍ 软件 的
一 －
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图 ５ 馈 能悬 架车 身 加 速 度
针 对悬 架 振 动 系统 而 言 ，就 影 响 乘 员舒 适 性 的 车 身加 速度 进 行 比较 。分 析 图 ４ 、 图 ５发 现馈 能悬 架
由滚珠 丝杠结合永磁直流无刷力矩 电机构成的主动 悬架作动器方案 。吉林 大学 的王伟华 、 于长淼［ ６ １ 提出 了由齿 轮齿条机构结合直流伺 服电机构成的主动悬
架作动器方案例 ， 并进行了仿真分析。
图 １ 四分之一车辆馈能悬架 Ａ ＭＥ Ｓ ｉ ｍ模 型
汽车馈能悬架技术研究综述
汽车馈能悬架技术研究综述刘慧军; 陈双; 薛少科; 金旭【期刊名称】《《汽车实用技术》》【年(卷),期】2019(000)016【总页数】3页(P60-61,82)【关键词】馈能悬架; 能量存储; 控制【作者】刘慧军; 陈双; 薛少科; 金旭【作者单位】辽宁工业大学辽宁锦州 121001【正文语种】中文【中图分类】U463.8前言全球能源日趋紧缺，自然环境也不断恶化，使用新能源和保护环境已迫在眉睫。
馈能悬架技术是指悬架具有将车轮行驶过程中产生的振动能量进行一定量回收、存储并加以利用的能力[1]。
馈能悬架将汽车振动能量回收、储存并利用，可大幅度提升汽车的能效，馈能悬架不仅能实现主动控制的能力，还可以将能量回收再利用，减轻能源负担，提升汽车的综合性能。
1 馈能悬架的研究现状最早进行馈能悬架研究的是Karnopp[2]，来自加利福尼亚大学戴维斯分校，他对主动悬架能量耗散情况进行研究分析，发现了减振器能量损失机理。
Velinsky[3]也研究了能量耗散情况，他是首先建立四自由度后悬架模型，然后对轮胎的相对速度和悬架减振器进行分析研究。
Bose 公司开发了一种电磁感应式馈能悬架，用于回收路面振动能量，但没有实现能量的储存，与一般的主动悬架相比，Bose 公司开发的这种馈能悬架可以节省三分之一的能量消耗。
2 馈能型悬架的分类机械式馈能悬架系统的馈能方式主要是通过增加机械传动机构将车辆振动能量传递给气压或液压储能装置进行能量存储；电磁式馈能悬架系统的馈能方式主要是用电磁作动器代替传统减振器，将车辆振动能量转化为电能进行储存。
2.1 齿轮齿条式馈能悬架当车辆行驶在不平路面发生振动时，齿轮齿条机构将悬架上下往复的线性运动转化为电机转子的旋转运动，从来带动电机发电，最后将这部分电能进行储存并再次利用。
齿轮齿条机构是关键部件，将振动机械能传递给电机进行能量回收。
但这种馈能悬架很容易失效，因为路面激励冲击过大时，齿轮齿条很容易断裂。
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。
电磁馈能式悬架方案设计与节能分析
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。
馈能悬架介绍
Ia
V
可调电压U
M
E
M
E
悬架：
导向机构
作用：传递路面与车身之间各种力及力矩（除垂直力） 类别：麦夫逊式，双叉式，多连杆式 影响：不同导向结构，在汽车运动时，对车轮的定位参数及轮距影响不同，进而汽车运 动性能
弹
簧（K）
它用二个主要作用：1.承载车身质量，即承载。2.暂存路面（或车身）的动能，随后缓 慢 传递给车身（或路面），即缓冲及传递垂直载荷。常用的用螺旋弹簧 影响：主要影响汽车振动的固有频率
E T
架的死区特性及阻尼力）
Ra Ia U M E
减振器的基本状态：
工作行程：200mm 自由行程：100mm 国标规定一般情况下试验速度：0.524m/s
最大额定阻力：1500-2500N
其中： L1：最小压缩长度 S： 行程 L1+S：最大拉伸长度 D2：防尘罩外径 D1：贮液缸外 径。
工作行程和长度可根据需要定
半主动悬架
K及C可根据路面因素，按储存在计算机中的各种条件下最优弹簧和减振器的优化参数指令 来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态
主动 悬 架
K及C可以根据路面因素、汽车运动参数及平顺性和安全要求进行实时调整
（由于刚度不容易调整，所以目前半主动悬架和主动悬架的调节主要集中在C的调节上）
主/被动悬架仿真模型
悬架
路面
国外的馈能悬架：
BOSH直线电机式馈能悬架
线圈通电后可使悬架总成依据簧载质量和非簧载质量的相对位置的不 同而伸张或收缩。
液力式馈能悬架
GenShock
当汽车随路面形状上下运动时，悬架带动活塞推动液压 油，高压油推动液压马达转运，从而带动发电机发电，将振 动能转化为电能。
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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J I A N G S U U N I V E R S I T Y
馈能型车辆主动悬架技术
班级：运输1101
姓名：***
学号：**********
日期：2014.12.12
馈能型车辆主动悬架技术
（杨阳阳）
（运输1101,3110405012）
摘要：汽车在道路上行驶时，路面不平激励会引起汽车的振动。
汽车振动主要靠悬架系统中的弹性元件和阻尼元件进行缓冲和衰减，以保持乘员的舒适性。
通常情况下这部分振动机械能由汽车悬架减振器以摩擦的形式转化为热能，最终耗散在空气中。
本文针对馈能悬架的研究现状做了简单总结，并提出了目前馈能悬架发展中存在的一些问题，旨在推进我国汽车行业的健康发展。
关键词：馈能；平顺性；悬架系统
The Technology of Energy-Regenerative Type Vehicle Suspension
（Yang Yang yang）
(1101,3110405012)
Abstract: Absorber and elastic element as the important components in suspension system will take in the vibration energy caused by the road irregularities incentive to keep the proper ride comfort. Commonly the vibration energy is converted to heat energy by the absorber through the friction, then dissipated in the air. This article makes a brief summary about the present situation of energy-regenerative type Suspension, combined with some problems currently existing in the development of energy-regenerative type suspension, puts forward some measures for reference, aimed at promoting the healthy d evelopment of automobile industry transportation in China.
Keywords: energy regenerations; ride comfort; suspension
1.引言
汽车悬架是一个含有弹性和阻尼元件的振动非线性系统，该系统在路面不平度和发动机等振源激励下会产生随机振动[1]。
通常情况下，这部分振动机械能是由汽车悬架减振器将其转化为热能耗散掉。
无论在国内还是国外，悬架振动能量的回收都是一个相对较新的研究领域，从事这方面研究的学者还比较少。
目前国内外大部分学者将其当作一种新型的主动悬架结构来研究，即研究过程中将注意力放在提高悬架系统性能上。
但是，馈能悬架研究过程中存在许多技术难题，馈能悬架要实现市场商用化，还有很长的路要走。
2.研究背景及意义
根据资料显示，目前全球各种在用汽车的总保有量已突破10亿辆。
中国2012年末全国民用汽车保有量达12089万辆，比上年末增长14.3。
其中，私人汽车保有量增长依然显著，去年中国私人汽车保有量达到9309万辆，增长18.3[2]。
然而，汽车在带给消费者便捷和舒适的同时，也使能源与环境问题日益凸显。
能源短缺，油价“虚胖”，城市空气质量不断下降，这些问题使汽车的节能环保性能越来越受到社会的关注。
如何提升汽车的节能环保指标，又不影响汽车便捷舒适的性能已经成为国内外汽车产业研发中的重要课题。
汽车悬架系统包括车身和车桥之间的一切传力连接装置，对汽车的舒适性起关键作用[3]。
车辆在行驶过程中，由于路面不平激励引起的振动主要通过悬架得到衰减然后传至车身。
现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但一般都是由弹性元件、减振器和导向机构等三部分组成。
弹性元件对振动冲击进行缓冲，但同时会受到冲击而产生振动，持续的振动易使成员感到不舒适或疲劳，因此需要减振器对车身垂直振动进行迅速衰减。
传统的减振器主要通过内部液压油的摩擦产生阻尼力做功衰减振动[4]。
当车架与车桥作往复相对运动时，减振器中液压油随活塞的运动反复穿过阻尼孔，此时孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成阻尼力，使振动能量转化为热能被油液与减振器壳体吸收，然后散到大气中。
如果在实现振动衰减的同时将这部分耗散的能量回收利用，就可以降低汽车能耗，达到节能环保的目的。
近年来，许多学者都对其馈能潜力进行了研究，发现馈能减振器的应用将有助于提高现代汽车的整车能量利用效率，因此具有广阔的市场前景。
3.国内外研究现状
上世纪九十年代，国外一些专家学者就开始研究馈能式减振器的应用潜力与使用价值，并不断提出各种新型馈能减振器的结构设计方案、控制方法等，但到目前为止，还未能真正实现商业应用。
近年来国内的许多高校学者也开始研制这种新型的馈能式减振器，研究出不同结构与工作远离了的新型馈能减振器并提出一些控制策略优化减振器的性能。
3.1国内研究现状
近几年，国内的一些高校也开始对馈能悬架进行了研究，提出了液电馈能式、。