车用液电馈能式减振器理论及试验研究

减振器是汽车悬架系统中的重要组成元件，工作过程中通过液压油往返流经阀体和间隙产生的阻尼，吸收汽车在不平路面上行驶产生的振动能量，从而衰减车辆的振动，并将这部分能量以热的形式耗散掉。液电馈能式减振器采用机-电-液混合系统，通过单向阀组成的液压回路将由路面不平引起的车身与道路间的往复振动变成流动方向不变的液压油流动，由液压油驱动液压马达并进而带动发电机发电，从而将振动机械能转化为电能，以代替传统汽车所配的发电机，为汽车其他电器系统以及空调等提供电能。本项目通过建立机-电-液混合系统动力学模型及仿真，分析机械能、液能和电能的相互转换的动态特性，在此基础上开展汽车振动能量回收模型的研究，液电馈能式减振器的能量转换机理研究和原理样机的研制。同时研究基于该种形式减振器所建立的悬架系统，对能量回收利用的程度，以及通过相关控制算法实现悬架系统主动或半主动控制的可行性。

液电馈能式减振器是一种新型减振器，它不仅能实现减振，还能回收部分能量。本课题针对液电馈能式减振器的馈能特性与阻尼特性进行了深入研究。建立了液电馈能式减振器的系统模型，分析液压回路的特性，得到了系统中液压整流桥、蓄能器、液压马达等核心零部件主要参数的匹配设计方案。理论结合实际的方法总结并推导了液电馈能式减振器的系统固有特性，得到了液电馈能式减振器具有容积可变、内泄漏、空程畸变、稳压以及主动可控的系统特性。结合最优控制理论，推导了基于最优阻尼比的最大能量回收表达式。通过台架试验，结合理论分析，得到了液电馈能式减振器的能量回收效率与能量流向分配。提出了液电馈能式减振器的馈能理论并总结了相应的台架试验方法，为今后馈能式减振器馈能特性与阻尼特性的研究奠定了理论基础与试验依据。通过乘用车的道路试验，获得了乘用车在不同道路条件下振动可回收能量的数据，为今后汽车振动能量回收的发展方向提出了重要的参考依据。