底盘|面向新能源汽车的悬架振动能量回收在线控制方法( 四 )
图14 PWM信号占空比
图15 电流调节实验结果
在实验中所采用的的PWM的频率为20 kHz,同时PWM波信号的调节频率为1 kHz,即PI控制器以1 ms的间隔输出合适的PWM信号占空比 。 图14反映了PWM信号占空比的整体变化趋势,因此是宏观上的PWM占空比 。 在该占空比的PWM信号驱动下的DC-DC变换器较好地完成了对参考电流的跟随,如图15所示 。 图15结果表明,所设计的电磁阻尼器及阻尼调节电路可完成对目标电磁转矩的输出,实现阻尼系数实时闭环调节 。 在相同频率振幅的正弦激励实验中,本文设计的阻尼调节阻尼器时悬架系统的加速度响应与使用被动阻尼器基本一致,如图16所示 。 由图16可见,使用阻尼调节后加速度均方根值为1.449 m/s2,而使用被动阻尼器时加速度均方根值为1.237 m/s2,相差较小 。 此外,该电磁阻尼器的响应速度能够达到10 Hz,根据广泛采用的评价汽车平顺性的标准ISO 2631—1:1997(E),路面输入的频率范围一般为0.1～12 Hz,该电磁阻尼器的响应速度能够在较大范围内响应不同频率的路面输入,因此该阻尼器具有响应速度快,响应频带范围宽的优点,并且可在实现能量回收及阻尼调节的同时保证悬架系统的乘坐舒适性 。
图16 可调式与被动式阻尼器加速度响应实验结果
5 结 论
本文设计的基于直流电机和DC-DC变换器的电磁可调阻尼器能够以极低的能耗高效地实现阻尼系数的调节,同时实现振动能量向电能的转化和回收,其创新点如下：
(1)使用直流电机和滚珠丝杠机构组成的电磁阻尼器,采用基于DC-DC变换器的电路拓扑实现高频电磁阻尼调节,最终能够实现理想的阻尼系数调节和振动衰减效果 。 该电磁阻尼器的响应速度能够达到10 Hz,能够在较大范围内响应不同频率的路面输入 。
(2)使用电池作为储能设备,实现了振动能量转化为电能之后的存储 。 仿真结果和台架实验表明,本文设计的可调式电磁阻尼器不仅可实现阻尼实时调节,还能实现可观的电能回收,具有显著的优越性 。
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