减振器是汽车悬架系统中的重要组成部件,工作过程中通过液压油往返流经阀体和间隙产生阻尼,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进而带动发电机发电,从而将振动机械能转化为电能,可为汽车空调以及其他电器系统提供电能。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。本文基于国家自然科学基金面上项目资助,对液电馈能式减振器进行原理可行性验证研究和原理样机试制工作,主要工作包括：(1)总结前人在馈能式减振器领域的研究工作,分析各种形式减振器工作原理及优缺点,提出液电馈能式减振器基本原理方案。(2)分析液电馈能式减振器的动力学特性,提出阻尼力控制方法,并提出液电馈能式悬架系统控制策略。(3)基于AMESim仿真软件建立液电馈能式减振器仿真模型,通过仿真试验观察其工作特点,分析其性能特性,并借助仿真试验确定原理样机中各关键零部件的参数。(4)设计并搭建原理样机试验台架,其中一些关键零部件的选型借鉴仿真试验中的试验结果。(5)建立发电机工况试验台架,研究发电机的实际工作特性。(6)进行原理样机台架试验,详细了解液电馈能式减振器的实际工作特性,将台架试验结果与仿真模型试验结果进行比较分析,发现会对减振器性能造成影响的结构形式并分析其原因。(7)总结并分析仿真试验和原理样机试验中出现的问题,并提出改进方案。本文的创新点在于：(1)提出机-电-液混合系统的车用馈能式减振器概念虽然自上世纪90年代就已经有人提出汽车振动能量回收的概念,但到目前为止还没有真正具有实际应用价值的馈能式悬架解决方案,本文通过研究前人的研究经验,针对现有馈能式悬架形式的缺陷,提出了机-电-液混合系统的车用馈能式减振器概念,这种方案通过灵活的液压传动系统能有效提高电磁馈能系统的效率,并可在能量回收的同时实现减振器阻尼力的控制。(2)提出液电馈能式减振器阻尼力控制理论通过对液电馈能式减振器仿真和台架试验,证明了随动状态下通过发电机负载控制减振器阻尼力的可行性。通过对液电馈能式悬架系统的理论研究,提出了该减振器在半主动控制悬架上的控制理论。(3)提出集成式液电馈能式减振器原理样机设计方案根据液电馈能式减振器的工作特点,结合减振器功能性和安装性的需要,提出了集成式液电馈能式减振器原理设计方案。该方案具有可与传统减振器在整车上进行的互换的外观尺寸,和满足其本身工作原理的特征,如联动式单向阀组、可变压力蓄能器等结构。
