【《馈能悬架能量回收系统设计分析案例》2300字】

馈能悬架能量回收系统设计分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u29071馈能悬架能量回收系统设计分析案例 1308911.1能量回收系统工作原理 154041.2能量管理策略 3297331.3能量回收系统硬件设计 473991.3.1MOS触发开关驱动模块 4266861.3.2OCV检测模块 5122451.3.3升压模块 6114981.3.4控制模块 620601.3.5控制电路供电模块 7219431.4小结 81.1能量回收系统工作原理该悬架处于被动馈能模式时，路面传来的激励能够通过滚珠丝杠作动器转化为电能，经过所设计的电路进行变换，存储到能量系统的蓄电池中。处于半主动状态时，电机输出转矩传递给滚珠丝杠，进行振动控制。在电路设计时要实现该半主动悬架的实时控制，能够根据路况进行模式切换。当路况不佳时，要首先实现半主动控制，而不是进行能量回收，半主动悬架能够抑制路面传来的振动，保证车辆的平顺性。当车辆行驶在路况较好的道路时，实现模式切换，在馈能模式下工作，收集路面激励产生的能量[28]。能量回收系统图如图1.1所示。图1.1能量回收系统图在该能量回收系统中，MOS开关的控制由控制电路供电模块完成，第一MOS开关断开，第二MOS开关接通，该悬架处于馈能模式，滚珠丝杠副带动电机转动，电机产生的电能经过滤波升压后存储到蓄电池中。第一MOS开关接通，第二MOS开关断开时，该悬架处于减振状态，电机对滚珠丝杠副施加主动力，调节阻尼参数，实现减振，提升整车的性能[29]。图1.2能量回收系统电路图1.2能量管理策略根据能量管理系统的工作原理，在此将馈能悬架的被动馈能模式定义为，馈能悬架减振模式定义为。馈能悬架处于哪种工作模式，需要根据车辆的行驶路况以及蓄电池的SOC情况，通过控制器进行一系列的逻辑判断，能量管理策略的逻辑判断条件为：（1）悬架动挠度①当悬架动挠度的均方根值小于设定的动挠度阈值，且持续时间大于设定的时间阈值时，此时可判断车辆行驶条件较好，为了保证悬架既有良好的灵敏度又避免高频率的模式切换，在此选择时间阈值；②当悬架动挠度的均方根值大于设定的动挠度阈值，且持续时间大于设定的时间阈值时，此时可判断车辆行驶条件较差。（2）蓄电池SOC蓄电池的额定容量在此设为，将蓄电池的实时容量设为，且在此分为3个等级。①为缺少电量状态，其中；②为正常电量状态，其中；③为充足电量状态，其中。根据上述的逻辑判断条件，馈能悬架模式切换策略的切换规则如式（4-1）所示。（4-1）1.3能量回收系统硬件设计能量回收系统的硬件电路主要组成部分由直流无刷电机、MOS触发开关驱动模块、OCV检测模块、升压模块、控制模块、控制电路供电模块、能量存储模块组成。该系统可以判断并控制悬架处于被动馈能状态或主动减振状态。在被动馈能状态下可以有效的进行能量回收与存储，在半主动减振状态下可以提供半主动阻尼力。该系统的工作稳定性较好、抗干扰能力强、可以满足实际使用的基本要求。1.3.1MOS触发开关驱动模块MOS触发开关驱动模块的原理是利用MOS管的栅极来控制MOS管的源极和漏极的通断。该模块的主要功能是根据控制模块的信号，来进行开关的导通或断开，从而使得并联式滚珠丝杠半主动悬架处于被动馈能模式或者半主动减振模式。MOS触发开关驱动模块如图1.3所示，其具体参数如表4-1所示。图1.3MOS触发开关驱动模块表4-1MOS触发开关驱动模块参数表参数数值单位工作电压5－36使用寿命无限次开关工作温度-40－85尺寸34*17*121.3.2OCV检测模块OCV检测模块的主要功能是检测能量储存模块的电量参数，并且将电量参数转换为数字信号并提供给控制模块，提供依据使得控制模块通过开路电压法和AH积分法进行估算SOC，为并联式滚珠丝杠半主动悬架的能量管理系统提供模式切换的依据。其原理是利用了电阻分压原理和霍尔效应原理，将能量储存模块的电压通过内置电阻，将电流限制在一定的数值下，并且当电流经过其内部的绕组之后，聚磁材料会使得电流产生的磁场被内部的霍尔元件检测到，以此测得能量储存模块的电动势。OCV检测模块如图1.4所示，具体参数如表4-2所示。图1.4OCV检测模块表4-2OCV检测模块参数表参数数值单位工作电压0－25检测范围0.02445－25分辨率0.004891.3.3升压模块根据上一章的仿真结果，并联式滚珠丝杠半主动悬架在被动馈能模式下所能产生的馈能电压为，而升压模块的主要功能就是将直流无刷电机产生的低电压泵升为可以被能量存储系统回收的高电压。该模块包括高精度电位器、升压控制器、高效率大电流肖特基、高容量低阻电容等。升压模块如图1.5所示，其参数表如表4-3所示。图1.5升压模块表4-3升压模块参数表参数数值单位输入电压2－35最大输入电流9输出电压3.5－35转换效率96.7%尺寸67*42*121.3.4控制模块控制模块采用型号为TI公司开发的TMS320F28335的DSP控制器，其主要功能是接收并处理该能量管理系统中OCV检测模块等模块检测到的信息，并控制MOS触发开关驱动模块的通断，使得并联式滚珠丝杠半主动悬架在被动馈能模式和半主动减振模式之间进行模式切换。其主要包括28335芯片、CAN接口、16位AD接口、FLASH芯片、SRAM芯片、实时时钟芯片、EEPROM存储芯片等。该控制器精度高、功耗小、数据存储量大，A/D转换速度快，控制模块如图1.6所示，其基本参数如表4-4所示。图1.6控制模块表4-4控制模块参数表参数数值单位处理速度150处理单元32SRAM芯片34K*16FLASH芯片256K*16时钟频率30ROM256Kx16RAM34Kx16供电电压51.3.5控制电路供电模块悬架能量管理系统中，控制模块采用的是TI公司生产的型号为TMS320F28335的DSP控制器，其需要的供电电压为，在此不专门设置供电电源，而是通过控制电路供电模块将能量存储模块的电压经过降压和稳压提供给控制模块，使得控制模块正常工作。控制电路供电模块如图1.7所示，其基本参数如表4-5所示。图1.7控制电路供电模块表4-5控制电路供电模块参数表参数数值单位输入电压3－40输出电压1.5－351.4小结本章进行了馈能悬架能量回收系统的设计，馈能