CN109835160B - 一种减振系统、车辆、减振方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减振系统、车辆、减振方法，减振系统包括悬置装置、检测装置、变刚度装置和控制装置；其中，悬置装置用于对发动机进行减振；检测装置用于获取车辆行驶状态参数；控制装置能够根据检测装置的检测结果确定激励频率，并在激励频率处于共振频率范围时向变刚度装置发出控制指令；变刚度装置用于在接收到控制指令时调整悬置装置刚度，以改变悬置装置的固有频率。本申请提供的减振系统能够根据激振频率来主动调整悬置装置的隔振频率，拓宽了悬置装置的有效隔振范围，提高了悬置装置的隔振能力。

Description

一种减振系统、车辆、减振方法

技术领域

本发明涉及汽车减震降噪技术领域，更具体地说，涉及一种减振系统、车辆、减振方法。

背景技术

汽车发动机悬置减振系统是汽车减震降噪的重要系统组成部分，悬置减振系统做的不好，会严重影响汽车的乘坐舒适性，造成该款车辆没有市场竞争力。

目前车辆上安装的悬置装置只能在发动机特定的激励频率范围内具有减振作用。而发动机的激励频率往往是宽频带的，当其转速升高或降低时，发动机的激励频率会随之改变，此时悬置装置可能会与发动机发生共振，很难起到减振目的。

综上所述，如何拓宽悬置装置的有效隔振范围，提高车辆的乘坐舒适性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种减振系统、车辆、减振方法，其能够根据激振频率调整悬置装置的固有频率，避免悬置装置与激振源发生共振，提高悬置装置的隔振效果。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种减振系统，包括：

用于隔振的悬置装置；

用于获取车辆行驶状态参数的检测装置；

控制装置，所述控制装置能够根据所述检测装置的检测结果确定激励频率，并在激励频率处于共振频率范围时向变刚度装置发出控制指令，所述检测装置和所述变刚度装置分别与所述控制装置连接；

所述变刚度装置，用于在接收到所述控制指令时调整所述悬置装置的刚度，以改变所述悬置装置的固有频率，所述变刚度装置设置于所述悬置装置。

优选的，所述检测装置包括用于检测发动机转速的转速测试装置。

优选的，所述检测装置包括用于检测车速的车速测试装置。

优选的，所述变刚度装置为电磁变刚度装置。

优选的，所述电磁变刚度装置包括电流控制器和设于所述悬置装置上的电磁结构，所述电流控制器用于在接收到所述控制指令时控制所述电磁结构的输入电流，以控制所述电磁结构对所述悬置装置施加的电磁力矩，所述电流控制器与所述控制装置连接。

优选的，还包括与所述电磁结构连接、用于向所述电磁结构输入电流的交流电源。

一种车辆，包括上述任意一种减振系统。

一种减振方法，应用于上述任意一种减振系统，包括：

获取车辆行驶状态参数；

根据车辆行驶状态参数确定激励频率，并判断激励频率是否处于共振频率范围；

若是，则调整所述悬置装置的刚度，以改变所述悬置装置的固有频率。

优选的，所述获取车辆行驶状态参数包括：获取发动机转速；和/或获取车速。

优选的，调整所述悬置装置的刚度包括：控制电磁变刚度装置中的电磁结构的输入电流，以控制所述电磁结构对所述悬置装置施加的电磁力矩。

本发明提供的减振系统包括悬置装置、检测装置、变刚度装置和控制装置；其中，悬置装置用于隔振；检测装置用于获取车辆行驶状态参数；控制装置在接收检测装置的测试结果后确定激励频率，并在激励频率处于与共振频率范围时发出控制指令；变刚度装置能够在接收到控制指令时调整悬置装置的刚度，进而改变悬置装置的固有频率。

在工作过程中，激励频率处于共振频率范围内，则表明激励频率与悬置装置固有频率接近，悬置装置与激振源容易发生共振，此时变刚度装置对悬置装置的刚度进行调整，进而改变其固有频率，使悬置装置主动避开原本的共振频率，达到主动减振的效果，同时拓宽了悬置装置的有效隔振频率范围，提高了悬置装置的隔振能力。

本申请还提供了一种车辆和应用于上述减振系统的减振方法，具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的减振系统的结构示意图；

图2为本发明所提供的电磁隔振系统的工作原理图；

图3为本发明所提供的减振方法的流程图。

图1～3中的附图标记为：检测装置1、控制装置2、变刚度装置3、悬置装置4。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种减振系统、车辆、减振方法，其能够根据激振频率调整悬置装置的固有频率，避免悬置装置与激振源发生共振，提高悬置装置的隔振效果。

请参考图1～3，图1为本发明所提供的减振系统的结构示意图；图2为本发明所提供的电磁隔振系统的工作原理图；图3为本发明所提供的减振方法的流程图。

本申请提供了一种减振系统，参考图1，包括悬置装置4、检测装置1、变刚度装置3和控制装置2；其中，悬置装置4用于对发动机进行减振；检测装置1用于获取车辆行驶状态参数；控制装置2能够根据检测装置1的检测结果确定激励频率，并在激励频率处于共振频率范围时向变刚度装置3发出控制指令，检测装置1和变刚度装置3分别与控制装置2连接；变刚度装置3用于在接收到控制指令时调整悬置装置4刚度，以改变悬置装置4的固有频率，变刚度装置3与悬置装置4连接。

具体的，悬置装置4为车辆上所配备的减振用的装置，其具体结构和工作原理可参考现有技术。汽车在行驶过程中，悬置装置4的主要激振源包括路面不平激振和发动机激振，悬置装置4一方面要减缓发动机向车架传递的振动，另一方面也需要缓解路面不平激励传递至发动机的振动和冲击。可以理解的，对于结构确定的悬置装置4，在变刚度装置3不改变悬置装置4刚度的情况下，悬置装置4自身具有确定的固有频率。

检测装置1所检测到的车辆行驶状态参数的种类无特别限制，能够为控制装置2确定激振源的激振频率提供基础即可。例如，检测装置1可以检测发动机转速，从而使控制装置2确定发动机激振频率，检测装置1也可以检测车速，从而使控制装置2确定路面不平激振频率。

控制装置2与检测装置1电连接或信号连接，控制装置2能够接收检测装置1的测试结果、并对测试结果的数据进行处理。共振频率范围具体指以悬置装置4固有频率为基准、上下浮动一定值所得到的频率范围，当激励频率处于共振频率范围时，则表示激振源与悬置装置4接近或正处于共振状态。若控制装置2对数据进行处理后判定激振频率处于共振频率范围，则向变刚度装置3发出的控制指令。

变刚度装置3安装在悬置装置4上，并与控制装置2电连接或信号连接。变刚度装置3能够根据接收到的控制指令改变悬置装置4的刚度，其优选为电磁变刚度装置。

本申请提供的减振系统对车辆行驶状态参数进行采集进而确定激励频率，若激励频率处于共振频率范围内，则表明激励频率与悬置装置4固有频率接近，悬置装置4容易与激振源发生共振，此时控制变刚度装置3改变悬置装置4的刚度，进而改变其固有频率，使悬置装置4主动避开原本的共振频率，实现了拓宽悬置装置4有效隔振频率范围，提高悬置装置4隔振能力的效果。

另外，现比于现有技术中的被动式隔振，本申请提供的减振系统根据激励频率对悬置装置4的固有频率进行调整，实现了主动式隔振，能够精确避开激励频率，最大程度地实现隔振。

可选的，考虑到发动机激振为引起悬置装置4振动的一个主要因素，因此，本申请提供的一种实施例中，优选减振系统根据发动机的激励频率进行适应性调整。具体的，检测装置1包括用于检测发动机转速的转速测试装置，转速测试装置可以具体为曲轴传感器或其他传感元件，其能够对发动机的当前转速进行采集，并将采集的转速信号发送至控制装置2。相应的，控制装置2根据接收到的发动机转速控制悬置装置4的刚度。

在实际控制过程中，控制装置2对所接收到发动机转速的处理方式有多种可能。例如，可以预先通过扫频技术在发动机整个转速范围内确定共振转速，即发动机的激励频率与悬置装置4固有频率相同时所具有的转速；以共振转速为基准、并上下浮动一定预设值可以得到共振转速范围。控制装置2对共振转速范围进行预先存储，并在使用时直接调用，控制装置2接收到转速测试装置的测定结果后进行处理，若当前转速在共振转速范围内，则向变刚度装置3发送控制指令。可选的，控制装置2也可以预先存储悬置装置4的固有频率，控制装置2根据接收到的发动机转速计算发动机的激励频率，当激励频率接近固有频率时则发送控制指令。

本实施例根据发动机转速调整悬置装置4的刚度，在发动机转速达到共振转速之前调节悬置装置4的固有频率，实现主动隔振的效果。

进一步的，考虑到路面不平激振同样为引起悬置装置4振动的另一个主要因素，因此，本申请提供的一种实施例中，优选减振系统根据路面的激励频率进行适应性调整。具体的，检测装置1包括用于检测车速的车速测试装置，车速测试装置的工作原理和具体结构可参考现有技术。控制装置2根据当前车速确定路面产生的激励频率，并在该激励频率接近悬置装置4的固有频率时，通过变刚度装置3改变悬置装置4的固有频率。控制装置2的工作原理可参考上一实施例，本文不在赘述。

需要说明的是，检测装置1获取的车辆行驶状态参数可以为发动机转速、车速中的任一者，但是为了优化隔振效果，本申请优选减振系统根据发动机转速和车速分别确定一个激励频率，在任意一个激振频率处于共振频率范围时，均利用检测到的经过程序处理后的信号来改变悬置装置4的刚度，使隔振频率发生改变，最终达到主动隔振的效果。另外，在实际控制过程中，可以利用检测装置1实时获取发动机的当前转速或车速，并根据实时数据对悬置装置4的刚度进行对应调整，实现闭环控制。

可选的，本申请提供的一种实施例中，变刚度装置3包括电磁结构和电流控制器；电流控制器与控制装置2保持电连接或信号连接，从而接收控制装置2发出的控制指令；同时电流控制器、交流电源、电磁结构的线圈依次连接；电磁结构设置在悬置装置4上。

在工作过程中，电流控制器根据接收到的控制指令、控制交流电源输出对应的电流至电磁结构的线圈中，此时电磁结构产生一定的电磁力矩、并施加给悬置装置4，从而增大或减小悬置装置4的刚度，改变悬置装置4的固有频率，使激励频率避开原有的固有频率，最终达到隔振效果。

可以理解的，由于电源需要通过电磁结构的线圈对悬置装置4施加电磁力矩，因此电源为与电磁结构连接、用于向电磁结构输入电流的交流电源。

现有技术主要通过控制磁流变液粘度来控制隔振，而液体的非线性差，很难实现线性控制，且隔振范围非常有限。而本实施例控制交流电源输出的电流，利用该输出电流在电磁线圈中生成磁力矩来控制悬置装置4刚度的变化，线性控制较好，频率变化范围更宽。

另外，为了方便理解，本实施例对电磁变刚度装置的工作原理进行简单说明。参考图2，电磁隔振系统包括主系统和电磁变刚度动力系统。其中，主系统包括m₀、k₀和c₀，电磁变刚度动力系统包括m₁、k₁、c₁和k_m，电磁变刚度动力系统施加在主系统之上，起到动力吸振器的作用。电磁变刚度装置安装在基座上，随电流变化的输出力矩为M，力矩刚度为k_m，当角度θ较小时，力矩通过输出杆L转化为近似平动的力作用于m₁上，在电磁隔振系统原有的k₁基础上增加一个等效变刚度q_m＝k_m/L²。如此通过调节等效变刚度q_m就可以使悬置装置4的固有频率发生变化，达到良好的减振效果，而q_m的大小可以通过电磁力来控制。

除了上述减振系统，本发明还提供一种包括上述减振系统的车辆，该车辆由于使用了上述减振系统，乘坐舒适性较高。该车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

参考图3，本申请还提供了一种应用于上述任意一种减振系统的减振方法，包括以下步骤：

步骤S1、获取车辆行驶状态参数。

步骤S2、根据车辆行驶状态参数确定激励频率，并判断激励频率是否处于共振频率范围；若是，则进入步骤S3。

步骤S3、调整悬置装置4的刚度，进而改变悬置装置4的固有频率。

进一步的，步骤S1中的获取车辆行驶状态参数具体为：获取发动机转速；和/或获取车速。

进一步的，步骤S3中的调整悬置装置4的刚度具体为：控制电磁变刚度装置中的电磁结构的输入电流，以控制电磁结构对悬置装置4施加的电磁力矩。

由于方法部分的实施例与装置部分的实施例相互对应，因此方法部分的实施例请参见装置部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的减振系统、车辆、减振方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种减振系统，包括用于隔振的悬置装置，其特征在于，还包括：

用于获取车辆行驶状态参数的检测装置；

控制装置，所述控制装置能够根据所述检测装置的检测结果确定激励频率，并在激励频率处于共振频率范围时向变刚度装置发出控制指令，所述检测装置和所述变刚度装置分别与所述控制装置连接；

所述变刚度装置，用于在接收到所述控制指令时调整所述悬置装置的刚度，以改变所述悬置装置的固有频率，所述变刚度装置设置于所述悬置装置；

所述检测装置包括用于检测发动机转速的转速测试装置、用于检测车速的车速测试装置，所述发动机转速和所述车速可分别确定一个所述激励频率，任一所述激励频率处于共振频率范围时所述控制装置向所述变刚度装置发出控制指令；

所述变刚度装置为电磁变刚度装置；

所述电磁变刚度装置包括电流控制器和设于所述悬置装置上的电磁结构，所述电流控制器用于在接收到所述控制指令时控制所述电磁结构的输入电流，以控制所述电磁结构对所述悬置装置施加的电磁力矩，所述电流控制器与所述控制装置连接；

所述减振系统还包括与所述电磁结构连接、用于向所述电磁结构输入电流的交流电源；

所述电流控制器、所述交流电源、所述电磁结构的线圈依次连接，所述电流控制器用于在接收到所述控制指令时通过控制所述交流电源输送至所述电磁结构的线圈的电流，以控制所述电磁结构对所述悬置装置施加的电磁力矩。

2.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1所述的减振系统。

3.一种减振方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的减振系统，包括：

获取车辆行驶状态参数；

根据车辆行驶状态参数确定激励频率，并判断激励频率是否处于共振频率范围；

若是，则调整悬置装置的刚度，以改变所述悬置装置的固有频率；

获取车辆形式状态参数为获取发动机转速和车速，根据所述发动机转速和所述车速分别确定一个激励频率，判断任一激励频率是否处于共振频率范围；

所述调整悬置装置的刚度包括：

控制电磁变刚度装置中的电磁结构的输入电流，以控制所述电磁结构对所述悬置装置施加的电磁力矩。

4.根据权利要求3所述的减振方法，其特征在于，所述获取车辆行驶状态参数包括：

获取发动机转速；和/或获取车速。