本发明涉及汽车电磁悬架技术。
背景技术：
1、现代电动汽车正朝着安全、舒适、节能、环保、智能化的方向发展，人们对汽车的舒适性和整体品质的追求日益提升。由空气弹簧和电磁减振器构成的车辆悬架系统的应用可显著提升整车平顺性、操纵稳定性及nvh性能，从而大大改善驾乘体验，已成为汽车技术及产品开发的热点之一。
2、目前的电磁悬架结构设计上基本均采用利用联轴器在轴向上将电机转子和滚珠丝杠进行连接，或者通过折叠式利用皮带轮将滚珠丝杠的运动和电机连接。当车辆受到来自地面的冲击时，振动传到电磁减振器中，通过丝杠将直线运动转化为旋转运动，经由联轴器带动电机旋转，从而使电机产生阻尼效果同时可以进行能量的回收。由于要保证足够的滚珠丝杠行程，导致了目前现有技术的电磁悬架均存在长度过长或者体积过大的缺点，使其在实际车辆的应用中遇到了很大困难。常规设计的电磁减振器占用了更多的底盘空间，为使阻尼器生效需要重新对底盘的其他部件的安装和排布，同时常规电磁减振器的结构件更多，导致整车重量的提升，从而降低能源利用率，最后复杂的电磁减振器的设计会增加车辆的养护和修理成本。
3、其次目前的电磁悬架技术，均将较大能量的瞬时冲击作为一种特殊的振动进行处理，这种大能量的瞬时冲击一方面容易损伤阻尼器的结构，另一方面，瞬时冲击产生较大的瞬时电流，内部电路也极易造成损伤。
4、最后，现有的利用电磁感应技术实现的电磁悬架技术，大都是通过手动调节系统状态来实现悬架阻尼系数的改变，车辆在面对路面极度不平整或连续减速带等较为极端激励时，无法实施调节阻尼，导致车辆仍然具有较大振感。
技术实现思路
1、为解决现有电磁悬架体积过大，且在应对剧烈冲击问题时尚无有效方案的问题，提出了一种抗冲击电磁减振悬架设计方案，同时提供了一种可以实现阻尼实时调节的控制方法和电路方案。其采用如下技术方案：一种抗冲击电磁悬架系统，包括：电磁减振器、空气弹簧及外部电阻控制单元，电磁减振器包含阻尼器外壳、滚珠丝杠、丝杠螺母、振动传导装置、抗冲击装置；所述阻尼器外壳内粘接有线圈，所述振动传导装置通过抗冲击装置与丝杠螺母配合；阻尼器外壳内安装有转动壳，该转动壳与滚珠丝杠固定连接，转动壳的外表面均匀覆盖有磁铁，磁铁转动时，所述阻尼器外壳内粘的线圈形成电流切割磁感线的现象，使之呈现阻尼效果；所述柔性气囊和阻尼器外壳构成密闭空腔形成空气弹簧；所述外部电阻控制单元用以输出最优外部电阻，进而控制控制线圈内部产生的电流。
2、进一步地，所述抗冲击装置包括滚珠丝杠连接件、导向滑块及碟簧，所述振动传导装置与导向滑块通过螺纹固定连接，导向滑块与滚珠丝杠连接件通过螺纹固定连接，在导向滑块和丝杠螺母，丝杠连接件与丝杠螺母之间放置碟簧。
3、进一步地，所述外部电阻控制单元包括中央控制器及接在所述线圈供电回路中的多路电阻，每路电阻对应一组开关电路，所述中央控制器通过控制开关电路进一步控制接入供电回路中的电阻数量。
4、进一步地，所述开关电路包括供电电源、光耦、升压模块及第一mosfet、第二mosfet，所述电阻的两端分别连接方向相反的第一mosfet及第二mosfet，所述光耦用以控制所述第一mosfet及第二mosfet的导通与截止，所述供电电源通过升压模块输出电压给第一mosfet及第二mosfet供电。
5、本发明另外提出一种抗冲击电磁悬架控制方法，包括：
6、步骤a、根据电磁悬架信息获得实时最优控制力；
7、步骤b、寻找与最优控制力其对应的最优外部电阻；
8、步骤c、通过控制器控制最优外部电阻接入线圈供电回路。
9、进一步地，所述步骤a包括：
10、步骤a1、建立该抗冲击悬架的动力学模型
11、
12、式中ms为悬架的簧上质量，zu为簧上位移，表示簧上加速度，u为磁减振器车辆在行驶在某时刻根据车辆实时状态计算得到的最优控制力，k2为空气弹簧的非线性系数，bs表示电磁悬架中的滚珠丝杠等的惯性力系数，c为悬架中的摩擦力摩擦系数；
13、将上式改写为：
14、其中
15、
16、步骤a2、将两个权重系数τ1,τ2分配给电磁悬架的控制目标：簧上加速度和悬架相对位移zu-zs
17、z＝τ(cx+d11w+d12u)
18、其中
19、步骤a3、实时最优控制力u＝kx，其中k为控制增益矩阵。
20、进一步地，所述步骤b包括：
21、步骤b1、通过实时最优控制力u反推得到最优的电磁减振器的阻尼为：
22、
23、步骤b2、获得最优外部电阻为：
24、
25、其中，ki，ke为电磁减振器的电流、电流常数，r0为电磁减振器的内部电阻，和分别为悬架的簧上、簧下速度，r为滚珠丝杠传动比。
26、进一步地，所述步骤c包括：当rdes≥rcmax，则外部电阻值取rcmax，实施方案为保持开关均处于断开状态si＝0；当rdes≤rcmin，则外部电阻取得最小值，即使s1＝1，其余状态均为0，除此两种情况外，则根据以下规则计算：
27、c1、计算得到rc的所有值作为一个数组a，并利用数组a的元素新建一个数组b,数组元素为：n＝|rc-rdes|；
28、c2、初始化变量min作为数组b中的第一个元素,作为当前最小值的初始值；
29、c3、使用for循环遍历数组元素，找到更小的元素，更新min的值；
30、c4、输出与最小值min对应的数组a中的电阻阻值rc；
31、c5、控制器根据电阻阻值rc控制开关状态。
32、进一步地，所述步骤a之前还包括碟簧选型步骤，具体为：
33、s1、根据机械导纳理论获得碟簧和电磁减振器串联而成的系统在频域内的导纳为：
34、
35、其中k为抗冲击电磁减振器中碟簧的弹簧系数，c为电磁减振器的阻尼系数，w为频率，j为虚数单位，另外为系统的等效阻尼，为系统的等效刚度；
36、s2、绘制系统的等效刚度和等效阻尼图，以电磁悬架主刚度为最小值，依次增大碟簧刚度，选择在汽车主要减振区域2-8hz内等效阻尼和等效刚度变化变化最明显的碟簧刚度即确定碟簧选型。
37、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：
38、本发明提供了一种紧凑型抗冲击电磁悬架结构设计，省去了电动机、联轴器，将滚珠丝杠和电磁阻尼产生的线圈和磁铁设计到同一切面上，显著降低了阻尼器的轴向长度，通过合理的设计电磁阻尼器的抗冲击部分，提升电磁悬架在冲击激励中的控制效果，提升乘坐舒适性，通过半主动控制策略，控制外部电阻的开关，进一步控制线圈内部的电流即可控制产生安培力的大小，实现电磁减振器的实时控制。
1.一种抗冲击电磁悬架系统，其特征在于，包括：电磁减振器、空气弹簧及外部电阻控制单元，电磁减振器包含阻尼器外壳、滚珠丝杠、丝杠螺母、振动传导装置、抗冲击装置；
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击电磁悬架系统，其特征在于：所述抗冲击装置包括滚珠丝杠连接件、导向滑块及碟簧，所述振动传导装置与导向滑块通过螺纹固定连接，导向滑块与滚珠丝杠连接件通过螺纹固定连接，在导向滑块和丝杠螺母，丝杠连接件与丝杠螺母之间放置碟簧。
3.根据权利要求1所述的一种抗冲击电磁悬架系统，其特征在于：所述外部电阻控制单元包括中央控制器及接在所述线圈供电回路中的多路电阻，每路电阻对应一组开关电路，所述中央控制器通过控制开关电路进一步控制接入供电回路中的电阻数量以改变回路中的电阻值，实现电磁减振器的阻尼变化。
4.根据权利要求1所述的一种抗冲击电磁悬架系统，其特征在于：所述开关电路包括供电电源、光耦、升压模块及第一mosfet、第二mosfet，所述电阻的两端分别连接方向相反的第一mosfet及第二mosfet，所述光耦用以控制所述第一mosfet及第二mosfet的导通与截止，所述供电电源用于光耦供电并且通过升压模块输出电压给第一mosfet及第二mosfet供电。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述系统的抗冲击电磁悬架控制方法，其特征在于包括：
6.根据权利要求5所述的一种抗冲击电磁悬架控制方法，其特征在于：所述步骤a包括：
7.根据权利要求6所述的一种抗冲击电磁悬架控制方法，其特征在于：所述步骤b包括：
8.根据权利要求7所述的一种抗冲击电磁悬架控制方法，其特征在于：所述步骤c包括：当rdes≥rcmax，则外部电阻值取rcmax，实施方案为保持开关均处于断开状态si＝0；当rdes≤rcmin，则外部电阻取得最小值，即使s1＝1，其余状态均为0，rcmax和rcmin分别为外部可调电阻模块的最大和最小阻值。
9.根据权利要求5所述的一种抗冲击电磁悬架控制方法，其特征在于：所述步骤a之前还包括碟簧选型步骤，具体为：
