Page 28 - 《振动工程学报》2025年第11期

第 38 卷第 11 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 11
2025 年 11 月 Journal of Vibration Engineering Nov. 2025

车 辆 惯 容 悬 架 等 效 阻 抗 特 性 分 析 及 频 域 调 控 实 现

刘昌宁 ， 冯修杰 ， 杨 艺 ， 杨晓峰 ， 沈钰杰 ， 戴世航 ， 陈 龙 3
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（1. 江苏大学汽车与交通工程学院，江苏 镇江 212013； 2. 香港理工大学土木及环境工程学系，香港 999077；
3. 江苏大学汽车工程研究院，江苏 镇江 212013）
摘要：针对电驱动车辆悬架系统面临的垂向振动挑战，利用机械网络的等效阻抗特性研究等效阻抗特性随频率变化的关系，
揭示了弹簧元件在低频具有负惯性特性、惯容元件在高频具有负刚度特性的规律。将电学网络阻抗匹配原理迁移至机械网
络，设计并研制了频率驱动磁力惯容器装置，对其进行力学性能测试，利用惯容悬架结构以及频率驱动磁力惯容器装置实现
车辆系统机械网络的阻抗匹配，并进行台架试验验证了其有效性。研究结果表明：所设计惯容悬架可显著改善乘坐舒适性，
仿真和试验结果表明，车身加速度分别改善 8.98% 和 5.99%，轮胎动载荷性能也有所提升。
关键词： 车辆悬架；振动控制；等效阻抗；惯容器；频域控制
中图分类号：O328；U463.33 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202508040

Analysis of equivalent impedance characteristics and frequency control
of vehicle inertial suspension

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1,2
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LIU Changning ，FENG Xiujie ，YANG Yi ，YANG Xiaofeng ，SHEN Yujie ，DAI Shihang ，CHEN Long 3
（1.School of Automotive and Traffic Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China；
2.Department of Civil and Environmental Engineering，The Hong Kong Polytechnic University，Hong Kong 999077，China；
3.Automotive Engineering Research Institute，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China）
Abstract： This study addresses the new challenges posed by vertical vibrations in electric vehicle suspension systems. By employing the
equivalent impedance characteristics of mechanical networks，this study investigates the relationship between these impedance characteristics
and frequency variations. The results reveal that the spring exhibits negative inertial characteristics at low frequencies， while the inerter
demonstrates negative stiffness characteristics at high frequencies. By transferring the principle of electrical network impedance matching to
mechanical networks，a frequency-driven magnetic inerter was designed and developed，and its mechanical performance was tested. The
combined use of the inertial suspension structure and the frequency-driven magnetic inerter enables impedance matching within the vehicle
system's mechanical network，which is further validated through bench tests. The results indicate that the inertial suspension enhances ride
comfort significantly. The simulation and experimental results show that the vehicle acceleration is improved by 8.98% and 5.99%，
respectively. The dynamic tire load performance is also improved to some extent.
Keywords：vehicle suspension；vibration control；equivalent impedance；inerter；frequency-domain control

电驱动车辆近年来得到了快速发展，相比于传 和半主动悬架中的传感、控制以及执行系统对车辆
统燃油车辆，其动力系统、传动系统、能量系统的构 有限的算力和能源消耗加剧，不利于续航里程以及
型与质量分布均有所改变，电驱动车辆在高度网联 车辆其他子系统的智能化。惯容器以及惯容悬架的
化、智能化的同时，在更高的机动性、乘坐舒适性以 提出 [4-5] ，丰富了悬架系统的结构以及阻抗传递特性，
[1]
及续航里程要求下也面临新的动力学挑战 。 为解决“弹簧-阻尼”悬架缺少质量阻抗特性的根本
传统悬架面临车辆复杂的质量分布特性和日益 矛盾提供了思路 。胡银龙等 [7] 研究了惯容本体质
[6]
提升的性能需求，为进一步提升悬架系统性能，主动 量对其力学输出性能的影响，并建立了端口质量模
悬架和半主动悬架被提出和应用 [2-3] 。但是主动悬架 型。杜甫等 [8] 提出“惯容-弹簧”准零刚度的基本架

收稿日期：2025-08-13；修订日期：2025-09-12
基金项目：国家自然科学基金资助项目（52202471，52472408）；中国科协青年人才托举工程项目（2022QNRC001）；江苏省
青蓝工程项目；整车先进设计制造技术全国重点实验室开放基金重点项目（82315004）