本发明专利技术公开一种车辆电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼实时控制装置及方法，馈能电机下部输入端连接行星齿轮升速机构，行星齿轮升速机构下部输入端连接滚珠丝杠上端；馈能控制电路包括电压表、可控开关和蓄电池；根据馈能阻尼力大小，在1个蓄电池的电压、2个相邻蓄电池串联的电压及3个蓄电池串联的电压中选择最能满足所述馈能阻尼力的充电电压，由控制单元控制相应可控开关的接通与断开，按照对电压最小的蓄电池或对电压之和最小的2个相邻串联蓄电池优先充电的原则对蓄电池进行充电；可使馈能电机选择在效率最高的转速范围内工作，提高能量转化效率，对电磁馈能阻尼力发生器的馈能阻尼进行实时分级控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于车辆悬架结构与控制
，尤其涉及用于车辆的电磁馈能型半主动悬架控制装置及方法。
技术介绍
悬架是车辆重要的结构与功能部件，对车辆整体性能影响重大。车用悬架按其工作原理可分为被动悬架、半主动悬架及主动悬架。被动悬架主要由弹簧、减震器等组成，通过减震器消耗和弹簧缓冲车辆车轴与车身质量之间的振动能量来获得减振效果，但固定的刚度和阻尼难以满足各种减振要求。普通的半主动悬架是将被动悬架阻尼值不变的减震器改造成为阻尼值实时可调的阻尼元件以改善车辆的平顺性。主动悬架是在被动悬架的基础上增加一个可以产生主动控制力的控制力发生器，从而具有输出带有负阻尼特性主动控制力的能力，可使车辆平顺性达到最优，因此，从理论上讲主动悬架的性能要优于半主动悬 架，而半主动悬架的优势在于控制系统简单且无需外部动力源，成本低廉。目前，现有的一种电磁馈能型主动悬架使用螺母-滚珠丝杠机构将直线的悬架运动转化为圆周运动，再传递给电机，电机起馈能装置和主动力发生器的作用，一般采用定电压的蓄电池作为电机起馈能的蓄能器和电机发出主动力的动力源。这种电磁馈能型主动悬架的缺陷是 O螺母-滚珠丝杠机构的导程较小，效率较低。2)相对于悬架运动速度来说，电磁馈能阻尼力发生器馈能阻尼力为O的速度死区范围没被缩小，进而影响了悬架性能的改善。其原因是电机馈能时，电机输出电压与电机转速成正比，电机的馈能阻尼力矩与馈能电路的电流及电机转速成正比，当电机输出电压大于蓄电池电压时，馈能电路的电流与馈能时电机输出电压与蓄电池电压的差值成正比；当电机输出电压小于蓄电池电压，电机中没有电流流过而不产生馈能阻尼力矩，因此当电机转速小于某一限值时，不产生馈能阻尼力矩，由于电机可正反转，故在大于上述转速限制的负值且小于上述转速限制的正值时电机的馈能阻尼力矩为0，即上述转速区域为电机馈能阻尼力矩为O的死区。3)由于使用电压固定的蓄电池作为储能器和动力源，无法对电机进行变电压的分级控制以获取可分级调节的馈能阻尼或馈能阻尼力。
技术实现思路
为克服上述现有电磁馈能型主动悬架的缺陷，本专利技术提供一种电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼实时控制的装置及其控制方法，提高电磁馈能型半主动悬架的能量转化效率，相对于悬架运动速度来说可缩小电磁馈能阻尼力发生器馈能阻尼力为O的速度死区范围，并且能提供实时可调的减振馈能阻尼以改善车辆的平顺性。为实现上述目的，本专利技术电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼实时控制装置采用的技术方案是具有电磁馈能阻尼力发生器和控制单元，电磁馈能阻尼力发生器和悬架弹簧并接于车轮与簧载质量之间，簧载质量上设有簧载质量加速度传感器，电磁馈能阻尼力发生器具有馈能电机和螺母-滚珠丝杠机构，馈能电机上设有转速传感器，控制单元分别连接簧载质量加速度传感器、车轮质量加速度传感器和转速传感器，电磁馈能阻尼力发生器通过馈能控制电路连接控制单元，馈能电机下部输入端连接行星齿轮升速机构，行星齿轮升速机构下部输入端连接滚珠丝杠上端；馈能控制电路包括电压表、可控开关和蓄电池；电磁馈能阻尼力发生器通过CC与DD接线柱并接第一电压表;AA接线柱通过第一、第四二极管分别连接CC、DD接线柱，BB接线柱通过第二、第三二极管分别连接CC与DD接线柱；AA接线柱通过第一、第三、第五可控开关分别连接第一、第二、第三蓄电池的正极， BB接线柱通过第二、第四、第六可控开关分别连接于第一、第二、第三蓄电池的负极；第一、第二、第三蓄电池正负两极分别并联第二、第三、第四电压表；4个所述电压表及6个所述可控开关均与控制单元相连。本专利技术电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼实时控制装置的控制方法采用的技术方案是1)由控制单元根据簧载质量加速度传感器、转速传感器、车轮质量加速度传感器和第一电压表的输入信号判断悬架减振需要的馈能阻尼力大小；2)当控制单元判断悬架需要的馈能阻尼力为O时，控制单元控制所有的可控开关均断开；当控制单元判断悬架需要的馈能阻尼力为非O时，根据馈能阻尼力大小，在I个蓄电池的电压、2个相邻蓄电池串联的电压及3个蓄电池串联的电压中选择最能满足所述馈能阻尼力的充电电压，由控制单元控制相应可控开关的接通与断开，按照对电压最小的蓄电池或对电压之和最小的2个相邻串联蓄电池优先充电的原则对蓄电池进行充电；3)充电时，与馈能控制电路相接的馈能电机定子中有电流流过产生磁场，该磁场作用于馈能电机转子，使馈能电机转子上作用来自于馈能电机定子的馈能阻尼力矩，该馈能阻尼力矩通过行星齿轮升速机构传递滚珠丝杆，而使滚珠丝杆与滚珠螺母上在铅垂方向上分别作用馈能阻尼力及其反力，滚珠丝杆上的馈能阻尼力传递到簧载质量上，其反力传递到车轮质量上。本专利技术采用上述技术方案后，具有的有益效果是 I)本专利技术为馈能电机增设至少一级行星齿轮升速机构，可避免使用低效小导程的螺母滚珠丝杠机构，可采用大导程的螺母-滚珠丝杠机构；在悬架运动速度范围内，增大输入发电机的转速，可使馈能电机选择在效率最高的转速范围内工作，进而提高电磁馈能型半主动悬架的能量转化效率和减小发电机的体积。2)采用至少一级行星齿轮升速机构后，相对于悬架运动速度来说，可缩小电磁馈能阻尼力发生器馈能阻尼力为O的速度死区范围，并增大特定速度下作用在悬架簧载质量和车轮质量上的馈能阻尼力。3)本专利技术将原有电压固定的蓄电池分为2个以上的多个蓄电池来提供多个不同电压的蓄电池(或蓄电池组)充电，这多个蓄电池(或蓄电池组)电压小于等于原有电压固定的蓄电池的电压，因而可进一步缩小电磁馈能阻尼力发生器馈能阻尼力为O的速度死区范围，有利于在悬架运动速度范围内更好地对悬架实施更有效的控制来提高悬架的使用性倉泛。4)本专利技术可根据控制单元计算出使悬架性能最优的馈能阻尼力后控制馈能电机对多个蓄电池选择单独充电、串联充电或不充电，即在车辆常用行驶工况下根据减振需要实时地改变馈能电机的充电电压，可实现对电磁馈能阻尼力发生器的馈能阻尼进行实时分级控制。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明， 图I是本专利技术在电磁馈能型半主动悬架运用的结构及控制原理示意 图2是图I中电磁馈能阻尼力发生器4的结构放大示意 图3是图I中馈能控制电路6的控制原理 图中1.簧载质量；2.簧载质量加速度传感器；3.转速传感器；4.电磁馈能阻尼力发生器；5.控制单元；6.馈能控制电路；7.车轮质量；8.车轮质量加速度传感器；9.轮胎等效弹簧；10.悬架弹簧；11.上吊耳；12.齿圈；13.行星架；14.螺母-滚珠丝杠机构保护 套；15.滚珠螺母；16.下吊耳；17.下工作缸；18.滚珠丝杠；19.太阳轮；20.馈能电机外壳；21.行星齿轮；22.馈能电机定子；23.馈能电机转子；24.第一电压表；25.第二二极管；26.第一二极管；27.第一可控开关；28.第二可控开关；29.第三可控开关；30.第四可控开关；31.第五可控开关；32.第六可控开关；33.第四电压表；34.第三蓄电池；35.第三电压表；36.第二蓄电池；37.第一蓄电池；38.第二电压表；39.第四二极管关；40.第三二极管。具体实施例方式如图I所示，本专利技术所运用于的电磁馈能型半主动悬架的结构和控制系统为；在铅垂方向上(与悬架运动相关的所有物理量的方向都是在铅垂方向上)，车轮质量7与轮胎等本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼实时控制装置，具有电磁馈能阻尼力发生器(4)和控制单元(5)，电磁馈能阻尼力发生器(4)和悬架弹簧(10)并接于车轮与簧载质量(I)之间，簧载质量(I)上设有簧载质量加速度传感器(2 )，电磁馈能阻尼力发生器(4 )具有馈能电机和螺母-滚珠丝杠机构，馈能电机上设有转速传感器(3)，控制单元(5)分别连接簧载质量加速度传感器(2 )、车轮质量加速度传感器(8 )和转速传感器(3 )，其特征是电磁馈能阻尼力发生器(4 )通过馈能控制电路(6 )连接控制単元(5 )，馈能电机下部输入端连接行星齿轮升速机构，行星齿轮升速机构下部输入端连接滚珠丝杠(18)上端；馈能控制电路(6)包括电压表、可控开关和蓄电池；电磁馈能阻尼力发生器(4)通过CC与DD接线柱并接第一电压表(24);AA接线柱通过第一、第四ニ极管(26、39)分别连接CC、DD接线柱，BB接线柱通过第二、第三ニ极管(25、40)分别连接CC与DD接线柱-M接线柱通过第一、第三、第五可控开关(27、29、31)分别连接第一、第二、第三蓄电池(37、36、34)的正极，BB接线柱通过第二、第四、第六可控开关(28、30、32)分别连接于第一、第二、第三蓄电池(37、36、34)的负极；第一、第二、第三蓄电池(37、36、34)正负两极分别并联第二、第三、第四电压表(38、35、33) ；4个所述电压表及6个所述可控开关均与控制单元(5)相连。2.根据权利要求I所述的电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼实时控制装置，其特征是所述行星齿轮升速机构包括在径向上从内到外依次分布且同轴的太阳轮(19)、行星架(...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈士安，王勇刚，何仁，王胜，武晓晖，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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