[发明专利]电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼实时控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆悬架结构与控制技术领域，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。

背景技术

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：

1）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0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0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。

发明内容

为克服上述现有电磁馈能型主动悬架的缺陷，本发明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0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，本发明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。