CN101322308A - 控制电磁阻尼器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制电磁阻尼器的方法，所述阻尼器包括电流发电机，其中注入激励电流。本发明的方法包括确定需要注入该阻尼器定子初级线圈的激励电流的最大可允许强度(Im)，所述阻尼器包括轴，该轴承载次级绕组和由所述次级绕组供电的场线圈，所述初级线圈和所述次级绕组形成所述发电机。所述阻尼器包括套筒，场线圈在其中产生法拉第电流；和用于所述套筒的液体冷却回路。更具体地说，本发明包括实时确定所述最大可允许强度，以使达到所述柱状套筒的临界温度，并在考虑冷却液温度值的情况下确定所述临界温度。本发明适用于用在车辆诸如重型车辆中的阻尼器。

Description

控制电磁阻尼器的方法

技术领域

本发明涉及一种控制包括电流发电机的电磁阻尼器。

本发明适用于阻尼器，该阻尼器在受到促动时，能在装备该阻尼器的车辆的主传动轴或者辅助传动轴上产生阻滞阻力扭矩。

背景技术

这种电磁阻尼器包括耦接到车辆主或辅助传动轴的旋转轴，以便在其上施加阻滞阻力扭矩，特别用于协助车辆制动。

这种阻滞效果利用提供有DC电流的场线圈产生，以便在铁磁性材料制成的金属件上形成磁场，从而在该金属件上出现涡流。

场线圈可以是固定的，从而与至少一个可动的铁磁性材料金属件协作，该金属件一般表现为刚性固紧在旋转轴上的盘件。

在这种情况下，这些场线圈的取向基本上平行于旋转轴线，并设置在该轴线周围，面对所述盘件，同时固紧到固定板。向两个连续的场线圈供电，从而在相反的方向上产生磁场。

在向所述场线圈供电时，它们在所述盘件上产生的涡流通过它们的作用对抗产生涡流的原因，这样在所述盘件上产生阻力扭矩，并因此在所述旋转轴上产生阻力扭矩，从而使车辆慢下来。

在该实施例中，由来自车辆电气系统的电流，就是说例如来自车辆电池的电流，给场线圈供电。但是，为了增加阻尼器的性能，必须设计补偿装置(recourse)，其中电流发电机整合在所述阻尼器中。

因此，根据从专利文件EP0331559和FR1467310获悉的其他已知设计，向场线圈供电通过包括初级定子线圈和次级转子线圈的发电机来实现，车辆系统给所述初级定子线圈供电，而次级转子线圈固定到旋转轴。

所述场线圈固紧到旋转轴，同时径向伸出，以便在包围它们的固定柱状套筒(jacket)中产生磁场。

诸如桥式整流器的整流器插置在次级转子绕组以及场线圈之间，同时由所述旋转轴承载。该整流器将发电机次级绕组传输的交流电流转换成向场线圈供电的DC电流。

在旋转轴线周围连续的两个径向场线圈产生方向相反的磁场，一个产生取向为离心方向的磁场，另一个产生取向为向心方向的磁场。

操作中，向初级线圈供电能使发电机产生提供给场线圈的电流，这样在固定柱状套筒中引起涡流，从而在旋转轴上产生阻力扭矩，该阻力扭矩使车辆慢下来。

为了降低重量并进一步提升这种阻尼器的性能，根据专利文件EP1527509中所采用的方案，具有优势的是通过倍速器将其耦接到车辆传动轴。

则较之其所耦接的传动轴转速来说，阻尼器轴的转速数倍增大。这种布置显著增强了由发电机输送的电力，因此增强了阻尼器传输的动力。

发明内容

本发明的目的是一种确定电磁阻尼器初级线圈激励电流最大可接受强度的方法，用于改善该阻尼器的性能和可靠性。

为此，本发明的目标是一种在控制箱中确定需要注入电磁阻尼器初级线圈的激励电流的最大可接受强度的方法，该阻尼器包括旋转轴，该旋转轴承载次级绕组和由该次级绕组供电的场线圈，所述初级线圈和所述次级绕组形成发电机，该阻尼器包括固定的柱状套筒，其包围所述场线圈并且所述场线圈在其中产生涡流；和用于该套筒的液体冷却回路，所述方法包括实时确定所述最大可接受强度，以使该最大可接受强度对应于柱状套筒的临界温度，并且在考虑冷却液体温度水平的情况下确定该临界温度。

考虑冷却液体温度能提高所述固定的柱状套筒的临界温度，特别是在冷却液体温度较低时。套筒临界温度提高能相应提高激励电流强度，从而提高由阻尼器产生的阻滞扭矩。

本发明还涉及上述限定的方法，其中冷却液体温度对应于从位于离开冷却回路的出口处的温度探头所获得的测量值。

本发明还涉及上述限定的方法，包括考虑冷却液体流速，以确定所述临界温度。

本发明还涉及上述限定的方法，其中从存储在所述控制箱中的数值表在所述控制箱中确定所述可接受的最大强度，所述表包括表示对应于不同操作条件的最大可接受电流的值。

本发明还涉及如上限定的方法，包括从车辆热机速度以及该热机驱动的水泵诺模图特性(nomogram characteristic)来确定表示冷却液体流速的值，所述水泵导致冷却液体循环。

本发明还涉及上述限定的方法，其中从CAN总线传输的数据获得将热机速度符号化的值。

附图说明

本发明将参照附图更为详细地说明，所述附图以非限制性示例的方式图示了本发明的实施例。

图1是本发明适用的电磁阻尼器的局部切开总体图；

图2是使用本发明方法的阻尼器的电子部件的示意图；

图3是表示根据旋转轴转速的激励电流强度，以获取流入场线圈的、强度恒定的电流；

图4是表示柱状套筒临界温度作为冷却液体流速的函数的曲线；

图5是表示临界温度升高量作为冷却液体温度的函数的曲线；

图6包括两条曲线，用于冷却液体的两个温度，表示注入初级线圈的电流强度作为柱状套筒温度的函数。

具体实施方式

在图1中，电磁阻尼器1包括形状基本上为柱状的主壳体2，该主体壳体第一端被盖板3闭合，第二端被耦接件4闭合，所述阻尼器1借助该耦接件经由以6表示的倍速器直接或间接固定到变速箱壳体。

固定的壳体2包围旋转轴7，该旋转轴经由倍速器6耦接到图中不可见的传动轴，诸如通往车轮的主传动轴，或者辅助传动轴，诸如辅助齿轮箱输出轴。在对应于盖板3内侧的区域中，设置电流发电机，该电流发电机包括固定的初级线圈或定子初级线圈8，该初级线圈包围转子次级绕组，所述次级绕组固紧到旋转轴7。

在图2中示意性示出了所述次级绕组，由附图标记5表示。这些次级绕组5在这里包括3个不同的绕组5A、5B和5C，以便传输三相交流电流，所述三相交流电流的频率取决于旋转轴7的旋转速度。

形状基本上为柱状的内套筒9安装在主壳体2中，径向略微从主壳体2外壁隔开，以限定基本上柱状的中间空间10，该套筒9的冷却液体在该空间中循环。

形状基本上也为柱状的所述主壳体设置有用于将冷却液体引入空间10的通道11；和用于将冷却流体排出该空间10的通道12。

阻尼器的冷却回路可以与装备该阻尼器的车辆热机的冷却回路串联连接。在这种情况下，入口11连接到热机的出口，而出口12连接到该回路的冷却散热器的入口。

套筒9包围若干场线圈13，所述场线圈由刚性固定到旋转轴7的转子14承载。每个场线圈13的取向使得产生径向磁场，同时基本上具有平行于轴7延伸的长方形。

以一种已知的方式，套筒9和转子14的主体由铁磁性材料制成。这里，所述壳体可以是基于铝的可铸部件，且密封接头介入所述壳体和套筒9之间，盖板3和部件4穿有孔。

通过发电机的转子次级绕组5经由旋转轴7承载的桥式整流器向场线圈13供电。所述桥式整流器可以是图2中表示为15的桥式整流器，且其包括六个二极管15A-15F，将从次级绕组5A-5D引出的三相交流电整流为直流。该桥式整流器还可以为其他类型，例如由MOSFET型晶体管形成的整流器。

从图1中看出，承载场线圈13的转子14总体形状为中空柱状，借助径向臂16连接到旋转轴7。因此，转子14限定了位于轴7周围的环形内空间，该内空间借助轴向叶片17进行通风，所述轴向叶片设置成基本上与盖板3和壳体2的结合部对齐。径向叶片18设置在壳体2相对端，以排出由叶片17引入的空气。

阻尼器的操作包括将来自车辆电气系统特别是电池的激励电流注入初级线圈8中，以使所述发电机在其次级绕组5处传输电流。由发电机传输的电流然后供应给场线圈13，从而在固定的柱状套筒9上产生涡电流，以便产生为车辆提供阻滞效果的阻力扭矩。该激励电流借助以下所述的控制箱注入初级线圈8。

发电机次级绕组5传输的电力大于供应给初级线圈8的电力，因为这是初级线圈8的磁场以及旋转轴做功的结果。在图1所示的实施例中，阻尼器的轴7经由倍速器6连接到车轮传动轴，所述倍速器作用在连接到齿轮箱主轴的齿轮箱辅助轴上。

该阻尼器包括如图2所示的控制箱19，其例如插置在车辆电源和初级线图8之间。在图2所示的例子中，控制箱19和初级线圈8串联安装在车辆地线M和车辆电池的供电端Batt之间。从该图中可以看出，二极管D连接在初级线圈8端部，从而防止反向电流在初级线圈中循环。

阻尼器的控制箱19是电子箱，包括例如工作在5V的ASIC型逻辑电路和/或能管理高强度电流的功率控制电路。

控制箱19包括输入端，其能接收表示要求阻尼器所产生阻力扭矩水平的控制信号，用于所述阻尼器。控制箱19实时控制注入初级线圈8的电流可接受的最大强度Im。接着从该最大强度Im和所述控制信号代表的值限定激励电流的强度水平Ie。

在控制箱19中从用Tr表示的出口12处冷却流体温度以及用D表示的冷却液体流速的测量值和数据实时确定注入初级线圈的激励电流Ie的最大可接受强度Im。

强度Im是这样的阈值，超过该阈值时，柱状套筒9的温度将会太高，并且即使所述回路能排出由该套筒中的涡流产生的热输出，也会导致冷却液体开始沸腾。

如果套筒温度超过临界温度Tc，则冷却液体开始沸腾，这将迅速导致电磁阻尼器损坏。

柱状套筒的温度主要取决于流入柱状套筒9的涡流强度。这直接关系到流入场线圈13中、表示为If的电流强度。该电流If本身的强度取决于旋转轴7的转速Na和激励电流Ie的强度。换句话说，对于流入场线圈13的恒定电流强度If而言，当旋转轴7的转速Na升高时，注入初级线圈8的激励电流Ie必须下降，如图3示意性示出。

旋转轴7的转速Na可以来自装备在阻尼器中的转速传感器，或从箱19所连接的车辆的CAN总线上的可用数据推算出来。在这种情况下，倍速因子6存储在控制箱19中，以便能从CAN总线的数据确定速度Na。

图4是表示对于冷却液体温度Tr等于105°时，临界温度Tc(105°)作为冷却液体流速D的函数的曲线。如曲线所示，流速D越高，临界温度Tc可以越高。

冷却液体流速D取决于车辆热机驱动的水泵的转速，该水泵导致冷却液体循环。该流速来自于表示为Nt的热机转速以及表示该泵特性的诺模图。具有优势的是，控制箱19从CAN总线上获取转速Nt，以便从存储在控制箱19中的诺模图确定流速D。

临界温度Tc实际上还取决于冷却液体温度Tr：冷却液体的温度Tr越低，该临界温度可以越高，并且这不会存在导致冷却液体开始沸腾的风险。

图5是表示适用于图4曲线的温度Tc(105°)的校正值C(Tr)，以便考虑离开冷却回路的出口12处的冷却液体温度Tr。从该曲线可以看出，当温度Tr等于85度时，从图4中的曲线获得的临界温度Tc可以增加45度。当Tr大于或等于105度时，需要施加的校正值C(Tr)为0。

使用图4和5的曲线所示的数据能以流速D的函数，就是说，以热机转速Nt和离开冷却回路的出口12处的冷却液体温度Tr的函数，来确定临界温度Tc。

为此，对应于图4和5的曲线的数字数据存储在控制箱中，确定Tc包括首先在第一个表中读取流速D或者热机转速Nt、105度时的临界温度：Tc(105°)。接着，在另一个对应于图5的数据表中读取需要施加的校正值C(Tr)，并将其增加到温度Tc(105°)上。因此，Tc＝Tc(105°)+C(Tr)。

确定最大可接受强度Im包括首先确定流入场线圈的电流If的阈值，超过该阈值时，If引发的涡流产生的热输出将导致柱状套筒9的温度升高到超过临界温度Tc。

从流入场线圈的电流If的阈值，以及旋转轴7的转速Na，在另一个数据表中读取激励电流的最大强度Im。该另一个数据表表示电流If作为激励电流Ie和旋转轴7的转速Na的函数。

在最理想的情况下，校正值C(Tr)能将柱状套筒的操作温度另外提高40度。这种温度提高允许显著提高注入的电流的强度Im，因此显著提高阻尼器所能提供的阻滞扭矩。

图6是给出激励电流最大可接受强度作为套筒温度的函数的曲线。在冷却液体温度Tr为105度的情况下，最大可接受强度通过标注为Im(105°)的曲线示出，并以另一条标注为Im(85°)的曲线表示冷却液体温度等于85度时的最大可接受强度，这样能将临界温度Tc提高40度。

临界温度Tc提高40度可以对应于最大强度至多提高75％。

在上述实施例中，数据以独立的数据表形式存储，但是这些数据也可以以一个或多个二维动态表的形式存储在控制箱19中。

这样有利于实现本发明的控制方法，同时提供灵活性，能适用不同的使用场合。

Claims (6)

1.一种在控制箱中确定需要注入电磁阻尼器(1)的初级线圈(8)的激励电流(Ie)最大可接受强度(Im)的方法，该阻尼器包括旋转轴(7)，该旋转轴承载次级绕组(5)和由该次级绕组(5)供电的场线圈(13)，所述初级线圈(8)和所述次级绕组(5)形成发电机，该阻尼器(1)包括固定的柱状套筒(9)，其包围所述场线圈(13)并且所述场线圈在其中产生涡流；和用于该套筒的液体冷却回路，所述方法包括实时确定所述最大可接受强度(Im)，以使该最大可接受强度对应于柱状套筒(9)的临界温度(Tc)，并且在考虑冷却液体温度水平(Tr)的情况下确定该临界温度(Tc)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，冷却液体温度(Tr)对应于从位于离开冷却回路的出口(12)处的温度探头所获得的测量值。

3.如权利要求1或2所述的方法，包括考虑冷却液体流速(D)，以确定所述临界温度(Tc)。

4.如前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，从存储在所述控制箱(19)中的数值表在所述控制箱(19)中确定所述可接受的最大强度，所述表包括表示对应于不同操作条件的最大可接受电流(Im)的值。

5.如前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，包括从车辆热机速度(Nt)以及该热机驱动的水泵诺模图特性来确定表示冷却液体流速(D)的值，所述水泵导致冷却液体循环。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，从CAN总线传输的数据获得将热机速度符号化的值。

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