CN108515823A - 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置 - Google Patents

一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108515823A
CN108515823A CN201810464139.XA CN201810464139A CN108515823A CN 108515823 A CN108515823 A CN 108515823A CN 201810464139 A CN201810464139 A CN 201810464139A CN 108515823 A CN108515823 A CN 108515823A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil windings
mover
vehicle
circuit
transformer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810464139.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108515823B (zh
Inventor
王亚楠
肖翔宇
和佳桃
南旺
厉青峰
练晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN201810464139.XA priority Critical patent/CN108515823B/zh
Publication of CN108515823A publication Critical patent/CN108515823A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108515823B publication Critical patent/CN108515823B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G13/00Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers
    • B60G13/14Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers having dampers accumulating utilisable energy, e.g. compressing air
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/016Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input
    • B60G17/0165Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input to an external condition, e.g. rough road surface, side wind
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/019Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the type of sensor or the arrangement thereof
    • B60G17/01908Acceleration or inclination sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F6/00Magnetic springs; Fluid magnetic springs, i.e. magnetic spring combined with a fluid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/20Type of damper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/05Attitude
    • B60G2400/051Angle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/10Acceleration; Deceleration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/80Exterior conditions
    • B60G2400/82Ground surface
    • B60G2400/821Uneven, rough road sensing affecting vehicle body vibration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2500/00Indexing codes relating to the regulated action or device
    • B60G2500/10Damping action or damper
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2222/00Special physical effects, e.g. nature of damping effects
    • F16F2222/06Magnetic or electromagnetic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2230/00Purpose; Design features
    • F16F2230/18Control arrangements

Abstract

本发明涉及汽车悬架系统部件,特别涉及一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置。安装在汽车的悬架系统中并与车载电子控制单元ECU以及车载蓄电池连接,由电磁减振器、控制电路、加速度传感器、陀螺仪传感器组成。本发明通过电磁减振器和控制电路实现能量回收,提高了能量回收效率;利用线圈绕组调节电路实现了电磁减振器阻尼的多级调节,满足不同行车工况的要求;利用加速度传感器进行路面不平度等级的监测和控制效果的反馈,提高了汽车在不同等级路面上行驶时的乘坐舒适性利用陀螺仪传感器进行车身倾角的监测和控制效果的反馈,提高了汽车在加速、减速、转向等不同行驶工况下的操纵稳定性。

Description

一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置
一、技术领域
本发明涉及汽车悬架系统部件,特别涉及一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置。
二、背景技术
减振器是汽车悬架系统的重要零部件,其主要功能是吸收路面不平产生的振动,缓解路面带来的冲击,满足汽车运行过程中的乘坐舒适性和操纵稳定性要求。目前在汽车上常用的筒式液压减振器是利用活塞在活塞缸中运动时油液与活塞孔之间的摩擦以及油液分子间的内摩擦形成阻尼力,使汽车的振动能量转化为油液的热能,再由减振器散发到大气中。这种方式无法对振动的能量进行有效回收,造成了能量的浪费。同时,汽车在不同等级的路面上行驶以及加速、减速和转向等不同的工况下,车辆对减振器阻尼大小的要求不同,而传统的筒式液压减振器无法根据行车工况实时进行阻尼调节,限制了车辆乘坐舒适性和操纵稳定性的提高。
经文献检索发现,中国国家知识产权专利局于2005年1月5日公开了一项公开号为CN1559819A,名称为“车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置”的专利申请。该技术提出利用直线发电机、电力变换器和能量存储单元进行能量回馈,通过控制功率晶体管的通断调节直线发电机的阻尼,但其阻尼仅能实现两级可调,且电路结构的安全性不高。中国国家知识产权局专利局于2012年10月05日公开了一项公开号为CN102700378A,名称为“电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼实时控制装置及方法”的专利申请。该技术通过馈能电机、行星齿轮升速机构、滚珠丝杠和馈能控制电路实现能量回馈,通过改变馈能电机的充电电压对阻尼进行分级控制,但是所采用的滚珠丝杠机构和行星齿轮机构具有一定的机械传动损失,降低了减振器的能量回收效率。
三、发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足,提供一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置。
本发明安装在汽车的悬架系统中并与车载电子控制单元ECU以及车载蓄电池相连接,其技术方案是由电磁减振器、控制电路、加速度传感器、陀螺仪传感器组成;
所述电磁减振器由定子外筒、线圈绕组、动子拉杆、磁轭筒、永磁体、防尘罩、缓冲垫片、下吊耳、滑动轴承、上吊耳组成;定子外筒为软磁材料制作的筒体,在其外圆柱面上设置等距、均布的环形槽,在每个环形槽中安装线圈绕组;在定子外筒的外圆柱面上安装防尘罩,用于线圈绕组的防尘;每组线圈绕组首端a和尾端b穿过防尘罩上的小孔通过导线与控制电路相连接,构成电磁减振器的定子;动子拉杆是一端带有丁字凸台,一端有连接螺纹的阶梯轴,动子拉杆的阶梯轴上固定安装磁轭筒,由丁字凸台定位;磁轭筒为软磁材料制作的筒体,在筒体上固定安装等距、均布的环形永磁体,环形永磁体外径与定子外筒的内腔直径相匹配,构成电磁减振器的动子;滑动轴承带有法兰端面,其外圆与定子外筒的内腔相匹配,其内孔与动子拉杆杆体的移动部分的直径相匹配;将由动子拉杆、磁轭筒、永磁体组成的电磁减振器的动子,安装进定子外筒内腔构成间隙配合,将滑动轴承安装进动子拉杆的移动杆体,通过滑动轴承的法兰端面用螺钉固定在定子外筒内腔的上端面,上吊耳通过螺纹固定安装在动子拉杆上;在定子外筒的下端固定安装下吊耳,缓冲垫片固定安装在下吊耳内壁;上吊耳与汽车簧载质量相连接,下吊耳与汽车非簧载质量相连接;
所述的控制电路是由线圈绕组调节电路、变压器和整流稳压电路组成,并与车载电子控制单元ECU连接;其中线圈绕组调节电路是由每一组线圈绕组与相对应的双向触发三极管以及变压器初级线圈的A端相连接组成,线圈绕组有首端a和尾端b两个接头,线圈绕组的a端与双向触发三极管的输入极i相连接,双向触发三极管的输出极o与变压器初级线圈的A端相连,线圈绕组的b端与变压器初级线圈的B端相连接,双向触发三极管的栅极s与车载电子控制单元ECU相连接;变压器的次级线圈与整流稳压电路相连接;加速度传感器和陀螺仪传感器安装在车身上,通过信号线与车载电子控制单元ECU相连接;
所述的整流稳压电路由二极管D组成的整流桥、电容C、电阻R、稳压二极管D1组成的整流电路连接到变压器的次级端构成,并与车载蓄电池相连接;变压器的次级线圈的A端和B端分别通过导线接入整流稳压电路的整流桥的两个交流输入端;整流稳压电路的两个直流输出端分别通过导线与车载蓄电池的正极和负极相连接。
本发明产生的有益效果是:
(1)通过电磁减振器和控制电路实现能量回收,无需进行运动形式的变换,减少了机械传动损失,提高了能量回收效率。
(2)利用线圈绕组调节电路实现了电磁减振器阻尼的多级调节,可靠性和精确性高,可以满足不同行车工况的要求。
(3)利用加速度传感器进行路面不平度等级的监测和控制效果的反馈,提高了汽车在不同等级路面上行驶时的乘坐舒适性。
(4)利用陀螺仪传感器进行车身角度的监测和控制效果的反馈,提高了汽车在加速、减速、转向等不同行驶工况下的操纵稳定性。
四、附图说明
图1为本发明的电磁减振器结构示意图的剖视图;
图2为本发明的整体结构示意图;
图3为本发明的系统运行控制示意图。
附图标记:
1、定子外筒 1-1、线圈绕组 1-2、线圈绕组 1-n、线圈绕组 2、动子拉杆 2-1、磁轭筒 2-2、永磁体 3、防尘罩 4、缓冲垫片 5、下吊耳 6、导线 7、滑动轴承 8、上吊耳 9、车载蓄电池 10、整流稳压电路 11、变压器 12、线圈绕组调节电路 12-1、双向触发三极管 12-2、双向触发三极管 12-n、双向触发三极管 13、加速度传感器14、陀螺仪传感器 15、车载电子控制单元ECU
五、具体实施方式
1、实施方式一:
下面结合附图详细描述本发明的实施过程,如图1、图2、图3所示。
本发明安装在汽车的悬架系统中并与车载电子控制单元ECU15以及车载蓄电池9相连接,是由电磁减振器、控制电路、加速度传感器13、陀螺仪传感器14组成。
如图1所示,所述电磁减振器由定子外筒1、线圈绕组、动子拉杆2、磁轭筒2-1、永磁体、防尘罩3、缓冲垫片4、下吊耳5、滑动轴承7、上吊耳8和螺钉组成;定子外筒1为软磁材料制作的筒体,在其外圆柱面上加工等距、均匀分布的环形槽,在每个环形槽中安装线圈绕组;定子外筒1的外圆柱面上安装有防尘罩3,用于线圈绕组的防尘;每组线圈绕组首端a和尾端b穿过防尘罩3上的小孔通过导线6与控制电路连接,构成电磁减振器的定子;
动子拉杆2是一端带有丁字凸台,一端有连接螺纹的阶梯轴,动子拉杆的阶梯轴上固定安装磁轭筒2-1,由丁字凸台定位;磁轭筒2-1为软磁材料制作的筒体,在筒体上固定安装等距、均布的环形永磁体2-2,环形永磁体2-2外径与定子外筒1的内腔直径相匹配,构成电磁减振器的动子;
滑动轴承7带有法兰端面,其外圆与定子外筒1的内腔相匹配,其内孔与动子拉杆2杆体的移动部分的直径相匹配;将由动子拉杆2、磁轭筒2-1、环形永磁体2-2组成的电磁减振器的动子,安装进定子外筒1内腔构成间隙配合,将滑动轴承7安装进动子拉杆2的移动杆体,通过滑动轴承7的法兰端面用螺钉固定在定子外筒1内腔的上端面,上吊耳8通过螺纹固定安装在动子拉杆2上;在定子外筒1的下端固定安装下吊耳5,缓冲垫片4固定安装在下吊耳5内壁;上吊耳8与汽车簧载质量连接,下吊耳5与汽车非簧载质量连接;
所述的控制电路是由线圈绕组调节电路12、变压器11和整流稳压电路10组成,并与车载电子控制单元ECU15相连接;其中线圈绕组调节电路12是由每一组线圈绕组与相对应的双向触发三极管以及变压器11初级线圈的A端连接组成,线圈绕组有a端和b端两个接头,线圈绕组的a端与双向触发三极管的输入极i相连接,双向触发三极管的输出极o与变压器11初级线圈的A端相连,线圈绕组的b端与变压器11初级线圈的B端相连接,双向触发三极管的栅极s与车载电子控制单元ECU15连接;变压器11的次级线圈与整流稳压电路10相连接;加速度传感器13和陀螺仪传感器14安装在车身上,通过信号线与车载电子控制单元ECU15相连接;
所述的整流稳压电路10由二极管D组成的整流桥、电容C、电阻R、稳压二极管D1组成的整流电路连接到变压器11的次级端构成,并与车载蓄电池9相连接;变压器11的次级线圈的A端和B端分别通过导线接入整流稳压电路10的整流桥的两个交流输入端;整流稳压电路10的两个直流输出端分别通过导线与车载蓄电池9的正极和负极相连接。
2、实施方式二:
本发明应用于由20个线圈绕组组成的电磁减振器构成的,一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置的实施方式。
如图1、图2、图3所示,本发明安装在汽车的悬架系统中并与车载电子控制单元ECU15以及车载蓄电池9相连接,是由电磁减振器、控制电路、加速度传感器13、陀螺仪传感器14组成。
如图1所示,所述电磁减振器由定子外筒1、线圈绕组1-1至1-20(n=20)、动子拉杆2、磁轭筒2-1、永磁体2-2、防尘罩3、缓冲垫片4、下吊耳5、滑动轴承7、上吊耳8和螺钉组成;定子外筒1为软磁材料制作的筒体,在其外圆柱面上加工有20个等距、均匀分布的环形槽,在每个环形槽中分别安装线圈绕组1-1至1-20;定子外筒1的外圆柱面上安装有防尘罩3,用于线圈绕组1-1至1-20的防尘;每组线圈绕组首端a和尾端b穿过防尘罩3上的小孔通过导线6与控制电路连接,构成电磁减振器的定子;
动子拉杆2是一端带有丁字凸台,一端有连接螺纹的阶梯轴,动子拉杆的阶梯轴上固定安装磁轭筒2-1,由丁字凸台定位;磁轭筒2-1为软磁材料制作的筒体,在筒体上固定安装等距、均布的环形永磁体2-2,环形永磁体2-2外径与定子外筒1的内腔直径相匹配,构成电磁减振器的动子;
滑动轴承7带有法兰端面,其外圆与定子外筒1的内腔相匹配,其内孔与动子拉杆2杆体的移动部分的直径相匹配;将由动子拉杆2、磁轭筒2-1、环形永磁体2-2组成的电磁减振器的动子,安装进定子外筒1内腔构成间隙配合,将滑动轴承7安装进动子拉杆2的移动杆体,通过滑动轴承7的法兰端面用螺钉固定在定子外筒1内腔的上端面,上吊耳8通过螺纹固定安装在动子拉杆2上;在定子外筒1的下端固定安装下吊耳5,缓冲垫片4固定安装在下吊耳5内壁;上吊耳8与汽车簧载质量连接,下吊耳5与汽车非簧载质量连接;
所述的控制电路是由线圈绕组调节电路12、变压器11和整流稳压电路10组成,并与车载电子控制单元ECU15连接;其中线圈绕组调节电路12是由每一组线圈绕组1-1至1-20与相对应的双向触发三极管12-1至12-20以及变压器11初级线圈的A端连接组成,每一组线圈绕组1-1至1-20有a端和b端两个接头,每一组线圈绕组1-1至1-20的a端与相对应的双向触发三极管12-1至12-20的输入极i相连接,每一个双向触发三极管12-1至12-20的输出极o与变压器11初级线圈的A端相连,每一组线圈绕组1-1至1-20的b端与变压器11初级线圈的B端相连接,每一个双向触发三极管12-1至12-20的栅极s与车载电子控制单元ECU15连接;变压器11的次级线圈与整流稳压电路10相连接;加速度传感器13和陀螺仪传感器14安装在车身上,通过信号线与车载电子控制单元ECU15相连接;
所述的整流稳压电路10由二极管D组成的整流桥、电容C、电阻R、稳压二极管D1组成的整流电路连接到变压器11的次级端构成,并与车载蓄电池9相连接;变压器11的次级线圈的A端和B端分别通过导线接入整流稳压电路10的整流桥的两个交流输入端;整流稳压电路10的两个直流输出端分别通过导线与车载蓄电池9的正极和负极连接。
本发明应用于由20个线圈绕组组成的电磁减振器构成的,一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置的运行过程:
在汽车行驶过程中,由于路面不平和加速、减速、制动等原因,车辆的簧载质量和非簧载质量的相对位置不断变化,导致电磁减振器的动子部分和定子部分发生相对运动,定子外筒1上的线圈绕组1-1至1-20不断切割动子上的永磁体2-2产生的磁感线,由电磁感应原理在线圈绕组1-1至1-20中感应出单相交变电流,该电流经过线圈绕组调节电路12和整流稳压电路10转变成直流电存储在车载蓄电池9中,从而将电磁减振器往复移动的动能转变为电能,实现了能量的回馈。永磁体2-2和线圈绕组1-1至1-20之间的电磁力形成了电磁减振器的阻尼。回馈的电能可以直接供给车辆的电子电气设备使用。
当路面不平度等级发生变化时,由安装在车身上的加速度传感器13输出车身振动加速度信号,经由车载电子控制单元ECU15处理后得到路面不平度等级信息,并计算得到此时减振器所需提供的最佳阻尼力,进而得到需要接入线圈绕组调节电路12的线圈绕组数量信号,并将此信号转变成高低电位数字信号,然后输出数字信号给线圈绕组调节电路12中每个双向触发三极管12-1至12-20的栅极s,控制每个双向触发三极管12-1至12-20的通断。当数字信号为高电位时,双向触发三极管导通,与双向触发三极管的输入极i相连的线圈绕组导通,感应出电流并产生阻尼力;当数字信号为低电位时,双向触发三极管断开,与双向触发三极管的输入极i相连的线圈绕组断开,无法感应出电流并产生阻尼力。因此可以通过接入控制电路中的线圈绕组1-1至1-20的数量调节电磁减振器的阻尼力,从而适应不同等级路面的要求,提高汽车的乘坐舒适性。通过加速度传感器13输出的车身振动加速度信号可以实现反馈控制。
当车身由于加速、减速、转向等原因出现俯仰和侧倾时,由安装在车身上的陀螺仪传感器14输出车身角度位移信号,经由车载电子控制单元ECU15处理后计算得到此时减振器所需提供的最佳阻尼力,输出控制信号给线圈绕组调节电路12,调节减振器的阻尼力;左、右两侧及前、后两侧的四个减振器的阻尼力可以独立控制,从而调节车身的角度,提高汽车的操纵稳定性。通过陀螺仪传感器14输出的车身角度位移信号可以实现反馈控制。
3、实施方式三:
本发明应用于由16个线圈绕组组成的电磁减振器构成的,一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置的实施方式。
如图1、图2、图3所示,本发明安装在汽车的悬架系统中并与车载电子控制单元ECU15以及车载蓄电池9连接,是由电磁减振器、控制电路、加速度传感器13、陀螺仪传感器14组成。
如图1所示,所述电磁减振器由定子外筒1、线圈绕组1-1至1-16(n=16)、动子拉杆2、磁轭筒2-1、永磁体2-2、防尘罩3、缓冲垫片4、下吊耳5、滑动轴承7、上吊耳8和螺钉组成;定子外筒1为软磁材料制作的筒体,在其外圆柱面上加工有16个等距、均匀分布的环形槽,在每个环形槽中分别安装线圈绕组1-1至1-16;定子外筒1的外圆柱面上安装有防尘罩3,用于线圈绕组1-1至1-16的防尘;每组线圈绕组首端a和尾端b穿过防尘罩3上的小孔通过导线6与控制电路连接,构成电磁减振器的定子;
动子拉杆2是一端带有丁字凸台,一端有连接螺纹的阶梯轴,动子拉杆的阶梯轴上固定安装磁轭筒2-1,由丁字凸台定位;磁轭筒2-1为软磁材料制作的筒体,在筒体上固定安装等距、均布的环形永磁体2-2,环形永磁体2-2外径与定子外筒1的内腔直径相匹配,构成电磁减振器的动子;
滑动轴承7带有法兰端面,其外圆与定子外筒1的内腔相匹配,其内孔与动子拉杆2杆体的移动部分的直径相匹配;将由动子拉杆2、磁轭筒2-1、环形永磁体2-2组成的电磁减振器的动子,安装进定子外筒1内腔构成间隙配合,将滑动轴承7安装进动子拉杆2的移动杆体,通过滑动轴承7的法兰端面用螺钉固定在定子外筒1内腔的上端面,上吊耳8通过螺纹固定安装在动子拉杆2上;在定子外筒1的下端固定安装下吊耳5,缓冲垫片4固定安装在下吊耳5内壁;上吊耳8与汽车簧载质量连接,下吊耳5与汽车非簧载质量相连接;
所述的控制电路是由线圈绕组调节电路12、变压器11和整流稳压电路10组成,并与车载电子控制单元ECU15连接;其中线圈绕组调节电路12是由每一组线圈绕组1-1至1-16与相对应的双向触发三极管12-1至12-16以及变压器11初级线圈的A端连接组成,每一组线圈绕组1-1至1-16有a端和b端两个接头,每一组线圈绕组1-1至1-16的a端与相对应的双向触发三极管12-1至12-16的输入极i相连接,每一个双向触发三极管12-1至12-16的输出极o与变压器11初级线圈的A端相连,每一组线圈绕组1-1至1-16的b端与变压器11初级线圈的B端相连接,每一个双向触发三极管12-1至12-16的栅极s与车载电子控制单元ECU15连接;变压器11的次级线圈与整流稳压电路10相连接;加速度传感器13和陀螺仪传感器14安装在车身上,通过信号线与车载电子控制单元ECU15相连接;
所述的整流稳压电路10可选用单相整流桥模块MDQ100-12及稳压模块LM2596组成的整流电路连接到变压器11的次级端构成,并与车载蓄电池9相连接;变压器11的次级线圈的A端和B端分别通过导线接入单相整流桥模块MDQ100-12的两个交流输入端,单相整流桥模块MDQ100-12的两个输出端分别接入稳压模块LM2596的两个输入端,最终稳压模块LM2596的两个直流输出端分别与车载蓄电池9的正极和负极相连接。
本发明应用于由16个线圈绕组组成的电磁减振器构成的,一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置的运行过程:
在汽车行驶过程中,由于路面不平和加速、减速、制动等原因,车辆的簧载质量和非簧载质量的相对位置不断变化,导致电磁减振器的动子部分和定子部分发生相对运动,定子外筒1上的线圈绕组1-1至1-16不断切割动子上的永磁体2-2产生的磁感线,由电磁感应原理在线圈绕组1-1至1-16中感应出单相交变电流,该电流经过线圈绕组调节电路12和整流稳压电路10转变成直流电存储在车载蓄电池9中,从而将电磁减振器往复移动的动能转变为电能,实现了能量的回馈。永磁体2-2和线圈绕组1-1至1-16之间的电磁力形成了电磁减振器的阻尼。回馈的电能可以直接供给车辆的电子电气设备使用。
当路面不平度等级发生变化时,由安装在车身上的加速度传感器13输出车身振动加速度信号,经由车载电子控制单元ECU15处理后得到路面不平度等级信息,并计算得到此时减振器所需提供的最佳阻尼力,进而得到需要接入线圈绕组调节电路12的线圈绕组数量信号,并将此信号转变成高低电位数字信号,然后输出数字信号给线圈绕组调节电路12中每个双向触发三极管12-1至12-16的栅极s,控制每个双向触发三极管12-1至12-16的通断。当数字信号为高电位时,双向触发三极管导通,与双向触发三极管的输入极i相连的线圈绕组导通,感应出电流并产生阻尼力;当数字信号为低电位时,双向触发三极管断开,与双向触发三极管的输入极i相连的线圈绕组断开,无法感应出电流并产生阻尼力。因此可以通过接入控制电路中的线圈绕组1-1至1-16的数量调节电磁减振器的阻尼力,从而适应不同等级路面的要求,提高汽车的乘坐舒适性。通过加速度传感器13输出的车身振动加速度信号可以实现反馈控制。
当车身由于加速、减速、转向等原因出现俯仰和侧倾时,由安装在车身上的陀螺仪传感器14输出车身角度位移信号,经由车载电子控制单元ECU15处理后计算得到此时减振器所需提供的最佳阻尼力,输出控制信号给线圈绕组调节电路12,调节减振器的阻尼力;左、右两侧及前、后两侧的四个减振器的阻尼力可以独立控制,从而调节车身的角度,提高汽车的操纵稳定性。通过陀螺仪传感器14输出的车身角度位移信号可以实现反馈控制。

Claims (2)

1.一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置,安装在汽车的悬架系统中并与车载电子控制单元ECU以及车载蓄电池相连接,其特征为由电磁减振器、控制电路、加速度传感器、陀螺仪传感器组成;
所述电磁减振器由定子外筒、线圈绕组、动子拉杆、磁轭筒、永磁体、防尘罩、缓冲垫片、下吊耳、滑动轴承、上吊耳组成;定子外筒为软磁材料制作的筒体,在其外圆柱面上设置等距、均布的环形槽,在每个环形槽中安装线圈绕组;在定子外筒的外圆柱面上安装防尘罩,用于线圈绕组的防尘;每组线圈绕组首端a和尾端b穿过防尘罩上的小孔通过导线与控制电路相连接,构成电磁减振器的定子;动子拉杆是一端带有丁字凸台,一端有连接螺纹的阶梯轴,动子拉杆的阶梯轴上固定安装磁轭筒,由丁字凸台定位;磁轭筒为软磁材料制作的筒体,在筒体上固定安装等距、均布的环形永磁体,环形永磁体外径与定子外筒的内腔直径相匹配,构成电磁减振器的动子;滑动轴承带有法兰端面,其外圆与定子外筒的内腔相匹配,其内孔与动子拉杆杆体的移动部分的直径相匹配;将由动子拉杆、磁轭筒、永磁体组成的电磁减振器的动子,安装进定子外筒内腔构成间隙配合,将滑动轴承安装进动子拉杆的移动杆体,通过滑动轴承的法兰端面用螺钉固定在定子外筒内腔的上端面,上吊耳通过螺纹固定安装在动子拉杆上;在定子外筒的下端固定安装下吊耳,缓冲垫片固定安装在下吊耳内壁;上吊耳与汽车簧载质量相连接,下吊耳与汽车非簧载质量相连接;
所述的控制电路是由线圈绕组调节电路、变压器和整流稳压电路组成,并与车载电子控制单元ECU连接;其中线圈绕组调节电路是由每一组线圈绕组与相对应的双向触发三极管以及变压器初级线圈的A端相连接组成,线圈绕组有首端a和尾端b两个接头,线圈绕组的a端与双向触发三极管的输入极i相连接,双向触发三极管的输出极o与变压器初级线圈的A端相连,线圈绕组的b端与变压器初级线圈的B端相连接,双向触发三极管的栅极s与车载电子控制单元ECU相连接;变压器的次级线圈与整流稳压电路相连接;加速度传感器和陀螺仪传感器安装在车身上,通过信号线与车载电子控制单元ECU相连接。
2.根据权利要求1所述的一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置,其特征为所述的整流稳压电路由二极管D组成的整流桥、电容C、电阻R、稳压二极管D1组成的整流电路连接到变压器的次级端构成,并与车载蓄电池相连接;变压器的次级线圈的A端和B端分别通过导线接入整流稳压电路的整流桥的两个交流输入端;整流稳压电路的两个直流输出端分别通过导线与车载蓄电池的正极和负极相连接。
CN201810464139.XA 2018-05-15 2018-05-15 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置 Active CN108515823B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810464139.XA CN108515823B (zh) 2018-05-15 2018-05-15 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810464139.XA CN108515823B (zh) 2018-05-15 2018-05-15 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108515823A true CN108515823A (zh) 2018-09-11
CN108515823B CN108515823B (zh) 2023-11-14

Family

ID=63427071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810464139.XA Active CN108515823B (zh) 2018-05-15 2018-05-15 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108515823B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109808437A (zh) * 2019-04-02 2019-05-28 西安科技大学 一种电动汽车电磁集成式馈能型悬架作动器及其控制方法
WO2019210886A1 (zh) * 2019-04-10 2019-11-07 山东科技大学 一种螺旋式变容缓冲器及其工作方法
CN111137090A (zh) * 2018-11-05 2020-05-12 宝沃汽车(中国)有限公司 主动悬架系统以及车辆
CN112049893A (zh) * 2020-09-07 2020-12-08 新疆大学 替换式震动能量回收减震器和悬架模式自动控制方法
CN112431883A (zh) * 2020-11-02 2021-03-02 南京理工大学 可馈能抗冲击装置
CN112448538A (zh) * 2019-09-04 2021-03-05 武汉理工大学 一种机械减振器自发电与能量回收控制装置
CN112503134A (zh) * 2020-11-11 2021-03-16 江苏大学 一种集成阻尼器与吸振器的混合电磁馈能减振系统
CN112503133A (zh) * 2020-11-11 2021-03-16 江苏大学 一种多功能混合电磁减振系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4815575A (en) * 1988-04-04 1989-03-28 General Motors Corporation Electric, variable damping vehicle suspension
JPH0490916A (ja) * 1990-08-06 1992-03-24 Honda Motor Co Ltd 車両用サスペンション装置の制御方法
CN1760565A (zh) * 2005-11-17 2006-04-19 哈尔滨工业大学 主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置
CN2853475Y (zh) * 2005-11-17 2007-01-03 哈尔滨工业大学 主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置
RU2529425C1 (ru) * 2013-05-27 2014-09-27 Антон Николаевич Сергиенко Система управления электроамортизатором-преобразователем подвески транспортного средства
CN105480043A (zh) * 2015-12-17 2016-04-13 西安科技大学 一种多模式电磁馈能式车辆主动悬架作动器及其控制方法
CN105751847A (zh) * 2016-03-24 2016-07-13 江苏大学 一种车辆多模式减振器的控制方法
CN208134000U (zh) * 2018-05-15 2018-11-23 山东大学 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4815575A (en) * 1988-04-04 1989-03-28 General Motors Corporation Electric, variable damping vehicle suspension
JPH0490916A (ja) * 1990-08-06 1992-03-24 Honda Motor Co Ltd 車両用サスペンション装置の制御方法
CN1760565A (zh) * 2005-11-17 2006-04-19 哈尔滨工业大学 主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置
CN2853475Y (zh) * 2005-11-17 2007-01-03 哈尔滨工业大学 主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置
RU2529425C1 (ru) * 2013-05-27 2014-09-27 Антон Николаевич Сергиенко Система управления электроамортизатором-преобразователем подвески транспортного средства
CN105480043A (zh) * 2015-12-17 2016-04-13 西安科技大学 一种多模式电磁馈能式车辆主动悬架作动器及其控制方法
CN105751847A (zh) * 2016-03-24 2016-07-13 江苏大学 一种车辆多模式减振器的控制方法
CN208134000U (zh) * 2018-05-15 2018-11-23 山东大学 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王新芳;陈克;佟雪峰;王亚军;王幼兰;: "阻尼两级可调减振器对悬架减振效果的影响", 机械制造, no. 11 *
陈龙;汪佳佳;汪若尘;丁仁凯;谢健;: "基于能量优化的混合馈能悬架阻尼优化设计", 农业机械学报, no. 08 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111137090A (zh) * 2018-11-05 2020-05-12 宝沃汽车(中国)有限公司 主动悬架系统以及车辆
CN111137090B (zh) * 2018-11-05 2021-09-07 宝沃汽车(中国)有限公司 主动悬架系统以及车辆
CN109808437B (zh) * 2019-04-02 2020-10-16 西安科技大学 一种电动汽车电磁集成式馈能型悬架作动器及其控制方法
CN109808437A (zh) * 2019-04-02 2019-05-28 西安科技大学 一种电动汽车电磁集成式馈能型悬架作动器及其控制方法
WO2019210886A1 (zh) * 2019-04-10 2019-11-07 山东科技大学 一种螺旋式变容缓冲器及其工作方法
CN112448538A (zh) * 2019-09-04 2021-03-05 武汉理工大学 一种机械减振器自发电与能量回收控制装置
CN112448538B (zh) * 2019-09-04 2023-08-29 武汉理工大学 一种机械减振器自发电与能量回收控制装置
CN112049893A (zh) * 2020-09-07 2020-12-08 新疆大学 替换式震动能量回收减震器和悬架模式自动控制方法
CN112431883A (zh) * 2020-11-02 2021-03-02 南京理工大学 可馈能抗冲击装置
CN112503134A (zh) * 2020-11-11 2021-03-16 江苏大学 一种集成阻尼器与吸振器的混合电磁馈能减振系统
CN112503133A (zh) * 2020-11-11 2021-03-16 江苏大学 一种多功能混合电磁减振系统
CN112503133B (zh) * 2020-11-11 2023-08-22 江苏大学 一种多功能混合电磁减振系统
CN112503134B (zh) * 2020-11-11 2023-08-22 江苏大学 一种集成阻尼器与吸振器的混合电磁馈能减振系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN108515823B (zh) 2023-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN208134000U (zh) 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置
CN108515823A (zh) 一种阻尼可调的能量回馈式汽车主动悬架电磁减振装置
KR102260642B1 (ko) 수요 공급식 에너지를 갖는 액티브 현가장치
US6920951B2 (en) Regenerative damping method and apparatus
CN103847454B (zh) 一种车辆悬架用电磁阻尼减振装置
US8253281B2 (en) Energy harvesting apparatus incorporated into shock absorber
CN105480043A (zh) 一种多模式电磁馈能式车辆主动悬架作动器及其控制方法
CN203902200U (zh) 一种可变刚度与阻尼的汽车馈能主动悬架系统
CN104044426B (zh) 一种刚度可变电磁馈能悬架
CN104015582A (zh) 一种可变刚度与阻尼的汽车馈能主动悬架系统
CN110978929A (zh) 一种复合式馈能型车辆半主动悬架作动器及其控制方法
CN108331878B (zh) 串联式馈能型混合主动悬架作动器及其控制方法
CN103016589A (zh) 基于Halbach永磁阵列的电磁式馈能减震器
CN111114232B (zh) 一种复合式电磁悬架的控制方法
CN203082102U (zh) 基于Halbach永磁阵列的电磁式馈能减震器
CN105465261B (zh) 一种电磁馈能式车辆主动悬架作动器及其控制方法
CN103557264A (zh) 基于状态监测的无源磁流变减振器
CN105172507A (zh) 一种用于汽车悬架的自供能磁流变减振器系统
CN106321718A (zh) 一种自供能式车辆主动悬架及其协调控制方法
CN104723820A (zh) 一种可产生能量的馈能减振装置及其能量捕获方法
CN104723819A (zh) 可产生电能、主动控制馈能减振装置及其能量捕获方法
CN103925324A (zh) 一种直线电机与阻尼串联的双筒减振器装置
CN112895833B (zh) 悬架作动器及悬架作动器的控制方法
CN104675903A (zh) 一种可发电的液压减震器
CN201875036U (zh) 一种可发电减震器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant