RU2529425C1

RU2529425C1 - System of control over electrical shock-absorber - transducer of vehicle suspension

Info

Publication number: RU2529425C1
Application number: RU2013124353/11A
Authority: RU
Inventors: Антон Николаевич Сергиенко; Борис Григорьевич Любарский; Николай Григорьевич Медведев; Николай Егорович Сергиенко; Александр Иванович Худолий
Original assignee: Антон Николаевич Сергиенко; Борис Григорьевич Любарский; Николай Григорьевич Медведев; Николай Егорович Сергиенко; Александр Иванович Худолий
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2014-09-27

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: control system comprises shock absorber connected with stator with phase windings. Armatures are composed of permanent magnets to reciprocate inside said phase windings. Transfer elements connect phase windings in circuit with consumers and storage battery. Acceleration transducers are mounted at sprung mass and unsprung mass with relative displacement transducer arranged there between. Suspension damping control unit comprises differentiating and integrating links and sprung mass oscillation permissible level setter. Transfer elements between phase windings and storage elements are composed of interconnected rectifiers, power switches, load resistors, reservoir capacitors, step-down-step-up converters, storage battery charge control unit, voltage and current transducers. Suspension damping control unit is connected with power switches of every phase while storage battery charge control unit is connected with step-down-step-up converters of every phase.

EFFECT: control over damping parameters and power transfer to storage battery.

2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к вспомогательным устройствам, приводимым в действие непосредственно от колебательного движения взаимосвязанных подрессоренных и неподрессоренных масс, возникающего при движении транспортного средства, например при перемещении элементов подвески.The invention relates to vehicles, and in particular to auxiliary devices, driven directly from the oscillatory movement of the interconnected sprung and unsprung masses that occur when the vehicle is moving, for example, when moving suspension elements.

Известна система управления электроамортизатором-преобразователем подвески транспортного средства (см. патент GB №1457636, кл. В60K 25/10, 1976 г.), содержащая прикрепленный к основанию транспортного средства статор с магнитопроводом и обмоткой и якорь в виде постоянного магнита, соединенный через шток с осью колеса и установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри обмоток.A known control system for an electric shock absorber-converter of a vehicle suspension (see GB patent No. 1457636, class B60K 25/10, 1976), comprising a stator attached to the base of the vehicle with a magnetic circuit and a winding and an anchor in the form of a permanent magnet connected via a rod with the axis of the wheel and mounted with the possibility of reciprocating movement inside the windings.

Недостатком известной системы является то, что она не обеспечивает регулирование параметров демпфирования колебаний подрессоренных масс и управления процессом передачи энергии на аккумулятор.A disadvantage of the known system is that it does not provide regulation of the damping parameters of the oscillations of the sprung masses and control the process of transferring energy to the battery.

Известна система управления электроамортизатором-преобразователем подвески транспортного средства (см. патент RU №2079956, кл. В60K 25/10, 1997 г.), содержащая амортизатор, закрепленный одним концом на подрессоренной массе, корпусе транспортного средства, а другим концом на неподрессоренной массе, рычаге с колесом, связанный со статором с фазными обмотками, и якорь в виде постоянных магнитов, с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри фазных обмоток, передающие элементы, связывающие по цепи фазные обмотки с потребителями и аккумуляторной батареей.A control system for an electric shock absorber-converter of a vehicle suspension (see patent RU No. 2079956, class B60K 25/10, 1997), comprising a shock absorber fixed at one end to a sprung mass, a vehicle body, and the other end to an unsprung mass, a lever with a wheel connected to a stator with phase windings, and an anchor in the form of permanent magnets, with the possibility of reciprocating movement inside the phase windings, transmitting elements connecting phase windings with consumers and accumulator battery.

Задачей предложенного решения является расширение эксплуатационных возможностей за счет регулирования параметров демпфирования колебаний подрессоренных масс, управления процессом передачи энергии на аккумулятор и обеспечения управления плавностью хода.The objective of the proposed solution is to expand operational capabilities by adjusting the damping parameters of the vibrations of the sprung masses, controlling the process of transferring energy to the battery, and ensuring smooth running control.

Эта задача достигается тем, что система управления электроамортизатором-преобразователем подвески транспортного средства, содержащая амортизатор, закрепленный одним концом на подрессоренной массе, корпусе транспортного средства, а другим концом на неподрессоренной массе, рычаге с колесом, связанный со статором с фазными обмотками, и якоря в виде постоянных магнитов, с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри фазных обмоток, передающие элементы, связывающие по цепи фазные обмотки с потребителями и аккумуляторной батареей, на подрессоренной и неподрессоренной массах установлены датчики ускорений, а между ними установлен датчик относительных перемещений, взаимодействующие с блоком управления демпфированием подвески, который включает дифференцирующие звенья и интегрирующие звенья и задатчик допустимого уровня колебаний подрессоренных масс, передающие элементы между фазными обмотками и аккумуляторной батареей выполнены в виде связанных по цепи выпрямителей, силовых ключей, нагрузочных сопротивлений, выполненных переменными с нелинейной характеристикой, накопительных конденсаторов, понижающе-повышающих преобразователей, блока управления зарядом аккумуляторной батареи, датчиков напряжения и тока, причем блок управления демпфированием подвески связан с силовыми ключами каждой фазы, а блок управления зарядом аккумуляторной батареи связан с понижающее-повышающими преобразователями каждой фазы.This task is achieved in that the control system of the electric shock absorber-converter of the vehicle suspension, comprising a shock absorber fixed at one end to the sprung mass, the vehicle body, and the other end to the unsprung mass, a lever with a wheel connected to the stator with phase windings, and anchors in in the form of permanent magnets, with the possibility of reciprocating movement inside the phase windings, transmitting elements that connect phase windings to consumers and a battery by acceleration, acceleration sensors are installed on the sprung and unsprung masses, and a relative displacement sensor is installed between them, interacting with the suspension damping control unit, which includes differentiating links and integrating links and a permissible vibration level of the sprung masses, the transmitting elements between the phase windings and the battery are made in the form of rectifiers, power switches, load resistances connected in a circuit, made by non-linear variables acteristics, storage capacitors, buck-boost converters, the control unit of the battery charge, the voltage and current sensors, the suspension damping control unit is connected with the power switches of each phase, and the battery charge control unit is connected to a downward-up converters for each phase.

По сравнению с известной предложенная система управления электроамортизатором-преобразователем подвески транспортного средства обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей за счет регулирования параметров демпфирования колебаний подрессоренных масс путем обеспечения регулирования тока электромеханического преобразователя и управления процессом передачи энергии на аккумулятор с последующим использованием в приводе и питании электропотребителей.Compared with the known, the proposed control system of the electric shock absorber-converter of the vehicle suspension provides an increase in operational capabilities by adjusting the damping parameters of the sprung masses by controlling the current of the electromechanical converter and controlling the process of transferring energy to the battery with subsequent use in the drive and power consumers.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - то же, структурная схема устройства.Figure 1 shows a schematic diagram of a device; figure 2 is the same structural diagram of the device.

Система управления электроамортизатором-преобразователем подвески транспортного средства содержит амортизатор 1, закрепленный одним концом на подрессоренной массе, корпусе транспортного средства 2, а другим концом на неподрессоренной массе, рычаге 3 с колесом 4, связанный со статором с фазными обмотками 5, и якоря 6 в виде штока с постоянными магнитами, с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри фазных обмоток 5, составляющих в структурной схеме блок электромеханического преобразователя энергии. На подрессоренной массе, корпусе транспортного средства 1, установлен датчик 7 ускорений, а на неподрессоренной массе, рычаге 3 с колесом 4, установлен датчик 8 ускорений объединенные в блок датчиков (фиг.2). Между датчиками 7 и 8 ускорений установлен датчик 9 относительных перемещений, взаимодействующие с блоком управления 10 демпфированием подвески, который включает дифференцирующие и интегрирующие звенья 11, объединенные в блок управлением демпфированием, и задатчик 12 допустимого уровня колебаний подрессоренных масс. Передающие элементы между фазными обмотками 5 и аккумуляторной батареей 13 выполнены в виде связанных по цепи выпрямителей 14, 15, 16, силовых ключей 17, 18, 19, нагрузочных сопротивлений 20, 21, 22, выполненных переменными с нелинейной характеристикой, накопительных конденсаторов 23, 24, 25, понижающе-повышающих преобразователей 26, 27, 28, блока управления 29 зарядом аккумуляторной батареи 13, датчика 30 напряжения и датчика 31 тока. Блок управления 10 демпфированием подвески связан с силовыми ключами 17, 18, 19 каждой фазной обмотки 5, а блок управления 29 зарядом аккумуляторной батареи 13 связан с понижающе-повышающими преобразователями 26, 27, 28 каждой фазной обмотки 5.The vehicle suspension electric shock absorber-converter control system comprises a shock absorber 1 fixed at one end to a sprung mass, a vehicle body 2, and the other end to an unsprung mass, a lever 3 with a wheel 4, connected to a stator with phase windings 5, and an armature 6 in the form a rod with permanent magnets, with the possibility of reciprocating movement inside the phase windings 5, constituting in the block diagram a block of an electromechanical energy converter. On the sprung mass, the vehicle body 1, an acceleration sensor 7 is installed, and on the unsprung mass, the lever 3 with the wheel 4, an acceleration sensor 8 is mounted in a sensor block (FIG. 2). Between the acceleration sensors 7 and 8, a relative displacement sensor 9 is installed, which interacts with the suspension damping control unit 10, which includes differentiating and integrating links 11 integrated into the damping control unit, and a regulator 12 of the permissible vibration level of the sprung masses. The transmitting elements between the phase windings 5 and the battery 13 are made in the form of rectifiers 14, 15, 16 connected in a circuit, power switches 17, 18, 19, load resistances 20, 21, 22 made by variables with a nonlinear characteristic, storage capacitors 23, 24 , 25, buck-boost converters 26, 27, 28, charge control unit 29 of the battery 13, voltage sensor 30, and current sensor 31. The suspension damping control unit 10 is connected to power switches 17, 18, 19 of each phase winding 5, and the battery charge control unit 29 is connected to step-up converters 26, 27, 28 of each phase winding 5.

Система управления электроамортизатором-преобразователем подвески транспортного средства работает следующим образом.The control system of the electric shock absorber-converter of the vehicle suspension operates as follows.

При движении неподрессоренной массы, рычага 3 с колесом 4, по неровностям опорной поверхности неподрессоренная масса вызывает перемещения якоря 6 с постоянными магнитами относительно статора с фазными обмотками 5. Движение подрессоренных и неподрессоренных масс регистрируются двумя датчиками 7 и 8 ускорений и датчиком 9 относительных перемещений. Сигнал с датчиков 7, 8 и 9 поступает на блок управления 10 демпфированием подвески, на выходе которого получаем скорость неподрессоренной массы Vi, подрессоренной массы Уз и относительную скорость AV перемещения масс. Полученные сигналы обрабатываются блоком управления 10 демпфированием подвески и сравниваются с сигналом задатчика 12 допустимого уровня колебаний подрессоренных масс. Дальше сигнал управления подается на силовые ключи 17, 18, 19 каждой фазы, и таким образом открывается цепь включения каждой фазной обмотки 5 на нагрузочные сопротивления 20, 21, 22 и накопительные конденсаторы 23, 24, 25. При движении якоря и статора в зависимости от относительной скорости движения масс AV и состояния силовых ключей 17, 18, 19 в каждой фазной обмотке 5 наводится ЭДС и переменный ток поступает на соответствующие выпрямители 14, 15, 16, силовые ключи 17, 18, 19, нагрузочные сопротивления 20, 21, 22 и накопительные конденсаторы 23, 24, 25. За счет регулирования величины нагрузочных сопротивлений 20, 21, 22 при нелинейных их характеристиках задается ток в фазных обмотках 5 и, соответственно, сила демпфирования подвески транспортного средства. Также в зависимости от длительности и величины управляющего сигнала с блока управления 10 демпфированием подвески на силовые ключи 17, 18, 19 регулируется величина силы демпфирования. Энергия, накопленная в накопительных конденсаторах 23, 24, 25 поступает в понижающе-повышающие преобразователи 26, 27, 28, а с них по сигналу с блока управления 29, который формируется с учетом сигналов с датчика 30 напряжения и датчика 31 тока, на аккумуляторную батарею 13. Сигналы с блока управления 29 зарядом определяются в зависимости от состояния аккумуляторной батареи 13.When the unsprung mass, the lever 3 with the wheel 4 moves, along the unevenness of the supporting surface, the unsprung mass causes the armature 6 to move with permanent magnets relative to the stator with phase windings 5. The movement of the sprung and unsprung masses are recorded by two acceleration sensors 7 and 8 and a relative displacement sensor 9. The signal from the sensors 7, 8 and 9 is fed to the suspension damping control unit 10, at the output of which we obtain the speed of the unsprung mass Vi, the sprung mass Uz and the relative velocity AV of the mass displacement. The received signals are processed by the suspension damping control unit 10 and compared with the signal of the adjuster 12 of the permissible level of vibration of the sprung masses. Next, the control signal is supplied to the power switches 17, 18, 19 of each phase, and thus the circuit for switching on each phase winding 5 to the load resistors 20, 21, 22 and storage capacitors 23, 24, 25 is opened. When the armature and stator move, depending on the relative velocity of the masses of AV and the state of the power switches 17, 18, 19 in each phase winding 5 is induced by EMF and alternating current is supplied to the corresponding rectifiers 14, 15, 16, power switches 17, 18, 19, load resistances 20, 21, 22 and storage capacitors 23, 24, 25. By adjusting I the values of load resistances 20, 21, 22 with their non-linear characteristics, the current in the phase windings 5 is set and, accordingly, the damping force of the vehicle suspension. Also, depending on the duration and magnitude of the control signal from the control unit 10 damping the suspension on the power switches 17, 18, 19, the magnitude of the damping force is adjusted. The energy stored in the storage capacitors 23, 24, 25 is supplied to the step-up converters 26, 27, 28, and from them by the signal from the control unit 29, which is generated taking into account the signals from the voltage sensor 30 and the current sensor 31, to the battery 13. The signals from the charge control unit 29 are determined depending on the state of the battery 13.

Claims

A vehicle suspension electric shock absorber-converter control system comprising a shock absorber fixed at one end to a sprung mass, a vehicle body and the other end to an unsprung mass, a lever with a wheel connected to a stator with phase windings, and anchors in the form of permanent magnets, with the possibility of reciprocating movement inside the phase windings, transmitting elements connecting the phase windings with consumers and the battery, characterized in that on Accelerated and unsprung masses have acceleration sensors installed, and a relative displacement sensor is installed between them, which interacts with the suspension damping control unit, which includes differentiating links and integrating links and a drive for the permissible vibration level of the sprung masses, the transmitting elements between the phase windings and the battery are made in the form of connected along the circuit of rectifiers, power switches, load resistances made by variables with a non-linear characteristic, storage capacitors, step-up converters, a battery charge control unit, voltage and current sensors, wherein the suspension damping control unit is connected to power keys of each phase, and the battery charge control unit is connected to step-up converters of each phase.