CN1760565A - 主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置 - Google Patents

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寇宝泉
李立毅
谢大纲
白相林
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Abstract

主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置，它涉及一种车辆上使用的减振装置，它是为了解决现有的车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置提供的阻尼力小而无法用于大型车辆减振的问题。本发明的旋转电机1的三相电源的输出端连接在电力变换器2的三相电流输入端上，旋转电机1的力矩输出轴与行星减速器2的输入轮同轴连接，2的输出轮与滚珠丝杠3同轴连接，丝杠螺母4套在3上。当车体发生振动时，使旋转电机工作在电动机(此时为主动悬架)或发电机(此时为半主动悬架)状态，通过有效的控制策略来控制旋转电机输出功率的大小，从而调整减振所需阻尼力的大小，以达到减小或消除车辆振动的目的。本发明能够提供更大的阻尼力用于大型车辆的减振，而且体积小、更易控制。

Description

主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置
技术领域
本发明涉及一种车辆上使用的减振装置。
背景技术
公开号为CN1559819A的专利提供了一种车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置，它是为了克服现有车辆悬架结构复杂、成本高、耗能大的缺陷而研制的一种结构简单而且能把振动能转化为电能进行回馈的电磁减振装置，其内部采用直线电机提供减振用的阻尼力。由于小型直线电机提供的阻尼力过小而使车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置无法用于大型车辆的减振，然而使用大型直线电机提供较大的阻尼力时，由于其体积过大而不便于固定在车辆的簧上质量处，所以就必须提供新的电磁减振装置来代替车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置用于大型车辆的减振。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置提供的阻尼力小而无法用于大型车辆减振的问题，从而提供了一种主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置。本发明通过下述方案实现：主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置，它包括电力变换器、能量存储单元、控制电路和传感器，电力变换器直流侧的正极接线端和负极接线端分别连接能量存储单元的正极和负极，控制电路的输出端连接在电力变换器的控制输入端，传感器的输出端连接控制电路输入端；它还包括旋转电机、行星减速器、滚珠丝杠和丝杠螺母，旋转电机中定子绕组的三个交流接线端连接电力变换器的三个交流接线端，旋转电机的力矩输出轴与行星减速器的输入轮同轴连接，行星减速器的输出轮与滚珠丝杠同轴连接，丝杠螺母套在滚珠丝杠上。
本发明的减振装置在应用时，把旋转电机的定子固定连接在车辆的簧下质量处，把丝杠螺母的力矩输出端固定在车辆的簧上质量处；本发明利用滚珠丝杠丝母装置把旋转电机输出的圆周运动变为直线运动，以此来代替车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置中的直线电机，当车体发生振动时，使旋转电机工作在电动机(此时为主动悬架)或发电机(此时为半主动悬架)状态，通过有效的控制策略来控制旋转电机输出功率的大小，从而调整减振所需阻尼力的大小，以达到减小或消除车辆振动的目的。本发明能够提供更大的阻尼力用于大型车辆的减振，而且体积小、更易控制。本发明的减振器同样也不需耗能而且能把电能反馈回车辆的蓄电池，而且它提高了悬架的减振性能，节约了能源，并降低了悬架的成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，图2是具体实施方式二和三的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1，本具实施方式由旋转电机1、行星减速器2、滚珠丝杠3、丝杠螺母4、电力变换器5、能量存储单元6、控制电路7和传感器8组成，电力变换器5直流侧的正极接线端和负极接线端分别连接能量存储单元6的正极和负极，控制电路7的输出端连接在电力变换器5的控制输入端，传感器8的输出端连接控制电路7输入端，旋转电机1中定子绕组的三个交流接线端连接电力变换器5的三个交流接线端，旋转电机1的力矩输出轴与行星减速器2的输入轮同轴连接，行星减速器2的输出轮与滚珠丝杠3同轴连接，丝杠螺母4套在滚珠丝杠3上。所述旋转电机1可以为永磁直流电机、无刷直流电机、感应电机或开关磁阻电机；所述电力变换器5可以工作在整流或逆变两种状态：当减振处于主动悬架状态时，利用控制电路7使电力变换器5处于逆变状态，使其将能量存储单元6中的电能提供给旋转电机1；当减振处于半主动悬架状态时，通过丝杠螺母4、滚珠丝杠3和行星减速器2把车辆的振动转换为旋转运动并把振动能量转换为旋转电机1的电能输出，同时利用控制电路7使电力变换器5处于整流状态，使其将旋转电机1输出的电能回馈到能量存储单元6中，通过控制旋转电机1在发电状态的输出功率大小，从而间接控制衰减力的大小，以达到减振的目的；所述能量存储单元6为蓄电池或超级电容器。
具体实施方式二：参见图1和图2，本具体实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述电力变换器5为三相桥式整流/逆变电路5-1，旋转电机1中定子绕组的三个交流接线端分别连接三相桥式整流/逆变电路5-1的三个交流接线端，三相桥式整流/逆变电路5-1的直流侧正极接线端连接能量存储单元6的正极接线端，三相桥式整流/逆变电路5-1的直流侧负极接线端连接能量存储单元6的负极接线端。在本具体实施方式中，通过控制电路7使三相桥工作在整流状态或逆变状态，利用三相桥来实现整流和逆变比较简单且易实现。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：参见图1和图2，本具体实施方式与具体实施方式二的不同点是：所述传感器8包括载荷传感器8-1、加速度传感器8-2和位移传感器8-3，所述控制电路7由驱动电路7-1和单片机7-2组成，单片机7-2的三个输入端分别连接载荷传感器8-1、加速度传感器8-2和位移传感器8-3的输出端，单片机7-2的输出端连接驱动电路7-1的输入端，驱动电路7-1的六个控制输出端分别连接三相桥式整流/逆变电路5-1的六个控制信号输入端。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。本具体实施方式在应用时，载荷传感器8-1用于拾取车辆的载重量大小的信号，加速度传感器8-2用于拾取车辆的簧上质量相对于簧下质量运动的加速度信号，也就是拾取振动的加速度信号，位移传感器8-3拾取用于判断车辆振动的方向(如簧上质量是向下还是向上运动)的信号。根据车辆载重量大小、振动加速度和振动方向，通过控制电路7来调节三相桥式整流/逆变电路5-1向能量存储单元6蓄能的功率，从而调节旋转电机1的输出力矩的大小，也就相当于改变了减振器中阻尼力的大小，从而使减振效果更好。本发明悬架振动主动控制的基本思想是利用传感器连续检测车体、车轴的响应(位移、速度、加速度等)，将这些响应作为控制器的输入，用控制器的输出去控制动作机构，在车体和车轴间施加力或力矩，以满足一定的振动性能指标要求。控制电路7采用脉宽调制方式控制三相桥内功率晶体管的断与通，采用由传感器拾取车身绝对速度、或车身对车轴的相对速度、车身的加速度等信号，经单片机7-2发出指令执行实时控制。

Claims (5)

1、主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置，它包括电力变换器(5)、能量存储单元(6)、控制电路(7)和传感器(8)，电力变换器(5)直流侧的正极接线端和负极接线端分别连接能量存储单元(6)的正极和负极，控制电路(7)的输出端连接在电力变换器(2)的控制输入端，传感器(8)的输出端连接控制电路(7)输入端；其特征在于它还包括旋转电机(1)、行星减速器(2)、滚珠丝杠(3)和丝杠螺母(4)，旋转电机(1)中定子绕组的三个交流接线端连接电力变换器(5)的三个交流接线端，旋转电机(1)的力矩输出轴与行星减速器(2)的输入轮同轴连接，行星减速器(2)的输出轮与滚珠丝杠(3)同轴连接，丝杠螺母(4)套在滚珠丝杠(3)上。
2、根据权利要求1所述的主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置，其特征在于所述能量存储单元(6)为蓄电池或超级电容器。
3、根据权利要求1所述的主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置，其特征在于所述旋转电机(1)为永磁直流电机、无刷直流电机、感应电机或开关磁阻电机。
4、根据权利要求1所述的主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置，其特征在于所述电力变换器(5)为三相桥式整流/逆变电路(5-1)，旋转电机(1)中定子绕组的三个交流接线端分别连接三相桥式整流/逆变电路(5-1)的三个交流接线端，三相桥式整流/逆变电路(5-1)的直流侧正极接线端连接能量存储单元(6)的正极接线端，三相桥式整流/逆变电路(5-1)的直流侧负极接线端连接能量存储单元(6)的负极接线端。
5、根据权利要求1或4所述的主动与半主动悬架用能量回馈型电磁阻尼装置，其特征在于所述传感器(8)包括载荷传感器(8-1)、加速度传感器(8-2)和位移传感器(8-3)，所述控制电路(7)由驱动电路(7-1)和单片机(7-2)组成，单片机(7-2)的三个输入端分别连接载荷传感器(8-1)、加速度传感器(8-2)和位移传感器(8-3)的输出端，单片机(7-2)的输出端连接驱动电路(7-1)的输入端，驱动电路(7-1)的六个控制输出端分别连接三相桥式整流/逆变电路(5-1)的六个控制信号输入端。
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