太阳城集团

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确定电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼力发生器参数的方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201310575905.7

申请日:

2013.11.18

公开号:

CN103625237A

公开日:

2014.03.12

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):B60G 17/016申请日:20131118授权太阳城集团日:20150930终止日期:20161118|||授权|||著录事项变更IPC(主分类):B60G 17/016变更事项:发明人变更前:陈士安 赵廉健 厉萱 游专 汤哲鹤 姚明 武小晖 张晓娜变更后:陈士安 赵廉健 孙宙南 厉萱 游专 汤哲鹤 姚明 武小晖 张晓娜|||实质审查的生效IPC(主分类):B60G 17/016申请日:20131118|||公开
IPC分类号: B60G17/016; B60R16/033 主分类号: B60G17/016
申请人: 江苏大学
发明人: 陈士安; 赵廉健; 厉萱; 游专; 汤哲鹤; 姚明; 武小晖; 张晓娜
地址: 212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
优先权:
专利代理机构: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 楼高潮
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201310575905.7

授权太阳城集团号:

||||||||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2018.01.05|||2015.09.30|||2015.06.24|||2014.04.09|||2014.03.12

法律状态类型:

专利权的终止|||授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明公开一种车辆悬架领域中确定电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼力发生器参数的方法,根据悬架常用相对速度范围-Δv~Δv、转换装置的传动比λ、配用于悬架常用相对速度范围-Δv~Δv的车载蓄电池组的充电电压确定出馈能电机的定子单组并联线圈的磁链值Ф;根据磁链值Ф、常用相对速度限值Δv=1m/s进行数值仿真,得出定子线圈并联极对数为1时、馈能阻尼力发生器在不同充电电压及不同速度输入下的平均阻尼力Fmn-Δv曲线图,确定出当相对速度Δv=1m/s及充电电压为0时的电磁馈能阻尼力发生器的最大等效阻尼力;根据公式确定馈能电机的定子相并联极对数,本发明为电磁馈能型半主动悬架后续理论研究和分析提供了基础。

权利要求书

权利要求书
1.  一种确定电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼力发生器参数的方法,馈能阻尼力发生器包括馈能电机、可将直线运动转换至旋转运动的转换装置,其特征是具有以下步骤:
(1)根据悬架常用相对速度范围-Δvv、转换装置的传动比λ、配用于悬架常用相对速度范围-Δvv的车载蓄电池组的充电电压确定出馈能电机的定子单组并联线圈的磁链值Ф
(2)根据磁链值Ф、常用相对速度限值Δv =1 m/s进行数值仿真,得出定子线圈并联极对数为1时、馈能阻尼力发生器在不同充电电压及不同速度输入下的平均阻尼力Fmnv曲线图,确定出当相对速度Δv=1 m/s及充电电压为0时的电磁馈能阻尼力发生器的最大等效阻尼力Fmn
(3)根据公式                                                确定馈能电机的定子相并联极对数pp,ceil()函数表示向上取整数,Fmax是悬架相对运动速度为Δv m/s时的最大要求阻尼力Fmax。

2.  根据权利要求1所述确定电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼力发生器参数的方法,其特征是:对配用于悬架常用相对速度范围-Δvv的蓄电池组串联几个蓄电池,满足大于悬架超出相对速度Δv=1 m/s后的充电变压控制。

3.  根据权利要求1所述确定电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼力发生器参数的方法,其特征是:所述磁链值,为车载蓄电池电压,λ为转换装置的传动比。
  

说明书

说明书确定电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼力发生器参数的方法
技术领域
本发明属于车辆悬架技术领域,尤其涉及一种确定电磁馈能型半主动悬架(ESASRE)电磁馈能阻尼力发生器参数的方法。
背景技术
悬架作为车辆的重要结构与功能部件,对车辆的整体性能影响很大。传统车辆悬架不能对汽车行驶时车轴和簧载质量之间的振动能量进行回收利用,使得振动能量绝大部分以热能的形式耗散掉而造成了能量浪费。随着电控技术在汽车上的运用,在实现减振功能的同时又能将车轴和簧载质量之间的振动能量转化为可回收电能的电磁馈能型悬架得到了广泛的运用。
电磁馈能型半主动悬架在结构上较传统悬架的主要不同之处在于使用能量回收装置即电磁馈能阻尼力发生器替代了传统悬架的阻尼器。电磁馈能阻尼力发生器通常由馈能电机结合直线旋转运动转换装置(如滚珠丝杠副)组成。电磁馈能阻尼力发生器参数的选择和确定对电磁馈能型半主动悬架的性能有重要的影响。因此,如何对电磁阻尼力发生器的参数进行确定是当前电磁馈能型半主动悬架的关键技术之一。
中国专利申请号为201210054782.8、名称为“电磁馈能型半主动悬架馈能阻尼实时控制的装置及方法”提供了一种适用于电磁馈能型半主动悬架的基于分级变压充电的馈能阻尼实时控制的装置及方法,却没有提供一种确定电磁馈能型半主动悬架的电磁馈能阻尼力发生器参数的方法。
发明内容
本发明基于已有的分级变压充电的馈能阻尼实时控制的装置及方法,提供一种确定电磁馈能型半主动悬架的电磁馈能阻尼力发生器参数的方法,该方法简单易行、便于操作,为电磁馈能型半主动悬架的性能的提高提供一种有效方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:所述的馈能阻尼力发生器包括馈能电机、可将直线运动转换至旋转运动的转换装置,具有以下步骤:
(1)根据悬架常用相对速度范围-Δvv、转换装置的传动比λ、配用于悬架常用相对速度范围-Δvv的车载蓄电池组的充电电压确定出馈能电机的定子单组并联线圈的磁链值Ф
(2)根据磁链值Ф、常用相对速度限值Δv =1 m/s进行数值仿真,得出定子线圈并联极对数为1时、馈能阻尼力发生器在不同充电电压及不同速度输入下的平均阻尼力Fmnv曲线图,确定出当相对速度Δv=1 m/s及充电电压为0时的电磁馈能阻尼力发生器的最大等效阻尼力Fmn
(3)根据公式                                                确定馈能电机的定子相并联极对数pp,ceil()函数表示向上取整数,Fmax是悬架相对运动速度为Δv m/s时的最大要求阻尼力Fmax。
本发明采用上述技术方案后,具有的有益效果是:
1、采用本发明提供的确定电磁馈能型半主动悬架的电磁馈能阻尼力发生器参数方法,简单易行、便于操作,为电磁馈能型半主动悬架后续理论研究和分析提供了基础。
2、本发明提出一种确定电磁馈能型半主动悬架的电磁馈能阻尼力发生器参数的方法,为电磁馈能阻尼力发生器的样机设计和试制提供理论指导,具有一定的实际工程意义。
附图说明
图1是电磁馈能型半主动悬架的电磁馈能阻尼力发生器结构示意图;
图2是电磁馈能型半主动悬架的分级变压充电原理图;
图3是分级变压充电下馈能电机定子相并联极对数为1组时的电磁馈能阻尼力发生器阻尼力特性图; 
图中:1.上吊耳;2.馈能电机;3.滚珠丝杠副;4.下吊耳。
具体实施方式
    如图1所示,本发明所采用的电磁馈能型半主动悬架的电磁馈能阻尼力发生器主要由上吊耳1、馈能电机2、滚珠丝杠副3及下吊耳4组成,上吊耳1连接于馈能电机2外壳,滚珠丝杠副3中的滚珠丝杠连接于馈能电机的转子、滚珠螺母连接于下吊耳4,电磁馈能阻尼力发生器通过上吊耳1和下吊耳4固定连接于汽车车身和车轴之间。
车辆行驶过程中,固定连接于簧载质量和车轮质量之间的电磁馈能阻尼力发生器随不平路面而发生作伸张和压缩的相对直线运动,馈能电机 2工作,产生馈能阻尼力矩,该馈能阻尼力矩通过滚珠丝杠副3这一直线旋转运动转换装置的作用而转换成垂直方向的馈能阻尼力,衰减由于路面不平产生的簧载质量与车轮质量之间的振动。
如图1所示,根据机械传动原理,电磁馈能阻尼力发生器产生的阻尼力F为:
                     (1)
式中:θ为馈能电机的角位移;Δv为悬架相对运动速度;Tm为馈能电机产生的馈能阻尼力矩;ps为滚珠丝杠副的导程;λ为滚珠丝杠副传动比。
如图2所示为分级变压充电的电磁馈能型半主动悬架工作原理图,其中Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6这六个二极管组成三相全波整流桥;u0表示单个蓄电池额定电压;虚线表示可以根据需要增加蓄电池个数,以提供多种不同电压充电的蓄电池组。控制系统根据传感器组检测到的信号,按照设计的控制策略分析、判断悬架减振需要的馈能阻尼力大小,然后通过控制相应的可控开关接通与断开来选择最能满足所述馈能阻尼力的蓄电池充电电压来对车载蓄电池进行充电。
如图2所示,有:
 (2)
                                     (3)
                        (4)
              (5)
式中:Ф为馈能电机磁链值;η为蓄电池充电的数目;iaibic为馈能电机三相感应电流;eaebec为馈能电机三相感应电动势;L-M为馈能电机电感;R为馈能电机定子相电阻;f(θ)为馈能电机转子位置相关的函数。
确定电磁馈能型半主动悬架的电磁馈能阻尼力发生器参数的具体实施步骤为:
1、根据悬架常用的相对速度范围(-Δvv,例如Δvu=1 m/s)、直线运动-旋转转动转换装置传动比λ(仅使用滚珠丝杠副时,,ps为选用滚珠丝杠副的导程,例如0.02 m)、车载蓄电池电压压(例如轿车车载蓄电池电压为12V,中型车车载蓄电池电压为24V等)(车载蓄电池电压压即为悬架常用相对速度限值等于1 m/s时的死区电压edz-1)确定馈能电机的定子单组并联线圈的磁链值Ф
                    (6)
    2、利用式(3)、式(4)和式(5)以及所确定的磁链值Ф、常用的相对速度限值1 m/s进行数值仿真,得出如图3所示的定子线圈并联极对数为1时电磁馈能阻尼力发生器在不同充电电压及不同速度输入下的平均阻尼力Fmnv曲线图,当悬架相对运动速度Δv=1 m/s及充电电压为0时的Fmn即为定子线圈并联极对数为1时电磁馈能阻尼力发生器的最大等效阻尼力Fmn
3、根据电磁馈能阻尼力发生器单组最大等效阻尼力Fmn以及ESASRE悬架相对运动速度为Δv m/s时的最大要求阻尼力Fmax确定下式(7)中的馈能电机定子相并联极对数pp,其中,所述的ESASRE悬架相对运动速度为Δv m/s时的最大要求阻尼力Fmax的确定方法参见中国专利申请号为201310475719.6、名称为“一种确定半主动悬架等效阻尼最大值的方法”的专利文献所公开的技术方案。
                         (7)
    式中ceil()函数表示向上取整数。
4、对配用于悬架常用速度范围的蓄电池组串联几个蓄电池(个数大于等于1),以满足大于悬架超出常用速度限值Δvu=1 m/s m/s后的充电变压控制;
5、分级变压控制的电压间隔为车载蓄电池串联单个电池电压的整数倍(如2V、4V、6V等)。 
以下提供本发明的一个实施例。
实施例
以某重型车原型悬架结构参数为实施例:非簧载质量m1=350kg,簧载质量m2=5000kg,轮胎的等效刚度k1=3000000N/m,悬架刚度k2=505000N/m,悬架系统的结构阻尼cs=1000N·s/m,滚珠丝杠副的导程ps=0.02m,车载蓄电池电压为24V。选取变步长的ode23t为求解器,仿真太阳城集团为20s。
根据上述实施例进行仿真并统计可以得到悬架相对运动速度Δv的标准差σΔv=0.2934。为便于计算和分析,首先假定悬架相对运动速度Δv幅值的绝对值不超过1m/s,根据正态分布的概率积分表可以查到,悬架相对运动速度Δv幅值的绝对值超过3.29σΔv=0.9653m/s的概率为0.1%,因此可以验证假设是成立的,即常用工况下悬架相对运动速度Δv幅值的绝对值不超过1m/s。
此外,常用单个车载蓄电池额定电压u0为2V,选取12个蓄电池所组成的蓄电池组作为满足ESASRE悬架在悬架相对运动速度Δv范围小于1 m/s这一常用工况下的工作所需,故确定的馈能电机磁链值如下:
                          (8)
据磁链值Ф=38.2mV·s以及公式(1)~(5)并利用Matlab/SimPowerSyetems提供的馈能电机等相关模块,建立馈能电机定子相并联极对数pp为单组时以悬架相对运动速度Δv和蓄电池分级充电电压uba为输入、等效馈能阻尼力Fmn为输出的电磁馈能阻尼力发生器仿真模型。
分级充电电压仿真相关参数为:L-M=1.8554mH,Ф=38.2mV·s,pp=1,R=0.6276Ω。选取变步长的ode23t为求解器,仿真太阳城集团为20s。
如图3所示为分级变压充电下馈能电机定子相并联极对数pp为单组时的电磁馈能阻尼力发生器阻尼力特性图,从图中可以看出,在Δv=1m/s且充电电压uab为0V时,电磁馈能阻尼力发生器单组等效阻尼力最大值Fmn为274.18N。
根据最大值Fmn=274.18N以及得到的等效阻尼力最大值Fmax为92399N,以及公式(7)得到馈能电机定子相并联极对数pp为337。可确定配用于悬架常用速度范围的电压为24V的蓄电池组,串联12个单个蓄电池电压为2V总电压为24V的蓄电池组,以满足大于悬架超出常用速度限值1 m/s后的充电变压控制。. 分级变压控制的电压间隔为车载蓄电池串联单个电池电压的整数倍(如2V、4V、6V等)。

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