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原文传递一种集成式馈能型主动悬架作动器及其控制方法

专利名称：	一种集成式馈能型主动悬架作动器及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种集成式馈能型主动悬架作动器及其控制方法，包括作动器本体和作动器控制系统，所述作动器本体包括空气弹簧机构、磁流变减振器和齿轮齿条结构，所述空气弹簧机构包括空气弹簧、空气弹簧上端盖和空气弹簧下端盖，所述磁流变减振器包括活塞筒、活塞筒上端盖和活塞筒下端盖，所述齿轮齿条结构包括直齿轮、齿条和锥齿轮换向机构。作动器控制系统包括作动器控制器和电能存储电路，控制方法包括步骤：一、数据采集及同步传输；二、数据分析处理及控制。本发明可根据路面情况切换悬架作动器工作模式，以达到安全性和舒适性的要求，同时在一定程度上对作动器产生的能量进行回收，提高了车辆的燃油经济性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安科技大学
发明人：	寇发荣;张海亮;孙凯;洪锋
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910412477.3
公开号：	CN110154668A
代理机构：	西安众星蓝图知识产权代理有限公司
代理人：	张恒阳
分类号：	B60G17/0165(2006.01);B;B60;B60G;B60G17
申请人地址：	710054 陕西省西安市雁塔路中段58号
主权项：	1.一种悬架作动器控制系统，其特征在于，包括电能存储电路，所述电能存储电路包括整流器、与整流器连接的第一馈能支路和第二馈能支路，所述第一馈能支路和第二馈能支路均与第三MOS开关触发驱动模块和蓄电池相连，所述蓄电池的输出端接有第四MOS开关触发驱动模块，所述第四MOS开关触发驱动模块的输出端接有用于为直流无刷电机供电的可控恒流源电路。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括作动器控制器，所述作动器控制器的输入端接有用于对簧载质量位移进行实时检测的簧载质量位移传感器和用于对非簧载质量位移进行实时检测的非簧载质量位移传感器；所述作动器控制器的输出端接有用于驱动第一电磁阀的第一电磁阀驱动电路、用于驱动第二电磁阀的第二电磁阀驱动电路以及用于驱动励磁线圈的励磁线圈驱动电路。 3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一馈能支路包括依次连接的第一MOS开关触发驱动模块、第一DC-DC升压模块、第一超级电容、第一超级电容电压传感器；所述第二馈能支路包括依次连接的第二MOS开关触发驱动模块、第二DC-DC升压模块、第二超级电容、第二超级电容电压传感器；所述第一MOS开关触发驱动模块、第二MOS开关触发驱动模块、第三MOS开关触发驱动模块、第四MOS开关触发驱动模块均与所述作动器控制器的输出端连接；所述第一超级电容电压传感器和第二超级电容电压传感器的输出端均与作动器控制器的输入端连接。 4.根据权利要求3所述的系统，所述第一电磁阀驱动电路的输出端与第一电磁阀连接，所述第二电磁阀驱动电路的输出端与第二电磁阀连接，所述励磁线圈驱动电路的输出端与励磁线圈连接。 5.一种悬架作动器控制方法，应用于如权利要求1至4任一所述悬架作动器控制系统中，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤Ⅰ、数据采集及同步传输：接收分别由簧载质量位移传感器和非簧载质量位移传感器周期性检测的簧载质量位移和非簧载质量位移；获得不同采样时刻的簧载质量位移、非簧载质量位移，其中，第i次采样得到的非簧载质量位移记作X1i，第i次采样得到的簧载质量位移记作X2i，i的取值为非零自然数；步骤Ⅱ、数据分析处理及控制：步骤201、对其第i次采样得到的非簧载质量位移X1i和簧载质量位移X2i进行微分，得到非簧载质量速度以及簧载质量速度步骤202、计算第i次采样得到的悬架振动速度的大小；步骤203、将悬架振动速度与预先设定的悬架振动速度V的阈值V1、V2进行大小比较，当时，判别当前路面为高速路面，悬架作动器处于馈能模式一，控制第一MOS开关触发驱动模块导通，接通所述第一馈能支路；当时，判别当前路面为城市路面，悬架作动器处于馈能模式二，控制第二MOS开关触发驱动模块导通，接通所述第二馈能支路；当时，判断出悬架作动器处于主动工作模式，对悬架作动器进行主动控制。 6.如权利要求5所述控制方法，其特征在于，所述对悬架作动器进行主动控制包括以下步骤：步骤A1、对接收的非簧载质量位移X1i和簧载质量位移X2i进行处理，得到悬架动挠度X2i-X1i；步骤A2、将悬架动挠度X2i-X1i与预先设定的悬架动挠度的阈值fd1、fd2进行大小比较，当fd1＜X2i-X1i＜fd2时，判别当前路面为崎岖路面，悬架作动器处于主动工作模式一；当X2i-X1i＜fd1或X2i-X1i＞fd2时，判别当前路面为越野路面，悬架作动器处于主动工作模式二。 7.如权利要求5所述控制方法，其特征在于，所述馈能模式一包括以下步骤：控制第一MOS开关触发驱动模块导通，第二MOS开关触发驱动模块(40)断开，整流器整流后的电压经第一DC-DC升压模块升压后暂时储存在第一超级电容中；根据第一超级电容电压传感器检测到的第一超级电容的电压值，判断第一超级电容的电压值是否达到了设定的电压值，当第一超级电容的电压值达到了设定的开始对蓄电池组充电的电压值时，控制第三MOS开关触发驱动模块接通，第一超级电容输出的电压经第三MOS开关触发驱动模块后对蓄电池组充电；当第一超级电容的电压值小于设定的停止对蓄电池组充电的电压值时，控制第三MOS开关触发驱动模块断开，第一超级电容停止对蓄电池组充电。 8.如权利要求5所述控制方法，其特征在于，所述馈能模式二包括以下步骤：控制第一MOS开关触发驱动模块断开，第二MOS开关触发驱动模块导通，整流器整流后的电压经第二DC-DC升压模块升压后暂时储存在第二超级电容中；根据第二超级电容电压传感器检测到的第二超级电容的电压值，判断第二超级电容的电压值是否达到了设定的电压值，当第二超级电容的电压值达到了设定的开始对蓄电池组充电的电压值时，控制第三MOS开关触发驱动模块接通，第二超级电容输出的电压经第三MOS开关触发驱动模块后对蓄电池组充电；当第二超级电容的电压值小于设定的停止对蓄电池组充电的电压值时，控制第三MOS开关触发驱动模块断开，第二超级电容停止对蓄电池组充电。 9.如权利要求5所述控制方法，其特征在于，所述主动工作模式一包括以下步骤：当实时监测的第i次采样悬架动挠度X2i-X1i＜fd1时，通过第一电磁阀驱动电路控制第一电磁阀关闭，同时，通过第二电磁阀驱动电路控制第二电磁阀打开，并且通过空气压缩机和储气罐为空气弹簧进行充气，使得实时悬架动挠度X2i-X1i满足预先设定的悬架动挠度的范围fd1＜X2i-X1i＜fd2；当实时监测的第i次采样悬架动挠度X2i-X1i＞fd2时，通过第一电磁阀驱动电路控制第一电磁阀打开，同时，通过第二电磁阀驱动电路控制第二电磁阀关闭，释放空气弹簧中的气体，使得实时悬架动挠度X2i-X1i满足预先设定的悬架动挠度的范围fd1＜X2i-X1i＜fd2。 10.一种集成式馈能型主动悬架作动器，包括本体和悬架作动器控制系统，所述作动器控制系统用于执行如权利要求5至9中任一所述的悬架作动器控制方法，其特征在于，所述本体包括空气弹簧机构、设置在所述空气弹簧机构内的磁流变减振器以及齿轮齿条结构；其中，所述空气弹簧机构包括空气弹簧、设置在空气弹簧上端的空气弹簧上端盖和设置在空气弹簧下端的空气弹簧下端盖，所述空气弹簧上均匀设置多个弯折部，所述弯折部设置有腰环，所述空气弹簧上端盖上设置有接线孔、用于安装第一电磁阀的第一通孔和用于安装第二电磁阀的第二通孔；所述磁流变减振器包括活塞筒和活塞，所述活塞上缠有励磁线圈，所述活塞筒的上部连接有活塞筒上端盖、所述活塞筒的下部连接有活塞筒下端盖，所述活塞筒上端盖、活塞筒、活塞筒下端盖之间的腔体为活塞腔，活塞腔内设置有磁流变液，所述活塞筒上端盖与活塞筒之间设置有上密封件，所述活塞筒下端盖与活塞筒之间设置有下密封件；所述齿轮齿条结构包括齿条-活塞杆、直齿轮以及锥齿轮换向机构，所述齿条-活塞杆的下端与活塞连接，所述齿条-活塞杆的上端加工有齿条，所述锥齿轮换向机构包括大锥齿轮Ⅰ、大锥齿轮Ⅱ、小锥齿轮，所述直齿轮、大锥齿轮Ⅰ、大锥齿轮Ⅱ安装在齿轮轴Ⅰ上，所述小锥齿轮安装在齿轮轴Ⅱ上，所述大锥齿轮Ⅰ里嵌套着超越离合器，所述大锥齿轮Ⅱ里嵌套着超越离合器，所述齿轮轴Ⅰ上安装有位于大锥齿轮Ⅰ左侧的轴承、位于大锥齿轮Ⅱ右侧的轴承，所述直齿轮与活塞杆上端的齿条相啮合，所述小锥齿轮与大锥齿轮Ⅰ、大锥齿轮Ⅱ相啮合，所述齿轮轴Ⅱ的输出端直接与直流无刷电机相接；相应地，所述作动器控制器驱动直流无刷电机旋转，直流无刷电机通过锥齿轮换向机构带动直齿轮旋转，从而带动齿条-活塞杆上下移动，齿条-活塞杆带动活塞上下移动。
所属类别：	发明专利