车辆的电磁悬架系统技术方案

一种用于车辆的电磁悬架系统，包括：被插入在簧上质量和簧下质量之间并基本上与弹簧元件平行设置的电磁致动器。设置一电动机用于驱动该电磁致动器。设置一电动机控制器以计算施加到该电磁致动器的位移输入，并以这样一种方式控制电动机，即，使得电磁致动器产生对应于位移输入的最优阻尼力。对电动机装有电动机控制电路，电动机通过该控制电路连接到电动机控制器。此外，电阻尼元件电连接到电动机控制电路并平行于电动机，以便在电动机动力制动下响应从簧下质量至电磁致动器的所述位移输入以被动方式产生阻尼力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于车辆的电磁悬架系统(suspension system)的改进，该系统包括电磁致动器(称为电磁阻尼器)，其在电源下对悬架形成振动阻尼，并在液压阻尼器中采用，该液压阻尼器在液压流体或液压油的粘滞阻力下形成振动阻尼。
技术介绍
传统的车辆电磁悬架系统在线圈连接转接装置的作用下，交替使用主动控制和被动控制。在主动控制中，阻尼力通过从外部向电磁致动器提供能量来控制。在被动控制中，阻尼力是在电动机动力制动(dynamic braking)下获得的。这种电磁悬架系统在日本临时专利申请No.2002-48189中公开。
技术实现思路
然而，在这种电磁悬架系统中，要进行主动控制与被动控制之间的切换。于是，例如在为实现车辆的姿态控制的主动控制期间施加来自轮胎的振动输入的情形下，这一振动输入也由主动控制处理以实现振动控制。结果是，在主动方式中在电动机控制下姿态控制和振动控制两者都需要同时实现。这不仅使主动控制复杂化，而且降低了能量效率。因而，本专利技术的一个目的是要提供一种改进的用于车辆的电磁悬架系统，其能够有效地克服传统的车辆电磁悬架系统中遇到的缺陷。本专利技术的另一目的是要提供一种用于车辆的电磁悬架系统，其不仅简化了对于电磁致动器的主动控制，而且改进了能量效率。本专利技术的又一目的是要提供一种用于车辆的改进的电磁悬架系统，其对控制对象输入力进行主动控制，同时能够以被动方式处理非控制对象力的输入力。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于车辆的电磁悬架系统，其包括插入在簧上质量(sprung mass)和簧下质量(unsprung mass)之间并基本上与弹簧元件平行配置的电磁致动器。设置一电动机用于驱动该电磁致动器。配置一电动机控制器以计算施加到电磁致动器的位移输入，并以这样一种方式控制电动机，即，使得电磁致动器产生对应于位移输入的最优阻尼力。电动机装有电动机控制电路，电动机通过该电路连接到电动机控制器。此外，电阻尼元件电连接到电动机控制电路并平行于电动机，以便在电动机动力制动下响应从簧下质量输入到电磁致动器的位移，以被动方式产生阻尼力。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于车辆的电磁悬架系统，一电磁致动器插入在簧上质量和簧下质量之间并基本上与弹簧元件平行配置。设置一电动机用于驱动该电磁致动器。装备一电动机控制装置以计算施加到电磁致动器的位移输入，并以这样一种方式控制电动机，即，使得电磁致动器产生对应于位移输入的最优阻尼力。电动机装备有一电动机控制电路，电动机通过该电路连接到电动机控制装置。此外，一电阻尼元件电连接到电动机控制电路并平行于电动机，以便在电动机动力制动下响应从簧下质量输入到电磁致动器的位移，以被动方式产生阻尼力。附图说明图1是根据本专利技术的车辆磁悬架系统第一实施例的示意图；图2是图1的磁悬架系统中电磁致动器的垂直剖视图；图3是图1的电磁悬架系统的具有垂直的二自由度的四分之一车体模型的框图，其装备有用于图2的电磁致动器电动机控制系统；图4是图1的磁悬架系统中电动机的电动机控制电路的电路图，包括电动机和电阻器； 图5是在图1的磁悬架系统中电动机控制器中执行的对电动机的电动机控制处理的流程图；图6是在图5的电动机控制处理中使用的电磁致动器的功率输出相对于电动机的角速度的特性曲线图；图7是类似于图4的电路图，但表示根据本专利技术磁悬架系统的第二实施例中用于电动机的电动机控制电路，包括电动机和电谐振电路；图8是类似于图5的流程图，但表示图7的磁悬架系统中在电动机控制器中执行的对电动机的控制处理；以及图9是一曲线图，表示图7的电动机控制电路中电谐振电路的电流增益频率特性。具体实施例方式现在参见图1，根据本专利技术的电磁悬架系统的一实施例与机动车车体1结合示出。该悬架系统包括上连杆2和下连杆3，它们通常平行设置并在它们的一端与车体1(簧上质量)连接。上连杆2和下连杆的另一端由轮胎6(簧下质量)与其可旋转连接的轮轴或转向节5连接。电磁致动器4设置在车体1与下连杆3之间，并用来代替在多连杆型独立悬架系统中使用的减震器或液压阻尼器。电磁致动器4与图3所示的弹簧元件7平行配置，并由图2所示的电动机8驱动。如图2所示，电磁致动器4包括电动机8，其设置在外管11的上端部分并具有固定在电动机8转子上的可旋转电动机轴。该可旋转电动机轴装有减速器8a，减速轴8b从其伸出。滚珠丝杠9连接到减速轴8b并与滚珠丝杠螺母10螺纹地啮合，以使得滚珠丝杠9的旋转运动被转换为滚珠丝杠螺母10的线性运动，同时滚珠丝杠螺母10的线性运动被转换为滚珠丝杠9的旋转运动。内管12以这样的方式固定到滚珠丝杠螺母10，即，使其覆盖滚珠丝杠9。连杆支撑孔14固定到内管12的下端。外管11延伸以便覆盖内管12的上部分。车体支撑螺栓13固定到外管11的上端，并通过一绝缘体(未示出)固定支撑到车体1。连杆支撑孔14通过一轴衬(未示出)支撑到下连杆3。以下将参照图3和4详细讨论电磁致动器4。图3是第一实施例的电磁悬架系统及用于电磁致动器4的电动机控制系统的、具有垂直的两个自由度的四分之一车体模型的框图。图4是用于电磁致动器4的电动机8的电动机控制电路的电路图。当第一实施例的电磁悬架系统表示为具有垂直两个自由度的四分之一车体模型时，弹簧元件7和电磁致动器4彼此平行设置，并插入在作为簧上质量的车体1与作为簧下质量的轮胎6之间。此外，轮胎弹簧设置在轮胎6和路面之间。电动机驱动电路15电连接到电动机8以控制电动机。电动机驱动电路15电连接到作为电源的电池。电动机控制器17电连接到电动机驱动电路15，并还连接到车辆高度传感器18及电动机旋转角度传感器19。车辆高度传感器18适于检测车辆的高度，并输出表示车辆高度的传感器信号。电动机旋转角度传感器19适于检测电动机8的旋转角度并输出表示电动机旋转角度的传感器信号。电动机控制器17被配置为接收从车辆高度传感器18及电动机旋转角度传感器19输出的传感器信号，并向电动机8施加或输出一电流值，该值是根据从车辆高度传感器18和电动机旋转角度传感器19输出的传感器信号确定的。电动机驱动电路15还电连接到与电动机8并联电连接的电阻器(电阻尼器元件)20。电阻器20被配置为当位移输入(displacementinput)从簧下质量施加到电磁致动器4时以被动方式(控制)在电动机8的动力制动下产生阻尼力。电阻器20位于冷却效率高于驾驶室(wheel house)内部的地方，例如接近或在车辆底板之下的地方(空气流速高)，车辆前部及围绕后缓冲器开放部分的位置，或需要热源的地方，诸如后除雾器处。以下，将参照图5的流程图讨论第一实施例的电磁悬架系统中的电动机8的电动机控制处理。该流程图示出对电动机8控制处理的流程，该流程在作为用于控制第一实施例的电磁悬架系统中电动机8的装置的电动机控制器17中执行。以下对流程的每一步骤作出说明。这一电动机控制处理采用一种控制规则来控处理，该规则用于响应电动机8的转动角速度(或行程速度(stroke velocity))以主动方式(控制)进行控制，补偿电磁致动器4的内部惯性。这一控制规则是可选的控制规则之一。在步骤S1，进行检测以获得对于设置在第一实施例的电磁悬架系统中的电动机8或电磁致动器4执行控制规则所需的各种状态量，或通过其能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的电磁悬架系统，包括：一个电磁致动器，其被插入在簧上质量和簧下质量之间并基本上与一个弹簧元件平行地设置；一个电动机，用于驱动该电磁致动器；以及一个电动机控制器，其被配置为计算施加到该电磁致动器的位移输入， 并以这样一种方式控制电动机，即，使得该电磁致动器产生对应于该位移输入的最优阻尼力；一个用于所述电动机的电动机控制电路，该电动机通过该控制电路连接到所述电动机控制器；以及一个电阻尼元件，其电连接到电动机控制电路并平行于所述电动 机，以便在电动机动力制动情况下响应从所述簧下质量至电磁致动器的所述位移输入，以被动方式产生阻尼力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桧尾幸司，佐藤正晴，宇野高明，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]