汽车电磁主动悬架研究与发展趋势探析

2019-02-09 05:28:40 山东工业技术2019年2期

高艺鹏

摘 要:在当今汽车技术发展领域,电磁主动悬架技术占据着重要位置。因此我国的汽车生产企业与研究部门在吸取国外技术经验的基础上,开展了这一技术专项研究。此次研究的主要内容包括了电磁主动悬架技术的主要类型、技术研究中遇到的主要问题以及技术发展趋势,进而为我国汽车生产技术发展提供理论支持。

关键词:电磁主动悬架;类型;发展趋势

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.028

随着我国汽车产业的不断发展,大量的新型汽车制造技术在我国汽车生产企业得到了广泛应用。其中汽车电磁主动悬架技术就是当前一项较为先进的汽车制造技术。这一技术的应用对于提高汽车应对路面情况反应速度,进而提高汽车稳定性,特别是车体高速驾驶情况下的稳定性起到了重要作用。因此研究者根据电磁主动悬架技术特征开展了相关技术与未来发展趋势研究。

1 汽车电磁主动悬架技术的主要类型

在当前的汽车电磁主动悬架技术应用中,其主要技术类型包括了滚珠丝杆、感应直线电机以及永磁直线电机三种主要类型。

1.1 滚珠丝杆式电磁主动悬架技术

滚珠丝杆式技术在实际应用是由旋转式电机和旋转直线转换机构组合技术发展而成。其原理是利用传动装将电机运行产生的旋转运动转换为直线运动,实现汽车运行中主动悬架控制要求。在实际的应用中,这一技术的主要特点包括了以下几点:一是运行中的推力体积大;二是系统的传动效率较高,同时具有较强的过载能力强;三是系统运行的动态响应好。但是在实际的应用中,这一技术也存在一定缺陷。如因为结构问题造成系统摩擦阻尼影较大,进而影响了悬架作动器运行效率。为此研究者将系统结构优化,进而提高设备运行效率作为滚珠丝杆式主动悬架重点研究内容。

1.2 感应直线电机式电磁主动悬架技术

感应直线电机是直线电机在汽车控制技术中的主要应用,也是当前较为常见的电磁主动悬架技术类型。在实际应用中,这一技术的特点主要包括了以下几点:一是能量消耗较低。由于采用了车弹簧并联的高效连接方式,因此这类悬架结构可以有效的减小车辆运行中的能量消耗。二是推力体积比较大,同时结构间不存在接触摩擦。三是悬架内部结构简单,易于生产、安装、维修等工作的开展。四是这类结构响应快速,进一步提高了汽车行驶中的稳定性。但是这一技术在运行中也存在运行中易产生高温现象的问题。因此如何在保障作动器推力的情况下,确保电机系统温度也就成了当前技术研究的重要内容。

1.3 永磁直线电机式电磁主动悬架技术

永磁直线电机主要结构直线电机基本相同,也是直线电机的一种发展趋势。这一技术在实际的应用中具有以下的几个特点:一是系统运行中具有较高的可控性。二是系统运行中兼具了感应直线电机优势特征,且在高推力体积比与消除了滑移率方面有着更好的技术优势。但是需要我们注意的是永磁体材料自身就存在内部结构不稳定、磁后效等等技术问题,因此这一技术应用的稳定性也是我们必须面对的技术性问题。

2 当前电磁主动悬架应用遇到的主要问题研究

在电磁主动悬架技术应用中,如何保证悬架系统工作必须的持续供电,进而确保系统运行稳定是当前技术研究中遇到的主要问题。为解决这一问题,研究者根据电磁主动悬架技术的主要原理开展了针对性的技术研究。其研究的核心内容在于系统作动器技术发展,是其在通电情况下可以为系统提供可控推力,而在断电情况转化为发电机,为系统蓄电池充电能储存,进而减少悬架系统中的能量消耗。为实现这一技术,技术研究者根据不同的悬架技术类型开展了针对性的技术研究。其中感应直线电机技术由于其磁场技术特殊性,无法实现作动器能量回收技术的实现。因此降低悬架能耗研究的重点集中在其他两种悬架技术形式上。

2.1 滚珠丝杆式悬架能耗降低研究

为了滚珠丝杆式电磁主动悬架运行中的能源消耗,技术研究者对悬架系统能量控制设备开展了技术研究,研究的内容主要包括了电磁作动器能量消耗及相关回收公式的重新推导,并根据推导出的数据分析结果对能耗系统进行了重新设计。之后技术人员利用1/4悬架台架试验台对新设计的作动器以及能耗系统进行了实验。实验结果显示新的悬架能源系统总耗能为-15.3W,且新设计的作动器能量回收系统实现了能源自供应要求,确保了系统运行中的节约能源要求。

2.2 永磁直线电机式悬架能耗降低研究

在这类系统能源回收研究中,技术人员采用了直流直线电机作为悬架系统能量回收装置。回收技术使用的是双压充电电路对技术。通过 1/4 悬架试验台试验显示,采用这一技术后,系统运行中能源回收效果极为明显,进而体现了电磁作动器有着很强的能量回收能力,但是整体减少能源消耗效果低于滚珠丝杆式悬架系统。

2.3 研究结果

在研究中技術人员发现由于滚珠丝杆式结构的能源回收量回收方式更加合理,因此其在运行中可以满足系统的能源自供应要求。与之相比较永磁直线电机式系统能源回收系统只是降低了系统能耗,无法满足系统能源的自供应要求,需要研究者做好进一步的技术研究。

3 电磁主动悬架技术发展研究

在当前的汽车电磁主动悬架应用技术研究中,滚珠丝杆和直线电机式技术是当前主要研究内容。这主要是因为这两项技术具有较为成熟的技术特性。在滚珠丝杠式技术的应用中,其核心内容旋转电机以及系统控制算法是较为成熟的技术,因此这一技术在生产与使用中具有极强的可靠性与可行性。而随着直线电机技术的发展,无论是感应还是永磁电机都具备推力面积大、结构简单、无接触摩擦、响应快等技术特征,因此也保证了电磁主动悬架应用效果的实现。而在未来的电磁主动悬架技术应用中,提高系统能源回收质量与效率,进而确保系统长时间稳定运行将会成为研究者的主要研究内容。

参考文献:

[1]彭冲,李连.汽车电磁主动悬架的研究现状与发展趋势[J].重型汽车,2018(02).

[2]段辉.汽车悬架控制方法及研究趋势[J].汽车与驾驶维修(维修版),2018(05).