[發明專利]一種基于磁流變液減震器的電控半主動懸架ECU系統

無效

• 申請號: 201210083881.9
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN102616104A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 資小林;李霖;諶文思;潘杰鋒;邱寶象;郭增均
• 申請（專利權）人: 萬向錢潮股份有限公司;萬向集團公司
• 主分類號: B60G17/018
• 分類號: B60G17/018;B60G17/0185
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術領域

本發明涉及一種電控半主動或主動懸架的ECU控制器，主要是一種基于磁流變液減震器的電控半主動懸架ECU系統。

背景技術

磁流變液(Magnetorheological?Fluid，簡稱MR流體)是由高磁導率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導磁性液體混合而成的一種智能材料。在外加磁場作用下，磁流變液的流變特性發生變化，并且隨著外加磁場強度的變化而變化。由于磁流變液在磁場作用下的流變是瞬間的、可逆的、而且其流變后的剪切屈服強度與磁場強度具有穩定的對應關系，因此被廣泛應用在汽車、建筑、橋梁、機械和軍工等領域。

汽車懸架是指由車身與輪胎間的彈簧和減震器組成整個支持系統。其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力，緩沖由不平路面傳給車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。因此懸架系統決定著轎車的穩定性、舒適性和安全性，是現代轎車十分關鍵的部件之一。根據懸架彈簧剛度系數和減震器阻尼系數是否可調，汽車懸架被可分為被動、半主動和主動懸架。半主動懸架系統一般由傳感器、控制器、驅動器和執行器組成，具有在一定范圍內對減震器阻尼系數或者彈簧剛度系統進行調節的功能。

汽車磁流變液減震器是通過改變驅動電流的大小調節減震器阻尼通道的磁場強度，使得阻尼通道中的磁流變液體產生磁流變效應。隨著磁場強度的增加，磁流變效應越顯著，因此只要調節磁流變減震器的電流就能達到對減震器阻尼力控制的目的，具有可逆性(磁場消除后磁流變液能恢復原始狀態)、動態范圍廣(輸出阻尼力大小變化明顯)、無級可調、響應頻率高(ms毫秒級)、功耗低和結構簡單等特點。

如何使得磁流變液減震器隨著車輛運行工況的變化持續控制減震器動態響應和調節阻尼力的精確輸出以達到汽車平順性和操縱穩定性的最優效果是基于磁流變液減震器的半主動懸架的核心技術。現有技術中采用8位單片機作為ECU控制器，存在輸入信號采樣分辨率不高、處理器因吞吐量小，主頻低而造成響應速度低、PWM驅動控制精度不高和無法實現軟硬件相結合的故障診斷以及系統安全監控措施。

發明內容

針對上述磁流變減震器的核心技術問題以及現有技術的不足，本發明提供一種響應速度快、輸出精度高、功耗低和具有通信功能并適應汽車級復雜工況環境的基于磁流變液減震器的電控半主動懸架ECU系統。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的。這種基于磁流變液減震器的電控半主動懸架ECU系統，包括ECU硬件和軟件系統部分；由ECU電源管理模塊、信號采集模塊、處理器系統模塊、故障診斷與安全處理模塊、CAN總線通信模塊、磁流變減震器驅動控制模塊和軟件系統模塊組成；其中軟件系統模塊由ECU基礎軟件(BSW)和應用軟件(ASW)組成兩大部分組成。ECU電源管理模塊與處理器相連接，用于對12V蓄電池(車用電源)電壓進行線性穩壓并輸出ECU控制器的5V工作電壓，同時實現對ECU單片處理器的上電復位和硬件看門狗處理功能；信號采集模塊包括加速度傳感器和信號調理電路，傳感器信號進行放大濾波后輸入至處理器；故障診斷與安全處理模塊與處理器相連接，用于ECU數據監控和故障處理；磁流變減震器驅動控制模塊與處理器相連接，磁流變減震器驅動控制模塊由執行器電源管理、PWM驅動輸出控制和執行器電流反饋電路組成，用于對處理器輸出的PWM波形進行放大輸出目標電流控制磁流變減震器的電磁線圈，并實時反饋電磁線圈的實際電流至處理器，通過閉環控制補償輸出的電流使得實際工作電流接近目標值，以達到精準調節減震器阻尼力。

信號采集模塊將傳感器信號進行放大濾波后輸入至處理器。本發明的ECU控制器針對模擬和數字式不同接口的傳感器類型設計了相應采集處理電路，對于模擬式傳感器經過放大電路后將信號幅值放大至0～5V的信號并通過低通濾波器濾波后輸入至處理器的ADC接口；數字式SPI接口傳感器按照SPI接口標準連接至處理器，軟件實現SPI接口驅動程序并讀取傳感器的數據信號。由于本發明基于磁流變液減震器的電控半主動懸架ECU系統控制算法需要計算車輛簧載質量的垂向振動絕對速度以及簧載質量與非簧載質量之間的相對振動速度，通過安裝在減震器頂端和汽車后座底部的垂直加速度傳感器采集振動加速度信號并通過軟件計算得到控制算法的輸入振動信號。