Smart Suspension - TCC v2

Confidential© CTR Carinthian Tech Research AG
CTR Carinthian Tech Research AG
Competence Centre for Advanced Sensor Technologies
3D Magnetic Steering Wheel Angle and Suspension Travel Detection
Bruno Paes Spricigo
28.11.2016
Federal University of Santa Catarina
Technological Center of Joinville
Automotive Engineering

Confidential© CTR Carinthian Tech Research AG Page 1
Objetivos
• Sugerir uma aplicação automotiva envolvendo o uso de um novo
sensor Hall de três dimensões em suspensões ativas;
• Usar o campo magnético para mensurar movimentos;
• Melhorar a performance dos sistemas atuais através da inovação
no método de medição.
Fonte: BMW UK (2016).

Suspensões ativas
Detecção do movimento da suspensão
• Movimento mecânico utilizando potenciômetros
ou sensores Hall 2D;
• Aceleração entre massa suspensa e não suspensa,
ou só massa suspensa com acelerômetros;
• Sensores de nível para suspensões a ar ou
hidráulicas.
Ações de acordo com o movimento
• Sistemas embarcados assistência (ESP, TCS, …);
• Controle dos parâmetros de amortecimento
(válvulas eletro-mecânicas ou fluido
ferromagnético);
• Atuadores (hidráulicos, pneumáticos ou motores
lineares).
Suspensões Ativas
• Supera o conflito
entre conforto e
estabilidade;
• Semiativa: Varia o
coeficiente de
amortecimento;
• Ativa: Adiciona
energia ao sistema
e ativamente move
os componentes.

Métodos utilizados de medição
• Sensores e atuadores em sistemas de suspensões semiativas e ativas:
• Infineon AG possui sistemas com sensores magnéticos 2D para utilização em medição de
movimento de suspensão;
• Segundo Knowles (2011) alguns veículos utilizam sensores Hall para medir movimento de
suspensão, sem citá-los.

Proposta
• Transmissão do movimento linear
da cremalheira para rotação do
sensor.
• Movimento da suspensão para
movimento linear do ímã.
• Medir os movimentos de suspensão
e direção utilizando apenas um
sensor Hall 3D e um ímã;

Proposta
• Proposta completa incluindo os movimentos rotacional e linear;
• Mapa magnético simples: 3 componentes  2 posições.

Proposta
• Medindo posição linear • Medindo posição angular

Proposta
• Combinação
• 0 grau • 45 graus

Montagem da proposta
• Montagem final para o experimento;

Vídeo da proposta

• Calibração (varreduras);
• Eixo z do robô simula o movimento da suspensão (movimento rápido);
• Movimento manual do mecanismo para simular o movimento da direção
(escala graduada).
Experimento

Experimento

• Medição do ângulo do sensor;
• Varredura -15 < z < 15 mm (gráfico -10 < z < 10 mm evitando final do ímã);
• Ângulo do sensor 30 graus;
• Erro máximo de 4 % nesse cenário.
Resultados do experimento

• Medição da posição do ímã;
• Varredura -15 < z < 15 mm (gráfico -10 < z < 10 mm evitando final do ímã);
• Ângulo do sensor 15 graus;
• Erro máximo de 20 % nesse cenário (perto de d = 0).
Resultados do experimento

Perfil de estrada
• Análise de perfil de estrada: comportamento dinâmico, análise de fadiga, resposta
em frequência.
Fonte: Bogsjo (2007, p. 2).

• Posição do ímã através das equações;
• Pontos entre -10 < d < 10 mm;
• Ângulo do sensor fixo em 30 graus;
• Erro máximo de ~10 % nesse cenário.
Resultados do perfil de estrada

• Posição do ímã e ângulo do sensor através da tabela de pesquisa;
• Curva paramétrica com variação de d e β simultaneamente;
• Varredura -10 < d < 10 mm para ímã e -40 < β < 40 graus;
• Erro máximo > 20%.
Resultados do perfil de estrada

Conclusões:
• Erro muito alto em todos os cenários (não aplicável em um sistema real);
• Método da tabela de pesquisa possui erros menores, porém ainda altos
(movimentação manual do mecanismo simulando a direção);
• Sistema tem grande potencial de melhoria e aplicação;
• Objetivo sugerir aplicação para novo sensor Hall 3d foi atingido;
• Sistema consegue interpretar as componentes do campo magnético e
traduzi-las para dois posicionamentos distintos.
Conclusões e sugestões para trabalhos futuros

Melhorias sugeridas:
• Trabalhar nas tolerâncias de construção e encaixe do mecanismo;
• Mudar a configuração magnética (relação entre complexidade e
facilidade de aceitação do projeto)
• Utilizar novos esquemas matemáticos no mapeamento do movimento
angular para aumentar o intervalo de medição;
• Utilizar motor linear para simulação do movimento da direção;
• Implementar o Sistema em um veículo (são necessários os valores de
referência).
Conclusões e sugestões para trabalhos futuros

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