Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη και κατασκευή ενός μετατροπέα ισχύος για την οδήγηση αναρτήσεως αποτελούμενης από μαγνητορεολογικό υγρό. Στην αρχή, γίνεται μία ιστορική αναδρομή στις εξελίξεις στο χώρο των αναρτήσεων. Κατόπιν, αναφέρονται τα χαρακτηριστικά των μαγνητορεολογικών υγρών και των αντίστοιχων αναρτήσεων, με παραδείγματα εφαρμογής τους στην αυτοκινητοβιομηχανία. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά των τροφοδοτικών ισχύος, καθώς και τα συγκριτικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά τους. Έπειτα παρουσιάζονται οι βασικότερες διατάξεις μετατροπέων ισχύος και τα χαρακτηριστικά τους, τα οποία θα χρησιμεύσουν στην επιλογή της κατάλληλης διάταξης για την παρούσα εφαρμογή. Ακολουθεί η παρουσίαση της θεωρητικής μελέτης της διάταξης forward, η οποία και επιλέχθηκε, ως καταλληλότερη και οι προσομοιώσεις στο πρόγραμμα Matlab, με τις αντίστοιχες εικόνες και πειραματικές τιμές. Τέλος, περιγράφεται η διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής της πλακέτας ισχύος. / The purpose of this diploma thesis is the design and construction of a power converter to drive a magnetorheological suspension. At the beginning, historical developments in the field of suspension are presented. Then, the characteristics of magnetorheological fluids and related suspension systems are described, with examples of their application in the automotive indusrty. Afterwards, it follows an analysis of the key features of the power supplies, along with their comparative advantages and disadvantages. Subsequently, the main power converters and their characteristics are discussed, which will be used in selecting the appropriate device for this application. In the followin paragraphs, the theoretical study of the device forward, which was selected as appropriate, is analyzed and simulated with Matlab application. The corresponding images and experimental values are presented also. Finally, the design and construction of the power converter board circuit is prsented.

Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας αναπτύχθηκε μια εφαρμογή, η οποία μπορεί να ελέγχει τη φθορά των αναρτήσεων του αυτοκινήτου και να ειδοποιεί τον οδηγό όταν αυτές έχουν φθαρεί. Θα εξομοιώσουμε τα σήματα που στέλνουν τέσσερις αισθητήρες πιεζοκρυστάλλων, προσαρμοσμένοι στις αναρτήσεις του αυτοκινήτου, τα οποία μετά από κατάλληλη προεπεξεργασία (κεντροθέτηση και λεύκανση) και διαχωρισμό με τη μέθοδο της ανάλυσης σε ανεξάρτητες συνιστώσες (ICA), θα μας δώσουν τις πληροφορίες που χρειαζόμαστε για την κατάσταση των αναρτήσεων. Η εφαρμογή αναπτύχθηκε στο περιβάλλον μVision της Keil, σε γλώσσα προγραμματισμού C, για το μικροελεγκτή STM32F103RB της ST Microelectronics. / In the context of this thesis an application was developed, that is capable of checking the wear of vehicle suspensions and informing the driver of their status. We simulated the signals that four specifically built sensors, fit into the suspension system sent, which after proper preprocessing (centering and whitening) and separation using Independent Component Analysis (ICA), will give us the information we need about the state of the suspensions. This application was developed in Keil’s μVision, in C programming language, for the STM32F103RB microcontroller by ST Microelectronics.

L’allègement des véhicules automobiles imposés par des nouvelles règlementations remettent en question le choix des matériaux et des designs dans le développement des nouvelles pièces mécaniques dans l’industrie automobile. Pour les rotules de suspension, cet allègement a pour conséquence l’augmentation de l’intensité du chargement subi par ces organes qui assurent la stabilité du véhicule et sa tenue sous différentes conditions de roulage : virage, freinage brusque, franchissement d’obstacles, etc.. Sous un chargement intense, des phénomènes d’endommagement d’origines mécanique, thermique et tribologique peuvent apparaitre dans le contact conforme de la rotule. La caractérisation et la modélisation de ces phénomènes en fonction du chargement incident ont particulièrement été abordées dans ce travail de thèse. Des essais d’endommagement ont été réalisés sur des rotules automobiles fournies par le partenaire industriel VT2i afin d’appréhender l’influence des sollicitations intenses et répétées sur la dégradation de la fonction rotule d’un véhicule. La reproduction de ces phénomènes sur des éprouvettes ont permis d’identifier les lois de comportement des matériaux constituant la rotule et de définir leur fonctionnement optimal selon les cahiers des charges établis par les clients de VT2i. Une modélisation de l’endommagement du contact pivot-coussinet de la rotule a été proposée et confrontée aux résultats d’essais expérimentaux. La bonne adéquation des résultats de la modélisation avec ceux des essais montre la pertinence de la démarche adoptée. Cette dernière consiste à (i)- analyser la cinématique de la rotule de suspension en fonction du chargement imposé, (ii)- identifier l’évolution du champ de contraintes pendant les phases de roulage, (iii)- calculer le champ de glissements dans le contact et enfin (iv)- évaluer la contribution des différents modes d’endommagement dans la dégradation totale de la rotule. La modélisation a permis de mettre en place un outil d’aide à l’optimisation du contact pivot-coussinet de la rotule et la conception de nouvelles géométries répondant aux contraintes techniques sévères du marché pour notre partenaire industriel / Car weighting from new guidelines challenges material and design engineering in new automotive applications. For suspension ball joints, products weighting consequences are the increase of thermomechanical loading supported by the parts which ensure car stability and road handling (curves, hard braking, obstacle crossing, etc.). Under such loadings, the damage of ball joints are due to mechanical, thermical and tribological aspects that can occur in the conformal contact interface. Characterization and modelling of such phenomenon under different thermomechanical loading has been particularly studied. Damage tests performed on automotive ball joint made by our industrial partner VT2i led to understand the influence of intense and repeated solicitation on the part degradation. The analysis of the same phenomenon tested on material probe test gives information about its behavior and define convenient application regime for each VT2i customer demand. A damage modelling in suspension ball joint contact interface has been proposed and compared to damage tests performed on real ball joints. This good adequation between experimental and modelling results confirmed the pertinence of the proposed modelling approach which consists in (i) analyzing kinematical behavior under different loadings of suspension ball joints, (ii) identifying the stress field evolution during the driving phases, (iii) evaluating the sliding distance field in the contact interface, and last (iv) evaluating the damage mode contributions to the total degradation of the ball joint. The modelling allowed to develop an assistance tool for optimization and design of new ball stud/ball socket contact and geometries of suspension ball joints, responding to the severe technical specifications of the automotive market for our industrial partner VT2i