汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略研究

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1、湖北工業(yè)大學碩士學位論文汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略研究姓名：萬海申請學位級別：碩士專業(yè)：電力電子與電力傳動指導教師：李新華20050501關(guān)鍵詞：汽車；電動助力轉(zhuǎn)I湖北工業(yè)夫汽車電動助力轉(zhuǎn)向系鄉(xiāng)除了具備液壓助力轉(zhuǎn)向系的等一系列特點，電動助力轉(zhuǎn)代汽車發(fā)展的必然趨勢。該刖輙製的楙究圖金s翩訊加醛起11^，樓阪itferjaptreg^qtgh

2、-errategy,湖北工業(yè)大Recentlydevelosa1otofcharacteristics，iimptionandhighperformancengsyst^mC耳Pg).andmaybesubst1tu=ndency.Based

3、Ontorquesensy第1章緒論1.1汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀汽車轉(zhuǎn)向器機構(gòu)涉及整車的操縱性、穩(wěn)定性和安全性.是直接關(guān)系到不輛性能的關(guān)鍵部件。汽車轉(zhuǎn)向器是伴隨著汽車的發(fā)展而發(fā)展的。早期的汽車轉(zhuǎn)向器是用舵柄或橫稈（即一種兩端帶有手柄的水平桿）進行操縱.傳向比是1:1,因而汽車轉(zhuǎn)向時的操作是很吃力的。后來帶有齒輪減速比的轉(zhuǎn)向機構(gòu)很快被推廣使用，使得汽車轉(zhuǎn)向變得比較容易。幾十年來，各種汽車都使用蝸桿扇形齒輪轉(zhuǎn)向器，現(xiàn)在的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器也是這種轉(zhuǎn)向器的一種變型，轎車也經(jīng)常使用。在這種傳向器中。蝸桿與扇形齒輪Z間嵌入了鋼珠，大大降低了摩擦力，使汽車的傳向操縱變得比較輕松。從70年代開始

4、，轎車采用齒輪齒條轉(zhuǎn)向機構(gòu)。它由方向盤、方向軸、方向節(jié)、轉(zhuǎn)動軸、傳向器、轉(zhuǎn)向傳動桿和轉(zhuǎn)向輪f前輪）等組成。方向盤操縱轉(zhuǎn)向器內(nèi)的齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪與齒條緊密嚙合，推動齒條左移動或右移動，帶動轉(zhuǎn)向輪擺動，從而改變轎車行駛的方向。山于汽車自身較重，因此方向盤上駕駛員的手力并不足以靈活控制車輛轉(zhuǎn)向，這就需要轉(zhuǎn)向器能夠在轉(zhuǎn)向時提供一個助力，以實現(xiàn)車倆的靈活轉(zhuǎn)向，這就是現(xiàn)代汽車上普遍使用的助力傳向系統(tǒng)。1?1.1現(xiàn)代汽車的三種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（1）機械式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（卿S）機械式的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)-?般山液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、V型傳動皮帶、儲油罐等部件構(gòu)成。它通過液壓泵輸岀的功率來獲得

5、轉(zhuǎn)向時的助力。這種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無論車是否轉(zhuǎn)向都要工作，而且在大傳向車速較低時，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力。所以，也在一定程度上浪費了能源。；彭備這種傳向系統(tǒng)的汽很，為i融航系統(tǒng)煽由舷隔方I陽蘇機械曲fcfeS擁a轉(zhuǎn)購系統(tǒng)由液壓泵及管路和油缸組成，為保持壓力，不論是否需要轉(zhuǎn)向助力，系統(tǒng)總耍處于工作狀態(tài)，能耗較高。（2）電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EcPs）電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要構(gòu)件有儲油罐、助力轉(zhuǎn)向控制單元、電動泵、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、助力轉(zhuǎn)向傳感器等，其中助力轉(zhuǎn)向控制單元和電動泵是一個整體結(jié)構(gòu)。電子液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的缺點。它所采用的液壓泵不再靠發(fā)動機

6、皮帶直接驅(qū)動，而是采用一個電動泵，它所有的工作的狀態(tài)都是山電子控制單元根據(jù)不輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角度等信號計算出的最理想狀態(tài)。簡單地說，在低速大轉(zhuǎn)向時，電子控制單元驅(qū)動電子液壓泵高速運轉(zhuǎn)。輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速行駛時，液壓控制單元驅(qū)動電子液壓泵低速運轉(zhuǎn)，節(jié)省一部分發(fā)動機功率。雖然電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)比機械式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，但仍然存在很多問題。山于仍然采用的是液斥泵提供助力，機械式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的周有缺點并沒冇解決，如能量消耗，路感，操作靈敏性，密封性，磨損與噪聲，布置和安裝的靈活性等；此外，「II于電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市液壓和電子兩套系統(tǒng)組成，

7、導致結(jié)構(gòu)復雜，成木增加30%?50%。（3）電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPs）電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)英文全稱是E1ectricPowerSteeringSystem，簡稱EPS。它利用電動機產(chǎn)生的動力進行動力轉(zhuǎn)向。不同車上EPS結(jié)構(gòu)稍有不同，但一般山轉(zhuǎn)矩傳感器、電子控制單元ECU、電動機、減速器、機械轉(zhuǎn)向器以及蓄電池等構(gòu)成.當汽車轉(zhuǎn)向，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩傳感器會“感覺”到轉(zhuǎn)向盤上的手力矩和轉(zhuǎn)動的方向，這些信號通過數(shù)據(jù)總線傳送給電了控制單元，電控單元經(jīng)過運算，向電動機控制器發(fā)出指令，電動機輸出相應大小的轉(zhuǎn)向力矩，從而實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。1.1.2電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點（I）克服了汽車高速情況下方

8、向盤的發(fā)飄問題??,液屢輔向系統(tǒng)暴露出一個致命勺速行駛時駕駛員就會有“發(fā)飄”的感覺；反Z,即若要保證汽車在高速行駛時操縱冇適度感覺的話，那么當要停車或低速調(diào)頭時駕駛員就會感到傳向太重，液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩者不能兼顧。山于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)屮電控單元是根據(jù)車輛速度的大小來確定輸給電動機的電流值，因此在高速情況下提供給傳向盤的助力將會相應減小，從而消除了駕車者在高速行駛時方向盤“飄''的感覺，轉(zhuǎn)向時更加臺乎手感。（2）具有自動冋正功能眾所周知，液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是沒有自動回正功能的。當車輛在轉(zhuǎn)向以