汽车EPS系统助力特性设计与研究.pdfVIP

汽车EPS系统助力特性的设计研究 陈奎元季学武 (清华大学汽车工程系100084) 摘要：EPS的助力特性是该系统最基本的控制模式，其设计的正确与否，关系到整个系统的控制质量 和水平。本文揭示了汽车转向全过程中转向阻力矩在无助力转向盘上的响应或反馈及其变化规律，以此作 为助力特性曲线设计的依据和基础，提出用助力矩与手力矩之和与反馈力矩相平衡的设计机理，阐明手力 矩与助力矩的匹配原则，论述按车速变化设计助力特性的方法和步骤。 1前言 电动助力转向系统①Ps)以其节能环保、可调可控等优异性在现代乘用车中获得快速应用和发展，大有 取代传统液压助力转向系统之势。关于其节能环保已有诸多解读，本文不再重述。所谓可调性，是指助力 矩随车速升高而变小的稳态助力特性，亦称基本特性；可控性主要指抗干扰的动态行驶稳定性(含直线行 驶和转弯)，也称补偿特性。本文主要论述EPS基本特性的设计方法。 2助力特性设计的概述 上世纪八十年代，人们发现传统的液压助力转向系统不能更加完好地满足现代乘用车节能环保，高速 路感和稳定性等多方面的期望和要求。随着电子技术的飞快应用和发展，为解决上述问题创造了条件，提 供了技术支撑，因而EPS系统应运而生。 描述EPS关键而重要性能之一，莫过于稳态助力特性。该特性是其他特性的基础和控制目标，其设计 好与坏，直接影响到整个系统的控制质量和水平，故而倍受人们注目和关切。 文献…【21采用曲线拟合，典型单一或混合曲线替代或参照液压曲线等方法进行助力特性设计，笼统概 念而无确切量化，此种仅从形式上进行模拟，而不从源头上寻求其本质或机理，无助于推动转向理论和设 计的发展。 1)。利用与车速成反比的助力系数曲线(图2)和曲线分段线性插值法，按式(1)求出其他车速下助力曲线 的走向和位置。 L=b·互+(1一b)-乃 93 测定 Q拼 匿 O,it铡黼l文￡ 掰翟鞠 图1 TL和TH曲线 图2助力系数特性 其中：TA为欲求车速力矩，TL为低车速助力矩，TH为高车速助力矩，KsP为助力系数。 欲求车速v的助力曲线Tv上点l的纵坐标或助力矩TAl，根据式(1)有： 乃。=b-乏。+(1一妊)·％。 (2) TAl值；其他类推。此方法似乎可求出该曲线以及其他车速曲线的走向和位置，图3为运用此方法得 到的某车的助力特性曲线。 美国DELPHI公司也披露类似的设计方法f4】(图4)。图5为DELPHI某车的助力曲线。 ∞ 瓢 一45 绺 Z 鼽 o - j毫 ￡％“毒：拳‘0卜毒uc霞巷_篓《