電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向性能的客觀評價

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向性能的客觀評價引言

在國外,電動助力轉(zhuǎn)向(electricpowersteer-ing,簡稱EPS)已部分取代液壓動力轉(zhuǎn)向(hydraulicpowersteering,簡稱HPS),并已成為汽車技術(shù)發(fā)展的研究熱點。

汽車電動助力轉(zhuǎn)向與液壓動力轉(zhuǎn)向在技術(shù)上有很大的區(qū)別,其對轉(zhuǎn)向輕便性、轉(zhuǎn)向回正性等帶來了新的影響。因此,傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向評價指標(biāo)已不能完全適用于電動助力轉(zhuǎn)向,有必要建立一套電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能評價指標(biāo),用于指導(dǎo)電動助力轉(zhuǎn)向助力控制規(guī)律和基本設(shè)計參數(shù)的確定等1電動助力轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)特點

在液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,選定參數(shù)完成設(shè)計之后,動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能就確定了,不能再對其進行調(diào)節(jié)與控制。因此傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)難以兼顧汽車低速行駛轉(zhuǎn)向性能和高速行駛轉(zhuǎn)向性能,若原地轉(zhuǎn)向力小,高速行駛時轉(zhuǎn)向力往往會過輕、“路感”差,而按高速性能要求設(shè)計轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時,低速時轉(zhuǎn)向力往往過大。

折衷方案設(shè)計結(jié)果是低速和高速性能都不太理想。EPS由電動機提供助力,助力大小由電控單元(ECU)實時調(diào)節(jié)與控制。所以EPS能在各種行駛工況下提供最佳助力,減小由路面不平引起的對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動,改善汽車的轉(zhuǎn)向特性,減輕汽車低速行駛時的轉(zhuǎn)向操縱力,提高汽車高速行駛時的轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性,進而提高汽車的主動安全性。1電動助力轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)特點

EPS系統(tǒng)框圖如圖1所示。其基本原理是:扭矩傳感器與轉(zhuǎn)向軸(小齒輪軸)連接一起,當(dāng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動時,扭矩傳感器把輸入軸和輸出軸在扭桿作用下產(chǎn)生的相對轉(zhuǎn)動位移變成電信號傳給ECU,ECU根據(jù)車速傳感器和扭矩傳感器的信號決定電動機的旋轉(zhuǎn)方向和電流的大小,從而完成實時控制助力轉(zhuǎn)向。因此它可以很容易地實現(xiàn)在車速不同時提供電動機不同的助力效果,保證汽車在低速行駛時輕便靈活,高速行駛時穩(wěn)定可靠。2EPS對轉(zhuǎn)向性能的影響

2.1轉(zhuǎn)向輕便性

EPS的基本目標(biāo)是提高汽車停車泊位和低速行駛時的轉(zhuǎn)向輕便性,以及高速行駛時的操縱穩(wěn)定性。

圖2是Alto車原地轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向力對比曲線[1],EPS為轉(zhuǎn)向柱助力式,前軸負(fù)荷為4kN,電動機最大電流為20A。由圖可知,裝有EPS后,原地轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向力下降40%2.2轉(zhuǎn)向回正性

通過指定合適的控制策略,EPS能顯著提高汽車轉(zhuǎn)向盤的回正特性。

圖3是汽車在30km/h左右行駛時的回正特性試驗結(jié)果。試驗中,微小轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤后松開。圖3a和圖3b分別是EPS采用兩種不同控制策略時的轉(zhuǎn)向盤回正性測試結(jié)果。圖3a表示轉(zhuǎn)向盤卡住了,不能回到中間位置。圖3b表示在松開轉(zhuǎn)向盤后,轉(zhuǎn)向盤能立刻回到中間位置。2.3操縱穩(wěn)定性

由于電動機具有彈簧阻尼的效果,EPS能減小不平路面對轉(zhuǎn)向盤的沖擊力和車輪不平衡質(zhì)量引起的振動,圖4a、4b分別是EPS和HPS抑制路面沖擊能力的對比曲線,曲線表明在相同的路面沖擊下,EPS的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向力矩的振動幅值比HPS都有明顯降低。3.EPS轉(zhuǎn)向性能的客觀評價3.1轉(zhuǎn)向輕便性評價提高轉(zhuǎn)向輕便性是電動助力轉(zhuǎn)向的首要目標(biāo)。在我國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T480—1999中,采用了轉(zhuǎn)向盤平均操舵力Fs(N)和最大操舵力Fm(N)兩項指標(biāo)來評價轉(zhuǎn)向輕便