sbw试验台控制单元设计与分析

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1、第一章绪论本文就是在这样的背景下开展对线控转向系统实验台的研究。1．2汽车转向系统发展概述汽车转向系统的发展经历了以下阶段：机械转向系统?传统液压助力转向系统(唧S)?电液助力转向系统(E耶S)?电动助力转向系统(EPS)?主动前轮转向系统(AFS)?线控转向系统(SBW)。目前，市场上主要以液压助力转向系统为主，少量的车上装备了电动助力转向系统，装备主动前轮转向系统的量产车也很少，线控转向系统尚处于研究阶段，只出现在一些概念车或原型车上【2】。1．2．1机械转向系统从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆销式(WP

2、型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿条齿轮式(1冲型)。其中轿车采用齿轮齿条转向器为主。汽车转向一直存在“轻”与“灵”的矛盾，即为了保证转向轻便性，要求增大转向器的角传动比，但是这样就会造成汽车对操纵的反应减慢，甚至有可能导致驾驶员没有能力来转动方向盘进行紧急避障等转向操作。为解决这个矛盾，一般通过对齿轮齿条进行特殊的机械加工来实现一定程度上的变传动比。整个传动比的变化趋势如图1．1所示【3】：●■＼＼厂-，／p图1．1机械转向系统传动比变化趋势这种设计有两个问题【4】：l、转向灵敏只在转向中心区域有效，在转向盘转角大

3、转角的时候，转向会变得很迟钝。2、转向传动比不能随车速变化。1．2．2传统液压助力转向系统机械式液压助力转向系统在汽车上的应用最为广泛，为减轻驾驶员体力负担，在机械转向系统基础上增加了液压助力系统，借助于汽车发动机的动力驱动油泵，控制通向转向动力缸的油压大小，从而控制助力大小，属于固定助力效果的助力转向系统。以液2长安大学硕士学位论文力增大驾驶员操纵前轮转向的力量。这种动力转向系统比较好的缓解了“轻”与“灵”的矛盾，因为可以在不牺牲轻便性的前提下减小转向器的传动比。优点：l、减少驾驶员的疲劳强度。2、衰减道路冲击，提高行驶安全性。液

4、压系统的阻尼作用可以衰减道路不平度对转向盘的冲击；另一方面，当汽车告诉行驶时，如果爆胎，将导致转向盘难以把握，应用动力转向就可以使驾驶员比较容易把握转向盘[41。缺点：1、燃油经济性差。2、转向特性调整繁琐。3、污染环境。4、系统元件较多，所占空间大。5、低温助力性能不好：助力效果在低速时能够起到很好的作用，但是当车速不断提高时，固定的助力效果会使转向盘过于灵敏，不利于驾驶者对方向进行控制。6、转向系统与发动机相连，发送机熄火时不能提供助力。1．2．3电液助力转向系统近年来，转向系统中越来越多地采用电子元件。电液助力转向系统(EI-

5、口S)就是在液压助力转向系统基础上发展起来的。其根据作用的方式可以分为两类：电动液压助力转向系统和电控液压助力转向系统。EHPS中，电机取代了发动机作为动力源，所以助力特性可以根据车速发生变化，可以在操纵性和稳定性找到比较合适的平衡状态。优点：1、EHPS是在传统液压助力转向的基础上发展起来的，在布置上不需要很大的更改。2、低速时转向效果不变，高速时可以根据车速逐步减少助力，增加路感，提高车辆行驶的稳定性。3、采用电机驱动，可以节省能量，提高车辆的动力性。缺点：仍然存在渗油问题，管路复杂，不利于维修和检测等，而且增加了电子控制系统，

6、成本增加。1．2．4电动助力转向系统3第一章绪论电动助力转向系统(ElectricPowerSteering，EPS)是在机械转向系统基础上，将电力电子和电机控制技术应用于汽车转向系统，它是在机械转向系统基础上加入电机作为动力源，电动助力取代了液压助力。电动助力转向系统结构如图1．2。器图1．2电动助力转向系统结构图EPS由助力电动机提供转向助力矩，助力矩的大小由电控单元进行实时调节与控制，因此该系统显著改善了汽车动态性能和静态性能，能在各种工况下获得最佳的转向助力矩，有效的改善汽车的转向特性，可以较好解决传统转向系统操纵时“轻”的

7、问题，从而更好的减轻行驶中驾驶员的负担。该系统一经提出，就受到许多大汽车公司的重视，并开始进行开发和研究。优点：1、EPS能在各种行驶工况下提供最佳助力，减小由路面不平引起的扰动，改善汽车的转向特性，减轻汽车低速行驶时的转向操纵力，提高汽车的主动安全性。2、EPS只在转向时电动机才提供助力，能减少燃料消耗。3、由电动机提供助力，电动机由蓄电池供电，因此助力与发动机无关。4、EPS取消了油泵、皮带、皮带轮、液压软管、液压油及密封件等，零件比HPS少，质量更轻、结构更紧凑，在安装位置选择方面也更容易，且能降低噪声。5、EPS没有液压回路

8、，更易调整和检测，装配自动化程度更高，程序设计的周期短，因而能缩短生产和开发周期。6、EPS不存在渗油问题，可大大降低保修成本，减少对环境的污染。7、EPS比HPS具有更好的低温工作性能网。尽管EPS已达到最基本的设计目的，但进一步改