汽车电动助力转向系统控制策略研究

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1、湖北工业大学硕士学位论文汽车电动助力转向系统控制策略研究姓名：万海申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：李新华20050501关键词：汽车；电动助力转I湖北工业夫汽车电动助力转向系乡除了具备液压助力转向系的等一系列特点，电动助力转代汽车发展的必然趋势。该刖輙製的楙究圖金s翩讯加醛起11^，樓阪itferjaptreg^qtgh

2、-errategy,湖北工业大Recentlydevelosa1otofcharacteristics，iimptionandhighperformancengsyst^mC耳Pg).andmaybesubst1tu=ndency.Based

3、Ontorquesensy第1章绪论1.1汽车转向系统的发展及现状汽车转向器机构涉及整车的操纵性、稳定性和安全性.是直接关系到不辆性能的关键部件。汽车转向器是伴随着汽车的发展而发展的。早期的汽车转向器是用舵柄或横秆（即一种两端带有手柄的水平杆）进行操纵.传向比是1:1,因而汽车转向时的操作是很吃力的。后來带有齿轮减速比的转向机构很快被推广使用，使得汽车转向变得比较容易。几十年來，各种汽车都使用蜗杆扇形齿轮转向器，现在的循环球式转向器也是这种转向器的一种变型，轿车也经常使用。在这种传向器中。蜗杆与扇形齿轮Z间嵌入了钢珠，大大降低了摩擦力，使汽车的传向操纵变得比较轻松。从70年代开始

4、，轿车采用齿轮齿条转向机构。它由方向盘、方向轴、方向节、转动轴、传向器、转向传动杆和转向轮f前轮）等组成。方向盘操纵转向器内的齿轮转动，齿轮与齿条紧密啮合，推动齿条左移动或右移动，带动转向轮摆动，从而改变轿车行驶的方向。山于汽车自身较重，因此方向盘上驾驶员的手力并不足以灵活控制车辆转向，这就需要转向器能够在转向时提供一个助力，以实现车俩的灵活转向，这就是现代汽车上普遍使用的助力传向系统。1・1.1现代汽车的三种助力转向系统（1）机械式液压动力转向系统（卿S）机械式的液压动力转向系统-•般山液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。它通过液压泵输岀的功率来获得

5、转向时的助力。这种助力转向系统无论车是否转向都要工作，而且在大传向车速较低时，需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力。所以，也在一定程度上浪费了能源。；彭备这种传向系统的汽很，为i融航系统煽由舷隔方I陽蘇机械曲fcfeS拥a转购系统由液压泵及管路和油缸组成，为保持压力，不论是否需要转向助力，系统总耍处于工作状态，能耗较高。（2）电控液压助力转向系统（EcPs）电控液压助力转向系统主要构件有储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机构、助力转向传感器等，其中助力转向控制单元和电动泵是一个整体结构。电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。它所采用的液压泵不再靠发动机

6、皮带直接驱动，而是采用一个电动泵，它所有的工作的状态都是山电子控制单元根据不辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。简单地说，在低速大转向时，电子控制单元驱动电子液压泵高速运转。输出较大功率，使驾驶员打方向省力；汽车在高速行驶时，液压控制单元驱动电子液压泵低速运转，节省一部分发动机功率。虽然电控液压助力转向系统比机械式液压动力转向系统具有很多优点，但仍然存在很多问题。山于仍然采用的是液斥泵提供助力，机械式液压动力转向系统的周有缺点并没冇解决，如能量消耗，路感，操作灵敏性，密封性，磨损与噪声，布置和安装的灵活性等；此外，「II于电控液压助力转向系统市液压和电子两套系统组成，

7、导致结构复杂，成木增加30%〜50%。（3）电动助力转向系统（EPs）电动助力转向系统英文全称是E1ectricPowerSteeringSystem，简称EPS。它利用电动机产生的动力进行动力转向。不同车上EPS结构稍有不同，但一般山转矩传感器、电子控制单元ECU、电动机、减速器、机械转向器以及蓄电池等构成.当汽车转向，电动助力转向系统中的转矩传感器会“感觉”到转向盘上的手力矩和转动的方向，这些信号通过数据总线传送给电了控制单元，电控单元经过运算，向电动机控制器发出指令，电动机输出相应大小的转向力矩，从而实现助力转向。1.1.2电动助力转向系统的优点（I）克服了汽车高速情况下方

8、向盘的发飘问题»»,液屢辅向系统暴露出一个致命勺速行驶时驾驶员就会有“发飘”的感觉；反Z,即若要保证汽车在高速行驶时操纵冇适度感觉的话，那么当要停车或低速调头时驾驶员就会感到传向太重，液压转向系统两者不能兼顾。山于电动助力转向系统屮电控单元是根据车辆速度的大小來确定输给电动机的电流值，因此在高速情况下提供给传向盘的助力将会相应减小，从而消除了驾车者在高速行驶时方向盘“飘''的感觉，转向时更加台乎手感。（2）具有自动冋正功能众所周知，液压转向系统是没有自动回正功能的。当车辆在转向以