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时间:2020-06-03
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1、·电动轮汽车差速助力转向路感分析·文章编号:1002—4581(2014)03—0010—05电动轮汽车差速助力转向路感分析冒小文,李军,刘昭MaoXiaowen,LiJun,LiuZhao(重庆交通大学机电与汽车_T-程学院,重庆400074)摘要:电动轮汽车为汽车转向技术提供了一种新的方法,它运用了差速助力转向系统,在可以实现转向灵敏和转向路感的完美结合的同时,有效降低了汽车转向系统的能耗,解决了转向系统机械结构复杂的问题,提高了汽车行驶的安全性,是一种比较理想的汽车动力转向技术。文中采用拉格朗日方法建立考虑车身侧倾的3自由度汽车转向系统模型,并
2、对差动助力转向系统进行转向路感分析,通过在Matlab中建立模型进行仿真,研究各个参数对路感的影响,得出了影响路感的参数。关键词:电动轮汽车;差速助力转向;建模;仿真;路感分析中图分类号:U463.44.02文献标志码:A0引言1电动汽车转向系统数学模型轮毂式电动汽车是当下一种比较新颖的电动1.1考虑车身侧倾的3自由度操纵模型【4l汽车驱动形式llJ。各个车轮是由独立控制的电机分在2自由度基本操纵模型的过程中,将车辆视别驱动,取消了传统汽车中的离合器、变速器、为一个整体,定义了2个参考基,分别为地面参考主减速器以及差速器等部件,使得动力与车轮之基G和
3、车辆参考基A。采用拉格朗日方法建立考虑间,以及车轮与车轮之间没有了较为传统的机械车身侧倾的3自由度操纵模型,在上述2个参考基传动,减少了动力的损耗。也就是说,车轮即电的基础上再定义1个与车身运动的参考基B。机,无传动,无机械损耗,因而电动轮成为未来定义一个参考点D,为通过簧载质量质心的电动汽车的发展方向。轮毂式电驱动系统有直接垂线与侧倾中心轴的交点,将车辆坐标系a的原驱动式电动轮和带轮边减速器电动轮两种基本形点定义在D点,如图1。其运动方程为:式。互不干扰的轮毂电机为其提供动力,ECU可独立控制驱动转矩,从而输出不同的值l2J。在电动轮汽车和传统动力
4、转向技术基础上,发展新型电动轮汽车差速助力转向系统,不仅能实现汽车转向轻便性和转向路感的完美融合,而且还能将汽车的安全性与灵活性有机地融合在一起,是一种理想的汽车动力转向技术,具有广阔的应用前景。因此,开展电动轮汽车差速助力转向多目标优化设计方法研究势在必行I引。基金项目:重庆市科委自然基金项目(CSCT2006BB3410);重庆市教图1车身参考系B、车辆参考系A和接地委自然科学项目(KJ090408);重庆交通大学研究生教育创新基金项参考系G的关系目(20120108)。·10·j塞奎Q!垒:Q:·电动轮汽车差速助力转向路感分析·(111b+IT
5、If+ITI)(+Ucr)+(amf—bm)+其中,为转矩常数,P为极对数;dr为电inb=+枢直径;z为电枢绕组的导体总数;fa为一根导体上产生的平均电磁力;为极矩;av为每极平均(amf-bmr)(+ucr)+I户+(1)..气隙磁通密度;le为铁心的有效长度;,a为每根导I=nF一bFx:体中的电流;为每极主磁通。+D+(K。一ITIbghb)+%+Ucr)+I=+1.2转向轴模型转向轴的动态方程[1:=一(一三)一(2)式中,以为转向轴转动惯量;为转向轴的旋转角;为转向盘转矩;为刚性系数;为齿条的位移量;rs为齿轮半径;b为阻尼系数。其中,兰
6、=(3)为输出轴的旋转角(一)=Me(4)Me为扭杆的反作用转矩。将式(3)和式(4)代入式(2)得Los=一一(5)(b)无刷直流电动机工作原理图1.3永磁无刷直流轮毂电机模型直流电机是实现机械能与直流电能相互转换的1.4输出轴子模型电磁机械装置【6】。直流电动机具有良好的调速性能,对转向管柱输出轴进行整体隔离并分析其动调速范围宽,精度好,平滑性好,且调节方便,还力学,考虑转动惯量以及阻尼系数的影响,得到具有较强的过载能力和优良的起动、制动性能,因下面的运动方程]此特别适合于要求宽调速范围的电气传动和有特殊=^+I~M/nl一^一Oe(7)t?I性
7、能要求的自动控制系统中。其中,以永磁体励磁的直流电机应用广泛,如轿车中的起动机,风窗刮其中,为输出轴的转动惯量;B。为输出轴水器等。采用电子换向的直流电机被称为无刷直流的阻尼系数;nl为转向杆到驱动轮的传动比;Mr电动机,其工作原理如图2所示J。为输出轴的反作用转矩。其运动方程为AMm:-d(r~一)(8)丁=pz=z2差动助力转向系统的路感分析(6)=z7e__pz(B.vrplo)i"“2.1转向路感传递函数=CTIa路感是一种路面信息,并且将路面信息从地·ll·
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