商用车电控转向系统的发展现状与趋势

商用车转向系统的电控化是实现商用车节能化和智能化的必由之路,为此商用车转向系统从传统的液压助力转向系统发展到以电液耦合助力转向系统为代表的电控转向系统。本文将对商用车电控转向技术进行综述,从电控转向系统的典型构型、智能转向控制和功能安全设计3个方面对商用车电控转向技术的研究进行梳理,总结电控转向技术的重点研究领域和未来发展方向。梳理总结发现:(1)在系统构型方面,商用车电控转向系统以电液耦合转向助力技术为主,着重于实现商用车智能转向功能,同时兼顾节能化需求;商用车电动助力转向系统是未来理想的电控转向技术方案。(2)在智能控制方面,为了适应商用车智能化的发展,转向执行控制着重于解决液压系统所造成的非线性与时滞性问题以及轨迹跟随过程中的横向动力学控制难题;辅助驾驶功能着重于克服液压系统的非线性导致的转向力矩不连续以及人机控制权的分配;自动驾驶功能着重于提升安全性与燃油经济性。(3)在系统功能安全设计方面,商用车电控转向系统着重于设计符合功能安全标准的故障诊断与容错控制策略。

电动助力转向系统光电式转矩传感器的研究

转矩传感器是汽车电动助力转向系统(EPS系统)的关键部件之一,其输出特性直接影响到EPS系统的控制性能。在分析国外EPS系统转矩传感器的基础上,根据EPS系统的要求,设计开发了一种结构简单、成本低廉的光电式非接触转向盘转矩传感器。给出该光电式传感器的结构和原理,并对其进行测试;对传感器输出特性的分析表明:所设计的光电式转矩传感器在输出重复性、温度漂移等综合性能方面基本满足EPS系统的要求。

EPS系统性能试验研究

设计了电动助力转向系统性能试验台,对进口电动助力转向系统的转矩传感器、电机电流传感器进行标定,并进行台架性能测试 测试结果表明:转矩传感器在零输入时的输出不为零,向右转向时输出增加,向左转向时输出减小;各种车速下的助力特性曲线都有死区存在;相同车速下,电机助力随操舵力几乎呈线性增加;随着车速的增加,电机助力随操舵力变化的斜率近似呈双曲线减小 测试结果对电动助力转向系统有关传感器和控制器元件的选择。

电动助力转向系统直流伺服技术的研究

针对电动转向系统原有单一控制方式的不足 ,根据直流脉宽调制伺服系统工作原理 ,提出了一种带有助力和阻尼两种模式的综合控制方式。通过对两种模式分别进行分析计算 ,提出了一种针对占空比和控制模式的修正方法。台架性能试验验证表明 ,采用这种伺服控制方式 ,电动助力转向系统快速回正时的平稳性有所提高。

轮胎-沙土相互作用的预测模型及试验研究

分析了车轮下土壤的切向位移 ,建立了考虑载荷作用方式对沙土压力沉陷关系产生影响的弹性轮胎与沙土相互作用的预测模型。研制了一套车辆牵引性能电测试验装置 ,并在新疆沙漠地区进行了车辆牵引性能试验。结果表明 ,所建模型的预测值与实测值有较好的一致性。

乘用车电控转向系统的发展趋势

本文介绍了乘用车电控转向系统的发展概况。转向系统是汽车上驾驶者与其紧密接触的操控装置,其发展应考虑人因工程和驾驶安全两个方面。转向系统电控化是汽车技术发展对转向系统提出的必然要求,也是提高驾驶舒适性和安全性的基本途径。按照电控转向系统的发展历程,本文综述了电动助力转向系统、前轮主动转向系统、前轮线控转向系统以及后轮线控转向系统的结构及工作原理、关键技术以及进一步发展所面临的挑战;从结构简洁、布置方便、修正驾驶者过渡操作等方面来看,线控转向系统是电控转向系统的发展趋势。

磁旋转编码器在永磁同步电机位置测量中的应用

为了检测永磁同步电机磁极位置,在电机位置传感器安装之后要对其进行初始定位。根据电机反电动势信号与电机位置角的关系,利用电机反电动势过零信号来定位磁旋转编码器。根据这一方案,无需调整编码器的安装位置即能够确定磁旋转编码器所输出的绝对角度与电机位置角的关系。测试结果还表明,根据磁旋转编码器输出的绝对角度,在电机刚开始转动时就能够精确检测出电机磁极的初始位置,其分辨率能够满足课题要求。

一种新型PWM控制模式及其在EPS系统中的应用

针对直流电机脉宽调制控制系统的工作原理,分析了受限单极和双极脉宽调制控制模式应用于电动助力转向系统电机驱动时的优缺点,提出了一种"半双极"控制模式及该模式下占空比的修正方法。分析表明,该模式更适合于电动助力转向系统的电机驱动,试验验证了理论分析的正确性和半双极模式在电动助力转向系统中的实用性。

轮胎在沙地上牵引特性的新预测模型

本文分析了汽车在松软地面上行驶时轮胎的受力状态及轮胎单元与土壤的相互作用方式,揭示了轮胎在松软地面上牵引特性传统预测模型的不足之处,建立了轮胎在沙地上牵引特性的新预测模型,并进行了实验验证。结果表明,采用本文所建立的模型进行预测时,预测值与实测值更接近。

仿驼足行走机构及其牵引性能

分析了骆驼在沙地上行走时驼足与沙地相互作用的特点，在此基础上提出了仿驼足行走机构的概念，给出了其结构模型，并用简化实物模型进行了试验验证。试验结果表明，所提出的仿驼足行走机构在沙地上具有较高的牵引性能。

轮式越野车辆通过性分析

勘探表明,我国西部地区储有大量的石油和天然气。为开发这些自然资源,交通运输问题日显突出。该地区分布有沙漠、沼泽、浮土等地域,路面条件比较恶劣,因此提高车辆在该地区的通过性是一个亟待解决的难题。本文就路面状况、车辆结构及行驶状况对轮式越野车辆通过性的影响作一分析,供越野车辆设计和使用人员参考。

动力转向系统的发展与节能

目前大多数商用汽车及约50％的轿车都采用动力转向,微型轿车也开始安装动力转向装置。这是因为动力转向不仅能较好地解决转向轻便与转向灵敏的矛盾,而且还能提高行驶安全性和舒适性。但是,动力转向需消耗一定的能量。

电动助力转向系统电感式转矩传感器的研究

转矩传感器是汽车电动助力转向(EPS)系统的关键部件之一,其输出特性直接影响到EPS系统的控制性能。本文介绍了一种电感式转向盘转矩传感器原理,采用Ansoft对其磁场进行了分析,设计了传感器的信号调理电路,并通过实验对传感器的输出进行了标定,给出了传感器的输出特性曲线。实验结果表明,传感器各项性能满足EPS系统的要求。

电控液压助力转向系统的初步匹配计算

电控液压助力转向系统(ECHPS)具有随车速调节的可变助力特性,可改善驾驶员的转向路感.通过对转向器转阀及ECHPS的分析,建立了转向器模型以及分流式ECHPS的模型,采用简化算式对转向器及分流式ECHPS操舵力特性曲线进行了分析.通过改变转阀的预开隙、转阀的坡口半径、转向器扭杆刚度及电磁阀阀芯节流口形状等参数,分析了ECHPS的影响参数.计算结果表明分流式ECHPS操舵力特性主要取决于转向器转阀的结构参数,并且和电磁阀阀芯开口有一定关系.

一种新颖的基于死区时间在线调整的SVPWM补偿算法

提出了一种逆变器的死区补偿算法,以改善永磁同步电动机的电流波形。传统的SV-PWM死区补偿算法的前提是逆变器三个桥臂的死区时间相同并且不变,若要正确地消除死区效应必须准确地检测出电流的方向。本文所提出的补偿方案是分别独立地改变三个桥臂各自的死区时间,且死区大小由对应相电流的大小实时地计算出来,目的是使由死区引起的扰动电压矢量跟随电流矢量同步旋转。这种情况下,死区扰动电压矢量在d-q坐标系下的分量可由id和iq算得,死区补偿不再需要检测电流方向,这就避免了传统的补偿算法在相电流处于零附近时由于电流方向检测的不准而使得补偿效果下降。实验结果表明,所提出的方案能够有效地改善电流波形的正弦程度,且消除了传统方案需要检测电流方向的弊端,同时算法实现简单,具有工程实用价值。

电动助力转向系统控制技术的研究

从汽车对转向系统性能要求出发,制定电动助力转向系统的相关控制策略,包括助力控制、回正控制及阻尼控制,并通过相关的软、硬件设计实现该控制策略,可对汽车转向过程的各个环节进行控制 为检验所制定控制策略及所设计控制软件的合理性,进行了电动助力转向系统和进口系统装车对比试验,结果表明,自主研发的电动助力转向系统与进口系统性能接近,不仅转向操纵平顺,而且具有良好的助力特性。

车轮在沙地上滚动的稳定性分析

采用试验分析方法,研究了车轮在沙地上滚动特性,探索了车轮失去稳定性的机理,指出了提高车轮在沙地上滚动稳定性的有效途径,为开发轮式沙漠汽车提供了依据。

汽车电动助力转向控制系统的初步研究

自行设计的电动助力转向系统(EPS)由控制器、转向盘转矩传感器、车速传感器、电流传感器(在控制器内)、助力电机及减速机构、机械式转向器、蓄电池等组成。EPS的控制系统主要由控制器、传感器及信号处理电路、助力电机及驱动电路等组成。控制算法由电机助力控制算法和电机转矩控制算法两部分构成。该方案易于实现,同时又能保证转向控制系统较高的控制精度。

流量控制式ECHPS系统转阀结构参数优化设计

在流量控制式电控液压助力转向系统(ECHPS)中,转阀结构参数对系统的可变助力特性有重要的影响。应用液阻网络理论对系统的等效通流面积和助力特性进行了分析。建立了转阀阀口通流面积与转阀主要结构设计参数(小坡口宽度、小坡口圆弧偏心距、阀芯键宽、小坡口轴向长度)之间的数学关系。对转阀的主要结构参数进行了优化设计,优化前为0.9mm、10mm、5.76mm和11mm,优化后为1.115mm、4.626mm、5.652mm和4.499mm。仿真计算结果表明优化后可变助力特性范围由1.2升为3,低速转向时最大手力达到了4N.m。

电动转向控制系统跟踪性能研究

电动转向系统依靠助力电动机实现转向助力,控制系统的跟踪性能是影响电动转向系统助力性能的重要因素,较差的跟踪性能将会产生转向助力滞后现象,使驾驶路感变差。助力转矩偏差直接影响到转向系统的跟踪性能,影响助力转矩偏差的因素有转向盘输入转矩和转向轴转矩测量噪声,抑制转向盘输入转矩和转向轴转矩测量噪声引起的电动机助力转矩偏差是提高电动转向系统跟踪性能的有效手段。将H_∞控制理论应用于电动转向控制系统跟踪性能的研究,建立了电动转向系统数学模型,采用线性矩阵不等式处理方法设计了最优H_∞控制器,应用Matlab软件进行了计算机仿真,并根据最优H_∞控制器编制了电动转向系统控制程序,进行了台架试验。仿真和试验结果表明,所设计的电动转向控制系统具有较好的跟踪性能。