汽車電子電氣第10章汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)-在線瀏覽
2025-03-09 16:44本頁(yè)面
【正文】 ，輸出電流指令信號(hào)給電機(jī)控制電路，由控制電路以決定電動(dòng)機(jī)作用的大 小和方向。 如 圖 2所示， 不轉(zhuǎn)向時(shí) ，助力電動(dòng)機(jī)不工作； 當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ，與轉(zhuǎn)向軸相連的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷地測(cè)出作用于轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩，并由此 產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)；同時(shí)，由車速傳感器測(cè)出的汽車車速，也產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)。 轉(zhuǎn)向軸： Js? = M ? Ks ? ? x ?b ? rs ? s ? ?bx ? FTR + ? m ? (2) 電動(dòng)機(jī)： Jm? m = M m ? Km ? m ? bm? m 圖 6 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型 d s s s Gx rs GKm rs x rs Ks rs Gx rs 齒條軸 ： m x = 三 .電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的簡(jiǎn)單模型與運(yùn)動(dòng)特性 依據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定理，系統(tǒng)的 運(yùn)動(dòng)方程 為 (1) (3) M m = KaKs ? s ? 式中 Mm為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，其值決定于 電動(dòng)機(jī)的給定電流大小 。 Ka 值定義了轉(zhuǎn)向路感，合理選擇 Ka可得到不同的轉(zhuǎn)向路感。 在實(shí)際計(jì)算中， Fr作為一隨機(jī)信號(hào)加人到系統(tǒng)中，使計(jì)算更接近于實(shí)際情況。 在不同汽車速度下， Ma－ Md為一族非線性曲線，該族曲線表征了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的 助力特性。 Gx rs M a = GKm θm、 x在實(shí)際的應(yīng)用中不易測(cè)得，其值最終決定于 Md，而 Md則可由轉(zhuǎn)矩傳感器測(cè)得。由于不同車型的參數(shù)不同，在不同車 速下所需要提供的助力值大小不同。 (7) (8) Ka隨車速 v的增大而成指數(shù)減小。因此， Ka描述了駕駛員的轉(zhuǎn)向路感。 Ka值的選取必須滿足式（ 4）中規(guī)定的條件。 對(duì)式（ l）～式（ 3）及式（ 5）進(jìn)行拉普拉斯變換后，得到以下傳遞函數(shù)： = H c(s)= d?d mrs2 + GK m(K aK s ? GK m) Ac(s)rs2 ? s Td (9) d?(s)= ms +b?s + 該傳遞函數(shù) Hc定義了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的跟隨性能。 GKaKsKm rs2 dsG 2Km 2 rs2 dmKs 2 rs2 ? D(s)= dmdsdm ? ds(s)= J ss2 +bss + K s dm(s)= J ms2 +bms + Km + K? Ks +GKm rs2 2 式中： Ac(s)= D(s)+(ds ? Ks) GJ sbmKm mbsrs2(J sKm ? J mKs) + KaKs GKm + 2 GKmJ s 2(J sbm + Jmbs) J m 2bmKs 2 2 GKm Ks ? Ka K max a 由赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)可知： Δ30， Δ50。 以裝有齒輪軸驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的中型轎車為研究對(duì)象。根據(jù)式（ 1）～式（ 5）及式（ 7）～式（ 8），通 過(guò)對(duì)三自由度動(dòng)態(tài)模型仿真，得到如圖 7所示的順時(shí)針轉(zhuǎn)向助力特性圖，逆時(shí)針助力特 性圖與其左右對(duì)稱。 Ka值越大，提供的轉(zhuǎn)向助力相應(yīng)增 加，即隨著車速的變化，該系統(tǒng)能夠提供不同的助力特性。 （ 3）不同車速時(shí)，提供的轉(zhuǎn)向助力增益不同。 （ 4）當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩 Md≥7（ ）時(shí)，助力力矩 Ma將保持不變。當(dāng)其轉(zhuǎn)角大于 8176。這使得電動(dòng)機(jī)電流不致過(guò)大而燒毀電機(jī)。 四 .電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制方法 電子控制電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)如圖 9所示。 圖 9 電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng) EPS系統(tǒng)可以對(duì)轉(zhuǎn)向過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)（轉(zhuǎn)向、 回正、中間位置）進(jìn)行精確控制，從而提高汽 車轉(zhuǎn)向助力性能。 ★ 助力控制 助力控制是在轉(zhuǎn)向過(guò)程（轉(zhuǎn)向角增大）中為減輕轉(zhuǎn)向盤的操縱力，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)把電機(jī)轉(zhuǎn)矩作用到 機(jī)械轉(zhuǎn)向系（轉(zhuǎn)向軸、齒輪、齒條）上的一種基本控制模式。該控制利用電機(jī)轉(zhuǎn)矩和電機(jī)電流 成比例的特性，由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)的轉(zhuǎn)矩信號(hào)和由車速傳感器檢測(cè)的車速信號(hào)輸入控制器單片 機(jī)中，根據(jù)預(yù)制的不同車速下 “轉(zhuǎn)矩－電機(jī)助力目標(biāo)電流表 ”，確定出電機(jī)助力的目標(biāo)電流，通過(guò)對(duì)反 饋電流與電機(jī)目標(biāo)電流相比較，利用 PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出 PWM信號(hào)到驅(qū)動(dòng)回路以驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn) 生合適的助力?；卣刂浦饕糜诘退傩旭?，此時(shí)電動(dòng)機(jī)控制 電路
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