【正文】 速行駛時,控制內(nèi)容以助力控制和回正控制為主,在高速行駛時,以阻尼控制為主。在不至引起歧義情況下,對系統(tǒng)控制內(nèi)容簡稱為助力控制,如電動助力控制,電動助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力,能適應(yīng)汽車在各種路況下行駛,并實(shí)現(xiàn)實(shí)時最佳智能控制。其實(shí)時智能控制的核心內(nèi)容,即是采集扭矩或轉(zhuǎn)角傳感器信號以及汽車行駛的速度信號,判斷實(shí)時助力控制內(nèi)容,依據(jù)相應(yīng)助力控制算法確定助力電機(jī)電流的大小和方向,然后根據(jù)反映汽車負(fù)載的軸重信號對助力電流信號進(jìn)行修正后輸出,從而完成智能化的助力轉(zhuǎn)向控制,其控制過程如圖2所示。 助力控制汽車在行駛過程中有以下幾種轉(zhuǎn)向情況:行駛時的高速、中等速度和低速轉(zhuǎn)向,以及點(diǎn)火起動后的原地轉(zhuǎn)向,其對應(yīng)的轉(zhuǎn)向力依次增加,高速行駛時的助力最小,原地轉(zhuǎn)向時,助力最大。相應(yīng)的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力依次增加。助力特性反映助力電機(jī)助力大小隨汽車的行駛狀況變化的規(guī)律。對直流助力電機(jī)和汽車行駛的主要參數(shù)進(jìn)行抽象,EPS的助力特性分為下面3類:直線型助力、折線型助力以及曲線型助力,如圖3所示,圖中I(A)為助力電機(jī)電流。Td0為開始助力時的轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩。Tdmax為轉(zhuǎn)向盤輸入的最大轉(zhuǎn)矩。3類助力特性均可分為3種助力區(qū):無助力區(qū)(0≤T≤Td0),當(dāng)轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩小于T d0時,不提供助力。助力變化區(qū)(Td0T≤Tdmax)。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩介于T d0與T dmax之間時,助力電機(jī)依據(jù)助力特性曲線提供實(shí)時助力。最大助力區(qū)(TT dmax),當(dāng)轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩大于T d max時,在一定車速下,助力電流達(dá)到最大值并保持。直線型助力特性用函數(shù)表示為I(T d)=0 T d≤T d0K(v)T(T dT d0)T d0T d≤T d maxI max T dT dmax式中:K(v)為不同速率下助力直線的斜率。T(T dT d 0)為轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩T d的一次函數(shù)。直線型助力實(shí)現(xiàn)相對簡單,當(dāng)駕駛員對轉(zhuǎn)向盤的作用力處于死區(qū)范圍內(nèi)時,即小于Td0時,系統(tǒng)不助力。當(dāng)處于助力變化區(qū)時,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線性助力,但在死區(qū)邊界轉(zhuǎn)向時,助力由無到有或由有到無,這給行車中的駕駛員以手感上的沖擊,從而帶來潛在的危險。折線型助力特性用函數(shù)表示為I(T d)=0 T d≤T d0K 1(v)T 1(T dT d0)T d0T d≤T d1K 2(v)T 2(T dT d1)T d1T d≤T d maxI max T dT dmax式中:K i(v)為在第i段折線內(nèi)助力直線的斜率。T i(T dT di1)為轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩T d的一次函數(shù)(i=1,2)。折線型助力是在直線型的基礎(chǔ)上經(jīng)改進(jìn)而成,將直線型的線性助力變化區(qū)改進(jìn)為一段折線,實(shí)現(xiàn)在兩段直線范圍內(nèi)的線性助力。在死區(qū)邊界轉(zhuǎn)向時,助力曲線的斜率有所減小,但助力轉(zhuǎn)向仍存在手感上的沖擊,而且轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩在T d1附近時,由于助力曲線斜率的變化引起另一處轉(zhuǎn)向手感上的沖擊。曲線型助力特性用函數(shù)表示為I(T d)=0 T d≤T d0F(v)T d T d0T dT dmaxI max T dT dmax式中:F(v)為不同速度v對應(yīng)的助力曲線,為變量v的多項式,一般在控制精度要求下取v的3次多項式F(v)=a0+a1v+a2v2+a3v3。曲線型助力綜合了直線型和折線型助力的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)連續(xù)、均勻助力。設(shè)計助力控制曲線時,可以對折線型助力或初擬定的曲線型助力進(jìn)行試驗(yàn),依據(jù)采集轉(zhuǎn)向盤輸入扭矩數(shù)據(jù),參照EPS設(shè)計技術(shù)參數(shù),如表1所列,調(diào)整修正助力控制輸出,最后對助力控制曲線進(jìn)行3次樣條曲線擬合,優(yōu)化助力曲線。 表1 EPS部分設(shè)計技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 數(shù)值轉(zhuǎn)向盤最大作用力矩/(Nm) 轉(zhuǎn)向盤最大作用力/N 35轉(zhuǎn)向盤平均作用力矩/(Nm) 轉(zhuǎn)向盤平均作用力/N 18～20 阻尼控制阻尼控制是針對汽車高速直線行駛穩(wěn)定性和快速轉(zhuǎn)向收斂性提出的。汽車高速直線行駛時,如果轉(zhuǎn)向過于靈敏、“輕便”,駕駛員就會有通常說的“飄”的感覺,這給駕駛帶來很大的危險。為提高高速行駛時駕駛的穩(wěn)定性,提出在死區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行阻尼控制,適當(dāng)加重轉(zhuǎn)向盤的阻力,最終體現(xiàn)在高速行駛時手感的“穩(wěn)重”。汽車高速行駛時,由于路面偶然因素的干擾引起的側(cè)向加速度較大,傳到方向盤的力矩比低速行駛時要大,為了抑制這種橫擺振動,必須采用阻尼控制。此外,轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向后回到中間位置時,由于電動機(jī)的慣性存在,在不加其他控制情況下,助力系統(tǒng)的慣性比機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的慣性大,轉(zhuǎn)向回正時不容易收斂,此時,也需采用阻尼控制。采用阻尼控制時,只需將電動機(jī)輸出為制動狀態(tài),就可使電動機(jī)產(chǎn)生阻尼效果。 回正控制回正控制是針對轉(zhuǎn)向回正特性提出的控制策略。汽車方向盤回正力矩主要包括輪胎本身產(chǎn)生的回正力矩、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主銷定位產(chǎn)生的回正力矩和主銷定位參數(shù)的輪荷回正力矩。汽車行駛轉(zhuǎn)向時,由于轉(zhuǎn)向輪主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角的存在,轉(zhuǎn)向盤具有自動回正作用,且隨著車速的提高,輪胎與地面?zhèn)认蚋街禂?shù)減少,轉(zhuǎn)向回正轉(zhuǎn)矩增大。當(dāng)汽車達(dá)到一定速度行駛時,汽車轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向后將產(chǎn)生回正力矩,在理想情況下,轉(zhuǎn)向盤將在自身回正力矩作用下回正。這種回正力矩的產(chǎn)生是在汽車設(shè)計時應(yīng)考慮的,但由于汽車使用摩擦磨損等其它因素,如轉(zhuǎn)向主銷干摩擦和轉(zhuǎn)向器干摩擦等,汽車自身回正力矩不能實(shí)現(xiàn)很好的回正,另外在汽車起動原地回正或者低速回正時,轉(zhuǎn)向盤也難以在自身回正力矩下很好的回正,這時就需要ECU實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài),干預(yù)協(xié)助回正控制,保證汽車的回正性能?；卣刂茽顟B(tài)可能會出現(xiàn)不完全回正和回正超調(diào)兩種情況,前者由于回正力矩不夠,轉(zhuǎn)向盤沒有回正到中間位置,后者由于回正力矩過大,導(dǎo)致轉(zhuǎn)向盤回歸中間位置超調(diào)。通過ECU進(jìn)行回正補(bǔ)償助力可改善不完全回正,通過增加助力電機(jī)阻尼控制可改善回正超調(diào)。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤回正到中間位置時,ECU使助力電機(jī)電流逐漸減小,對轉(zhuǎn)向車輪產(chǎn)生回正阻尼,使汽車具有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向特性。回正控制需要考慮高速、低速以及原地轉(zhuǎn)向回正3種情況。汽車點(diǎn)火起動后原地轉(zhuǎn)向回正依靠其自有的回正作用,不能實(shí)現(xiàn)輕便的回正,需要回正助力控制。汽車在低速行駛時,其側(cè)向加速度小,回正力矩也小,在高速行駛時,側(cè)向加速度比較大,回正力矩也較大,均需要ECU實(shí)時監(jiān)測協(xié)助控制。 故障診斷控制電子控制單元ECU除控制實(shí)時助力外,還具備安全保護(hù)與故障診斷功能,EPS系統(tǒng)在分析助力同時,實(shí)時檢測系統(tǒng)各組件工作情況,如助力電機(jī)、蓄電池電源電壓、各傳感器,當(dāng)檢測到某一組件發(fā)生故障時,如蓄電池電源欠壓,車速傳感器無信號輸出等,實(shí)現(xiàn)如下操作:斷開電磁離合器,使助力系統(tǒng)脫離機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng),采用汽車本身的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。通過顯示部分輸出顯示故障代碼。通過通訊端口輸出故障代碼,保障駕駛的安全性。3 系統(tǒng)控制流程系統(tǒng)控制內(nèi)容除以上所述外,還有EPS與汽車車載信息系統(tǒng)的通訊,