黄知秋-福建省汽车运输技工学校.doc

电子动力辅助转向控制技术的发展现状1、 电子动力辅助转向控制技术的目的和意义转向系统是汽车底盘的重要组成部分，转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性，它对于确保车辆的行驶安全、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用。为了减轻驾驶员转动力方向盘，利用动力产生的辅助主力的装置，称为转向助力机构。动力转向，是一种以驾驶员操作方向盘为输入信号，以转向轮的角位移为输出信号的伺服机构。动力部分跟手动操作，产生于转向阻力相平衡的辅助力，使车辆进行转向运动。与此同时，把部分输出反馈给驾驶员，使其获得适当的手感，构成所谓的双动伺服机构。随着高速公路和汽车的发展，传统的液压动力转向暴露了一个致命的弱点，若要保证汽车在停车或者掉头时转向轻便的话，那么当车辆高速行驶就会感觉“发飘”；反之，若要保证高速行驶有适度感，那么掉头或者停车就会感觉转向过重。这是由于传统的动力转向结构所约束。由于人们对汽车经济性、安全性、环保的日益重视，依靠电子技术的不断发展，转向系统中愈来愈多地采用电子器件，以提高汽车的舒适性和减少对环境的污染。因此，电子控制式液压动力转向系统(EHPSElectric Hydraulic Power Steering)和电动动力转向系统(EPS-Electrical Power Steering)相继出现，甚至出现了线控转向系统(SBw-Steering By Wire System)。在传统液压动力转向系统的基础上加装电控系统，使辅助转向力的大小不仅与转向盘的转角增量(或角速度)有关，还与车速有关，就形成了电控液压动力转向系统。与传统液压动力转向系统相比，增加了液压反应装置和液流分配阀，而加设的电控系统则包括动力转向ECU、电磁阀和车速传感器等。电控液压动力转向系统利用电控单元根据车速调节作用在转向盘上的阻力，通过控制转向控制阀的开启程度以改变液压动力系统辅动力的大小，从而实现辅助转向力跟随车速而变化的助力特性。二、汽车电控液压动力转向系统国内外研究现状对于EPS和SBW，国内科研机构和一些高校正在做探索性的研究工作，在台架上基本实现了电动转向的助力功能，但一些关键技术未有突破性进展，如在转向控制方面没有解决转向盘的摆振、转向的快速响应回正以及阻尼控制等。尽管它们是动力转向器未来的发展趋势，但是没有充分利用现有液压动力转向系统技术，而且会丧失许多人习惯的液力感觉和转向路感。目前国内还没有成熟的产品投向市场仍需要大力研究，而电控液压动力转向系统作为中间产品起着承前启后的作用能提高转向动力系统的：工作性能、降低系统的能耗，而且可以提供较大的转向助力，滞后时间短，可吸收来自路面的冲击。三、汽车电控液压动力转向系统国外发展现状自1953年通用汽车公司在凯迪拉克和别克轿车上首次批量使用液压动力转向系统以来，液压动力转向系统给汽车的发展带来了巨大的变化，使驾驶员的转向操纵力大大降低，转向的灵敏性得到提高。依靠生产技术的发展，动力转向系统在体积、价格和所消耗的功率等方面也取得巨大进步。由于液压动力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性。1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压动力转向系统(EHPS)。阴PS是在液压动力系统基础上发展起来的，在传统的液压动力转向系统的基础上增设了电控装置，它通过控制电磁阀，使动力转向系统的油压随车速的变化而改变，在大转角或低速行使时，转向轻便；在中、高速时，能获得具有一定手感的转向力。目前装备使用的电控式液压动力转向系统，无不例外地把普通的无助力的转向系统作为后备，一旦助力转向系统出现某种故障时，可以应急凭人力手动操纵汽车转向。迄今为止，电子控制式液压动力转向系统已经在轿车上获得广泛应用。但是系统结构更复杂、价格更昂贵，而且仍然无法克服液压动力系统在布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损和噪声等方面的一些缺陷。日本大学和本田汽车公司在汽车电子转向系统方面也做了一些理论工作和模拟器试验研究。他们从人一车闭环系统特性出发，设计了理想的转向系统传动比，使汽车的稳态增益不随车速变化，并重点研究了驾驶员角控制特性和力控制特性对汽车主动安全性的影响。宝马汽车公司的概念车BMW 222， 应用了SBWS和BBw(Brake-_B)rwire)技术，转向盘的转动范围减少到了160。，使紧急转向时驾驶员的忙碌程度得到了很大程度的降低。目前由于汽车供电系统的因素，转向电动机难以提供较大功率，现阶段电子转向系统的研究以及近期的应用对象主要针对轿车。要在重型载货汽车上应用，还必须采用液压执行机构。随着蓄电池技术的发展和42 V电子设备在汽车上的应用，全电子转向系统必将应用到中型和重型车上。目前42 V电源已经在一些概念车上得到应用，通用的“自主魔力和Baritone的“FILO”都采用了42 V电源。四、国内研究现状国内动力转向器目前还处于机械一液压动力转向阶段，需要深入的应用研究。北京航空航天大学的高峰等通过对转向器转阀及EHPs的分析，建立了转向器模型以及分流式EHPS的模型，采用简化算式对转向器及分流式EHPS操舵力特性曲线进行了分析并且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EHPS的影响参数。同济大学的周名等研究了EHPS系统的基本结构、工作原理以及控制原理。北京航空航天大学的李勇等针对清华大学汽车研究所开发的采用步进转阀的流量控制式EHPS系统的控制器电路进行了详细设计，实现了步迸电机的细分驱动控制，能根据车速的不同调节系统液压油流量。深圳职业技术学院的黄炳华系统地分析了各种主动转向系统的性能特点。江苏大学的高翔等在Matlab环境中对中位开式和中住闭式电控液压动力转向系统进行仿真，通过P1M脉宽调制来调速电动机，达到节能的目的。