汽车电动助力转向系统的研究与开发

电动转向系统(Electric Power Assisted Steering,EPAS)是汽车动力转向的发展方向,它是继液压动力转向系统之后,汽车转向技术的又一次大的技术跨越。电动助力转向系统相比较于以往的转向系统有很大的优越之处。近年来一直是国内外汽车转向的研究热点,具有广阔的应用前景。电动助力转向系统在国外已经成功应用于某些车型上,但是目前国内的研究开发还处于起始阶段。 电动助力转向系统是典型的机电一体化系统,涉及的学科非常广泛。包括机械设计、汽车理论、电力电子、计算机技术、控制技术、传感器技术和电机技术等多个领域。课题综合应用各方面的知识开展了大量的研究与开发工作。 课题在对电动助力转向系统的组成部分和功能需求深入分析的基础上,根据电动助力转向系统的总体功能设计方案,对系统的各组成部件进行了选型和具体试验验证,包括电动机、电磁离合器、扭矩传感器、车速传感器、以及减速器等。 电动助力转向系统研发的关键是其控制模块的设计与实现,经过反复试验和详细设计,课题取得突破性进展。硬件控制电路包括核心控制模块、电动机控制模块、传感器信号处理模块、离合器控制模块、故障诊断等模块。通过试验印制电路板,完成了系统在实验室阶段对系统各个模块和整体电路的硬件调试,以及与软件结合的试验验证,取得了大量极有价值的数据,为系统的总装试验和路试奠定了基础。 结合硬件控制的试验,课题根据汽车在各种条件下转向助力平稳可靠的要求,对电动助力转向系统的控制软件进行了设计和研究,包括各主要控制环节的软件设计和系统的软件总体流程图。研究表明,电动转向助力的方法具有极强的控制柔性和实现优势。 课题在研究深入的同时,对电动助力转向系统控制策略进行了探讨。建立了相应的系统数学模型,提出了基于模糊逻辑和时间最优PID相结合的复合控制思路,进行了仿真分析,为课题进一步深入进行了有益的理论探讨。 目前,课题研究的成果已转交课题的合作企业。 论文是国内电动助力转向系统开发的一次大胆尝试,同时也取得了不少经验。相信对于国内汽车转向系统的发展有一定的借鉴作用。