汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)
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電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺可以模擬轉(zhuǎn)向的實(shí)際環(huán)境為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)向阻力矩，并通過一系列的傳感器收集相關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以用來研究EPS系統(tǒng)的參數(shù)和控制方法，特別是直流電機(jī)的控制、轉(zhuǎn)矩傳感器的工作特性等；也可以用來初步研究 EPS助力控制規(guī)律，確定助力控制規(guī)律如何滿足駕駛員對轉(zhuǎn)向輕便性的要求；還可以研究EPS自身的工作特性，深入了解EPS的基本結(jié)構(gòu)和功能，以及為EPS的仿真研究提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用于仿真模型的驗(yàn)證。這些EPS基本技術(shù)問題，能為將來的實(shí)車試驗(yàn)提供必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，成為EPS產(chǎn)品化開發(fā)設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。
1 EPS試驗(yàn)臺組成和工作原理
圖1為EPS試驗(yàn)臺的基本結(jié)構(gòu)框圖。EPS試驗(yàn)臺工作原理為：試驗(yàn)人員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，從而帶動(dòng)磁粉制動(dòng)器，通過磁粉制動(dòng)器來向系統(tǒng)施加轉(zhuǎn)向阻力矩。轉(zhuǎn)向阻力矩的大小由數(shù)字式扭矩傳感器來測量；轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角由安裝在轉(zhuǎn)向軸的光電編碼器來測得；轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩由和轉(zhuǎn)向軸剛性連接的轉(zhuǎn)矩傳感器測量。在測試EPS系統(tǒng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤后，EPS開始工作，測試系統(tǒng)測量并記錄各種傳感器信號用于EPS性能與特性分析。
1.轉(zhuǎn)向盤 2.雙行星齒輪 3.光電編碼器 4.扭矩傳感器 5.雙萬向節(jié)
6.循環(huán)球式助力轉(zhuǎn)向器 7.聯(lián)軸器 8.數(shù)字式扭矩傳感器 9.減速器 10.磁粉制動(dòng)器
圖1 EPS試驗(yàn)臺基本結(jié)構(gòu)框圖
按照標(biāo)準(zhǔn)《汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置技術(shù)條件與臺架試驗(yàn)方法》，一套典型的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸、減速器、傳感器、電動(dòng)機(jī)(帶電磁離合器或不帶)、電子控制器及轉(zhuǎn)向器等。ECU檢測到汽車點(diǎn)火信號后，會監(jiān)視轉(zhuǎn)向軸的扭矩傳感器和光電編碼器，一旦發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)信號產(chǎn)生輸入，將會對著兩個(gè)信號進(jìn)行處理，并傳給控制器。同時(shí)結(jié)合輸入的車速信號、負(fù)載信號等，采用合適的控制方法，控制助力電機(jī)的工作電流輸出力矩，從而實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)向盤的助力及優(yōu)化回正力。對于助力電機(jī)電流的控制一般采用PID閉環(huán)控制，此外，控制器還會設(shè)有一些額外的保護(hù)診斷功能，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有異常工作情況時(shí)，將會立即停止助力轉(zhuǎn)向，并將該異常通過信號顯示通知駕駛?cè)藛T，同時(shí)，助力轉(zhuǎn)向?qū)⑶袚Q為純手動(dòng)轉(zhuǎn)向，由駕駛?cè)藛T手動(dòng)控制轉(zhuǎn)向。在實(shí)現(xiàn)助力的同時(shí)可以保障整個(gè)系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定，從而大大提高該ECU的安全性能。
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