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汽车电动助力转向系统助力能力匹配研究

汇报人：

2024-01-29

目录

contents

引言

汽车电动助力转向系统概述

助力能力匹配理论与方法

仿真分析与实验研究

助力能力匹配优化方案探讨

结论与展望

01

引言

随着汽车技术的发展和环保要求的提高，电动助力转向系统作为一种新型的汽车转向技术，逐渐取代了传统的液压助力转向系统。

电动助力转向系统具有节能环保、易于实现智能驾驶等优点，但其助力能力匹配问题一直是制约其发展的关键技术难题。

因此，开展汽车电动助力转向系统助力能力匹配研究，对于提高汽车操纵稳定性、安全性和舒适性具有重要意义。

国内在电动助力转向系统助力能力匹配方面已有一定的研究基础，但主要集中在系统建模、控制策略等方面，对于实际工程应用中的匹配问题涉及较少。

国内研究现状

国外在电动助力转向系统助力能力匹配方面研究较早，已经形成了较为完善的理论体系，并在实际车型中得到了广泛应用。

国外研究现状

随着智能驾驶技术的不断发展，电动助力转向系统助力能力匹配将更加注重个性化、自适应等方面的研究，以满足不同驾驶场景和驾驶习惯的需求。

发展趋势

本研究旨在通过理论建模、仿真分析和实验验证等方法，深入研究电动助力转向系统助力能力匹配的关键技术，包括系统建模、控制策略设计、实验验证等方面。

研究内容

采用理论建模和仿真分析相结合的方法，建立电动助力转向系统的数学模型，设计合理的控制策略，并通过仿真分析验证其有效性。同时，搭建实验平台，进行实际车辆道路试验，进一步验证理论研究成果的正确性和可行性。

研究方法

02

汽车电动助力转向系统概述

组成

电动助力转向系统主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元等组成。

工作原理

当驾驶者转动方向盘时，扭矩传感器检测到转向扭矩并传递给电子控制单元，电子控制单元根据车速信号和扭矩信号计算出助力需求，控制电动机产生相应的助力，通过减速机构将助力传递给转向系统，从而辅助驾驶者完成转向操作。

根据助力方式的不同，电动助力转向系统可分为齿轮齿条式、循环球式和蜗轮蜗杆式等。

分类

电动助力转向系统具有节能环保、易于实现车辆状态感知和主动安全控制等优点。同时，由于取消了传统的液压助力转向系统中的油泵、油管等部件，使得系统结构更为紧凑、轻量化和低成本。

特点

在保证转向安全的前提下，尽量减小驾驶者在转向操作时的用力。

转向轻便性

系统应能快速响应驾驶者的转向意图，使车辆能够迅速改变行驶方向。

转向灵敏性

在高速行驶或遇到侧向风等干扰时，系统应能保持稳定，确保车辆行驶安全。

转向稳定性

系统应根据车速和转向扭矩的变化，提供合适的助力大小和方向，以保证驾驶者在不同行驶状态下的舒适性和安全性。

助力特性

03

助力能力匹配理论与方法

基于车辆动力学和驾驶员操纵意图的助力特性曲线设计

通过分析车辆在不同行驶状态下的动力学特性和驾驶员的操纵意图，设计合理的助力特性曲线，使电动助力转向系统能够提供适当的助力，提高驾驶的舒适性和安全性。

要点一

要点二

考虑路面附着条件和侧向加速度的助力特性曲线优化

针对不同路面附着条件和车辆侧向加速度，对助力特性曲线进行优化，确保在不同行驶条件下系统能够提供稳定、可靠的助力。

助力电机类型选择

根据电动助力转向系统的需求和特点，选择适合的助力电机类型，如永磁同步电机、直流无刷电机等。

电机参数匹配

根据所设计的助力特性曲线和系统性能要求，对电机的功率、转速、扭矩等参数进行匹配，确保电机能够满足系统在不同行驶条件下的助力需求。

基于模糊控制或神经网络的控制策略设计

利用模糊控制或神经网络等智能控制方法，设计电动助力转向系统的控制策略，实现系统在不同行驶条件下的自适应控制和优化。

考虑系统非线性和不确定性的控制策略优化

针对电动助力转向系统中存在的非线性和不确定性问题，采用鲁棒控制、自适应控制等方法对控制策略进行优化，提高系统的稳定性和可靠性。

04

仿真分析与实验研究

01

建立汽车电动助力转向系统的数学模型，包括电机模型、传感器模型、控制策略模型等。

02

在MATLAB/Simulink环境中搭建仿真模型，实现系统的动态仿真。

通过与实验数据的对比，验证仿真模型的准确性和有效性。

03

01

设计不同车速、转向盘转角、转向盘转矩等工况下的仿真实验。

02

通过仿真实验，分析不同工况下电动助力转向系统的助力效果，包括助力大小、助力变化率等。

03

对比不同控制策略下系统的助力性能，评估各种控制策略的优缺点。

03

确保实验安全，遵守实验室规章制度和操作规程。

01

搭建汽车电动助力转向系统的实验平台，包括电机、传感器、控制器等硬件设备。

02

设计实验方案，包括实验工况、实验步骤、数据采集与处理等。

对实验数据进行处理和分析，提取关键指标和特征。

讨论实验