汽車電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本助力電流特性設(shè)計(jì)研究

侯訓(xùn)波，楊啟富，盧杰，汪超，劉丹，沈岱武

?

汽車電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本助力電流特性設(shè)計(jì)研究

侯訓(xùn)波1，楊啟富2，盧杰3，汪超3，劉丹3，沈岱武4

（1.大連創(chuàng)新零部件制造公司，遼寧 大連 116620；2.力帆新能源汽車公司，重慶 400707； 3.奇瑞商用車(安徽)有限公司，安徽 蕪湖 241006；4.奇瑞新能源汽車技術(shù)有限公司，安徽 蕪湖 241002）

文章介紹電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制原理和基本助力電流特性的設(shè)計(jì)方法，并將轉(zhuǎn)向手力特性要求納入其中進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，結(jié)合實(shí)車應(yīng)用參數(shù)對(duì)所設(shè)計(jì)的助力電流特性開展驗(yàn)證，分析整車供電電壓、EPS電機(jī)參數(shù)及工作溫度等影響因素，來(lái)確認(rèn)EPS電機(jī)選型及匹配設(shè)計(jì)參數(shù)等是否合理，指導(dǎo)工程技術(shù)人員修正設(shè)計(jì)，并提出合理的EPS系統(tǒng)應(yīng)用條件。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；助力電流特性曲線；隨速助力；隨速手力控制；隨速變扭矩死區(qū)

前言

現(xiàn)代汽車配裝電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱EPS）已非常普及，該系統(tǒng)可使駕駛員操縱轉(zhuǎn)向輕便，能及時(shí)準(zhǔn)確地執(zhí)行轉(zhuǎn)向操縱指令，并能正確地反饋路面信息，讓駕駛員及時(shí)掌握車輛的行駛狀態(tài)，以便判斷并作出適宜的轉(zhuǎn)向操作指令。如圖1所示[1]，EPS系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)矩傳感器（提供轉(zhuǎn)向手力扭矩信號(hào)T）、電控單元（簡(jiǎn)稱ECU）、轉(zhuǎn)向助力電動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱EPS電機(jī)）、機(jī)械減速增扭機(jī)構(gòu)（簡(jiǎn)稱減速器）、機(jī)械轉(zhuǎn)向器等組成[1]。

EPS系統(tǒng)的基本工作過(guò)程如下：轉(zhuǎn)向時(shí)，ECU根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、車速、電機(jī)的端電壓和電流等信號(hào)，進(jìn)行汽車的轉(zhuǎn)向狀態(tài)判斷，然后發(fā)出控制指令來(lái)驅(qū)動(dòng)EPS電機(jī)，使電機(jī)按轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和方向產(chǎn)生所需要的助力轉(zhuǎn)矩，協(xié)助駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作[1]。

現(xiàn)代人們對(duì)汽車轉(zhuǎn)向手感等性能要求越來(lái)越高。一個(gè)好的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)該具有較好的自適應(yīng)能力，應(yīng)該盡可能的去適應(yīng)駕駛員的駕駛習(xí)慣，能夠?qū)⒑玫穆犯泻洼p便性進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)[2]。這就要求EPS系統(tǒng)具有在低速時(shí)轉(zhuǎn)向輕便，而高速時(shí)轉(zhuǎn)向沉穩(wěn)等特點(diǎn)。因此，通過(guò)本文對(duì)EPS基本助力電流特性曲線設(shè)計(jì)，將轉(zhuǎn)向手力特性要求納入其中進(jìn)行研究分析，指導(dǎo)工程技術(shù)人員結(jié)合汽車供電電壓、EPS電機(jī)參數(shù)及工作溫度等因素，來(lái)檢驗(yàn)分析各參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性。

圖1 EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1 EPS系統(tǒng)控制原理

如圖2所示，當(dāng)ECU接收到車速信號(hào)V和轉(zhuǎn)向盤的扭矩信號(hào)T及轉(zhuǎn)動(dòng)方向，由ECU軟件按預(yù)設(shè)的基本助力電流特性曲線，獲得目標(biāo)電流I，再以目標(biāo)電流I所對(duì)應(yīng)PWM占空比形式向EPS電機(jī)加載電壓，并驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)且輸出扭矩Tm，再經(jīng)減速器放大而輸出助力扭矩Ta，當(dāng)疊加轉(zhuǎn)向手力T后，使EPS系統(tǒng)獲得較大的總輸出扭矩Tc=Ta+T，將其傳遞給轉(zhuǎn)向器，即可推動(dòng)車輪轉(zhuǎn)向；在以上控制過(guò)程中，ECU對(duì)電機(jī)電流要實(shí)時(shí)檢測(cè)，獲得EPS電機(jī)實(shí)際電流Im，與目標(biāo)電流I進(jìn)行對(duì)比求差，并進(jìn)行PI閉環(huán)控制來(lái)修正EPS電機(jī)實(shí)際電流Im，使其跟蹤目標(biāo)電流I，實(shí)現(xiàn)EPS系統(tǒng)的助力功能，而減輕駕駛員的轉(zhuǎn)向手力。

圖2 EPS系統(tǒng)控制原理簡(jiǎn)圖

2 基本助力電流特性曲線設(shè)計(jì)方法

2.1 EPS系統(tǒng)特性曲線結(jié)構(gòu)形式

EPS系統(tǒng)特性曲線是指在汽車轉(zhuǎn)向過(guò)程中，由轉(zhuǎn)向手力所形成的助力曲線和電流曲線，通常為直線型、折線型和曲線型三種類型[3~4]。其中曲線型特性在感應(yīng)車速的同時(shí)，每條曲線自身又能感應(yīng)高、低手力輸入?yún)^(qū)域的變化，是理想的EPS系統(tǒng)特性曲線形式[3]。如圖3所示，本文以曲線型EPS系統(tǒng)特性進(jìn)行研究，并以右側(cè)區(qū)域轉(zhuǎn)向的曲線形式來(lái)概括表達(dá)，而左側(cè)區(qū)域的曲線在設(shè)計(jì)要求上是以原點(diǎn)完全對(duì)稱的。

①無(wú)助力區(qū)或電流死區(qū)，②助力變化區(qū)或電流變化區(qū)，③助力不變區(qū)或稱飽和區(qū)，④飽和助力或飽和電流，⑤飽和拐點(diǎn)，⑥額定點(diǎn)

根據(jù)以下EPS電機(jī)輸出扭矩關(guān)系式（1）和減速器傳遞助力扭矩關(guān)系式（2），可看出EPS系統(tǒng)的助力扭矩Ta和電機(jī)電流Im是線性關(guān)系，又根據(jù)EPS系統(tǒng)控制原理可知，電機(jī)電流Im實(shí)時(shí)被跟蹤并逼近目標(biāo)電流I（通常稱：助力電流，是設(shè)計(jì)參數(shù)），故EPS系統(tǒng)基本助力特性等效于基本助力電流特性。因此，實(shí)現(xiàn)EPS系統(tǒng)的助力功能，關(guān)鍵在于ECU程序中基本助力電流特性曲線的設(shè)計(jì)，并隨車速變化，以曲線族的方式進(jìn)行描述，如圖4所示。

EPS電機(jī)輸出扭矩關(guān)系式：

減速器傳遞助力扭矩關(guān)系式：

式（1）和（2）中，Kt—電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)N.m/A，Tmf—電機(jī)摩擦損失N.m，—EPS減速器傳動(dòng)比，—EPS減速器傳動(dòng)效率。

圖4 基本助力電流特性曲線族結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 隨車速變化而設(shè)計(jì)額定助力電流Iv曲線

根據(jù)轉(zhuǎn)向負(fù)載要求，先繪制出汽車所需求的轉(zhuǎn)向器輸出齒條力FR 或EPS系統(tǒng)輸出扭矩Tc的額定值百分比特征點(diǎn)；該需求的特征點(diǎn)，具有隨車速變化的特性，它體現(xiàn)了汽車轉(zhuǎn)向負(fù)載的隨速衰減性。再根據(jù)以上關(guān)系式（1）、（2）和以下關(guān)系式（3）、（4），可將特征點(diǎn)需求的齒條力FR或EPS系統(tǒng)輸出扭矩Tc等效地轉(zhuǎn)化為所需求的額定電流特征點(diǎn)，如圖5所示。

轉(zhuǎn)向器輸出齒條力應(yīng)滿足關(guān)系式：

EPS系統(tǒng)輸出扭矩應(yīng)滿足關(guān)系式：

式（3）和（4）中，C—轉(zhuǎn)向器線角傳動(dòng)比mm/r，η—轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)效率%，T—EPS機(jī)械摩擦N.m。

圖5 額定電流特性曲線示意圖

如圖5所示，可利用擬合方程組逼近設(shè)計(jì)所需求的額定電流特征點(diǎn)，從而設(shè)計(jì)出滿足要求的額定電流目標(biāo)曲線；該目標(biāo)曲線要包含汽車需求的特征點(diǎn)以及未規(guī)定的各連續(xù)特征點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)EPS系統(tǒng)在低速時(shí)較大輸出實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向輕便性，在高速時(shí)較小輸出實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)路感。滿足上述要求的擬合方程組如下關(guān)系式（5），通過(guò)調(diào)節(jié)系數(shù)s2將曲線逼近設(shè)計(jì)所需求的特征點(diǎn)，此時(shí)額定電流Iv曲線就基本等效于汽車轉(zhuǎn)向負(fù)載所要求的轉(zhuǎn)向器齒條力FR或EPS系統(tǒng)輸出扭矩Tc的額定值，該Iv曲線也成為助力電流特性曲線的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

額定電流設(shè)計(jì)目標(biāo)曲線表達(dá)式：

式（5）中，車速V1、V6和額定電流Iv1、Iv6為已知特征點(diǎn)，s1、s2是助力隨速衰減系數(shù)，為標(biāo)定參數(shù)（其中s1為常數(shù)1，s2=0~0.5），m1、m2是根據(jù)已知匹配參數(shù)而計(jì)算獲得的參數(shù)，其表達(dá)式如下：

2.3 基本助力電流特性曲線設(shè)計(jì)方法

1）額定電流的設(shè)計(jì)目標(biāo)曲線，是在額定轉(zhuǎn)向手力T2時(shí)所對(duì)應(yīng)各車速下的額定電流。因此，設(shè)計(jì)如圖6所示的額定轉(zhuǎn)向手力特性曲線，就能使EPS系統(tǒng)具有在低速時(shí)以較小轉(zhuǎn)向手力對(duì)應(yīng)較大的額定電流，使轉(zhuǎn)向輕便，而在高速時(shí)以較大轉(zhuǎn)向手力對(duì)應(yīng)較小的額定電流，使轉(zhuǎn)向沉穩(wěn)。

圖6 額定轉(zhuǎn)向手力特性曲線示意圖

額定轉(zhuǎn)向手力特性曲線表達(dá)式：

式（7）中，車速Vb、Vc和額定電流T2-b、T2-c為已知匹配參數(shù)，w是轉(zhuǎn)向手力隨速增益系數(shù)，為標(biāo)定參數(shù)（w=-0.015~ 0.05且w≠0），w1、w2是根據(jù)已知匹配參數(shù)而計(jì)算獲得的參數(shù)，其表達(dá)式如下：

2）額定電流設(shè)計(jì)目標(biāo)曲線和額定轉(zhuǎn)向手力特性設(shè)計(jì)曲線均與車速有對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此可映射出額定電流和額定轉(zhuǎn)向手力同時(shí)在T – I坐標(biāo)系中的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖7所示。

圖7 額定轉(zhuǎn)向手力與額定電流的映射關(guān)系示意圖

3）如圖7所示，死區(qū)扭矩T1在T1-1~T1-6之間隨車速V進(jìn)行變化，該變化體現(xiàn)了低速時(shí)死區(qū)扭矩的設(shè)定值較小，有利于助力電流迅速越過(guò)死區(qū)進(jìn)入較高電流區(qū)域，使轉(zhuǎn)向操作輕便，而在高速時(shí)死區(qū)扭矩的設(shè)定值較大，有利于高速助力電流升值減緩，增強(qiáng)路感，同時(shí)避免了直行期間由于高速路面不平顛簸，使轉(zhuǎn)向在死區(qū)與助力區(qū)間反復(fù)切替而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤振動(dòng)，也使中位指向性更清晰。死區(qū)扭矩隨速變化的設(shè)計(jì)曲線如圖8所示。

圖8 死區(qū)扭矩隨速變化曲線示意圖

死區(qū)扭矩設(shè)計(jì)曲線表達(dá)式：

式（9）中，車速V1、V6和死區(qū)扭矩T1-1、T1-6為已知特征點(diǎn)，f是死區(qū)隨速增益系數(shù)，為標(biāo)定參數(shù)（調(diào)節(jié)范圍：f= 0.001~ 0.2），f1、f2是根據(jù)已知匹配參數(shù)而計(jì)算獲得的參數(shù)，其表達(dá)式如下：

4）以上與車速相關(guān)的額定電流Iv、額定轉(zhuǎn)向手力T2、死區(qū)扭矩T1設(shè)計(jì)完成后，即可繪制如圖7所示的T-I坐標(biāo)系中基本助力電流特性的設(shè)計(jì)曲線族。

基本助力電流特性設(shè)計(jì)曲線表達(dá)式：

式（11）中，Ix、IT為過(guò)程參數(shù)，其表達(dá)式如下：

式（12）中，Imax、Va、T3為已知經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，a、b、c為過(guò)程參數(shù)，其表達(dá)式如下：

式（13）中，m是隨轉(zhuǎn)向手力變化的增益系數(shù)，為標(biāo)定參數(shù)（調(diào)節(jié)范圍：m= -100.0~0.0）。

3 基本助力電流特性曲線設(shè)計(jì)及驗(yàn)證分析

根據(jù)上述基本助力電流特性曲線設(shè)計(jì)方法，將其所歸納的規(guī)律、算法及公式，在Excel電子表格環(huán)境中開發(fā)VBA程序來(lái)驅(qū)動(dòng)EPS選型參數(shù)計(jì)算分析。依此，可將客戶整車轉(zhuǎn)向要求進(jìn)行轉(zhuǎn)化計(jì)算，提出EPS輸出特性要求及電機(jī)選型。

如表1所示，是根據(jù)某汽車公司對(duì)整車轉(zhuǎn)向負(fù)載等參數(shù)要求而估算EPS電機(jī)的對(duì)應(yīng)參數(shù)，并初步選型某公司生產(chǎn)12v-220w的有刷電機(jī)，其主要參數(shù)如表2所示，其輸出特性曲線如圖9所示，依此進(jìn)行EPS基本助力電流特性的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證分析。

表1 某整車基本轉(zhuǎn)向參數(shù)要求和對(duì)應(yīng)EPS電機(jī)參數(shù)

表2 12v-220w EPS有刷電機(jī)主要參數(shù)

圖9 EPS電機(jī)輸出特性曲線

3.1 基本助力電流特性曲線設(shè)計(jì)

1）EPS基本助力電流特性曲線設(shè)計(jì)，要與整車轉(zhuǎn)向相關(guān)聯(lián)的物理參數(shù)相匹配，并兼顧不同車速和轉(zhuǎn)向手力的配合協(xié)調(diào)。例如，整車用戶提出車速在0~3km/h范圍內(nèi)，EPS能發(fā)揮同等的最大助力效果，因此需設(shè)定“視同原地轉(zhuǎn)向的最高車速”V1=3km/h；再例如，整車用戶期望車速較低時(shí)轉(zhuǎn)向手力較輕，而車速較高時(shí)則轉(zhuǎn)向手力較重，因此需設(shè)定“額定轉(zhuǎn)向手力的特征車速b/c”Vb=20km/h和Vc=120km/h，以及“Vb/Vc車速下額定轉(zhuǎn)向手力”T2-b=4.0N.m和T2-c=5.0 N.m，即在20~120km/h區(qū)間隨車速增高而轉(zhuǎn)向手力由4N.m增至5N.m?？傊?，結(jié)合某汽車公司的整車轉(zhuǎn)向要求，實(shí)際確定了如表3所示的EPS特性匹配設(shè)計(jì)參數(shù)。

表3 EPS基本助力電流特性匹配設(shè)計(jì)參數(shù)表

2）EPS基本助力電流特性曲線設(shè)計(jì)，還要考慮與整車調(diào)校/標(biāo)定的環(huán)節(jié)。助力電流特性曲線的標(biāo)定，通常是在實(shí)車上且在規(guī)定的路面下，分別標(biāo)定對(duì)應(yīng)不同車速下（通常6個(gè)車速）的助力電流特性曲線，以評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向手力及其手感等，來(lái)確定合適的助力電流特性曲線族譜。因此，需設(shè)定如表4所示的調(diào)校/標(biāo)定系數(shù)，并向標(biāo)定工程師開放，這樣就可通過(guò)上位機(jī)與ECU通訊，使標(biāo)定過(guò)程可視化，將助力電流特性曲線與轉(zhuǎn)向手力信號(hào)和車速信號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)調(diào)校。

表4 EPS助力特性調(diào)校/標(biāo)定參數(shù)表

3）根據(jù)表3和表4所確定的特性參數(shù)，設(shè)計(jì)如圖10所示的不同車速V下EPS系統(tǒng)基本助力電流特性三維曲線族譜，并由此獲得如圖11所示的方向機(jī)齒條輸出力曲線，依此可進(jìn)行各種情況下的設(shè)計(jì)驗(yàn)證及分析（注：在ECU程序中將執(zhí)行由此轉(zhuǎn)化有限范圍的三維數(shù)組，再利用插值法獲得目標(biāo)助力電流I值）。

圖11 齒輪齒條方向機(jī)輸出力特性設(shè)計(jì)曲線

4）在整車規(guī)定轉(zhuǎn)向負(fù)載、12V標(biāo)稱供電電壓、以及在室溫環(huán)境和轉(zhuǎn)向盤較低轉(zhuǎn)角速度等條件下，得如圖12所示隨車速變化的轉(zhuǎn)向手力特性設(shè)計(jì)曲線。圖中虛線是大角度轉(zhuǎn)向時(shí)，且方向機(jī)齒條末端轉(zhuǎn)向負(fù)載最大時(shí)的較重手力上限，圖中實(shí)線是在轉(zhuǎn)向中間位置時(shí)的較輕手力下限，故轉(zhuǎn)向手力在圖中上下限之間變化。

圖12 轉(zhuǎn)向手力特性設(shè)計(jì)曲線

3.2 基本助力電流特性設(shè)計(jì)的驗(yàn)證分析

1）在電機(jī)溫度20℃條件下，驗(yàn)證EPS驅(qū)動(dòng)方向機(jī)能實(shí)現(xiàn)的齒條力以及在不同供電電壓下轉(zhuǎn)向盤能實(shí)現(xiàn)的角速度，以便分析滿足跟隨性要求的對(duì)應(yīng)供電電壓條件，其分析數(shù)據(jù)如表5和表6所示。表5中齒條輸出力和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角速度的要求是在表1整車要求基礎(chǔ)上，進(jìn)行逼近擬合而成的連續(xù)要求值，該連續(xù)值與客戶要求的誤差被控制在±2%范圍內(nèi)，可代表客戶對(duì)整車轉(zhuǎn)向的要求；表6中齒條輸出力要求是客戶規(guī)定的轉(zhuǎn)向中間位置齒條力要求，對(duì)比齒條末端最大齒條力，做了調(diào)整并降低要求。

表5 在規(guī)定齒條末端位置齒條力時(shí)EPS實(shí)現(xiàn)的輸出特性

表6 在規(guī)定轉(zhuǎn)向中間位置齒條力時(shí)EPS實(shí)現(xiàn)的輸出特性

根據(jù)表5和表6所示數(shù)據(jù)可看出，當(dāng)輸出齒條力較大且供電電壓降至10V時(shí)，則EPS轉(zhuǎn)向功能的跟隨性不滿足要求，而當(dāng)輸出齒條力較小時(shí)，則不滿足跟隨性要求的供電電壓下降至9V。同時(shí)由表中數(shù)據(jù)還可看出，在規(guī)定轉(zhuǎn)向負(fù)載下，其轉(zhuǎn)向手力隨速加重。

2）在車速0km/h和標(biāo)稱供電電壓12V條件下，并以幅值580 deg/s，且在0~360 deg轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的正弦半波規(guī)律操縱轉(zhuǎn)向盤，驗(yàn)證當(dāng)電機(jī)溫度上升后對(duì)EPS轉(zhuǎn)向手力的影響情況。在圖13和圖14中，θ—轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、T—實(shí)際轉(zhuǎn)向手力、ω—操縱轉(zhuǎn)向盤的實(shí)際轉(zhuǎn)角速度、ωmax—由電機(jī)決定的轉(zhuǎn)向盤最大轉(zhuǎn)角速度、FR—整車轉(zhuǎn)向負(fù)載齒條力。

圖13和圖14所示結(jié)果說(shuō)明，當(dāng)電機(jī)溫度上升后，電機(jī)永磁鐵磁感應(yīng)強(qiáng)度下降，導(dǎo)致電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩常數(shù)和反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)也有所下降。因此，圖13中轉(zhuǎn)向手力異常點(diǎn)是由反電動(dòng)勢(shì)較大而限制了電機(jī)轉(zhuǎn)速引起的，圖14中轉(zhuǎn)向手力異常點(diǎn)是由電磁感應(yīng)強(qiáng)度下降而使電機(jī)輸出扭矩能力降低造成的。

圖13 在電機(jī)溫度60℃時(shí)轉(zhuǎn)向手力驗(yàn)證曲線

3）由上述驗(yàn)證分析可提出，使EPS正常轉(zhuǎn)向所需的合理供電電壓和電機(jī)溫度條件如圖15和圖16所示。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤以較低轉(zhuǎn)角速度轉(zhuǎn)向，且電機(jī)溫度在圖15所示界限曲線以下工作時(shí)，不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)向手力產(chǎn)生影響；當(dāng)轉(zhuǎn)向盤以較快的轉(zhuǎn)角速度轉(zhuǎn)向，且在對(duì)應(yīng)供電電壓和電機(jī)溫度下，就會(huì)產(chǎn)生EPS轉(zhuǎn)向功能的跟隨性不滿足要求，依此EPS系統(tǒng)在如圖16所示供電電壓和電機(jī)溫度的界限曲線以上工作時(shí)，就不會(huì)產(chǎn)生跟隨性不滿足的問(wèn)題。

圖15 電機(jī)溫度對(duì)轉(zhuǎn)向手力異常影響的界限

圖16 電壓和電機(jī)溫度對(duì)EPS系統(tǒng)跟隨性影響的界限

4 結(jié)論

根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向性能要求，對(duì)EPS系統(tǒng)進(jìn)行合理的電機(jī)選型，并結(jié)合轉(zhuǎn)向手力隨速加重的要求而設(shè)計(jì)基本助力電流特性，在汽車行駛過(guò)程中實(shí)施正常轉(zhuǎn)向操作時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)低速轉(zhuǎn)向輕便而高速轉(zhuǎn)向沉穩(wěn)等特點(diǎn)。

在本文的基本助力電流特性曲線設(shè)計(jì)方法中，考慮了汽車調(diào)校/標(biāo)定的環(huán)節(jié)，使其與汽車轉(zhuǎn)向狀態(tài)相關(guān)的匹配參數(shù)及少量關(guān)鍵特征點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，并將調(diào)校參數(shù)向標(biāo)定工程師開放，可通過(guò)上位機(jī)與ECU通訊，使標(biāo)定過(guò)程可視化，將助力電流特性曲線與轉(zhuǎn)向手力信號(hào)和車速信號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)調(diào)校，能夠?qū)崿F(xiàn)較優(yōu)的轉(zhuǎn)向手感。

結(jié)合汽車規(guī)定的轉(zhuǎn)向負(fù)載，通過(guò)本文對(duì)初步設(shè)計(jì)完成的助力電流特性，在供電電壓、電機(jī)溫度等不同工作條件下，來(lái)驗(yàn)證轉(zhuǎn)向跟隨性的方向盤角速度適用范圍，同時(shí)在0~540deg轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，對(duì)轉(zhuǎn)向手力進(jìn)行驗(yàn)證分析，以便確認(rèn)EPS電機(jī)選型及匹配參數(shù)等是否合理，指導(dǎo)工程技術(shù)人員修正設(shè)計(jì)，并提出合理的EPS系統(tǒng)應(yīng)用條件。

在操縱轉(zhuǎn)向時(shí)，最大轉(zhuǎn)向負(fù)載和最高轉(zhuǎn)角速度同時(shí)發(fā)生的極限情況，極少出現(xiàn)，因此選擇極限條件下均能滿足要求的設(shè)計(jì)，是不恰當(dāng)?shù)?。?yīng)與整車用戶約定合理的轉(zhuǎn)向負(fù)載等應(yīng)用條件，例如：在轉(zhuǎn)向中間位置和大轉(zhuǎn)角齒條末端位置時(shí)，對(duì)其轉(zhuǎn)向負(fù)載和轉(zhuǎn)角速度區(qū)別對(duì)待，才能匹配完成較優(yōu)的EPS系統(tǒng)方案。

[1] 夏甫根.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略的優(yōu)化[碩士學(xué)位論文].北京:清華大學(xué),2010.

[2] 王躍旭.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制器的研究[碩士學(xué)位論文].吉林:吉林大學(xué),2012.

[3] 裴學(xué)杰,楊世文,季茜.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性研究[J].汽車實(shí)用技術(shù),2014年第3期.

[4] 江浩斌,楊曉峰,宋海兵等.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組合型助力特性研究[J].汽車技術(shù),2010年第6期.

Research and Design on Assist Current Characteristic for EPS

Hou Xunbo1, Yang Qifu2, Lu Jie3, Wang Chao3, Liu Dan3, Shen Daiwu4

（1.Dalian Innovation Parts Manufacturing Company, Liaoning Dalian 116620; 2. Lifan New Energy Automobile Company, Chongqing 400707; 3.Chery Commercial Vehicle (Anhui) Co., Ltd., Anhui Wuhu 241006; 4.Chery New Energy Automobile Technology Co., Ltd., Anhui Wuhu 241002）

Introducing the control theory and design method on assist current characteristic for Electric Power Steering System (EPS). Vehicle application parameter and steering hand power requirement is taked into account on assist current characteristic for checking. Engineers will be guided to judge the matching effectiveness by analyzing supply voltage, motor parameter and working temperature. At the same time, the paper.proposes reasonable application conditions for EPS, to ensure normal steering function.

electric power steering system (EPS); assist current characteristic curve; varying boost by vehicle speed; control steering hand power by vehicle speed; varying torque dead zone by vehicle speed

A

1671-7988(2018)18-196-06

U469.5

A

1671-7988(2018)18-196-06

CLC NO.: U469.5

侯訓(xùn)波（1967-），男，遼寧大連人，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事汽車電動(dòng)轉(zhuǎn)向產(chǎn)品的研發(fā)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.066