本文關鍵詞：基于全局功率匹配的E-ECHPS系統(tǒng)助力特性設計與能耗分析

  更多相關文章： 重型車輛 電控液壓助力轉向 全局功率匹配 轉向阻力矩 操縱穩(wěn)定性 節(jié)能機理

【摘要】：當前,重型車輛仍舊普遍沿用助力特性單一的液壓助力轉向系統(tǒng)(Hydraulic Power Steering,簡稱HPS),因其設計特點,導致車輛在轉向過程中無法實現低速輕便與高速“路感”的良好兼容。同時,因HPS系統(tǒng)助力轉向油泵由發(fā)動機直接驅動,轉向油泵轉速隨車速升高而增大,容易超出溢流閥限,產生較大溢流損失,導致轉向系統(tǒng)能耗較高,造成整車能耗偏大,燃油經濟性下降。針對以上不足,根據所研究的電磁離合器式電控液壓助力轉向系統(tǒng)(Electromagnetic Clutch-Electrical Controlled Hydraulic Power Steering,簡稱E-ECHPS)的系統(tǒng)結構優(yōu)點,通過在發(fā)動機與轉向器轉向油泵之間增設一套電磁離合器(Electromagnetic Clutch-Electrical,簡稱ESC)裝置,在實現輸出助力可調的同時,基于全局功率匹配原理設計助力特性曲線,實現了轉向系統(tǒng)低速輕便與高速“路感”的統(tǒng)一,并兼顧了系統(tǒng)節(jié)能性。本文通過如下內容對整個系統(tǒng)進行建模與仿真,并進行了ESC的相關臺架實驗,為后續(xù)的開發(fā)工作積累了理論基礎:在對E-ECHPS系統(tǒng)和ESC的結構組成及工作原理的分析基礎之上,建立了AMESim與Matlab/Simulink的動態(tài)聯(lián)合仿真模型。根據轉向阻力矩的形成原理及數學模型,推導出了特定車速下的轉向阻力矩分布情況。并利用實驗,驗證了ESC經驗公式的準確性�；谌止β势ヅ湓�,設計了全局功率匹配的助力特性。該助力特性通過接受瞬時轉向阻力矩信號調節(jié)ESC輸入電流大小,通過改變ESC轉差實現系統(tǒng)輸出助力矩與轉向阻力矩的匹配。設計了E-ECHPS系統(tǒng)的雙閉環(huán)控制方法,并在此基礎上對全局功率匹配助力特性及整車模型進行聯(lián)合仿真,結果表明在改變轉向阻力矩而不改變輸入力矩的情況下,全局功率匹配助力特性很好地適應了轉向阻力矩的變化情況,使系統(tǒng)輸出助力跟隨阻力矩發(fā)生相應變化,克服了傳統(tǒng)助力特性的設計不足;同時通過對E-ECHPS系統(tǒng)與HPS系統(tǒng)操縱穩(wěn)定性的仿真實驗對比,E-ECHPS系統(tǒng)能夠顯著提高重型車輛在轉向時的低速輕便性與高速“路感”。在對比HPS系統(tǒng)的基礎上,研究了E-ECHPS系統(tǒng)的節(jié)能機理。通過對E-ECHPS系統(tǒng)的能量流特性進行分析,對本系統(tǒng)各環(huán)節(jié)能耗建立相應模型,并進行多工況仿真。通過仿真數據對比,結果表明E-ECHPS系統(tǒng)較HPS系統(tǒng)在能量節(jié)約方面作用明顯,能耗降低約44%。搭建了ESC實驗臺架。通過ESC臺架實驗,獲得了在模擬實際工況下ESC響應敏捷性、穩(wěn)定性和轉差回收與損耗的實驗數據,實驗結果表明ESC響應敏捷,穩(wěn)定性好,且能夠較好實現轉差能量回收,損耗較少。
【關鍵詞】：重型車輛 電控液壓助力轉向 全局功率匹配 轉向阻力矩 操縱穩(wěn)定性 節(jié)能機理
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 汽車轉向系統(tǒng)概述及分類12-16
• 1.1.1 液壓助力轉向系統(tǒng)13-14
• 1.1.2 電液助力轉向系統(tǒng)14-15
• 1.1.3 電子助力轉向系統(tǒng)15-16
• 1.1.4 線控助力轉向系統(tǒng)16
• 1.2 電磁離合器概述16-17
• 1.3 課題研究的目的及意義17-18
• 1.4 課題主要研究內容18-20
• 第二章 E-ECHPS系統(tǒng)組成與建模20-38
• 2.1 E-ECHPS系統(tǒng)組成及工作原理20-23
• 2.1.1 E-ECHPS系統(tǒng)基本組成20-21
• 2.1.2 E-ECHPS系統(tǒng)工作原理21
• 2.1.3 ESC結構和工作原理21-23
• 2.2 E-ECHPS系統(tǒng)建模23-29
• 2.2.1 機械子系統(tǒng)模型23-24
• 2.2.2 液壓子系統(tǒng)模型24-27
• 2.2.3 經驗模型驗證27-29
• 2.3 整車模型建立29-30
• 2.4 轉向阻力矩模型30-34
• 2.4.1 原地阻力矩模型31
• 2.4.2 車輛行駛時的轉向阻力矩模型31-34
• 2.5 建立聯(lián)合仿真模型34-37
• 2.6 本章小結37-38
• 第三章 E-ECHPS全局功率匹配設計38-61
• 3.1 E-ECHPS全局功率匹配原理38-40
• 3.1.1 負載與泵的功率匹配39
• 3.1.2 泵與動力源的功率匹配39-40
• 3.1.3 全局功率匹配40
• 3.2 全局功率匹配助力特性設計40-51
• 3.2.1 轉向瞬時阻力矩確定40-41
• 3.2.2 駕駛員理想轉向盤力矩分析41-43
• 3.2.3 特征車速下的全局功率匹配助力特性43-48
• 3.2.4 等效轉向阻力矩的實際測量48-51
• 3.3 E-ECHPS全局功率匹配控制方法51-54
• 3.3.1 ESC的控制要求51-52
• 3.3.2 ESC的雙閉環(huán)控制52-53
• 3.3.3 ESC控制仿真分析53-54
• 3.4 E-ECHPS全局功率匹配仿真驗證54-59
• 3.4.1 全局功率匹配助力特性仿真54-56
• 3.4.2 轉向操縱穩(wěn)定性仿真56-59
• 3.5 本章小結59-61
• 第四章 E-ECHPS系統(tǒng)能耗分析61-73
• 4.1 E-ECHPS系統(tǒng)節(jié)能原理61-64
• 4.1.1 HPS系統(tǒng)轉向油泵轉速-流量特性61-62
• 4.1.2 E-ECHPS系統(tǒng)轉向泵轉速-流量特性62-63
• 4.1.3 E-ECHPS轉差能量回收63-64
• 4.2 E-ECHPS系統(tǒng)能量流分析64-65
• 4.2.1 能量流理論64
• 4.2.2 E-ECHPS系統(tǒng)能量流64-65
• 4.3 E-ECHPS系統(tǒng)能耗模型65-67
• 4.3.1 轉向油泵能耗模65-66
• 4.3.2 轉閥損耗66
• 4.3.3 液壓管路損耗66
• 4.3.4 ESC的損耗66-67
• 4.3.5 E-ECHPS系統(tǒng)總瞬時損耗模型67
• 4.4 多種工況下的能耗對比67-71
• 4.4.1 直線行駛工況67-69
• 4.4.2 轉向行駛工況69-71
• 4.4.3 綜合損耗對比71
• 4.5 本章小結71-73
• 第五章 E-ECHPS系統(tǒng)臺架實驗73-80
• 5.1 ESC實驗臺架73-74
• 5.2 實驗儀器74-75
• 5.3 調速實驗75-76
• 5.4 轉差能量回收實驗76-79
• 5.5 本章小結79-80
• 第六章 總結與展望80-82
• 6.1 總結80-81
• 6.2 展望81-82
• 參考文獻82-85
• 致謝85-86
• 攻讀學位期間參加的科研項目及學術成果86

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本文編號：586349