電控液壓助力轉向系統的實驗研究

吳海蕾 于樂翔 王華姣 王超民

摘 要：電控液壓助力轉向系統采用電機驅動轉向油泵工作，可以實時調節助力的大小，不但節省轉向燃油消耗，而且解決低速轉向輕便性與高速轉向路感之間的矛盾。本文對其自行設計的電控液壓助力轉向系統進行了助力特性試驗研究，并搭建了ITI-SimulationX模型進行了仿真。最后，通過實車助力特性實驗與仿真結果的對比，驗證所建模型的正確性，為EHPS系統的開發設計提供了良好的理論基礎。

關鍵詞：電控液壓助力轉向系統；助力特性；系統建模；試驗研究

緒論

本實驗主要包括兩個方面：一是搭建實驗臺架如圖5.1，對壓力傳感器和流量傳感器進行標定，為實車實驗采集數據做好準備；二是采用某車進行實車實驗，主要包括助力特性實驗、轉向輕便性實驗、穩態回轉實驗等，將實驗的數據與仿真數據進行對比，驗證所建EHPS模型的正確性。

1 臺架試驗設計

EHPS系統的臺架試驗主要包括模擬車速信號、轉向盤轉矩信號的采集、無刷直流電機的驅動、電機位置信號的檢測、油壓信號的測量、系統流量的測量、電源轉換等。搭建的試驗臺架主要設備包括：BPR-40壓力傳感器、流量傳感器、無刷直流電機、液壓泵、聯軸器、齒輪齒條轉向器、轉向盤測試系統、HCS08 BDM仿真器、各類支架、控制器（ECU）、12V電源、示波器、信號采集卡、計算機。

2 電控液壓助力轉向系統實車試驗

為了驗證本文搭建EHPS系統的模型的正確性，本文采用某車EHPS系統為對象進行實車試驗，分別進行了助力特性實驗、轉向輕便性實驗和實車實驗，研究車速、電機轉速、轉向盤轉矩、轉向盤轉角、液壓缸左右壓力等相互關系，根據實驗數據與仿真數據的對比，驗證模型的正確性。

2.1 實驗儀器

本次實車試驗使用的儀器主要包括BRP-40型壓力傳感器、LWGY-10A型渦輪流量傳感器、F/I-II型電流轉換器、M3INTEGRA型車載測試儀、ZL-1型轉向參數測試儀、DRS-6型車速儀、YD-28型動態應變儀、CROSSBOW型陀螺儀、電源為12V、車載電源24V、220V，其中動態電阻應變儀供電電源為220V，由逆變器轉換獲得，渦輪流量傳感器供電電源為24V電源，其它儀器所用電源基本為車載電源12V。

2.2 實車數據采集測試系統

本文設計的實車試驗的數據采集測試系統的工作原理，如圖1所示，分別通過特定的實驗儀器檢測所需要實驗數據，然后通過車載測試系統采集。BPR-40壓力傳感器檢測液壓助力缸左右缸的壓力，需要通過橋盒連接到動態電阻應變儀上，然后連接到車載測試系統的端口ANA000及端口ANA001；LWGY-10A渦輪流量傳感器檢測的信號油液流量的頻率，不能直接被AD板采集，AD板采集的是電壓信號，因此需要通過F/I-II型頻率電流轉換器把頻率信號換算成電流信號，再將電流信號轉換成電壓信號，連接到車載測試系統的端口ANA002；陀螺儀檢測的車身側向加速度信號連接到車載測試系統的ANA003；轉向盤測試系統檢測到的轉向盤的轉角、轉向盤操縱手力矩、轉向盤轉角的角速度信號分別連接到車載測試系統的端口ANA004、端口ANA005、端口ANA006。車速儀測得的車速信號連接到端口ANA007。

圖1 測試系統原理圖

3 不同車速下的助力特性試驗

在車速60km/h下，設定駕駛員輸入轉向盤轉矩以斜率12N·m/s的斜率輸入，轉向盤轉矩達到6N·m不變變化（以向右轉為例），并保持一段時間，得到各車速下助力缸左右腔的壓力和轉向盤轉矩曲線如圖2所示：P1代表液壓助力缸左缸的壓力，P2代表液壓助力缸右缸的壓力。

由圖2可知，在車速一定時，隨著轉向盤轉矩的增加，液壓助力缸的壓力不斷增加，當轉向盤轉矩增加到6N·m時，油壓不再增加，保持恒定，達到最大值。在同一轉向盤轉矩下，液壓助力缸的工作油壓降低，而且液壓助力缸的工作油壓增長的斜率也不斷減小，試驗結果與設計的助力特性曲線完全符合，而且實驗結果與EHPS的SimulationX模型仿真結果完全吻合，驗證了模型的正確性。

圖2 60km/h時助力缸油壓與轉向盤轉矩關系

結束語

根據電控液壓助力轉向系統的工作結構，搭建實驗臺架，對壓力傳感器和流量傳感器進行標定；通過某車型的汽車助力特性實驗實驗結果和仿真曲線的對比，驗證模型的正確性，滿足汽車低速時的轉向輕便和高速時的路感。

參考文獻

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