試論汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略

李楊

摘 要：目前汽車行業(yè)內(nèi)對電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的應用屬于新興技術(shù)類別的范疇，區(qū)別于傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向模式，電動助力的工作原理是通過電子控制系統(tǒng)的具體操作單元，以傳感器采集信號同時控制助力工作的電動機產(chǎn)生運轉(zhuǎn)，輔助車輛在轉(zhuǎn)向方面的功能實現(xiàn)。以EPS結(jié)構(gòu)圈地傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向能夠避免車輛制造以及使用過程中的故障率問題，同時使專項活動更加輕便，目前已經(jīng)成為了汽車行業(yè)加工制造的重要技術(shù)之一，對這一技術(shù)課題進行研討有利于汽車行業(yè)在未來提升制造技術(shù)可選擇性。

關(guān)鍵詞：汽車技術(shù)；電動助力轉(zhuǎn)向；系統(tǒng)控制

1 引言

人類社會對交通工具的運用以及發(fā)展在任何時代都具有技術(shù)前提性，而汽車自出現(xiàn)起，就已經(jīng)成為了陸地代步交通工具中的佼佼者，到了現(xiàn)代社會更是有著不可替代的作用，人們對汽車的功能指標要求逐漸提升的同時，在細節(jié)層面的優(yōu)化也是汽車發(fā)展的關(guān)鍵點之一。而對于汽車操作，轉(zhuǎn)向是任何駕駛過程中必不可少的操作步驟，除了駕駛員需要按照操作標準進行設備的調(diào)整之外，在汽車內(nèi)部零件以及設備系統(tǒng)的優(yōu)化上，科技水平也在不斷上升，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從傳統(tǒng)的液壓制動到了今天已經(jīng)開始采用電動助力轉(zhuǎn)向，這是技術(shù)上的飛躍，同時也是汽車實用性領(lǐng)域上的一個巨大提升。改變了以往機械傳動在實際操作中的故障率較高的問題，而這一技術(shù)的具體發(fā)展脈絡與汽車行業(yè)的綜合技術(shù)水準提升有著密切關(guān)系。

2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際作用方式探析

電力技術(shù)的飛速發(fā)展使電子工程在各工業(yè)領(lǐng)域應用效率都在逐漸提升，而電動助力系統(tǒng)的使用在汽車行業(yè)也成為了新興技術(shù)之一，在國內(nèi)外的多款品牌車型中都有所應用，其具體的作用方式是通過電子控制系統(tǒng)對汽車電動機的操作，為轉(zhuǎn)向動作提供足夠的輔助動力，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常運作，相比人力進行驅(qū)動，具有更加輕便的特點。在其中主要使用的是模糊控制的概念，能夠通過非線性控制的算法將復雜的駕駛情況進行統(tǒng)合處理，在汽車實際駕駛中能夠取得良好的應用效果[1]。

對汽車領(lǐng)域而言，電動助力系統(tǒng)的引入雖然具有眾多優(yōu)勢，但是對汽車駕駛方向回正以及摩擦力等方面形成的影響則難以稱之為具有積極性。通過模糊控制對這一問題能夠形成良好的解決效果，這也是當前在滿足技術(shù)應用前提下最行之有效的市場解決策略。

3 電動轉(zhuǎn)向助力控制的策略構(gòu)建體系

對于電動助力在轉(zhuǎn)向過程中的作用，主要是通過蝸輪蝸桿型轉(zhuǎn)向減速機構(gòu)，將轉(zhuǎn)矩作用力施加在轉(zhuǎn)向軸上，從而減輕人力操作負擔，讓轉(zhuǎn)向操作的力度更加輕便化并且容易操控。從這一點而言，EPS助力的模式的確有助于轉(zhuǎn)向方案效果的提升。

而從具體設計層面而言，助力的效果主要根據(jù)汽車的運動狀況以及受力情況進行調(diào)整，這一變化本身具有一定規(guī)律，而助力效果在理想化的前提下應同時保證轉(zhuǎn)向的及時以及角度的正確性，同時在操作上應更加重視輕便省力的需求。根據(jù)這幾點需求進行分類，助力形式通常分為直線、折線以及曲線集中。對應的區(qū)域以及轉(zhuǎn)向方式也是根據(jù)實際情況進行調(diào)整。通過實際實驗數(shù)據(jù)分析，在適用性角度而言，直線型以及曲線型都具有明顯的缺點，直線型助力缺乏多樣性的路感效果，并且在操作上無法實現(xiàn)輕便性需求。而曲線型雖然在完成效果上能夠達到需求，但具體操作需要大量數(shù)據(jù)調(diào)整，不利于實際市場應用。因而當前應用最多的還是介于兩者之間的折線型應用策略，加以前文提及的模糊策略輔助，能夠使電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)達到相對完美的實際使用效果[2]。

4 電動助力轉(zhuǎn)向的應用問題解決方案

電動助力轉(zhuǎn)向的顯示效果能夠滿足轉(zhuǎn)向過程中的輕便性需求，但是其同時對其他操作系統(tǒng)的影響也不能忽視，最重要的對方向回正主動控制系統(tǒng)的影響，是需要最優(yōu)先解決的問題。電動助力轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的慣性動力以及阻尼的因素導致回正性能受到影響，所以需要針對這一問題進行調(diào)整。

具體解決方案主要需要控制兩個方面的問題，首先是回正控制，在車輛行駛過程中，通過預制程序?qū)﹄姍C進行操作，使之能夠施加外部力矩，促使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)迅速回正保持駕駛路線的正確性。同時也可以采用阻尼控制系統(tǒng)，主要是針對超幅度調(diào)整的狀況，通過電機轉(zhuǎn)矩的阻尼作用，在方向回正的同時予以阻尼增量操作，從而避免過度調(diào)整。

這兩種具體調(diào)整方式都需要根據(jù)車型不同進行細微的數(shù)據(jù)變化以及參數(shù)調(diào)整，目的在于保證車輛回正的性能達到標準規(guī)格，同時也應該符合駕駛員在車輛駕駛過程中的操作需求以及體驗舒適性[3]。

同時，我們應注意到電動轉(zhuǎn)向助力在電力需求層面的實際應用問題，雖然能夠避免傳統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的傳動故障性，但是車輛在電力轉(zhuǎn)化方面尤其會受到環(huán)境以及具體溫度狀況的影響。對于這一方面的問題，需要根據(jù)實驗模型進行數(shù)據(jù)比對并調(diào)整到最佳狀態(tài)，避免實際車輛運作中出現(xiàn)意外狀況。

5 電動助力轉(zhuǎn)向的車輛控制實證

通過實驗模型進行分析的過程中，對電動助力轉(zhuǎn)向的車輛信息模擬能夠了解車輛在轉(zhuǎn)向過程中的操作效果。首先在不同范圍時速的狀態(tài)下，車輛操作以及加速度轉(zhuǎn)矩的記錄需要符合行業(yè)標準規(guī)范。在20km/h到100km/h的測試區(qū)間中，共分為五個測試速度段位，測試數(shù)據(jù)均達到0.3g的方向盤力矩值，這一實驗數(shù)據(jù)符合汽車行業(yè)對轉(zhuǎn)向力矩的規(guī)范標準需求，因而能夠使電動助力轉(zhuǎn)向的車輛力矩控制達到行業(yè)標準。

因而在實際操作狀態(tài)下，通過模糊控制以及對阻尼、回正性等方面的調(diào)整，能夠?qū)㈦妱又D(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力效果按照駕駛狀況不同進行分類。同時在非標準浮動時速狀態(tài)下，電動助力的效果能夠得到保障，這是對汽車駕駛體驗提升的重點需求。

對于存在應用沖突的主動回正方面，通過對電動助力效果的調(diào)整，以及阻尼方面的細微控制能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向角度控制的快速完成，并且通過實驗數(shù)據(jù)驗證實際操作中的可行性。對電動助力轉(zhuǎn)向采用對應策略進行調(diào)整后，其實際使用適應性足夠滿足體驗需求以及市場化的標準。這一控制策略在實際應用層面已經(jīng)能夠通過技術(shù)標準的檢驗，也證實了電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)未來應用前景的廣泛性[4]。

6 結(jié)束語

電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的應用不僅在汽車領(lǐng)域具有巨大前景，同時對于機械操作，電子工程以及自動化控制系統(tǒng)等多個領(lǐng)域都有良好的發(fā)展態(tài)勢。作為專門技術(shù)而言，具有多方向的延展性以及技術(shù)鉆研的可能性。在實際研究工作中，對于電動助力轉(zhuǎn)向的研究，還可通過以下幾個方向再做分析。

對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的指向性以及阻尼控制的調(diào)整，是汽車工業(yè)中對細節(jié)優(yōu)化的重點，也是對汽車駕駛員手感以及熟悉性提升的關(guān)鍵點，對細節(jié)部件的把握以及材質(zhì)挑選，能夠?qū)⑦@一感受上升到符合市場化需求的程度，也對電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的實際應用能夠產(chǎn)生積極意義。

同時在轉(zhuǎn)向探測方面，除了依靠傳感器還可嘗試應用更為先進化的AI控制系統(tǒng)，通過人工智能對轉(zhuǎn)向角度以及距離警報等細節(jié)部件進行應用，并且加速信號以及交通狀況的分析也可同步交給AI系統(tǒng)處理，使駕駛體驗能夠大幅度提升，將對駕駛技術(shù)的需求降低到能夠更大范圍進行普及的程度，這也是電動助力系統(tǒng)未來發(fā)展的技術(shù)需求重點。

參考文獻：

[1]劉鑫.汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析[J].中國高新科技，2018.

[2]王虎，許曉楠.汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選型研究[J].汽車實用技術(shù)，2017（15）：40-41.

[3]楊杰，冉光偉，馬樂，et al.四輪驅(qū)動汽車電動助力轉(zhuǎn)向控制策略研究[J].汽車實用技術(shù)，2017（14）：61-64.

[4]潘國棟，段敏，王清.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略和仿真技術(shù)的研究[J].汽車實用技術(shù)，2017.