纯电动汽车用电动助力转向系统的研究

【摘要】：电动助力转向系统以结构简单、安装方便、节能环保以及可以改善转向操纵性能和提高行驶安全性等优点，逐步取代了液压助力转向系统，代表了未来助力转向系统的发展方向。纯电动汽车是以解决环境问题和能源危机为代表的新能源汽车，以蓄电池为动力源、本身没有内燃机的特点，决定了其助力转向系统要采用电动助力转向系统的必要性。另外，在电动助力转向系统的控制系统等方面，纯电动汽车与传统燃油汽车存在着差异。因此，研究纯电动汽车用电动助力转向系统具有重要的意义。 对电动助力转向系统的减速机构以及控制系统进行了深入研究。具体研究内容和主要工作如下： 第一、通过对现有电动助力转向系统减速机构的研究，提出了用磁场调制式磁性齿轮作为电动助力转向系统的减速装置，对磁场调制式磁性齿轮进行了理论研究，设计了其用于电动助力转向系统的基本结构。 第二、对电动助力转向系统控制策略和助力特性进行了研究，确定了基本助力控制模式采用的控制策略；用模糊控制策略实现了纯电动汽车用电动助力转向系统的助力特性曲线。仿真结果表明基于模糊控制的助力特性控制策略，符合纯电动汽车电动助力转向系统实际转向过程中对助力的要求。 第三、建立了电动助力转向系统仿真模型，对电机电流的控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明，电流控制器针对目标电流具有较高的响应速度和良好的跟随性，可以很好地满足实际转向系统的使用要求。 第四、设计了纯电动汽车用电动助力转向系统的电子控制单元的硬件方案和控制系统软件流程图。 【关键词】：电动助力转向系统 纯电动汽车 磁场调制式磁性齿轮 simulink仿真 电子控制单元
【学位授予单位】：河北联合大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.72;U463.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 第1章 文献综述11-18
• 1.1 课题来源11
• 1.2 汽车转向系统概述11-14
• 1.2.1 汽车转向系统的发展11-12
• 1.2.2 汽车电动助力转向系的分类及优点12-14
• 1.3 电动助力转向系统的国内外发展研究概况14-16
• 1.3.1 国外发展概况14-15
• 1.3.2 国内发展概况15-16
• 1.4 课题研究的意义16
• 1.5 课题研究的主要内容16-17
• 1.6 本章小结17-18
• 第2章 电动助力转向系统减速机构设计18-36
• 2.1 电动助力转向系统组成及工作原理18-19
• 2.1.1 电动助力转向系统的组成18
• 2.1.2 电动助力转向系统工作原理18-19
• 2.2 EPS 系统用减速机构的分析19-22
• 2.2.1 蜗轮蜗杆减速机构19
• 2.2.2 滚珠式减速齿轮机构19-20
• 2.2.3 行星齿轮减速机构20-21
• 2.2.4 皮带轮减速传动机构21
• 2.2.5 新型减速装置——磁场调制式磁性齿轮21-22
• 2.3 磁场调制式磁性齿轮原理22-31
• 2.3.1 FMMG 变比原理23-24
• 2.3.2 FMMG 的二维有限元分析24-26
• 2.3.3 调磁环的磁场调制作用26-30
• 2.3.4 磁场调制式磁性齿轮静态转矩特性30-31
• 2.4 EPS 系统采用磁性齿轮的基本结构31-32
• 2.5 EPS 系统用扭矩传感器32-33
• 2.6 EPS 系统用助力电动机33-34
• 2.7 EPS 系统的电子控制单元34
• 2.8 本章小结34-36
• 第3章 纯电动汽车 EPS 系统控制策略与助力特性36-50
• 3.1 EPS 系统控制模式36-37
• 3.1.1 助力控制模式36
• 3.1.2 回正控制模式36-37
• 3.1.3 阻尼控制模式37
• 3.2 电动助力转向系统控制策略研究37-40
• 3.2.1 EPS 系统控制策略对比分析37-39
• 3.2.2 助力控制策略的确定39-40
• 3.3 纯电动汽车 EPS 系统助力特性40-42
• 3.3.1 助力特性的概述40
• 3.3.2 常用的助力特性曲线40-41
• 3.3.3 系统对助力特性曲线的要求41-42
• 3.4 纯电动汽车 EPS 系统助力特性曲线设计42-49
• 3.4.1 助力特性目标电流模糊控制器的设计42-46
• 3.4.2 目标助力电流模糊控制器仿真分析46-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 EPS 控制系统仿真分析50-62
• 4.1 EPS 系统建模50-53
• 4.1.1 机械转向系统模型50-52
• 4.1.2 电动助力转向系统模型52-53
• 4.2 机械转向系统仿真53-56
• 4.2.1 机械转向系统 Simulink 仿真模型建立53-55
• 4.2.2 机械转向系统仿真分析结果研究55-56
• 4.3 电动助力转向系统仿真分析56-61
• 4.3.1 电动助力转向系统仿真模型56-59
• 4.3.2 仿真结果及其分析59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 纯电动汽车 EPS 系统电子控制单元设计62-70
• 5.1 EPS 系统 ECU 整体控制结构62
• 5.2 系统控制芯片选型及系统电路62-64
• 5.2.1 系统芯片选型62-63
• 5.2.2 系统主控电路63
• 5.2.3 系统电源电路设计63-64
• 5.3 电机功率主回路64-65
• 5.4 传感器接口电路65-66
• 5.4.1 转矩传感器接口电路65
• 5.4.2 车速信号接口电路65-66
• 5.5 电流采集电路66-67
• 5.6 控制系统软件设计67-69
• 5.7 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 导师简介76-77
• 作者简介77-78
• 学位论文数据集78

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