本文關(guān)鍵詞：基于全局功率匹配的E-ECHPS系統(tǒng)助力特性設(shè)計(jì)與能耗分析

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【摘要】：當(dāng)前,重型車輛仍舊普遍沿用助力特性單一的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Hydraulic Power Steering,簡稱HPS),因其設(shè)計(jì)特點(diǎn),導(dǎo)致車輛在轉(zhuǎn)向過程中無法實(shí)現(xiàn)低速輕便與高速“路感”的良好兼容。同時(shí),因HPS系統(tǒng)助力轉(zhuǎn)向油泵由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng),轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)速隨車速升高而增大,容易超出溢流閥限,產(chǎn)生較大溢流損失,導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗較高,造成整車能耗偏大,燃油經(jīng)濟(jì)性下降。針對以上不足,根據(jù)所研究的電磁離合器式電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electromagnetic Clutch-Electrical Controlled Hydraulic Power Steering,簡稱E-ECHPS)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn),通過在發(fā)動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向油泵之間增設(shè)一套電磁離合器(Electromagnetic Clutch-Electrical,簡稱ESC)裝置,在實(shí)現(xiàn)輸出助力可調(diào)的同時(shí),基于全局功率匹配原理設(shè)計(jì)助力特性曲線,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)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(nèi)容對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真,并進(jìn)行了ESC的相關(guān)臺架實(shí)驗(yàn),為后續(xù)的開發(fā)工作積累了理論基礎(chǔ):在對E-ECHPS系統(tǒng)和ESC的結(jié)構(gòu)組成及工作原理的分析基礎(chǔ)之上,建立了AMESim與Matlab/Simulink的動(dòng)態(tài)聯(lián)合仿真模型。根據(jù)轉(zhuǎn)向阻力矩的形成原理及數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出了特定車速下的轉(zhuǎn)向阻力矩分布情況。并利用實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了ESC經(jīng)驗(yàn)公式的準(zhǔn)確性。基于全局功率匹配原理,設(shè)計(jì)了全局功率匹配的助力特性。該助力特性通過接受瞬時(shí)轉(zhuǎn)向阻力矩信號調(diào)節(jié)ESC輸入電流大小,通過改變ESC轉(zhuǎn)差實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出助力矩與轉(zhuǎn)向阻力矩的匹配。設(shè)計(jì)了E-ECHPS系統(tǒng)的雙閉環(huán)控制方法,并在此基礎(chǔ)上對全局功率匹配助力特性及整車模型進(jìn)行聯(lián)合仿真,結(jié)果表明在改變轉(zhuǎn)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(yīng)了轉(zhuǎn)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(yīng)變化,克服了傳統(tǒng)助力特性的設(shè)計(jì)不足;同時(shí)通過對E-ECHPS系統(tǒng)與HPS系統(tǒng)操縱穩(wěn)定性的仿真實(shí)驗(yàn)對比,E-ECHPS系統(tǒng)能夠顯著提高重型車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)的低速輕便性與高速“路感”。在對比HPS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,研究了E-ECHPS系統(tǒng)的節(jié)能機(jī)理。通過對E-ECHPS系統(tǒng)的能量流特性進(jìn)行分析,對本系統(tǒng)各環(huán)節(jié)能耗建立相應(yīng)模型,并進(jìn)行多工況仿真。通過仿真數(shù)據(jù)對比,結(jié)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(shí)驗(yàn)臺架。通過ESC臺架實(shí)驗(yàn),獲得了在模擬實(shí)際工況下ESC響應(yīng)敏捷性、穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)差回收與損耗的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明ESC響應(yīng)敏捷,穩(wěn)定性好,且能夠較好實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)差能量回收,損耗較少。
【關(guān)鍵詞】：重型車輛 電控液壓助力轉(zhuǎn)向 全局功率匹配 轉(zhuǎn)向阻力矩 操縱穩(wěn)定性 節(jié)能機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(zhuǎn)向系統(tǒng)概述及分類12-16
• 1.1.1 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)13-14
• 1.1.2 電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)14-15
• 1.1.3 電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)15-16
• 1.1.4 線控助力轉(zhuǎn)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(nèi)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(jié)構(gòu)和工作原理21-23
• 2.2 E-ECHPS系統(tǒng)建模23-29
• 2.2.1 機(jī)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(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ万?yàn)證27-29
• 2.3 整車模型建立29-30
• 2.4 轉(zhuǎn)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(shí)的轉(zhuǎn)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(jié)37-38
• 第三章 E-ECHPS全局功率匹配設(shè)計(jì)38-61
• 3.1 E-ECHPS全局功率匹配原理38-40
• 3.1.1 負(fù)載與泵的功率匹配39
• 3.1.2 泵與動(dòng)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(shè)計(jì)40-51
• 3.2.1 轉(zhuǎn)向瞬時(shí)阻力矩確定40-41
• 3.2.2 駕駛員理想轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向阻力矩的實(shí)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(yàn)證54-59
• 3.4.1 全局功率匹配助力特性仿真54-56
• 3.4.2 轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性仿真56-59
• 3.5 本章小結(jié)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(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)速-流量特性61-62
• 4.1.2 E-ECHPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)速-流量特性62-63
• 4.1.3 E-ECHPS轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向油泵能耗模65-66
• 4.3.2 轉(zhuǎn)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(shí)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(zhuǎn)向行駛工況69-71
• 4.4.3 綜合損耗對比71
• 4.5 本章小結(jié)71-73
• 第五章 E-ECHPS系統(tǒng)臺架實(shí)驗(yàn)73-80
• 5.1 ESC實(shí)驗(yàn)臺架73-74
• 5.2 實(shí)驗(yàn)儀器74-75
• 5.3 調(diào)速實(shí)驗(yàn)75-76
• 5.4 轉(zhuǎn)差能量回收實(shí)驗(yàn)76-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 總結(jié)80-81
• 6.2 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 致謝85-86
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及學(xué)術(shù)成果86

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1 賈和平;鐘紹華;;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性的仿真分析[J];專用汽車;2006年10期

2 孫立軍;陳龍;趙景波;江浩斌;;汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性研究及試驗(yàn)[J];鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2007年04期

3 胡春花;;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中折線型助力特性的設(shè)計(jì)[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2008年12期

4 陳龍;袁朝春;江浩斌;陸海燕;;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性研究[J];中國機(jī)械工程;2008年09期

5 袁帶英;;汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性的研究[J];機(jī)械與電子;2008年09期

6 向鐵明;易際明;方遒;;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性曲線的設(shè)計(jì)[J];西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年03期

7 趙學(xué)平;李欣;陳杰;汪澍;;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性曲線動(dòng)態(tài)修正方法及其應(yīng)用[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2009年10期

8 江浩斌;楊曉峰;宋海兵;劉雁玲;;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06期

9 謝鵬;顧力強(qiáng);;基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性研究[J];傳動(dòng)技術(shù);2011年01期

10 余為清;熊國良;梁占峰;;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性曲線的分析與改進(jìn)[J];拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車;2011年03期

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1 周金;周賢杰;李倩;;轎車方向盤助力特性分析計(jì)算[A];“廣汽部件杯”廣東省汽車行業(yè)第六期學(xué)術(shù)論文集[C];2011年

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1 袁朝春;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)μ分析與綜合控制及試驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2007年

2 劉喜東;大客車EPS助動(dòng)力矩及控制策略研究[D];長安大學(xué);2009年

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1 聶駿;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的建模與仿真分析研究[D];河南科技大學(xué);2015年

2 金亞運(yùn);某車型EPS系統(tǒng)特性匹配研究及其評價(jià)分析[D];重慶大學(xué);2015年

3 于爽;基于模糊理論的EPS系統(tǒng)助力控制策略研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2016年

4 邵凱;基于全局功率匹配的E-ECHPS系統(tǒng)助力特性設(shè)計(jì)與能耗分析[D];江蘇大學(xué);2016年

5 余樹洲;汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性的仿真研究[D];大連理工大學(xué);2006年

6 岳伯陶;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性和控制算法研究[D];吉林大學(xué);2005年

7 左波;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

8 裴學(xué)杰;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性研究[D];中北大學(xué);2014年

9 張立博;汽車電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性的研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2014年

10 潘利軍;基于模糊策略的EPS控制系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2008年

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