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基于全局功率匹配的E-ECHPS系统助力特性设计与能耗分析
| 论文题名： | 基于全局功率匹配的E-ECHPS系统助力特性设计与能耗分析 |
| 关键词： | 重型车辆;节能机理;全局功率匹配;E-ECHPS系统;助力特性;能耗分析 |
| 摘要： | 当前，重型车辆仍旧普遍沿用助力特性单一的液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），因其设计特点，导致车辆在转向过程中无法实现低速轻便与高速“路感”的良好兼容。同时，因 HPS系统助力转向油泵由发动机直接驱动，转向油泵转速随车速升高而增大，容易超出溢流阀限，产生较大溢流损失，导致转向系统能耗较高，造成整车能耗偏大，燃油经济性下降。针对以上不足，根据所研究的电磁离合器式电控液压助力转向系统（ Electromagnetic Clutch-Electrical Controlled Hydraulic Power Steering，简称E-ECHPS）的系统结构优点，通过在发动机与转向器转向油泵之间增设一套电磁离合器（Electromagnetic Clutch-Electrical，简称ESC）装置，在实现输出助力可调的同时，基于全局功率匹配原理设计助力特性曲线，实现了转向系统低速轻便与高速“路感”的统一，并兼顾了系统节能性。本文通过如下内容对整个系统进行建模与仿真，并进行了ESC的相关台架实验，为后续的开发工作积累了理论基础： 在对E-ECHPS系统和ESC的结构组成及工作原理的分析基础之上，建立了AMESim与Matlab/Simulink的动态联合仿真模型。根据转向阻力矩的形成原理及数学模型，推导出了特定车速下的转向阻力矩分布情况。并利用实验，验证了ESC经验公式的准确性。 基于全局功率匹配原理，设计了全局功率匹配的助力特性。该助力特性通过接受瞬时转向阻力矩信号调节ESC输入电流大小，通过改变ESC转差实现系统输出助力矩与转向阻力矩的匹配。设计了E-ECHPS系统的双闭环控制方法，并在此基础上对全局功率匹配助力特性及整车模型进行联合仿真，结果表明在改变转向阻力矩而不改变输入力矩的情况下，全局功率匹配助力特性很好地适应了转向阻力矩的变化情况，使系统输出助力跟随阻力矩发生相应变化，克服了传统助力特性的设计不足；同时通过对E-ECHPS系统与HPS系统操纵稳定性的仿真实验对比，E-ECHPS系统能够显著提高重型车辆在转向时的低速轻便性与高速“路感”。 在对比 HPS系统的基础上，研究了 E-ECHPS系统的节能机理。通过对E-ECHPS系统的能量流特性进行分析，对本系统各环节能耗建立相应模型，并进行多工况仿真。通过仿真数据对比，结果表明E-ECHPS系统较HPS系统在能量节约方面作用明显，能耗降低约44％。 搭建了ESC实验台架。通过ESC台架实验，获得了在模拟实际工况下ESC响应敏捷性、稳定性和转差回收与损耗的实验数据，实验结果表明 ESC响应敏捷，稳定性好，且能够较好实现转差能量回收，损耗较少。 |
| 作者： | 邵凯 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 江浩斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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