一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向特征車速區(qū)間劃分方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向特征車速區(qū)間劃分方法，在車輛側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益相對車速的變化關系曲線中，曲線呈非線性變化的區(qū)域設置較密集的特征車速點，曲線呈線性變化的區(qū)域不設置特征車速點。基于側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益相對車速的斜率變化，將側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益曲線分成A?E共5個區(qū)域。當車速在區(qū)域A時，車輪與路面間的摩擦力矩變化幅度較大，布置密集的特征車速點，保證泊車工況的轉(zhuǎn)向盤力矩水平；當車速位于區(qū)域B和D時，側(cè)向力隨車速呈較強的非線性變化，布置較密集的特征車速點；當車速位于區(qū)域E時，側(cè)向力隨車速呈現(xiàn)出較弱的非線性變化，特征車速點可以比較稀疏；當車速位于區(qū)域C時，側(cè)向力隨車速呈線性變化，不設置特征車速。
【專利說明】
一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向特征車速區(qū)間劃分方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向特征車速區(qū)間劃分方法，更具體的說，它涉及一種用于汽車電動助力轉(zhuǎn)向助力特性曲線匹配標定的助力特性車速區(qū)間劃分方法。
【背景技術】
[0002]汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為電子技術與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相結合的產(chǎn)物，緊扣現(xiàn)代汽車發(fā)展的低碳、環(huán)保、安全三大主題，在提供助力、減輕駕駛員操縱負擔的同時，也能夠提高汽車轉(zhuǎn)向性能，以其優(yōu)越的性能和特點有逐步替代液壓助力轉(zhuǎn)向的趨勢。
[0003]汽車電動助力轉(zhuǎn)向助力特性是指助力電機提供的助力隨汽車運動狀況(車速和轉(zhuǎn)向盤力矩)變化而變化的規(guī)律，它是電動助力轉(zhuǎn)向的控制目標。助力特性是否合理決定著電動助力轉(zhuǎn)向的助力性能。理想的助力特性應能充分協(xié)調(diào)好轉(zhuǎn)向輕便性與路感的關系，并提供給駕駛員與手動轉(zhuǎn)向盡可能一致的、可控的轉(zhuǎn)向特性。電動助力轉(zhuǎn)向助力特性曲線設計時，需要確定一系列特征車速下電機助力矩隨轉(zhuǎn)向盤力矩的關系曲線，特征車速以外的電機助力矩通過線性插值來計算。對于電動助力轉(zhuǎn)向助力特性曲線特征車速的確定，目前主要依靠調(diào)試人員的主觀感覺，造成實車匹配標定效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是克服了現(xiàn)有技術存在的問題，提出了一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向特征車速區(qū)間劃分方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的。
[0006]1.選取國產(chǎn)某合資緊湊電動助力轉(zhuǎn)向車型為對標車，進行轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角輸入為170deg的穩(wěn)態(tài)圓周試驗。由穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗中轉(zhuǎn)向盤力矩相對車速的關系曲線，可知:當轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角輸入一定時，理想的轉(zhuǎn)向盤力矩水平應與車速基本呈線性關系。
[0007]2.搭建電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真平臺，進行無助力下轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角輸入為170deg的穩(wěn)態(tài)圓周試驗。由轉(zhuǎn)向盤力矩相對車速的關系曲線，可以看出，轉(zhuǎn)向角輸入一定時，理想的助力應當是隨車速連續(xù)變化的非線性函數(shù)，這將會使實車標定工作極為復雜。
[0008]3.汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時，除去恒定的系統(tǒng)摩擦的影響，轉(zhuǎn)向盤力矩的變化趨勢即是前軸側(cè)向力或車輛側(cè)向加速度的變化趨勢。因此，采用側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益替代轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩隨車速的變化關系曲線?；诖罱ǖ碾妱又D(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真平臺，進行170deg轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角輸入下的穩(wěn)態(tài)圓周試驗，在車輛側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益與車速的變化關系中，曲線呈非線性變化的區(qū)域設置較密集的特征車速點，使得相鄰特征車速之間的曲線接近線性變化，曲線呈線性變化的區(qū)域不設置特征車速點。
[0009]技術方案中所述的根據(jù)車輛側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益隨車速的變化關系曲線，確定電動助力轉(zhuǎn)向助力特性特征車速點是指:根據(jù)側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益相對車速的斜率將側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益分成A-E共5個區(qū)域。當車速在區(qū)域A時，車輪與路面間的摩擦力矩變化幅度較大，布置密集的特征車速點，保證泊車工況的轉(zhuǎn)向盤力矩水平；當車速位于區(qū)域B和D時，側(cè)向力隨車速呈較強的非線性變化，布置較密集的特征車速點；當車速位于區(qū)域E時，側(cè)向力隨車速呈現(xiàn)出較弱的非線性變化，特征車速點可以比較稀疏；當車速位于區(qū)域C時，側(cè)向力隨車速呈線性變化，不設置特征車速。
[0010]總的來說，該發(fā)明基于汽車側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益確定了電動助力轉(zhuǎn)向助力特性車速區(qū)間劃分方法，為電動助力轉(zhuǎn)向助力特性的匹配標定提供了參考依據(jù)。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明所述的對標車穩(wěn)態(tài)圓周試驗時轉(zhuǎn)向盤力矩相對車速的關系曲線。
[0012]圖2是本發(fā)明所述的汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真平臺結構示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明所述的穩(wěn)態(tài)圓周試驗無助力時轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩隨車速的仿真曲線。
[0014]圖4是本發(fā)明所述的穩(wěn)態(tài)圓周試驗下汽車側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益隨車速的變化關系曲線。
[0015]圖中:1.電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)模型，2.CarSim車輛模型，3.電動助力轉(zhuǎn)向控制器，4.電機模型，5.電機電樞電壓，6.電機電流，7.轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩，8.車速，9.轉(zhuǎn)向小齒輪角速度，10.電機助力矩。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明作詳細的描述。
[0017]參閱圖1，選取國產(chǎn)某合資緊湊電動助力轉(zhuǎn)向車型為對標車，進行轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角輸入為17 Odeg的穩(wěn)態(tài)圓周試驗。由對標車在穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗下轉(zhuǎn)向盤力矩相對車速和側(cè)向加速度的關系曲線?？芍?當轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角輸入一定時，轉(zhuǎn)向盤力矩水平與車速基本呈線性關系。
[0018]參閱圖2，搭建電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真平臺，包括基于Matlab/Simulink的電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)模型I和基于CarSim軟件的車輛模型2。其中，電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)模型I輸出電機助力矩10給CarSim車輛模型2，CarSim車輛模型2輸出轉(zhuǎn)向盤力矩7、車速8和轉(zhuǎn)向小齒輪角速度9給電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)模型。電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)模型I包括電動助力轉(zhuǎn)向控制器3和電機模型4，其中，電動助力轉(zhuǎn)向控制器3輸出電機電樞電壓5給電機模型4，電機模型4則輸出電機電流6給電動助力轉(zhuǎn)向控制器3，最終實現(xiàn)Mat Iab與CarSim的聯(lián)合仿真。
[0019]參閱圖3，穩(wěn)態(tài)圓周試驗無助力時轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩隨車速的仿真曲線，圖中實線為電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真模型在170deg轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角輸入下，轉(zhuǎn)向盤力矩隨車速變化關系;虛線為圖1中的線性擬合直線。為了達到圖中虛線所示的轉(zhuǎn)向盤力矩特性，就需要在不同車速下提供相應的助力。以圖3中的111^1/11和2510]1/11為例:在特定的轉(zhuǎn)向角輸入下，要使轉(zhuǎn)向盤力矩分別為Al和A2所示線段長度，就需要在相應的輸入力矩下分別提供BI和B2所示線段長度的助力。可以看到:轉(zhuǎn)向角輸入一定時，理想的助力應當是隨車速連續(xù)變化的非線性函數(shù)，如:從BI連續(xù)變化到B2。而這將會使實車標定工作極為復雜。為了簡化，可以僅對特征車速(如圖3中10km/h?30km/h之間，每隔10km/h設定為特征車速)下的助力進行標定。顯然地，當車速在20km/h?30km/h之間時，采用相鄰特征車速下的助力進行線性插值可得到即時的助力，實現(xiàn)理想的轉(zhuǎn)向盤力反饋；當車速在10km/h?20km/h之間時，助力應具有一定的非線性，若采用上述的線性插值，則會導致在此速度區(qū)間的轉(zhuǎn)向盤力矩低于理想值。由于圖3中的實線是轉(zhuǎn)向盤力矩，除去恒定的系統(tǒng)摩擦的影響，該曲線亦是前軸側(cè)向力或車輛側(cè)向加速度的變化趨勢。考慮到轉(zhuǎn)向角度輸入恒定，采用側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益曲線來替代圖3。
[0020]參閱圖4，基于車輛的側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益來劃分若干特征車速點，分別設計各特征車速點下電機助力與轉(zhuǎn)向盤力矩的關系，通過線性插值即可獲得完整的助力特性。特征車速的劃分原則為:側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益與車速變化關系中，曲線呈非線性變化的區(qū)域設置較密集的特征車速點，使得相鄰特征車速之間的曲線接近線性變化；曲線呈線性變化的區(qū)域不設置特征車速點。根據(jù)側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益相對車速的斜率可以分成A-E所示的5個區(qū)域。其中，當車速在區(qū)域A時，車輪與路面間的摩擦力矩變化幅度較大，布置密集的特征車速點，保證泊車工況的轉(zhuǎn)向盤力矩水平；當車速位于區(qū)域B和D時，側(cè)向力隨車速呈較強的非線性變化，布置較密集的特征車速點；當車速位于區(qū)域E時，側(cè)向力隨車速呈現(xiàn)出較弱的非線性變化，特征車速點可以比較稀疏；當車速位于區(qū)域C時，側(cè)向力隨車速呈線性變化，不設置特征車速。
【主權項】
1.一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向特征車速區(qū)間劃分方法，其特征在于在車輛側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益相對車速的變化關系曲線中，曲線呈非線性變化的區(qū)域設置較密集的特征車速點，使得相鄰特征車速之間的曲線接近線性變化，曲線呈線性變化的區(qū)域不設置特征車速點。2.按照權利要求1所屬的一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向特征車速區(qū)間劃分方法，其特征在于，根據(jù)側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益相對車速的斜率變化，將側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益分成A-E共5個區(qū)域，當車速在區(qū)域A時，車輪與路面間的摩擦力矩變化幅度較大，布置密集的特征車速點，保證泊車工況的轉(zhuǎn)向盤力矩水平；當車速位于區(qū)域B和D時，側(cè)向力隨車速呈較強的非線性變化，布置較密集的特征車速點；當車速位于區(qū)域E時，側(cè)向力隨車速呈現(xiàn)出較弱的非線性變化，特征車速點可以比較稀疏；當車速位于區(qū)域C時，側(cè)向力隨車速呈線性變化，不設置特征車速。
【文檔編號】B62D5/04GK105930611SQ201610303137
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】李紹松, 鄭順航, 崔高健, 張邦成, 張裊娜, 盧曉暉, 宗長富, 王祥, 牛加飛, 李斌
【申請人】長春工業(yè)大學