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汽车电子的转向系统及其动力学分析 - 汽车电子 - 电子发烧友网

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在汽车系统中,由转向盘到车轮的动力传递系统称为转向系统。众所周知,车辆转向系统是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构;当驾驶员通过手力控制前轮转角时,保证车辆按照驾驶员的意志改变行驶方向。另外在车辆行驶过程中,车轮与路面之间产生的路感通过转向系统传递给驾驶员,使驾驶员可以感知当前车辆的行驶状态。从动力学方面来说当汽车转弯行驶时,全部车轮应绕瞬时转向中心旋转不应有侧滑,否则会加速轮胎磨损降低汽车的行驶稳定性;汽车转向行驶后,在驾驶员松开转向盘条件下转向轮应该能自动返回直线行驶位置;转向系还应保证汽车有较高机动性,具有迅速和小转弯行驶能力等。机械式转向器分为齿轮齿条式和循环球式转向器,齿轮齿条式转向器其结构是一对相互啮合的齿轮齿条。工作原理如下:转向轴带动小齿轮旋转,齿条便做直线运动。靠齿条来带动横拉杆,就可使转向轮转向。循环球式转向器由两级传动副、壳体、钢球和间隙调整装置等组成。工作原理如下:第一级传动副是螺杆螺母传动副,第二级是齿条齿扇传动副,转向螺杆与转向轴连接,转向螺母既是第一级传动副从动件,又是第二级传动副主动件。汽车动力转向系统的转向加力装置可分为气压式、液压式以及电动式。下面主要介绍电动助力转向机构,近年来,EPS在乘用车上面得到了大量的应用,并且还具有一些额外的附加功能:如抗噪声能力以及过载保护能力等。相比较机械式传动系统,电动助力转向系统还包括电动机、电池、传感器以及控制线束。电动助力转向机构可以分为以下三类:其工作原理如下:当驾驶员对方向盘施加扭矩试图转动时,扭矩传感器将转动角位移信号转变为电信号传递到ECU,同时此时车速也传入ECU。根据以上的信号输入,ECU计算出电动机的输出转矩大小和方向并输出信号,最后输出信号通过电流驱动电路驱动电动机。当然此模型的建立忽略了很多条件,比如忽略了转向系统以及悬架的作用,但是依然可以通过此模型建立线性二自由度汽车的运动微分方程组,对车辆加速度在汽车坐标系中分解后,通过列出运动平衡方程组可以得到外力、外力矩以及汽车运动参数的关系式,式中参数分别表示车辆的结构参数以及运动参数。

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