一種汽車電動助力轉向特征車速區間劃分方法
【專利摘要】本發明公開了一種汽車電動助力轉向特征車速區間劃分方法，在車輛側向加速度穩態增益相對車速的變化關系曲線中，曲線呈非線性變化的區域設置較密集的特征車速點，曲線呈線性變化的區域不設置特征車速點。基于側向加速度穩態增益相對車速的斜率變化，將側向加速度穩態增益曲線分成A?E共5個區域。當車速在區域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，保證泊車工況的轉向盤力矩水平；當車速位于區域B和D時，側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；當車速位于區域E時，側向力隨車速呈現出較弱的非線性變化，特征車速點可以比較稀疏；當車速位于區域C時，側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向特征車速區間劃分方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種汽車電動助力轉向特征車速區間劃分方法，更具體的說，它涉及一種用于汽車電動助力轉向助力特性曲線匹配標定的助力特性車速區間劃分方法。
【背景技術】
[0002]汽車電動助力轉向系統作為電子技術與轉向系統相結合的產物，緊扣現代汽車發展的低碳、環保、安全三大主題，在提供助力、減輕駕駛員操縱負擔的同時，也能夠提高汽車轉向性能，以其優越的性能和特點有逐步替代液壓助力轉向的趨勢。
[0003]汽車電動助力轉向助力特性是指助力電機提供的助力隨汽車運動狀況(車速和轉向盤力矩)變化而變化的規律，它是電動助力轉向的控制目標。助力特性是否合理決定著電動助力轉向的助力性能。理想的助力特性應能充分協調好轉向輕便性與路感的關系，并提供給駕駛員與手動轉向盡可能一致的、可控的轉向特性。電動助力轉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。對于電動助力轉向助力特性曲線特征車速的確定，目前主要依靠調試人員的主觀感覺，造成實車匹配標定效率低下。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是克服了現有技術存在的問題，提出了一種汽車電動助力轉向特征車速區間劃分方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明是采用如下技術方案實現的。
[0006]1.選取國產某合資緊湊電動助力轉向車型為對標車，進行轉向盤轉角輸入為170deg的穩態圓周試驗。由穩態回轉試驗中轉向盤力矩相對車速的關系曲線，可知:當轉向盤轉角輸入一定時，理想的轉向盤力矩水平應與車速基本呈線性關系。
[0007]2.搭建電動助力轉向系統仿真平臺，進行無助力下轉向盤轉角輸入為170deg的穩態圓周試驗。由轉向盤力矩相對車速的關系曲線，可以看出，轉向角輸入一定時，理想的助力應當是隨車速連續變化的非線性函數，這將會使實車標定工作極為復雜。
[0008]3.汽車穩態轉向時，除去恒定的系統摩擦的影響，轉向盤力矩的變化趨勢即是前軸側向力或車輛側向加速度的變化趨勢。因此，采用側向加速度穩態增益替代轉向盤轉矩隨車速的變化關系曲線。基于搭建的電動助力轉向系統仿真平臺，進行170deg轉向盤轉角輸入下的穩態圓周試驗，在車輛側向加速度穩態增益與車速的變化關系中，曲線呈非線性變化的區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域不設置特征車速點。
[0009]技術方案中所述的根據車輛側向加速度穩態增益隨車速的變化關系曲線，確定電動助力轉向助力特性特征車速點是指:根據側向加速度穩態增益相對車速的斜率將側向加速度穩態增益分成A-E共5個區域。當車速在區域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，保證泊車工況的轉向盤力矩水平；當車速位于區域B和D時，側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；當車速位于區域E時，側向力隨車速呈現出較弱的非線性變化，特征車速點可以比較稀疏；當車速位于區域C時，側向力隨車速呈線性變化，不設置特征車速。
[0010]總的來說，該發明基于汽車側向加速度穩態增益確定了電動助力轉向助力特性車速區間劃分方法，為電動助力轉向助力特性的匹配標定提供了參考依據。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明所述的對標車穩態圓周試驗時轉向盤力矩相對車速的關系曲線。
[0012]圖2是本發明所述的汽車電動助力轉向系統仿真平臺結構示意圖。
[0013]圖3是本發明所述的穩態圓周試驗無助力時轉向盤轉矩隨車速的仿真曲線。
[0014]圖4是本發明所述的穩態圓周試驗下汽車側向加速度穩態增益隨車速的變化關系曲線。
[0015]圖中:1.電動助力轉向控制系統模型，2.CarSim車輛模型，3.電動助力轉向控制器，4.電機模型，5.電機電樞電壓，6.電機電流，7.轉向盤轉矩，8.車速，9.轉向小齒輪角速度，10.電機助力矩。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明作詳細的描述。
[0017]參閱圖1，選取國產某合資緊湊電動助力轉向車型為對標車，進行轉向盤轉角輸入為17 Odeg的穩態圓周試驗。由對標車在穩態回轉試驗下轉向盤力矩相對車速和側向加速度的關系曲線。可知:當轉向盤轉角輸入一定時，轉向盤力矩水平與車速基本呈線性關系。
[0018]參閱圖2，搭建電動助力轉向系統仿真平臺，包括基于Matlab/Simulink的電動助力轉向控制系統模型I和基于CarSim軟件的車輛模型2。其中，電動助力轉向控制系統模型I輸出電機助力矩10給CarSim車輛模型2，CarSim車輛模型2輸出轉向盤力矩7、車速8和轉向小齒輪角速度9給電動助力轉向控制系統模型。電動助力轉向控制系統模型I包括電動助力轉向控制器3和電機模型4，其中，電動助力轉向控制器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給電動助力轉向控制器3，最終實現Mat Iab與CarSim的聯合仿真。
[0019]參閱圖3，穩態圓周試驗無助力時轉向盤轉矩隨車速的仿真曲線，圖中實線為電動助力轉向系統仿真模型在170deg轉向盤轉角輸入下，轉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:在特定的轉向角輸入下，要使轉向盤力矩分別為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:轉向角輸入一定時，理想的助力應當是隨車速連續變化的非線性函數，如:從BI連續變化到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，實現理想的轉向盤力反饋；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間的轉向盤力矩低于理想值。由于圖3中的實線是轉向盤力矩，除去恒定的系統摩擦的影響，該曲線亦是前軸側向力或車輛側向加速度的變化趨勢。考慮到轉向角度輸入恒定，采用側向加速度穩態增益曲線來替代圖3。
[0020]參閱圖4，基于車輛的側向加速度穩態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:側向加速度穩態增益與車速變化關系中，曲線呈非線性變化的區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域不設置特征車速點。根據側向加速度穩態增益相對車速的斜率可以分成A-E所示的5個區域。其中，當車速在區域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，保證泊車工況的轉向盤力矩水平；當車速位于區域B和D時，側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；當車速位于區域E時，側向力隨車速呈現出較弱的非線性變化，特征車速點可以比較稀疏；當車速位于區域C時，側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向特征車速區間劃分方法，其特征在于在車輛側向加速度穩態增益相對車速的變化關系曲線中，曲線呈非線性變化的區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向特征車速區間劃分方法，其特征在于，根據側向加速度穩態增益相對車速的斜率變化，將側向加速度穩態增益分成A-E共5個區域，當車速在區域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，保證泊車工況的轉向盤力矩水平；當車速位于區域B和D時，側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；當車速位于區域E時，側向力隨車速呈現出較弱的非線性變化，特征車速點可以比較稀疏；當車速位于區域C時，側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】長春工業大學