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汽车电动助力转向系统控制策略分析
作者：宋波 陈争 刘林
来源：《科技与创新》2016年第19期
摘 要：汽车转向是汽车性能的重要组成部分之一。随着经济的发展与技术水平的进步，汽车电动助力转向系统得到了快速发展，电动助力转向系统具有节能环保的优势，还有利于汽车性能的优化。主要探讨了汽车电动助力转向系统的控制策略，以供参考。 关键词：汽车；电动助力转向系统；软件设计；助力特性
中图分类号：U463.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.149
Electric Power Steering（电动助力转向系统）简称EPS，是世界汽车电子控制技术发展的研究热点和前沿技术之一。国外汽车电动助力转向已部分取代HPS（传统液压动力转向）。EPS通过对控制器软件的设计，可方便地调节系统的助力特性，使汽车在不同车速下获得不同的助力特性，以满足不同驾驶情况的需求。同时，EPS用电动机直接提供助力，能节约燃料和提高主动安全性，有利于环保。 1 汽车电动助力转向系统结构概述
各种汽车电动助力转向系统的基础结构和位置不同，主要包括转向轴助力结构、齿轮助力结构和齿条助力结构，虽然其位置不同，但基础工作原理相近，其中，最典型的是转向轴助力结构。该结构主要依托输入轴和输出轴的动力，通过基础传动机构引导整体转向拉杆进行车轮转向，还可保证驾驶员在实体操作过程中，输入轴产生规定化的角位移，车速的基础传感器能对基本车速进行测试，并有效传输整体运行信号，实现电控单元的信号采集，从而判断助力大小和助力方向。电控单元可计算相应助力转矩的数值，并及时输出相应的控制信号，指导驱动电路进行电压和电流的供给，从而在电动机输出基本转矩的过程中，推动整体转向轴起到助力转向作用，实现整体实时控制。针对故障和超速情况，该结构可根据基础控制系统的要求，保证在离合器切断的基础上将系统转为机械转向。此外，汽车电动助力转向系统还包括基础信号传感器、助力转向结构和电控单元等，能实现整体信号和运行措施的升级。汽车电动助力转向系统一般为减速结构，在电动机力矩输出的运行中减速增扭，从而完善助力系统的运行。 2 汽车电动助力转向系统基础设计 2.1 汽车电动助力转向系统主控软件
在汽车电动助力转向系统中，基本的转向系统使用单片机系统，对基本信号的处理使用微处理器，可实现对主控芯片集成性功能的优化。在基础设计中，不仅要保证设计出的控制系统短小精干，基础项目成本符合实际，还要保证汽车电动助力转向各子系统的集成结构合理。
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2.2 执行电动结构
在汽车内部的汽车电动助力转向系统是低转速、大扭矩的结构，波动较小，整体转动惯量和尺寸要求较高，因此，要提升可靠性能的基础要求。在该结构基本的工作原理中，直流电动机要根据无刷和有刷结构满足工作要求，实现整体运行原理的统一化。 2.3 扭矩传感器结构
在汽车电动助力转向系统中，扭转传感器主要用于检测转向盘中基础扭转的数值和方向，整体结构非常简单，整体工作性能可靠，基本的精确度数值比较适中。在非接触扭转传感器的运行中，虽然基本的精确度较高，但整体价格偏高。 2.4 主功率逆变器结构
在汽车电动助力转向系统中采用的是基础直流电动机，需要利用基本调解电枢电压实现脉冲效能的优化。在PWM的运行中，基本的蓄电池直流电压变成基础的电压脉冲，能促进整体系统的顺利运行，并保证整体转向能力的优化升级。 3 汽车电动助力转向系统控制策略 3.1 基础助力控制
在汽车转向的过程中，要计算回正力矩与传动比的关系，转向力不能过小，并实现摩擦力的有效控制，减小反冲带来的行车压力。此外，在液压动力转向器中，基础的液压助力基数是固定的，需要相关人员在运行过程中对扭杆的刚度和基础过流面积进行控制，保证汽车电动助力转向系统的助力特性。 3.2 电机输出转矩控制
汽车电动助力转向系统的基本输出转矩主要依据电流控制算法计算和电机转矩控制，需要驾驶员对基础方向盘进行力矩和车速的控制，对目标电流和电机反馈电流进行实际转矩的优化计算和闭环控制，实现整体数据的采集和汇总，并对实际输出转矩与目标转矩的关系进行精细化整合。基础控制系统要依据驾驶人员施加在方向盘上的力矩进行分析，保证基于基本助力特性对电机目标助力和方向进行控制，并针对汽车电动助力转向系统的基本特征进行转向力矩的灵敏度控制，保证助力电机不会因负荷过大而导致故障的发生。 3.3 基础控制方法
汽车电动助力转向系统得到了广泛应用，整体微控制器也得到了升级，促进了汽车的轻便性能和高速转向性能的提高，实现了整体汽车结构的优化。在助力控制中，基本控制结构的项目是在转向过程中进行的，能有效减小整体方向盘的控制阻力，有效地将减速结构对转向性能
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的控制保持在基础控制结构中。在汽车电动助力转向系统软件设计方案的运行中，要根据基本的单片机软件编程语言进行高级语言与低级语言的区分，并利用C语言等技术进行汇编语言程序的升级，主要的运用结构要根据实际运行情况而定。在汽车电动助力转向系统中，基本的结构化程序设计要求非常高，应对整体故障检测和处理模块进行数据化分析，对信号采集和处理模块进行技术分析，并对助力特性算法模块进行必要的运算监控，强化电机控制模块的基本运行，以保证能根据实际情况进行电机助力控制和阻尼控制。只有实现接口电路和斩波电路的合理化运行，才能实现对整体系统的优化控制。在汽车电动助力转向系统软件的设计过程中，基本的转向设计也要具有实时性、可靠性和可维护性，从而保证整体软件的设计能进行调试和修改，实现有机的完善过程，且相关管理人员要对相应汽车电动助力转向系统进行定期的数据处理和收集，保证整体软件实现优化升级。 4 结束语
综上所述，相比于传统的转向系统，EPS结构简单，能较好地满足汽车转向性能的要求，在操纵舒适性、安全性、节能等方面充分显示了其优越性。EPS代表未来助力转向技术的发展方向，作为标准件装备到汽车上，并将在助力转向领域占据主导地位。 参考文献
[1]邱琪.双齿轮式电动助力转向机国产化应用开发[J].内燃机与动力装置，2013（06）. 〔编辑：张思楠〕