[发明专利]电控液压助力转向系统的随速可变助力特性设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车转向系统，具体是电控液压助力转向系统的随速可变助力特性设计方法。

背景技术

目前大部分的汽车仍然采用液压助力转向系统(HPS)，此转向系统的助力特性是固定的，即转向助力大小不随车速的变化而相应地调节。设计HPS助力特性时如果注重低速转向轻便性，汽车高速转向时，由于转向助力大，驾驶员就会感觉路感不清晰，感觉汽车“发飘”，这样汽车的操纵稳定性和行驶安全性就得不到保证；如果注重高速转向稳定性，那么助力特性在小操纵转矩区更平、更长，牺牲了低速转向的轻便性来提高高速转向的安全性，但是低速转向时就会感觉沉重。

电动助力转向系统(EPS)和电动液压助力系统(EHPS)能使汽车在低速转向时轻便，高速转向时稳定，但是由于其功率有限，不适用于前轴负荷较大的重型车辆。电控液压助力转向系统(ECHPS)在HPS基础上加装电子执行装置，使进入转阀的流量随行驶工况的变化而变化，助力也相应变化，从而实现低速转向轻便，高速转向稳定的目标。ECHPS的动力源依然是发动机，因此适用于重型车辆。

驾驶员在各车速下的转向手感和路感取决于ECHPS的助力特性，ECHPS在各车速下的助力特性与转阀的结构参数、进入转阀的流量有关，因此为了保证驾驶员在各车速下转向时均具有良好的手感和路感，设计ECHPS的随速可变助力特性时就要以驾驶员在各车速下偏好的转向力矩为依据，然后再根据各车速下的转向阻力矩算出助力转矩，由各车速下偏好转向力矩和助力转矩优化转阀参数和进入转阀的流量，这样得出随速可变的助力特性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种电控液压助力转向系统的随速可变助力特性设计方法。

一种电控液压助力转向系统的随速可变助力特性设计方法，包括以下步骤：

步骤1：确定各车速下驾驶员偏好的转向力矩；

步骤2：把各车速下等效到转向盘上的转向阻力矩与偏好的转向力矩相减得到助力转矩；

步骤3：根据助力转矩与偏好的转向力矩计算出助力特性曲线的特征点，以助力特性曲线尽可能靠近特征点为目标优化转阀参数和进入转阀的流量；

步骤:4：由优化的参数和流量生成随速可变助力特性曲线。

进一步的，所述步骤1中驾驶员偏好的转向力矩通过下述方法得到：

步骤1.1：在原车液压转向系统转阀的进口与出口并联电液比例阀，通过控制器控制比例阀的开度从而调节助力大小；

步骤1.2：选择20名驾驶员依次驾驶大客车分别进行原地转向和车速为20Km/h、40Km/h、60Km/h、80Km/h、100Km/h的圆周运动，调整转向盘的转角使每个车速下的侧向加速度为0.3g(g代表重力加速度)，驾驶员轻微转动转向盘，感受转向力矩，如果感觉不合适，调节比例阀直到驾驶员找到满意的转向力矩，记录下结果，最终对多名驾驶员偏好的转向力矩求平均，得到各车速下大客车驾驶员偏好的转向力矩。

进一步的，所述步骤2中各车速下等效到转向盘上的转向阻力矩运用建模、仿真的方法得到：

步骤2.1：建立样车的二自由度整车、转向系统和转向阻力矩的数学模型；

步骤2.2：搭建各系统在MATLAB/Simulink环境下的仿真模型；

步骤2.3：根据原地转向阻力矩的经验公式计算原地转向时等效到转向盘上的转向阻力矩；

步骤2.4：以正弦变化的转向力矩为仿真模型的输入，在无液压助力的条件下分别进行车速为20Km/h、40Km/h、60Km/h、80Km/h、100Km/h时的仿真，取侧向加速度为0.3g(g代表重力加速度)时的转向力矩为相应车速下的等效转向阻力矩。

进一步的，所述步骤3中助力特性曲线特征点通过下述方法得到：

a、从转向轻便性的角度，通常原地转向时偏好的转向力矩T_h0取为3.5N.m，由原地转向的等效转向阻力矩减去转向力矩得到原地转向的助力转矩，由助力转矩根据转向系统的数学模型计算出助力油压p₀，由此得到0Km/h下助力特性曲线的特征点(T_h0,p₀)；