摘要:本文针对某款运动型多功能车,在电动助力转向系统软件匹配调校时,存在手力不线性、中高速中间位置感差及方向盘回正差等问题。通过助力曲线调校及转向
系统刚度调试,减小原地力矩波动,增强中间位置感,建立力的线性感,辅助方向盘回正。为后续开发车型做电子助力转向系统软件调校时提供参考方向。
0 引言
电动助力转向系统(Electric Power Steering,缩写EPS)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,主要由扭矩传感器、角度传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。
与液压式助力转向系统相比,电动助力转向系统有很多优点。它可帮助驾驶人减轻体力上和精神上的劳累程度,这是通过“按需”方式来实现的,也就是说,只有当驾驶人需要转向助力时,助力系统才会工作。
驾驶员所需转向助力的大小和手感,是通过对电子控制单元里助力曲线的调试来实现。因此,本文针对汽车电动助力转向系统调试过程进行探讨。
1 软件调试
软件调试是指通过对ECU中助力曲线参数及阻尼补偿参数等的修正,使电机在不同车速下提供不同的助力,达到驾驶员的驾驶需求。
1.1电机输出力矩,即转速曲线参数
针对不同车型,所需电机提供的助力也不同。以某7座运动型多功能车为例(图1),其满载前轴荷为1 050 kg,计算得出齿条最大输出力为8 500 N,当在某车速下需要电机输出力矩为1 N-m时,电机的转速为3 000 r/min。
电机输出力矩,即转速曲线反应电机助力特性,在电机特性曲线的基础上,对ECU中的助力曲线进行调试。一般情况下,电机特性曲线确定后不再进行修正。
1.2转向助力曲线参数
当电机的特性曲线确定时,汽车转向性能的调试即为转向助力曲线(图2)的调试。不同车速下换向时对方向盘施加的扭矩不同,而整车满载前轴荷是固定的,因此需要电动助力转向系统 (EPS)根据输入扭矩的不同,产生对应的输出扭矩,为驾驶员提供转向助力。
配置EPS的汽车,一般要求低速时(0~40 km/h)方向盘手力轻便,中高速时(40~80 km/h)适中,高速时(大于80 km/h)偏重,以保证高速驾驶的安全稳定性。助力曲线中可调整的数值,反应的是曲线输入扭矩区间的斜率。
在某车速下,曲线斜率越大,方向盘上施加的力越小,转向越轻便。随着车速的递增,每条曲线的间隔应保持均匀,在方向盘上反应出手力的均匀增加,线性感较强。
有的汽车在行驶时方向盘在中间位置时,可以左右小浮动的晃动,但是车辆的轨迹不会发生变化,从而给驾驶员一种“不清晰”的感受,所以中间位置感成为转向性能评分的一项指标。在助力曲线中,PO值表示助力“死区”,当在方向盘上施加的手力矩大于EPS的输出力矩,会产生“死区”无响应感觉。适当提升PO值,增大“死区”输出力矩,配合高频增益调整,增强中间位置感。
1.3主动回正参数
汽车的主动回正功能与车轮结构形式、车轮外倾角、主销后倾角、内倾角、四轮参数及前桥总成摩擦力矩相关,所以受影响的因素也较多。带有角度传感器且配备EPS的汽车具备了辅助汽车主动回正功能,回正性能可通过回正曲线(图3)调试。随着车速提升,EPS提供的回正力矩降低,高速时(大于80 km/h)一般是不提供回正力矩的。