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科研成果

汽车电动助力转向及其控制系统关键技术研究与应用

2013-10-14

成果名称:汽车电动助力转向及其控制系统关键技术研究与应用

获奖名称:教育部科技进步二等奖

主要完成人:陈龙,江浩斌,袁朝春 等。

参与单位:江苏超力电器有限公司

项目背景

电动助力转向(EPS)具有安全、节能、环保等优点,对改善汽车的驾驶轻便性、操纵稳定性和安全性有重要作用。目前,国内还没有与中高档汽车良好匹配的自主EPS产品。本项目组在相关科研项目的支持下,进行了EPS关键技术研发,以突破EPS技术瓶颈。

关键技术和创新

1)提出了一种新的EPS助力扭矩确定规则,创新设计了MVT型助力特性曲线,根据载荷、车速、方向盘转矩合理调整助力系数,兼顾了汽车低速时的操纵轻便性和高速时的稳定性;提出基于μ综合的EPS控制系统设计理论和方法,车身姿态得到有效控制,外界干扰和参数摄动的影响减小;构建了EPS多模式切换混杂控制器结构,针对助力、回正和阻尼控制模式分别设计柔性PID、模糊PID和Bang-Bang PID控制策略及切换监督器和稳定监督器,大大改善控制品质。理论研究具有较高学术价值,在同类研究中尚属首次。

2)攻克了EPS直流电机设计、制造及其控制的关键技术难题,自主开发转子斜磁极、定子冲片激光焊接等工艺,掌握了超低波纹转矩直流电机制造的核心技术;采用自适应补偿智能控制方法消除转矩谐波分量和电机参数变化引起的波纹转矩,突破了直流电机波纹转矩控制技术瓶颈;采用BALDOR矢量控制和虚拟仪器技术,首创了直流电机综合性能试验装置;基于紧急转向工况下电流补偿和高可靠性电机驱动技术,解决了EPS的换向滞后问题,达到国际先进水平。

3)发明了EPS直流电机的H桥驱动装置,可降低MOS管的功耗损失、提高H桥驱动效率和EPS可靠性,有效防止因紧急大转弯等特殊工况而造成MOS管以及电机电流突变对转向系统的影响,处于国内领先水平。

4)创新设计并实现了EPS试验系统和测试新方法,用于模拟车辆在实际行驶工况时的EPS助力特性和控制效果;设计的基于典型轿车的试验系统,既可测试控制器性能,又可模拟多种工况下的实车试验。属国内首创。

5)研发的EPS整体性能优于同类产品,主要指标为:助力特性曲线有明显收敛性、对称度≥85%;助力曲线迟滞<1 .3nm;耐冲击试验时电流响应时间≤10ms、方向盘转角≤3°;电机噪声≤68db(a);助力电机正反转扭矩特性曲线对称度≥98%;回正"发飘"和"摆头"现象消除,转向轻便性和路感协调良好,高速时的转向阻尼控制效果显著,车身姿态控制有效,并具有良好的抗干扰性及性能鲁棒稳定性。

应用效果

申请发明专利7项,已授权5项,授权实用新型专利4项;发表论文42篇,被SCI、EI收录20余篇;培养博士和硕士生15名。项目成果在多家转向部件企业和整车企业得到应用,经济和社会效益明显。