商用车全车质量EPS系统助力特性仿真分析
eps 助力控制策略和测试研究分析
车辆工程技术9车辆技术EPS 助力控制策略和测试研究分析段金萍（长城汽车股份有限公司,河北 保定 071000）摘 要：伴随汽车行业的日益发展，人们对转向功能的要求日益增高。
EPS 系统油耗低、运作时间短，凭借可控的助力系统性能日益受到人们的关注。
笔者探讨了EPS 系统的控制策略，根据常规PID、电机补偿机制、扭转力矩变化率等策略，并根据与样车的对比测试，得出该策略符合行业标准，顺应了汽车行业的发展大趋势。
关键词：EPS 助力控制；测试研究分析；大趋势0 引言 近年来，我国汽车需求量不断增加，汽车行业也正处于迅猛发展的态势，在需求量不断上升的同时，消费者也对汽车的质量提出了更高的要求，驾车体验也逐渐要求汽车的能耗低，性价比高，性能强。
最近一段时间，我国新能源汽车行业发展迅速，传统意义上的转向系统包括机械和液压都已无法满足现阶段消费者的需求。
在如此背景之下，EPS 即电子助力转向系统应运而生。
1 电子助力转向系统（EPS）概述 所谓EPS，其实是英文Electric Power Steering 的缩写，即电子助力转向系统。
汽车的发展历史上，转向系统从最初的机械到液压再到电控液压，最后来到了电子助力转向系统。
相比于传统的动力转向系统，电子助力转向的特征优势体现于以下两个方面： （1）油耗低，运作时间短。
通常的液压助力转向系统，无论汽车是否在行进过程中出现转向，它都在运作，都会消耗发动机动力，然而电子助力转向系统则不会这样，它只会在转向时运作，非转向时不消耗动力。
因此，可以有效降低汽车燃油消耗。
（2）驾车时适应性强，助力大小可控。
传统的液压助力转向系统，其所提供的转向助力无法随车速的变化而变化。
换句话说，如果当驾驶员在高速公路上行进时，转向动力小，就会出现转向困难，车辆的整体稳定性不强，驾驶员也缺少安全感。
然而，在电子助力转向系统下，车辆的转向适应性更强，车辆低速时，转向助力较大，车辆高速时，转向助力小，更有利于驾驶员的把控，提升车辆稳定性。
汽车电动助力转向系统的静态模型与助力特征[整理版]
![汽车电动助力转向系统的静态模型与助力特征[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/32dfa4e07d1cfad6195f312b3169a4517723e51c.png)
汽车电动助力转向系统的动态模型与助力特性在实现助力转向过程中，当转向盘转矩已知时，助力电动机提供多大转矩才最合适，这是实现控制系统的核心，亦即准确求出助力特性。
该助力特性反映了转向盘转矩和助力电动机提供的助力力矩之间的关系，在分析助力电机的助力特性之前，我们先来建立电动助力转向的动态模型。
1 汽车电动助力转向系统的动态模型图1电动助力转向系统的动态模型下面进行EPS 动力学模型的建立，为了建模和分析的方便，控制参数做如下设定：转矩传感器当做扭力杆，其刚度s k 、转动惯量s J 、旋转角度s θ、阻尼系数s b ；与齿条连接的小齿轮的半径s r ；小齿轮带动齿条移动，齿条质量m 、位移量x 、阻尼系数b ； 方向盘输入力矩d T ；传动放大比是G ；转向阻力TR F ；转矩传感器测量值y ；传感器的量测噪声t V ； 助力转矩a T ；负载转矩T ；助力电机产生的电磁力矩m T ；电机特性系数a k ；助力曲线特征值v K ，电机电流为I 。
如图 3.1 是EPS 系统动态模型，系统动力学方程建立如下：扭杆动力学方程:s s s ss d s s b r x k T J θθθ ---=)( （1）齿条动力学方程:TR sa s s s s F xb r T r x r k x m --+-= )(θ （2）转矩传感器方程:t s s s V r x k y +-=)(θ （3）助力电机转矩方程：I k T a m = （4）助力特性方程：y K I v =（5）减速器转矩方程：m a GT T = （6）负载转矩：y T T a += （7）该系统中方向盘转矩d T 为指令输入，输出量为助力转矩a T ，此外还要考虑干扰因素。
式(l)描述了扭杆的转矩关系，作用在扭杆上的转矩主要有方向盘输入转矩、输出轴对扭杆的反作用转矩。
式(2)描述了齿条的受力情况，施加在齿条上的力是由方向盘手力、助力电机转转产生的作用力、路面扰动三方面所引起的。
汽车电动助力转向特性分析-标准排版的本科论文
汽车电动助力转向特性分析摘要：汽车电动助力转向系统(Electric Power Steering System简称EPS)是近年来发展起来的种新型动力转向系统，具有节能、质量轻、安全、环保等一系列优点，正逐步取代传统的液压助力转向系统，成为未来汽车转向系统的发展方向，其出现并迅速成为世界汽车技术研究的热点。
汽车转向系统的发展经历了从简单的纯机械转向系统、液压助力转向系统，电控液压助力转向系统，到更为节能、操纵性能更好的电动助力转向系统这几个阶段。
本文论述了EPS的特点、工作原理、结构组成、国内外的研究现状，通过对EPS各组成部分和汽车转向系统的分析出了EPS性能评价指标，并对三种助力特性曲线的特点进行了分析和比较。
EPS系统作为今后汽车转向系统的发展方向，这给EPS带来了更加广阔的应用前景。
关键词：电动助力转向；特性；发展Electric Power Steering Characteristics were AnalyzedAbstract ：EPS is a new type of automobile steering system，which has the advantages of saving fuel，light，safety and producing less pollution. EPS is taking the place of HPS gradually and becoming the trend of steering system. It is rapidly become the hotspots in the research of automobile technology of the world.The developing process of steering system has experienced several phases from the simple Mechanical Steering System, Mechanical-Hydraulic Steering System to Electric-Hydraulic Steering System，till the Electric Power Steering System(EPS) with lower energy consumption and higher performance.The article discusses the characteristics of EPS，working principle，composition and the research status of domestic and abroad. Through the analysis of components of EPS system and the steering system, then the state function of the combination system model was deduced and the model for simulation was built in this paper. Given the EPS performance evaluation，analysis and compare the three types of assist characteristic，and then design a new type of assist curve in order to reduce the steering force which based on the parameters of a certain type of car. EPS has a great use in future.Keyword: Electric power steering Characteristic Development目录1 绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外发展状况 (3)1.2.1国外发展状况 (3)1.2.2 国内发展状况 (4)2转向系统的概述 (6)2.1转向系统的发展过程 (6)2.1.1机械式转向系统 (6)2.1.2液压式助力转向系统(HPS) (7)2.1.3电液式助力转向系统(EHPS) (8)2.2电动助力转向系统 (10)2.2.1电动助力转向系统的结构 (10)2.2.2电动助力转向系统的工作原理 (11)2.2.3电动助力转向系统的类型 (13)2.2.4电动助力转向的关键技术 (14)2.2.5电动助力转向系统的优点 (15)3 电动助力转向系统受力与性能分析 (17)3.1电动助力转向系统受力 (17)3.2 理想转向盘力矩的研究 (18)3.3电动助力转向系统性能的主要评价指标 (19)3.3.1 转向回正能力评价 (19)3.3.2 转向轻便性评价 (19)3.3.3 转向盘中间位置操纵稳定性评价 (20)3.3.4 转向盘振动评价 (20)3.3.5 转向路感及路感强度 (21)4 电动助力转向助力特性研究 (22)4.1助力特性曲线定义 (22)4.2转向助力特性曲线设计概述 (22)4.3电动助力特性曲线类型 (23)4.3.1直线型 (24)4.3.2折线型 (25)4.3.3曲线型 (25)4.4不同助力特性曲线参数的影响 (26)5 结论与发展 (29)5.1结论 (29)5.2发展 (29)参考文献 (30)1绪论随着我国经济的持续发展，人民生活水平不断提高，汽车渐渐走入人们生活中，成为现代步伐的工具，而随着汽车保有量的增加以及由此带来的一系列问题，使得“安全、节能、环保”成为未来汽车发展的三大主题。
基于六自由度平台的电动助力转向系统(EPS)试验仿真分析
7310.16638/ki.1671-7988.2021.08.024基于六自由度平台的电动助力转向系统（EPS ）试验仿真分析*郑晓东1，朱留存1,2,3*（1.北部湾大学机械与船舶海洋工程学院，广西 钦州 535011；2.北部湾大学先端科学技术研究院，广西 钦州 535011；3.扬州大学信息工程学院，江苏 扬州 225127）摘 要：通过对电动助力转向系统（EPS ）的原理分析，给出了一种六自由度的电动助力转向系统（EPS ）试验仿真平台，并利用Matlab/Simulink 构建了电动助力转向系统（EPS ）试验仿真平台的仿真模型，用以对于电动助力转向系统在各种实验条件、各种工况下的试验仿真分析，从而得到其在各种情况下所需的助力电流和助力转矩，用于对电动助力转向系统的设计和开发。
关键词：六自由度；电动助力转向系统（EPS ）；电动助力转向系统试验仿真平台；助力转矩；助力电流 中图分类号：U463.4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)08-73-04Simulation Analysis of Electric Power Steering System (EPS) Test Basedon Six Degrees of Freedom PlatformZheng Xiaodong 1, Zhu Liucun 1,2,3*（1.School of Naval Architecture & Ocean Engineering, Beibu Gulf University, Guangxi Qinzhou 535011; 2.Advanced Science and Technology Research Institute, Beibu Gulf University, Guangxi Qinzhou 535011;3.College of Information Engineering, Yangzhou University, Jiangsu Yangzhou 225127）Abstract: Based on the principle analysis of the electric power steering system (EPS), a six-degree-of-freedom electric power steering system (EPS) test simulation platform is given, and use Matlab/Simulink to build a simulation model of the electric power steering system (EPS) test simulation platform, for the simulation analysis of the electric power steering system under various experimental conditions and working conditions, so as to get the boost current and boost torque needed in various situations, for the design and development of electric power steering systems.Keywords: Six degrees of freedom; Electric power steering(EPS); Electric power steering system test simulation platform; Boost torque; Boost currentCLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)08-73-04前言电动助力转向系统的助力特性曲线都是通过对不同车型不同工况的实验数据进行拟合的方法来确定[1]，这样获取试验数据的周期长，研发成本高，需要复杂的数学计算且精度不高，同时在复杂的车况下实验员安全隐患增大。
电动助力转向系统阻尼特性分析及测试方法
第37卷第5期 2015-05(上【99】电动助力转向系统阻尼特性分析及测试方法The analysis and test method of damping characteristicsfor electric power steering system李绍松 1,2, 牛加飞 2, 于志新 2, 李连京 2, 钟博浩 2LI Shao-song1,2, NIU Jia-fei2, YU Zhi-xin2, LI Lian-jing2, ZHONG Bo-hao2(1. 长春工业大学汽车工程研究院 , 长春 130012; 2. 长春工业大学机电工程学院 , 长春 130012 摘要:电动助力转向(Electric Power Steering,EPS在提供转向助力、减轻驾驶员操纵负担的同时,也能够提高汽车转向性能和驾驶舒适性,进而提高汽车的主动安全性。
建立EPS系统仿真验证平台,分析阻尼补偿控制对汽车转向性能影响,结果表明阻尼补偿控制通过设定阻尼补偿控制系数,可改善EPS动态响应及回正性能。
提出EPS系统阻尼特性测试方法,准确获得转向系统阻尼系数,为EPS阻尼补偿控制系数的设定提供参数依据。
关键词:电动助力转向;阻尼特性;阻尼补偿系数中图分类号:U461.6 文献标识码 :A 文章编号:1009-0134(201505(上-0099-03Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2015.05(上.28收稿日期:2014-12-03作者简介:李绍松 (1986 -, 男 , 讲师 , 博士 , 研究方向为汽车动力学仿真与控制。
0 引言EPS 系统作为电子技术与转向系统相结合的产物, 紧扣现代汽车发展的低碳、环保、安全三大主题 [1],在提供助力、减轻驾驶员操纵负担的同时,也能够提高汽车转向性能,以其优越的性能和特点有逐步替代液压助力转向的趋势[2~4]。
EPS 系统增加了转向电机及减速机构,大幅地增加了转向系统的阻尼,这给驾驶员转向过程中带来了更大的“ 粘滞” 感觉,这种感觉的强弱可以通过对转向助力电机施加阻尼补偿力矩来调整 [5]。
汽车EPS助力特性曲线的设计机理及几何特征
任 夏楠 等 ： 汽车 Ｅ Ｐ Ｓ助力特性 曲线 的设计 机理及几何 特征
７ ５
针对 上述 问题 ， 文 中首 先从 Ｅ Ｐ Ｓ助 力 力矩 是 转 向盘 阻力 矩 与驾驶 员理 想转 向盘 力矩 的差 值这 一本 质人 手 ， 建立 低速 和 高 速行 驶 工 况 下 的 转 向盘 阻力
矩模 型 ； 然后 提 出 了一 种用 以描 述 驾 驶 员 理想 转 向
盘力 矩 的参数 化 特性 模 型 ； 进 而提 出 了 以驾驶 员理
想转 向盘 力矩 与 车速 、 转 向盘转 角 、 侧 向加 速度 的关
系 为基础 ， 以边 界 车速 为界 ， 按照 车速 高低 分别 进行 助力 特性 曲线 设计 的观 点 ， 并 详 细 阐述 了低 速 与 高
Ｔ ｅ ｔ Ｈ：（ ｋ ２ ｖ ＋ ｚ ２ ） （ 。 ２ 一ｂ ２ ｅ ｘ ｐ （一Ｃ ２ ０ ） ） （ ４ ）
至后 轴 的距 离为 ｂ ， 车 轮轮 胎 侧偏 刚度 为 Ｃ， 转 向 系
统传 动 比为 ｉ 稳 定性 因数 为 则 当车速 低于 边界
其中 ｋ 、 ： 、 Ｚ 、 ｆ 、 、 口 ： 、 ｂ 、 ｂ ２ 、 ｃ ｌ 、 ｃ ２ 都是 大 于 ０的常 数， 需 要根 据试 验来 进行 确定．
标准 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ６ ３ ２ ３ ． ５ 一ｌ ９ ９ ４和 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ６ ３ ２ ３ ． ６ —１ ９ ９ ４以
（ １ ）
式中， Ｋ （ ） 为 与 车 速 相 关 的 比例 系数 ， 满足条件 ：
ＫＬ （ ０ ）＝ ０ ， Ｋ Ｌ （ ）Ｉ ｏ ＞ ０， ｄ ＫＬ （ ） ／ 如 ０ ． 当车速 高于边 界 车 速 时 ， 该 工 况 下 的 转 向盘
多参量汽车EPS助力特性曲线的研究
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ２ １ ２ ０ １ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
第１ １ 设 计 与 制 造
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ２１ ７
多参量汽车 Ｅ Ｐ Ｓ 助力特性 曲线的研 究
孙 运全 ， 张
（ １ ． 江苏大学 电气信息工程学 院， 江苏 镇江
华 ， 陈
龙 ， 江浩斌
２ １ ２ ０ １ ３ ）
２ １ ２ ０ １ ３ ； ２ ． 江苏大学 汽车与交通工程学院 ， 江苏 镇江
摘
要： 目前关于电动助力转 向系统助力特性 曲线的研 究多数基于转矩一 车速 下的二维情况， 忽略 了车辆载荷 的影响 ， 特
别是低速重载情况下对车辆转向阻力矩的产 生起着重要的作用。 研 究多参量电动助力转向系统的助力特性及变化规律 ，
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓｓ ａ ｓ ｉ ｔ ｃ ｈ ｒａ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｃ ｕ ｒ ｕ ｅ ｏ ｆＥ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ （ Ｅ Ｐ Ｓ ） ｓ ｉ ａ ｌ ｍｏ ｓ ｔ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ
EPS的工作原理及数学建模
电动助力转向系统由电动助力机直接提供转向助力，辅助驾驶员控制汽车的行驶方向；已广泛应用到燃料汽车和新能源乘用车上，它与液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering ，简称HPS ），相比具有诸多优点：包括助力特性可调、降低燃油消耗、提高主动安全性、节能环保等[1]。
纯电动商用车大都使用电动液压助力转向系统（Electronic-Hydraulic Power-assisted System ，简称EHPS ），然而纯电动商用车质量大，又没有发动机，又EHPS 工作过程复杂，需要能量转化：电能-动能-压力，然而在驱动传统的液压转向系统工作[2]。
在这样的能量的转换过程中，会导致能量的浪费和转向系统的灵敏性，也会出现转向时间滞后的情况，对驾驶员的素质有所要求，增加驾驶员的疲劳程度。
为了解决这些问题，在纯电动商用车上使用EPS 系统，EPS 系统由ECU 控制单元、传感器、减速器、电动机和转向器组成，传感器获得信号传递给ECU 控制单元，再有ECU 控制单元以电信号传递给执行机构，然后实现助力转向[3]。
纯电动商用车比乘用车的质量大很多，在相同的工况下需要的助力也大，如果使用EHPS 系统，浪费的能量要多很多。
纯电动商用车EPS 系统可以直接通过电池对系统供电，既能够提高车辆的稳定性和驾驶的舒适性，又能减低能量的消耗。
本文对3-4t 的纯电动商用车电动助力系统助力转向特性进行研究，并使用Matlab/Simulink 和Trucksim 软件进行联合仿真，验证EPS 助力特性的合理性。
1 EPS 的工作原理及数学建模1.1 EPS 的工作原理电动助力转向系统由电子控制单元、扭矩传感器、车速传感器、助力电机、减速机构组成；省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境[4]。
驾驶员作用在转向盘的力矩大小，通过扭矩传感器将信息传送到电子控制单元，同时车速传感器将车速信息传送到电子控制单元；电子控制单元根据输入的力矩大小和车速的大小来确定电动助力矩，进而控制助力电机输出准确的扭矩和方向，通过减速机构进行增扭得到电动助力转向系统的助力矩，作用在转向系统上，实现转向[5]。
EPS
电动助力转向系统EPS电动助力转向系统概述随着汽车技术的快速发展，电子控制技术被越来越多地应用到汽车的各系统中。
在汽车转向系统领域，电动助力转向（以下称EPS）正在逐渐成为技术的主流，应用范围也从最初的微型轿车向更大型轿车、商用客车和货车方向发展。
EPS是能够根据汽车方向盘转矩、角度、车速和路面状况等，为驾驶员提供合适的助力，使得转向更加轻松柔和，并且使车辆具有良好的直线行驶能力和抑制颠簸路面反作用力的能力，保证驾驶员在各种工况下都有最佳的转向感觉。
恒润科技采用了国际化的标准和最新技术，与国内知名转向机厂合作，开发了C-EPS（采用直流有刷电机，转向柱式助力）和R-EPS（采用永磁同步电机，齿条式助力）的两种EPS电控系统。
电动助力转向系统功能C-EPS系统适用于前桥载荷小于600kg的小型车，能提供平顺可变的助力，改善微动转向平顺性，抑制高速发飘，已经达到国外同类产品水平。
R-EPS系统适用于前桥载荷1000kg-1500kg的中级车，具有主动回正，直线行驶保持，温度和电压控制等附加功能。
具体对应功能如下表：电动助力转向系统结构与原理C-EPS的电子控制模块根据方向盘转矩、车速、发动机转速等信号作为输入；R-EPS的控制模块根据方向盘转角、方向盘转矩、车速、发动机转速、电源电压、控制器温度等信号作为输入。
控制器经过算法计算出驱动电机的助力值，进而使电机及时提供平顺的助力，达到轻便转向以及改善操纵稳定性的效果。
电动助力转向系统特性与优势C-EPS产品的特性与优势∙算法基于模型正向设计，助力补偿算法完善、性能优异∙助力转矩更加平顺∙可靠性高、成本低R-EPS的特性与优势∙基于32 位高性能MCU的R-EPS解决方案，系统响应快，扩展性好∙R-EPS算法基于模型正向设计，助力补偿算法完善、性能优异∙R-EPS采用永磁同步电机助力方案，功率密度大、效率高、无电刷、方案可靠性高∙R-EPS各个传感器采用冗余设计，系统诊断及处理算法完善，具有极高的可靠。
汽车EPS 性能试验与评价方法研究
换、总成输出旋转力矩 (或齿条推拉力) 至车轮, 是 基本性能试验项目要求与试验的目的是一致的Λ
表 1 EPS 总成试验项目列表
试验项目
负载条件
试验 (特性) 要求
推荐合格指标
功能 (M ～ Η1) v
空载转动 (M ～ Η)
性 输入 输出特性
能 试
(T～M ) v
验
助力电流特性
( I～M ) v
杨其华
( 中国计量学院 机电工程学院, 浙江 杭州 310018)
【摘 要】 针对汽车电动助力转向总成性能试验, 给出前期研究与实践的方法、理解要点, 特别提出标准制定 中应规范台架试验方法, 细化推荐评价指标, 以便为产品开发和性能改进提供对照Λ
【关键词】 电动助力转向系统 ; 台架试验方法 ; 性能指标 【中图分类号】 U 467 【文献标识码】 A
Research on EPS character istic test and an eva lua tion m ethod
YAN G Q i2hua
(Co llege of E lectrical & M echan ical Eng ineering, Ch ina J iliang U n iversity, H angzhou 310018, Ch ina)
图 5 反向冲击响应曲线
信号抖动, 故可以在给定适当的 Θ标准值后, 通过
下式判断存在卡滞:
∃M = M (k ) - M{ > Θ(Η> ∆ )
(3)
在电机匀速带动方向盘旋转过程中, 如果是由于 ECU源自控制不当造成方向盘转动中出现振动,
可以先试验分析剔除转向机械机构因素 (如配合公
汽车EPS动力学模型的建立与仿真分析
汽车EPS动力学模型的建立与仿真分析曹艳芹车辆工程50100802405摘要：建立了电动助力转向系统主要部分的数学模型和车辆二自由度模型，根据助力原理设计了基于模糊控制的EPS系统助力控制策略，得出了助力特性曲线，采用Matlab/Simulink工具箱设计了电动机PID控制算法助力仿真模型，并利用Simulink模块搭建系统模型对所建立的EPS动力学模型进行仿真分析。
关键词：EPS动力学模型；模糊控制；PID控制1 系统组成及工作原理电动助力转向系统(electric power steering，简称EPS)主要由机械转向系统、转矩传感器、车速传感器、电流传感器、控制单元(ECU)、离合器、助力电动机及减速机构等组成，如图1所示。
其工作原理:汽车在运行过程中，扭矩传感器、车速传感器及电流传感器会产生相应的传感器信号，这些信号经过滤波、信号电平调整后传给ECU，ECU经过分析处理后对助力电机进行相应控制。
图1 电动助力转向系统结构2 电动助力转向系统建模在构建电动助力转向系统模型时，分析了实际电动助力系统与模拟电动助力转向系统的区别，尽量结合实际构建电动助力转向系统模型但转向轴、齿条、助力电机的动力学模型与实际系统差别较大，因此在建模时都加入了相应的仿真系数(如加入了阻尼、刚性系数等)，以达到实际工况，这样有助于对系统进行仿真分析。
在图1中，设转向盘和上端转向轴的转动惯量、电动机的转动惯量、前轮及转向机构向转向轴等效后的转动惯量分别为h J 、m J 、c J ，单位为2kg m ⋅；转向盘上施加的转矩、等效到转向轴的转向阻力矩、电动机的电磁转矩和电动机作用到转向轴的助力分别为d T 、r T 、m T 、a T ，单位为Nm ；转向轴与支承之间的摩擦系数、转向机构与前轮等效到转向轴的摩擦系数、电动机转轴与支承之间的摩擦系数分别为h B 、c B 、m B ，单位为Nms/rad ；转向盘的转角、前轮等效到转向轴的转角、电动机的转角分别为h θ、c θ、m θ，单位为rad ；转矩传感器刚度为s K ，单位为Nm/rad ；从电动机经减速机构到转向轴的传动比为G 。
电动助力转向系统性能的仿真试验(续2)
电动助力转向系统性能的仿真试验(续2)刘超颖;张璐;王战中;吴文江【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P30-32)【作者】刘超颖;张璐;王战中;吴文江【作者单位】河北中医药大学;;石家庄铁道大学;石家庄铁道大学【正文语种】中文2.2 输入输出特性试验EPS输入输出特性曲线体现了输入输出力矩的关系。
根据汽车行业相关标准，输入输出特性应满足4个条件：1）当车速很慢或汽车静止时，要求有足够的助力转矩，保障转向轻便性；2）当方向盘力矩超过10 N·m时，系统要保持转向助力恒定；当方向盘力矩小于1N·m时，助力为0，保证驾驶路感；3）车速越大转向助力越小，保障汽车的行驶安全；4）输入输出曲线的对称度不低于85%，保证转向系统的稳定性。
当方向盘力矩超过10 N·m时，系统会保持转向助力恒定。
选取输入信号为：-15sin（2πt+π/2），保障方向盘力矩从-15～15 N·m平缓过度，仿真时间为0.5 s，观察各种车速下的输入输出特性。
图7示出EPS的输入输出曲线。
从图7可以看出，慢车速下的助力转矩要高于快车速时的助力转矩；当车速为0时，助力转矩最大，约为20 N·m，保障了转向轻便性。
当方向盘转矩在-1～1 N·m时，助力转矩为0；当方向盘转矩值超过10 N·m时，助力转矩保持恒定，有效的保障了转向路感。
随着车速的增加，助力转矩也越来越小，保障了汽车的行驶安全。
输入输出曲线对称度很高，满足输入输出曲线的对称度不低于85%的要求，保障了转向系统的稳定性。
图7 电动助力转向系统的输入输出特性曲线图2.3 助力电流特性试验根据汽车行业相关规定，助力电流特性需满足2个条件：1）车速低时电流大，保障转向轻便性；2）随着汽车行驶速度的加快，助力电流越来越小，以满足汽车高速行驶下的稳定性需求。
当方向盘输入力矩为-2sinπ/3x，仿真时间为6 s，汽车分别以 0，30，60，90，120 km/h 的速度行驶时，其仿真结果，如图8所示。
电动助力转向系统动力学建模与分析
电动助力转向系统动力学建模与分析电动助力转向系统动力学建模与分析福建工程学院机电及自动化工程系丁志刚钟勇[摘要]本文介绍了汽车的电动助力转向系统（EPS ）的基本结构，建立了E PS 系统的动力学模型，并通过对动力学模型的分析得到E PS 系统的状态空间模型。
[关键字]电动助力转向；动力学模型；状态空间模型汽车转向系统是用来改变或保持汽车行驶方向的机构。
其性能直接关系到汽车的操纵稳定性和舒适性。
汽车转向系统的发展历经了无助力转向系统、液压助力转向系统（HPS ）、电控液压助力转向系统（EHPS ）、电动助力转向系统（EPS ）、线控转向系统（SBW ）。
电动助力转向相比于液压助力转向，改善了汽车的转向助力特性，减少了能量消耗，结构紧凑，质量降低，维护方便，对环境的影响减少。
近20几年来，随着电子技术的发展，传感器、电机及其控制理论的发展和完善，EPS 技术日趋完善，EPS 的助力型式也从低速范围助力型向全速范围助力型发展，并且其控制形式与功能也进一步加强。
新一代的EPS 则不仅在低速和停车时提供助力，而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性。
主要体现在模型创新与试验创新2个方面。
1EPS 系统的基本结构根据助力电机布置位置的不同，电动助力转向分为转向齿条助力式、转向齿轮助力式、转向轴助力式，如图1所示。
(a)齿条助力式(b)齿轮助力式(c)转向柱助力式图1EPS 的3种形式电动助力转向系统主要包括转向盘、转向轴、助力电机、减速机构、传感器、ECU 、转向器等部件（图2）。
ECU 根据车速传感器和扭矩传感器输出的信号计算所需的转向助力，并通过功率放大模块控制直流电动机的转动，电动机的输出经过减速机构减速增扭后，驱动齿轮齿条机构，产生相应的转向助力。
1方向盘；2输入轴；3传感器；4扭杆；5蜗轮蜗杆；6输出轴；7转矩信号；8车速信号；9电机；10电流控制；11动力开关；12离合器；12小齿轮；14拉杆；15齿条；16车化图2EP S 的基本结构电动助力转向系统很容易实现在不同的车速下实时地为汽车转向提供不同的助力效果，减轻了汽车在低速时方向盘的操纵力，提高了操纵的灵便性和高速行驶的稳定性[1]。
EPS电动助力转向系统的标定
原地转向轻便性试验 蛇行试验 稳态回转试验
EPS系统的标定
EPS控制策略
EPS系统需要根据车速，转向盘转矩给定合适的助力 加装EPS的转向系统会增加回正时的摩擦阻力，需进行摩
擦补偿控制 避免高速转向时回正超调，需进行阻尼控制 为了减小 EPS 系统电机减速器总成的惯量影响,提高快速
转向响应能力，需进行惯性控制 为避免高温环境下继续以较大电流助力，超出半导体器件
EPS 系统参数标定取值范围
助力增益： 0—2 主动回正系数：0—3 力矩微分系数：0—0.2 阻尼补偿系数：0—0.02 惯性补偿系数：0—0.002 摩擦补偿系数：0—2
实验评判标准
主动回正系数：不同车速段，方向盘恰好回正，没有不足也不回正超 调。
力矩微分系数：不同车速段，加速转向系统的动态响应，且保证高速 时不发飘。
以及电机所能承受的极限状态，则根据温度信号对电机助 力电流进行限制，需进行超载保护控制
EPS标定系统参数
检测参数：
标定参数：
转向盘扭矩
助力增益
转向盘ห้องสมุดไป่ตู้速和方向
主动回正系数
当前车速
力矩微分系数
实际电流值（反馈信号）
阻尼补偿系数
惯性补偿系数
摩擦补偿系数
标定目的：在一定的车速下对上述EPS参数调整、优化并确
epseps控制策略加装eps的转向系统会增加回正时的摩擦阻力需进行摩擦补偿控制为了减小eps系统电机减速器总成的惯量影响提高快速转向响应能力需进行惯性控制为避免高温环境下继续以较大电流助力超出半导体器件以及电机所能承受的极限状态则根据温度信号对电机助力电流进行限制需进行超载保护控制eps标定系统参数检测参数
定最终电动助力转向系统的各种运行控制参数，最终达到所 要求的性能。
EPS系统助力特性与控制策略研究
（ｃ ｏｌ ｆ ｃａ ｉ ｌ ｎ ｕｏ ｏｉ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｘａｇａ ｎｖｒｔ， ｉ ｇ ｎ４ １５ ， ｈｎ ） Ｓｈ ｏ ｏ ｈｎｃ ｄＡ ｔ ｔ ｅＥ ｇ ｅ ｎ ， ｉｎｆｎＵ ｉ ｓ ｙ Ｘａ ｆ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｍｅ ａａ ｍ ｖ ｎ ｉ ｅｉ ｎａ
２１ ０ ０年第 １ Ｏ期 （ 总第 ２ １ ） ３期
农 业装 备与车 辆工 程
Ａ Ｒ Ｃ Ｌ ＵＲ ＬＥ Ｕ Ｐ Ｎ Ｇ ＩＵ Ｔ Ａ Ｑ ＩＭＥ Ｔ＆ Ｖ Ｈ Ｃ ＥＥ Ｇ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ Ｅ ＩＬ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ Ｎ
Ｎｏ １ ２ ０ ．０ ０１
（ｏＭ ｙ２ １ Ｔｔ ｌ ３ ）
车速的增大而减小 ， 同时与转 向盘力矩也有关 ， 因 此 可 以用 电动机 电流 、 向盘 力矩 、 速三 者 的变 转 车 化关 系 曲线来 表示 助力特 性 。
１１ Ｐ 系统 助力 特性 曲线 ． Ｅ Ｓ
车速和转向盘转矩计算出的电动机助力的大小 ：
而控制 策略 直接 影 响到 电动助 力转 向系统 的控 制 效果 ， 由于 Ｅ Ｓ系统 的工作 环境 复杂多 变 ． 面 干 Ｐ 路
Ａｂｔａｔ １ ｅｍｅ ｏ ｅ ｒ ｉｅｔｅＥ Ｓｓｓ ｍ （ ｌ ｔｃＰ ｗ ｒ ｔｅ ｎ ｙｔｍ）ａｓ ｔ ｈｒｃ ｒｔ ｙｆｚｙｃｎｒｌｒ ｓｒｃ： １ ｔ ｄｔ ｄ ｔ ｍ ｎ Ｐ ｔ １ ｈ ｏ ｅ ｈ ｙｅ Ｅｅ ｒ ｏ ｅ ｅｒ ｇｓｓ ｃｉ Ｓ ｉ ｅ ｓ ｓ ｄｃａａｔｉ ｉ ｂ ｚ ｏｔ ｌ ｉｅ ｅ ｓｃ ｕ ｏｅ
ｓｒ ｔｇ ｎ ｈ ｕ ｚ ｏ ｔ ｌ ｔ ｔｇ ｅ ｓｕ ｉｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｌｔ ｎ ｕ ｄ ｒｔ ｅ ＭＡＴ ＡＢ Ｓ ｍｕ ｉ ｋ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ｒ ａｒｅ ｕ ． ｔ ｅ ｙ ａ ｄ ｔ ｅｆ ｚ ｙ ｃ ｎｒ ｒ ｅ ａ ｔ ｄ ｅ ｎ ｈ ｉ ａｉ ｎ ｅ ａ ｏｓａ ｙ ｒ ｍｕ ｏ ｈ Ｌ ／ ｉ ｌ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｅ ｃ ｒｉｄ ｏ ｔ ｎ ｏ ａ
基于虚拟样机技术的EPS仿真分析
2500 . 0
1625 . 0
未添加助力
-5.0
0.0
5.0
耦合副（coupler）
约束的自由度
移动
转动
3
3
3
2
3
0
3
1
2
2
3
2
2
约束副数量
10 12 6 4 3 1 1
在 ADAMS/View 环境下，建立了某乘用车悬架、 转向系统、轮胎和车身的模型，如图 1 所示为车辆模 型。轮胎模型采用侧偏特性理论模型，根据轮胎特性 参数，可以在 ADAMS/View 中编制轮胎属性。车辆模 型的约束副如表 1 所示。
Scope 20
0.0003s+1
0 . 0001s + 1 Transfer Fcn1 10 Gain3
MATLAB Function
MATLAB Fcn
Gain
1K s Integrator Gain1
0.3
den ( s ) Transfer Fcn
angular velocity
wheel_steering_torque
10 . 0
du/dt 10 Derivative Gain26 .Leabharlann 25 mycar_velocity
adams_sub 2.5
90km / h 60km / h 30km / h
图 2 控制系统框图
0.0 - 1 . 25
3 仿真结果与分析
3.1 力特性分析 保持车速稳定在 15 km/h，给方向盘添加一个转
向扭矩，使方向盘在 0.2 s 内发生 150毅的转角。仿真 结果如图 3 所示，配置 EPS 后方向盘的输入扭矩在 1.07 N·m 上下波动，与未配置 EPS 时的方向盘的输 入扭矩相比较减小了 0.28 N·m。可以看出车辆具有 EPS 后，方向盘输入扭矩较小，波动范围比没有 EPS 减小很多，对方向盘的力特性有很好的改善。
电动汽车EPS曲线型助力特性的设计及试验
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｓ ｆ ｃ ｒ ｅ ｓ ｉｔ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓｉ ｏ ｌ ｃ ｒ ｃ ｓｇ ｎ ｅ ｔ ｏ ｕ ｖ ｄ ａ ｓｓ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｆ ｒ ｅｅ ｔ ｉ ｃ
ｆ ｌ ｇ ｔｅｅｅｔｃｐ ｗ ｒｓ ｅｉｇ（ Ｐ ）ｓｓ ｍ ｄｎ ｍ ｃ ｎ －ｅｒ ｆ ｒｅｏ （ Ｏ ）ａｔｍ ｔ ｅ ｅ ｉ ， ｈ ｌ ｒ ｏ ｅ ｅｒ ｅｎ ｃｉ ｔ ｎ Ｅ Ｓ ｙｔ ｙ ａ ｉｓ ｄ３ ｄｇｅ ｏ ｆ ｄ ｍ Ｄ Ｆ ｕｏ ｏｉ ｅ ａ ｅ ｅ ｖ
赵 景 波 周 冰 李 秀 莲 贝 绍轶 ， ， ，
（． １ 江苏技 术师范学院 机械与汽车工程学 院 ， 江苏 常州 ２ ３０ ； ． １０ １ ２ 江苏技术师范学院 计算 机工程学 院 ，
江 苏 常州 ２３ ０ ） １０ １
摘
要 ：为 了研 究助 力特性 对汽 车 的操 纵稳 定性 和转 向路 感 的影 响 ， 立 电动 助 力转 向（ Ｐ ） 建 ＥＳ 系
统 动 力学模 型和 汽车三 自由度 转 向模型 ， 设计 转 向盘 力矩 函数 和车速 感应 函数 ， 确定 曲线 型助力特
性 曲线的参 数和 形式 。基 于某微 型轿 车设计 实车试 验 系统 ， 行原 地转 向试验 、 纽线试验 和蛇 形 进 双
试 验 。试验 结果表 明 ： 曲线 型助 力特性 可 以在 转 向轻便性 和路 感之 间达到 一个较 理 想的平衡 点 ； 原 地转 向试验 的转 向轻便 性峰 值和标 准差分 别提 高 ４ ． １ ８ １ ％和 ４ ． ５ ， ９ ６ ％ 双纽线 试验 的转 向轻便 性峰 值 和标 准 差分别提 高 ６ ． ３ 和 ５ ． ４ ， ００ ％ ７ ８ ％ 蛇形试验 的转 向轻便 性峰 值 和 标 准差 分 别提 高 ４ ． ４ １９ ％ 和 ４ ． ６ ； Ｐ 控 制 有效提 高 了汽车 的转 向轻便 性 ， １３ ％ Ｅ Ｓ 降低 了驾驶 员的疲 劳 强度 。 关键词 ： 电动汽 车 ；电动 助力转 向 ；曲线型助 力特性 ；轻便性 ； 感 路
基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证
基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证一、本文概述随着汽车工业的快速发展，电动助力转向系统（Electric Power Steering, EPS）已成为现代车辆的重要组成部分。
EPS系统不仅提高了驾驶的便捷性和舒适性，同时也对车辆的操纵稳定性和安全性起着至关重要的作用。
然而，EPS系统的设计和优化面临着众多挑战，包括系统性能的优化、安全性的保障以及成本的控制等。
因此，对EPS系统进行精确而高效的仿真分析以及硬件在环验证成为了研究和开发过程中的关键步骤。
本文旨在介绍基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证的研究方法和技术。
本文将概述EPS系统的基本原理和结构，以及其在车辆动力学中的作用。
本文将详细介绍CarSim仿真软件在EPS 系统仿真中的应用，包括建模过程、仿真参数设置以及仿真结果的分析和处理。
接着，本文将探讨硬件在环验证的重要性，以及如何在CarSim环境中实现硬件在环验证。
本文将通过实例分析，展示基于CarSim的EPS系统仿真与硬件在环验证的实际应用效果，为EPS系统的设计和优化提供有效的技术支持。
通过本文的研究，旨在为EPS系统的研究者和工程师提供一种基于CarSim的仿真与硬件在环验证的方法论，以提高EPS系统的开发效率和性能优化，为现代汽车工业的发展做出贡献。
二、EPS系统原理及CarSim仿真建模电动助力转向系统（EPS，Electric Power Steering）是一种先进的汽车转向系统，旨在通过电机提供辅助转向力矩，以提高驾驶的舒适性和安全性。
EPS系统主要由转向传感器、车速传感器、电机、电子控制单元（ECU）等组成。
当驾驶员转动方向盘时，转向传感器检测方向盘的转角和转速，车速传感器则检测车辆的速度。
这些信息被传递给ECU，ECU根据预设的控制策略计算出所需的辅助转向力矩，并控制电机产生该力矩，从而帮助驾驶员更轻松、更稳定地驾驶汽车。
为了对EPS系统进行仿真分析，我们采用了CarSim软件。
EPS新型助力特性曲线设计与研究.caj
2013年第32卷11月第11期机械科学与技术Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering November Vol．322013No．11收稿日期：2012-10-08基金项目：湖南省自然科学基金项目（11JJ5029）资助作者简介：欧阳伟（1987－），硕士研究生，研究方向为汽车底盘控制技术，stephenoyer@163．com ；周兵（联系人），副教授，博士，bingo －hnu@yahoo．com．cn 欧阳伟EPS 新型助力特性曲线设计与研究欧阳伟，周兵，范璐（湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082）摘要：基于转向轻便性和路感对EPS （电动助力转向系统）常用的直线型和曲线型助力特性曲线进行了分析，设计一种能更好地协调低车速时转向轻便性和高车速时路感的助力特性曲线。
在MATLAB /Simulink 中建立了电动助力转向系统动力学仿真模型，并对3种助力特性曲线进行了仿真研究。
研究结果表明：新型助力特性曲线在低车速时具有比直线型和曲线型助力特性曲线更好的转向轻便性，在高速时具有与曲线型助力特性曲线相当，而比直线型助力特性曲线更好的路感。
关键词：电动助力转向系统；转向轻便性；路感；助力特性曲线中图分类号：U463.4文献标识码：A文章编号：1003-8728（2013）11-1712-05Design and Study on the New Assistance Characteristic Curve of EPSOuyang Wei ，Zhou Bing ，Fan Lu（State Key Laboratory of Advanced Designed and Manufacture for Vehicle Body ，Hunan University ，Changsha 410082）Abstract ：In this paper ，the frequently-used assistance characteristic curves of electric power steering which are called linear-typed characteristic and curve-typed characteristic are compared and analyzed based on the steering handiness and road feel．Then a new assistance characteristic curve is proposed and designed ，which can coordinate the steering handiness and road feel better．At last ，the dynamic model is built in MATLAB /Simulink software for simulating three kinds of assistance curve．The simulation results indicate that the new assistance characteristic curve is superior to the linear-typed and curve-typed in terms of steering maneuverability at low velocity ，while at high velocity ，the effect of new assistance characteristic is the same as that of curve-typed characteristic in terms of road feel ，but better than linear-typed characteristic．Key words ：computer simulation ；controllers ；maneuverability ；mathematical models ；MATLAB ；steering ；velocity ；electric power steering ；steering handiness ；road feel ；assistance characteristic汽车电动助力转向（EPS ）是一种用电动机直接为汽车转向系统提供助力的高新技术，具有液压助力转向系统所不具有的低能耗、环保、高主动安全性等优点，代表着未来汽车电动助力转向技术的发展方向［1］。
基于PID控制下EPS助力特性的仿真研究
汽车在 行 车途 中驾驶 员须 常转动 方 向盘 ， 因此 迫切 要 求汽 车 转 向操 纵 轻便 性 与 驾驶 的安全 路 感 ．而 目 前广 泛使 用 的液动式 汽 车转 向操 纵 系 统 由 于其 制 造 工 艺 复 杂 ， 磨损与噪音、 密 封 性 要求 高 、 对 环 境 污 染严
重、 能 量 消耗高 等缺 陷 ，已不 能满 足现代 汽车 交通 日益发 展 的要求 ．随着 电子技 术 在汽 车 工业 的广泛 应 用 ， 电动 助力 转 向技术 应运 而生 ， 该 技术 能适 时依 靠 电 动机 提 供 助力 ， 节 约燃 料 ， 有 利 于 环保 ， 成 为世 界 汽 车 技 术发 展 的研究 热点 ．目前 ， 国 内对 电动 助力转 向技术 的控制 逻 辑 、 台架 试 验 、 性 能 优化 和 系统 设 计 方 面 的研
究 报道 较多＿ １ ＿ ８ “ ＇ ｒ ］ ４ ． Ｌ 。 ｊ １ ～， 而 有 关 评 价 电动 助 力 系 统 （ 以下 简称 Ｅ Ｐ Ｓ ） 转 向 助 力 特 性 的 控 制 效 果 的 仿 真
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
研 究报 道较 少．而汽 车转 向的轻便性 和路 感 的好坏 取决 于助力 特性 的优劣 ， 为此， 以直线 型助 力 特性 曲线 为 例， 通 过数 学分 析 的方 法建 立 Ｅ Ｐ Ｓ数 学模 型 ， 应 用 线性 Ｐ Ｉ Ｄ控 制 策 略建 立 Ｅ Ｐ Ｓ控 制模 型 ， 采 用 ＭＡＴ Ｌ ＡＢ ／
摘
要： 通过数学分析建立了 Ｅ Ｐ Ｓ数 学 模 型 ， 应 用 线性 Ｐ Ｉ Ｄ控制建立 了 Ｅ Ｐ Ｓ控 制 模 型 ．采 用 ＭＡ ＴＬ ＡＢ ／ ｓ ｉ ｍ—
ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ仿 真 软 件 建 立 了 整个 Ｅ Ｐ Ｓ的仿 真 模 型 ．分 别 选 取 不 同 车 速 对 Ｅ Ｐ Ｓ直 线 型 助 力 特 性 进 行 了 仿 真 实 验 ， 结 果 表 明： 当车 速 为 ０ ｋ ｍ ／ ｈ时 ， Ｅ Ｐ Ｓ向汽 车 转 向盘 提 供 的 最 大 助 力 转 矩 为 ２ ０ Ｎ ・Ｍ ， 当车 速 为 ４ ０ ｋ ｍ／ ｈ时 ， 助 力 转 矩 减 小 为９ Ｎ・ Ｍ， 当 车速 为 ８ ０ ｋ ｍ／ ｈ时 ， 助力转矩减为最小 ５ Ｎ・ Ｍ．为 此 ， Ｅ Ｐ Ｓ直线 型 助 力特 性 能 贴 近驾 驶 员 对 不 同 车速
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２０１９（Ｖｏｌ．４１）Ｎｏ．４
李耀华，等：商用车全车质量 ＥＰＳ系统助力特性仿真分析
· ４３３·
驶员获得较理想转向盘转矩。文献［５］中量化分析 了车速与助力的关系，并对提出的曲线型助力特性 曲线进行了优化。但上述对助力特性曲线的研究并 未将车质量考虑在内。而汽车载荷不同，转向阻力 矩也会发生变化，从而影响 ＥＰＳ系统的助力效果和 驾驶员对路感的判断。
国家自然科学基金（５１２０７０１２）、陕西省工业科技攻关项目（２０１６ＧＹ－０６９）、陕西省微特电机及驱动技术重点实验室开放 基金（２０１３ＳＳＪ２００２）和中央高校基本科研业务费专项资金项目（３００１０２２２８２０１）资助。
原稿收到日期为 ２０１８年 ２月 １１日，修改稿收到日期为 ２０１８年 ５月 １５日。 通信作者：李耀华，副教授，博士，Ｅｍａｉｌ：ｎｕａａｌｉｙａｏｈｕａ＠１２６．ｃｏｍ。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｕｌｌｒａｎｇｅｖｅｈｉｃｌｅｍａｓｓａｓｓｉｓｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ＥＰＳｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ；ｃｏｓｉｍｕｌａ ｔｉｏｎ
前言
助力转向系统的性能直接影响汽车的行驶安全 性和转向稳定性。助力特性曲线的设计是电动助力 转向系统（ｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｓｔｅｅｒｉｎｇ，ＥＰＳ）研究的核心 环节。良好的助力特性曲线可以使汽车低速行驶时 具有较好转向轻便性，高速行驶时驾驶员获得较清 晰的路感［１］。不同于乘用车，商用车载荷变化较大，
ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅ，ＣｈａｎｇａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ ７１００６４
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔｅｅｒｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｓｗｉｔｈｂｉｇｃｈａｎｇｅｏｆｌｏａｄ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｓｔｅｅｒｉｎｇ（ＥＰＳ）ｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｆｕｌｌｒａｎｇｅｖｅｈｉｃｌｅｍａｓｓｐｏｗｅｒａｓｓｉｓｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｔｓａｓ ｓｉｓｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｒｏｕｇｈｃｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＴｒｕｃｋＳｉｍ ａｎｄＳｉｍｕｌｉｎｋ，ｔｈｅｉｎｆｌｕ ｅｎｃｅｏｆｆｕｌｌｒａｎｇｅｖｅｈｉｃｌｅｍａｓｓＥＰＳｓｙｓｔｅｍ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｉｎｇｌｅｍａｓｓＥＰＳｓｙｓｔｅｍａｎｄＥＰＳｆｒｅｅｓｙｓｔｅｍｏｎｖｅｈｉｃｌｅｐｅｒ ｆｏｒｍａｎｃｅａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＥＰＳｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｆｕｌｌｒａｎｇｅｖｅｈｉｃｌｅｍａｓｓａｓｓｉｓｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｂｅｔｔｅｒｓｔｅｅｒｉｎｇｌｉｇｈｔｎｅｓｓａｎｄｈａｎｄｌｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｉｔｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅｍａｓｓｏｎｔｈｅｓｔｅｅｒｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｓｏａｓｔｏｂｒｉｎｇｄｒｉｖｅｒｓｃｌｅａｒｅｒｓｅｎｓｅｏｆｒｏａｄ．
２０１９年（第 ４１卷）第 ４期 ｄｏｉ：１０．１９５６２／ｊ．ｃｈｉｎａｓａｅ．ｑｃｇｃ．２０１９．０４．０１１
汽 车 工 程 ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
力特性仿真分析
李耀华，冯乾隆，张洋森，南友飞，欧鹏飞
（长安大学汽车学院，西安 ７１００６４）
１ 全车质量 ＥＰＳ系统助力特性设计
汽车转向时，助力系统提供的助力矩为
Ｔａ＝Ｔｚ－Ｔｄ
（１）
式中：Ｔａ为助力系统提供的助力矩；Ｔｚ为反馈到转向
本文中将车质量作为助力特性参考因素之一， 对某商用车不同车质量下的助力特性进行研究，得 到了商用车全车质量 ＥＰＳ系统助力特性，提出了一 种全车质量助力特性的商用车 ＥＰＳ系统，并通过联 合仿真对比了采用全车质量助力特性 ＥＰＳ系统和 单一车质量助力特性 ＥＰＳ系统及无 ＥＰＳ系统商用 车的转向性能。仿真结果表明：全车质量助力特性 ＥＰＳ系统使 商 用 车 在 具 备 良 好 转 向 轻 便 性 的 前 提 下，改善了操纵稳定性，有效减小了车质量变化对转 向性能的影响，从而使驾驶员在车质量变化条件下 获得更清晰的路感。
［摘要］ 为提高载荷变化较大的工况下商用车的转向性能，本文中提出了一种商用车全车质量助力特性电动 助力转向系统（ｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｓｔｅｅｒｉｎｇ，ＥＰＳ），对其助力特性和控制策略进行了研究，并通过 ＴｒｕｃｋＳｉｍ与 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ联 合仿真，对比了全车质量助力特性 ＥＰＳ系统、单一车质量助力特性 ＥＰＳ系统和无 ＥＰＳ系统的性能。结果表明：全车 质量助力特性 ＥＰＳ系统可使商用车具有良好的转向轻便性，改善了操纵稳定性，并且减小了车质量变化对转向性 能的影响，从而使驾驶员获得更清晰的路感。
关键词：全车质量助力特性；ＥＰＳ系统；控制策略；联合仿真
ＡＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｎＰｏｗｅｒＡｓｓｉｓｔｉｎｇＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｕｌｌＲａｎｇｅ ＶｅｈｉｃｌｅＭａｓｓＥＰＳＳｙｓｔｅｍ ｆｏｒＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＶｅｈｉｃｌｅｓ
ＬｉＹａｏｈｕａ，ＦｅｎｇＱｉａｎｌｏｎｇ，ＺｈａｎｇＹａｎｇｓｅｎ，ＮａｎＹｏｕｆｅｉ＆ ＯｕＰｅｎｇｆｅｉ
不同车质量下所需的转向力矩也变化较大。因此， 商用车 ＥＰＳ系统应在大载荷变化条件下，使商用车 始终具有良好的转向轻便性，并具有清晰的路感反 馈。文献［２］中 结 合 驾 驶 员 对 路 感 的 要 求，设 计 出 特征车速下的直线型助力特性曲线，并采用大功率 电机将 ＥＰＳ应用于电动商用车上，使汽车具有较好 的操纵稳定性。文 献 ［３］和 文 献 ［４］中 提 出 了 一 种 动态修正助力特性曲线的方法，解决了转向力矩突 变时助力系统输出助力矩的振动问题，并可以使驾