用于汽車電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗(yàn)裝置的控制單元

轎車內(nèi)的線控系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)被用于提高車輛轉(zhuǎn)向性能。介紹了一種利用1個(gè)直流電機(jī)和2個(gè)傳感器的新型電子齒輪與齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其電子控制單元（ECU）。建立具有直流電機(jī)的硬件在環(huán)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗(yàn)裝置,該試驗(yàn)裝置被連接到實(shí)際的齒輪與齒條上。此外,設(shè)計(jì)了一個(gè)由單片機(jī)和H橋電機(jī)驅(qū)動組成的ECU以支持這套系統(tǒng)。

用于電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的PID控制器用以補(bǔ)償傳統(tǒng)的機(jī)械連接。位置跟蹤試驗(yàn)結(jié)果顯示，與控制器配套所設(shè)計(jì)的硬件和電路能夠有效地控制車輛操縱的期望輸入。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要類型：齒條驅(qū)動型、轉(zhuǎn)向橫拉桿驅(qū)動型和轉(zhuǎn)向節(jié)驅(qū)動型。本研究選取齒條驅(qū)動型，利用一個(gè)電機(jī)控制前輪角度。SBW系統(tǒng)中直流電機(jī)用以產(chǎn)生推動轉(zhuǎn)向橫拉桿的需求力矩。2個(gè)精密電位計(jì)傳感器用于測量齒條旋轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)角。ECU控制器通過比較轉(zhuǎn)向軸和齒輪齒條的旋轉(zhuǎn)角值差產(chǎn)生反饋動作使電機(jī)執(zhí)行器向期望方向偏轉(zhuǎn)。

齒輪齒條系統(tǒng)可將轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為驅(qū)動車輪向期望方向運(yùn)動的線性運(yùn)動，通過提供轉(zhuǎn)向器速比可以使轉(zhuǎn)向更容易。進(jìn)行位置跟隨測試，以保證電機(jī)跟隨轉(zhuǎn)向的期望輸入。結(jié)果顯示，實(shí)際的齒輪齒條軸的位置信號和轉(zhuǎn)向盤的輸入相契合。輸入和執(zhí)行之間約有0.08s延遲，分析認(rèn)為，這種誤差源于齒輪齒條系統(tǒng)的機(jī)械延遲。盡管有一定延遲，但屬于可接受范圍。

Mohd Zakaria Mohammad Nasir et al.Development Motor Control Unit for Electronic Steering System Test Rig.

編譯：齊健華