新能源汽车EPS性能检测及数据分析_田振芳.pdf

年第期新能源汽车 性能检测及数据分析田振芳（山西工程科技职业大学，山西 太原 ）摘要：新能源汽车的转向系统主要采用电动式助力转向系统，该系统的工作性能直接景致汽车的转向性能与行驶过程的安全。本论文主要针对 系统进行性能测试，主要测试了其在不同转速、不同阻力下，方向盘的转向力矩和转向系统的助力力矩的关系，在转向助力的作用下，电机电流与助力力矩的关系；对新能源 动力转向系统性能检测数据分析其深入研究有助于汽车产品生产的质量提高，以及后市场的维护、诊断与维修。关键词：新能源汽车；性能测试中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（，）：，：；课题项目：山西省交通运输厅科技项目（）作者简介：田振芳（），女，山西临汾人，副教授，研究方向为新能源汽车。新能源汽车的转向系统基本使用了电动助力转向系统，本模拟性能测试台是根据 汽车电动转向装置 标准制定，主要完成 对电动转向器电流大小的调整来改变助力力矩的大小，同时结合实际工作工况，模拟实现电动转向器在计算机控制下对电机电流大小的调节控制，实现不同的转向助力，根据预先设置的在不同车速、不同转弯角度所需要的不同大小的转向助力和阻尼，模拟电动转向器在整车上的工作原理，并对主要数据进行检测和评价，通过以上分析可以看出，研究与开发 性能检测系统是十分必要的。新能源 系统组成、原理电动助力转向系统（）主要由反映汽车车速、方向盘转动角度、方向盘的转向力矩大小的传感器以及电子控制系统和电动机三大部分组成。其中汽车的车速通过车速传感器直接从变速器获取或从仪表盘取得，方向盘的转向力矩通过扭矩传感器获取，扭矩传感器是由一根扭杆安装在转向器中下部的转向轴上，当受到外力时，扭杆两端产生转动，通过扭矩传感器将信号传递给电脑。新能源汽车采用了电动助力转向系统，该系统可以对转向实现精确的转向。在汽车需要完成转向时，转向系统获取汽车的车速、方向盘转动的速度，电脑控制系统获取当前行驶状态下汽车所获得的阻力，从而控制转向器产生最佳的阻力状态。电动转向器是由控制系统控制电机的电流大小，从而为驾驶员提供了不同的助力作用于齿轮齿条转向器上，电流的大小由电脑根据所获得的传感器信号来精确确定，保证最佳的助力工作状态。新能源 性能测试系统组成 性能检测系统由上下两部分组成，上机部分主要用于测试，下机部分主要用于控制。下位机测试部分包含伺服电机加减速机构、转向机、电动缸等，上位机控制部分包含数据采集和驱动控制模块，上位机数据采集完后通过驱动控制模块来控制下位机工作。系统采用保留原车转向总成，附加自动装置模拟人手转动方向盘的效果，模拟实现不同车速工况下，新能源电子助力系统中电机的工作特性测试图如图所示。图新能源电动助力转向系统转向器测试图新能源电子助力转向系统性能测试内容新能源电子助力转向系统性能测试系统能模拟新能源汽车不同工况，通过自主开发的自动化装置对 进行加载和驱动；通过配置感知设备、数据采集分析软件，DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.01.031内燃机与配件 监测 关键状态 信 息；通 过 上 位 机 对 测 试 系 统 的 控制测试，自动形成助力特性有关曲线和对应关系，检验 助力效果，并 应 用 扩 展 卡 尔 曼 滤 波 对 测 试 的 数 据进行分析，从而 获 取 得 新 能 源 电 子 助 力 转 向 器 的 测 试曲线。（）新能源 性能测试方法）系统采用保留汽车上的转向系总成，增加了自动装置来模拟实际的人手转动方向盘的效果，同时采用在实验中单边增加负载的方式，控制电动缸来模拟汽车自身重力所带来的转向阻力。测试中，通过上位机软件配合运动控制卡来控制伺服电机和电动缸的运动，其中伺服电机模拟手打方向，当伺服电机带动拉杆向某一方向移动时，上位机通过 给气缸一个反向的拉力来阻止拉杆移动，以此来模拟汽车转向时受到的阻力。）自动采集转向机和方向盘的转角、转矩，输出相应的助力；）通过采集仪建立上位机与 之间的通讯，并采集 返回的数据，用软件绘制助力电流特性曲线。（）新能源 性能测试内容新能源汽车电动助力转向系统 性能测试系统从技术实施方面，主要可以完成以下几方面的测试。）精确反映新能源汽车在不同的行驶条件下对汽车转向系统产生的阻力汽车行驶时，由于路况的不同，行驶条件是变化的，从而新能源汽车电动助力系统所感应到的阻力是变化的，所以在进行性能测试时，要考虑实际的工况条件。汽车转向系统是由扭矩传感器来获得转向阻力的，测试系统要求能实际的反映汽车转向系统在不同阻力扭矩下所产生的扭矩信号，同时与测试系统保持良好的数据传输，确保测试的准确性。）精确反映新能源汽车不同车速下产生的信号、新能源汽车电子助力转向系统的传感器输入主要是扭矩信号和车速信号，由于扭矩传感器信号是由安装在转向器轴上的扭杆来获取信号的，此时，只要能得到汽车车速的信号，测试系统的信号就完全得到了。但车速的信号在测试时只能做到模拟测试，不能完成汽车实际行驶条件下相同的车速调节，此测试系统中车速信号设定为模拟信号，在计算机的程序中设置出不同的频率段来模拟汽车的车速信号。）精确反映新能源汽车电子助力转向器的助力扭矩在测试平台中，根据传动系统的结构，在转向器的输入端安装扭矩传感器，能精确反映出方向盘转动时，所加载的扭矩的大小，同时也在转向系统的输出侧安装扭矩传感器，精确反映汽车转向时地面对汽车转向系统产生的的阻力扭矩。通过计算这两者之间的差值便是转向助力扭矩。上述两个传感器与系统保证联网状态，确保数据的实时传送。）精确反映新能源汽车电子助力转向系统的助力特性数据评价通过对新能源汽车电子助力转向系统进行性能测试，获得各种工况下的测试性能曲线，对数据进行精确分析，从而准确得出转向系统的性能特性结论。新能源 性能测试数据分析（）电流力矩曲线分析 性能 测 试 系 统 主 要 选 取 了 车 速 为 在 、四种情况下的电流与力矩特性曲线，图为车速 时，电流与力矩特性曲线。图车速 时，电流与力矩特性曲线图横坐标为方向盘扭矩值，原点左边为左打方向盘的力矩值，右边为右打方向盘的力矩值，纵坐标为助力电机输出电流大小。以图中的 的实验结果为例，可以看到，从原点开始随着手盘扭矩值得增大，助力输出电流值逐渐增大即助力增强，直至最大值 安培，在此过程中人手转动方向盘的力度不会无限增加，故助力达到最大值后不再增加；同时看上图关于力矩的轴对称，当力矩达到一定值后电流不再增加，表明左打方向盘和右打方向盘时输出力矩大小对称均匀，不会出现向某一边打方向盘偏重的情况，一般情况下左右两边的对称度不低于。如图所示为电流与力矩曲线的理想结果图，随着车速的提高，的助力电流也将减小，当车速超过 时，我们可以认为 不再助力。可以得出该转向器解决了我们低速打轮方向沉重和高速时出现发飘的现象的矛盾问题。）转角力矩曲线分析图阻力 时，车速 、时方向盘力矩与助力力矩的特性曲线 年第期 性能测试系统选定阻力为 时，在 、不同速度下，测试出方向盘力矩与助力力矩的特性曲线如图示，方向盘力矩曲线、，动力转向助力力矩曲线、，通过曲线图可以直观看到在相同阻力相同速度的条件下，转向助力力矩与方向盘力矩同步增加或减小；同时可以看到在相同阻力条件车速不同的情况下，随着车速的增加，动力转向助力力矩逐渐降低。通过分析转角力矩曲线，可以看出转向器的工作特性，在速度低时转向沉重，需要相对大的转向助力，而在速度高时转向轻便，助力力矩要降低，以保证驾驶员在行驶过程的操纵稳定性。性能测试系统测试了车速在 速度下，阻力分别为、下，方向盘力矩与助力力矩的特性曲线图如图示，通过曲线可以直观看到随着阻力的增加，助力力矩在同步增加。图车速 ，阻力分别为、与 时，方向盘力矩与助力力矩的特性曲线图中曲线、表示方向盘扭矩值，曲线、代表助力力矩值，以曲线为参照，原点右边为右打方向盘的力矩值，左边为左打方向盘的力矩值，曲线、表示助力力矩的大小。以上图实验结果为例，可以看到，从原点开始随着方向盘扭矩值的增大，助力力矩在同步增强，在此过程中人手转动方向盘的力度不会无限增加，故助力达到最大值后不再增加。该图关于力矩为对称，表明左打方向盘和右打方向盘时输出力矩大小对称均匀，不会出现向某一边打方向盘偏重的情况，一般情况下左右两边的对称度不低于。本论文研究成果及不足本论文采用新能源 测试系统能模拟新能源汽车不同工况，通过自主开发的自动化装置对 进行加载和驱动；通过对测试系统的控制测试，自动形成助力特性有关曲线和对应关系，检验 助力效果，并应用扩展卡尔曼滤波进行数据分析，获取 测试曲线和评价指标。在本测试系统中，是以新能源汽车 性能检测系统为基础进行测试分析，将来还应拓展系统的应用范围；继续完善软件数据分析功能，当前测试系统只可以完成指定车速或转矩的测试，进一步完善为实时速度测试分析，提高数据的精确性。参考文献：汽车电动转向的基本概念汽车零部件毕大宁 汽车电动助力转向系统测试平台的开发与研究重庆交通大学牛继高 纯电动汽车结构与原理介绍焦建刚汽车维修与保养 新能源汽车的电动助力转向系统彦仁汽车与配件 新能源汽车电动助力转向系统的仿真与测试杨学平等 新技术新工艺 新型汽车动力转向技术发展综述 赵万忠等汽车工程学报