汽車電子轉向系統轉向執行電機的控制

劉勝男

摘要 隨著科學技術的快速發展，汽車電子轉向系統不斷升級，汽車電子轉向系統轉向執行電機的控制也開始受到學界的廣泛關注，基于此，本文簡單介紹了汽車電子轉向系統轉向執行電機控制方式選擇、控制策略選擇，希望以此能夠為相關業內人士帶來一定啟發。

【關鍵詞】汽車電子轉向系統 轉向執行電機控制策略

受汽車工業快速發展影響，具備提升汽車操作穩定性、安全性的電子轉向系統逐漸成為各類汽車的標配，該系統具備的方便汽車總布置設計、提高轉向操縱方便性、節能環保等優勢也開始被更多業內外人士認可，而為了進一步提升汽車電子轉向系統應用優勢，正是本文圍繞汽車電子轉向系統轉向執行電機控制開展具體研究的原因所在。

1 轉向執行電機控制方式選擇

1.1 電子開關器件選擇

研究選擇了應用較為廣泛的永磁有刷直流電機作為汽車電子轉向系統轉向執行電機，該電機的電子開關器件主要負責電機的驅動，功率晶體管、可關斷晶閘管、功率場效應管等均屬于較為常見的電子開關器件，而綜合對比并考慮汽車電子轉向系統轉向執行電機需要，最終選擇了功率場效應管作為電子開關器件，這是由于功率場效應管具備柵極驅動電流需求較小、開關速度快、損耗低、熱穩定性優良、安全工作區寬、驅動電路簡單等優勢。

1.2 轉向執行電機的調壓驅動方式選擇

受直流電機控制方式、結構變化影響，基于計算機控制的電力電子功率器件大量涌現，PWM控制方式的應用也成為業界主流，而結合本文研究需要，筆者選擇了PWM控制方式中的定頻調寬法與受限單極式控制方式作為轉向執行電機的調壓驅動方式，由此即可有效避免調壓驅動方式選擇不當引發的振蕩問題，汽車電子轉向系統轉向執行電機控制在惡劣環境、頻繁啟動等環境下的正常工作時間與穩定型也將得到更好保障，汽車電子轉向系統的安全性也將由此大幅提升。

1.3 轉向執行電機的驅動方案選擇

為合理選擇汽車電子轉向系統轉向執行電機驅動方案，必須考慮轉向執行電機功能、驅動系統性能，考慮到轉向執行電機的雙向轉動特性，以及電機驅動系統對電源、可靠性、控制輸入端、效率、輸出電流和電壓范圍提出的要求和影響，研究最終選擇了由MOSFET橋式電路、基極驅動電路（功率常效應管）、電流傳感器（電機驅動線路）、繼電器（電機驅動線路）組成的轉向執行電機驅動控制方案，方案中的單片機負責計算車輛完成轉向任務所需的目標電流值（結合系統助力特性、傳感器提供數字信號），由此MOSFET橋式電路將最終輸出目標電流滿足汽車電子轉向系統轉向執行電機的安全控制需要。

2 轉向執行電機控制策略選擇

2.1 控制目標

為滿足汽車安全行駛需要，汽車電子轉向系統轉向執行電機控制必須達成以下目標：

（1）為滿足車輛園地停車轉向操作需要，需提供完全轉向動力。

（2）為保證駕駛員開始轉向操作的同時實現轉向執行電機的啟動，需保證響應速度足夠快。

（3）為滿足車輛左、右靈活轉動需要，轉向執行電機控制需具備正、反兩個方向控制需要。

（4）需保證方向盤任意位置停止轉動時轉向執行電機立即停止轉動，以此滿足汽車轉向隨動作用需要。值得注意的是，上市汽車電子轉向系統轉向執行電機控制目標均緊密聯系在一起，而為了避免控制受到轉矩波動、電壓波動、傳感器噪聲等不良因素影響，相關策略、算法的支持必不可缺。

2.2 模型建立

為明確轉向執行電機控制策略，必須首先為其建立動力學模型，考慮到汽車電子轉向系統的復雜性，研究采用了降階建模方法，由此建立的簡化汽車電子轉向系統模型（物理）主要由方向盤、轉向軸、轉向輪、傳動執行電機、電磁施力器、齒輪齒條機構六部分組成。其中，汽車電子轉向系統轉向輪動力學方程為

3 結論

綜上所述，汽車電子轉向系統轉向執行電機控制具備較高現實意義。而在此基礎上，本文涉及的轉向力矩的具體控制策略，則證明了研究的實踐價值。因此，在汽車電子轉向系統轉向執行電機控制相關的理論研究和實踐探索中，本文內容能夠發揮一定參考作用。

參考文獻

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