試論汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略

李楊

摘 要：目前汽車行業(yè)內(nèi)對電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的應(yīng)用屬于新興技術(shù)類別的范疇，區(qū)別于傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向模式，電動助力的工作原理是通過電子控制系統(tǒng)的具體操作單元，以傳感器采集信號同時控制助力工作的電動機(jī)產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)，輔助車輛在轉(zhuǎn)向方面的功能實現(xiàn)。以EPS結(jié)構(gòu)圈地傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向能夠避免車輛制造以及使用過程中的故障率問題，同時使專項活動更加輕便，目前已經(jīng)成為了汽車行業(yè)加工制造的重要技術(shù)之一，對這一技術(shù)課題進(jìn)行研討有利于汽車行業(yè)在未來提升制造技術(shù)可選擇性。

關(guān)鍵詞：汽車技術(shù)；電動助力轉(zhuǎn)向；系統(tǒng)控制

1 引言

人類社會對交通工具的運(yùn)用以及發(fā)展在任何時代都具有技術(shù)前提性，而汽車自出現(xiàn)起，就已經(jīng)成為了陸地代步交通工具中的佼佼者，到了現(xiàn)代社會更是有著不可替代的作用，人們對汽車的功能指標(biāo)要求逐漸提升的同時，在細(xì)節(jié)層面的優(yōu)化也是汽車發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)之一。而對于汽車操作，轉(zhuǎn)向是任何駕駛過程中必不可少的操作步驟，除了駕駛員需要按照操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)備的調(diào)整之外，在汽車內(nèi)部零件以及設(shè)備系統(tǒng)的優(yōu)化上，科技水平也在不斷上升，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從傳統(tǒng)的液壓制動到了今天已經(jīng)開始采用電動助力轉(zhuǎn)向，這是技術(shù)上的飛躍，同時也是汽車實用性領(lǐng)域上的一個巨大提升。改變了以往機(jī)械傳動在實際操作中的故障率較高的問題，而這一技術(shù)的具體發(fā)展脈絡(luò)與汽車行業(yè)的綜合技術(shù)水準(zhǔn)提升有著密切關(guān)系。

2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際作用方式探析

電力技術(shù)的飛速發(fā)展使電子工程在各工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用效率都在逐漸提升，而電動助力系統(tǒng)的使用在汽車行業(yè)也成為了新興技術(shù)之一，在國內(nèi)外的多款品牌車型中都有所應(yīng)用，其具體的作用方式是通過電子控制系統(tǒng)對汽車電動機(jī)的操作，為轉(zhuǎn)向動作提供足夠的輔助動力，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常運(yùn)作，相比人力進(jìn)行驅(qū)動，具有更加輕便的特點(diǎn)。在其中主要使用的是模糊控制的概念，能夠通過非線性控制的算法將復(fù)雜的駕駛情況進(jìn)行統(tǒng)合處理，在汽車實際駕駛中能夠取得良好的應(yīng)用效果[1]。

對汽車領(lǐng)域而言，電動助力系統(tǒng)的引入雖然具有眾多優(yōu)勢，但是對汽車駕駛方向回正以及摩擦力等方面形成的影響則難以稱之為具有積極性。通過模糊控制對這一問題能夠形成良好的解決效果，這也是當(dāng)前在滿足技術(shù)應(yīng)用前提下最行之有效的市場解決策略。

3 電動轉(zhuǎn)向助力控制的策略構(gòu)建體系

對于電動助力在轉(zhuǎn)向過程中的作用，主要是通過蝸輪蝸桿型轉(zhuǎn)向減速機(jī)構(gòu)，將轉(zhuǎn)矩作用力施加在轉(zhuǎn)向軸上，從而減輕人力操作負(fù)擔(dān)，讓轉(zhuǎn)向操作的力度更加輕便化并且容易操控。從這一點(diǎn)而言，EPS助力的模式的確有助于轉(zhuǎn)向方案效果的提升。

而從具體設(shè)計層面而言，助力的效果主要根據(jù)汽車的運(yùn)動狀況以及受力情況進(jìn)行調(diào)整，這一變化本身具有一定規(guī)律，而助力效果在理想化的前提下應(yīng)同時保證轉(zhuǎn)向的及時以及角度的正確性，同時在操作上應(yīng)更加重視輕便省力的需求。根據(jù)這幾點(diǎn)需求進(jìn)行分類，助力形式通常分為直線、折線以及曲線集中。對應(yīng)的區(qū)域以及轉(zhuǎn)向方式也是根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。通過實際實驗數(shù)據(jù)分析，在適用性角度而言，直線型以及曲線型都具有明顯的缺點(diǎn)，直線型助力缺乏多樣性的路感效果，并且在操作上無法實現(xiàn)輕便性需求。而曲線型雖然在完成效果上能夠達(dá)到需求，但具體操作需要大量數(shù)據(jù)調(diào)整，不利于實際市場應(yīng)用。因而當(dāng)前應(yīng)用最多的還是介于兩者之間的折線型應(yīng)用策略，加以前文提及的模糊策略輔助，能夠使電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)達(dá)到相對完美的實際使用效果[2]。

4 電動助力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用問題解決方案

電動助力轉(zhuǎn)向的顯示效果能夠滿足轉(zhuǎn)向過程中的輕便性需求，但是其同時對其他操作系統(tǒng)的影響也不能忽視，最重要的對方向回正主動控制系統(tǒng)的影響，是需要最優(yōu)先解決的問題。電動助力轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的慣性動力以及阻尼的因素導(dǎo)致回正性能受到影響，所以需要針對這一問題進(jìn)行調(diào)整。

具體解決方案主要需要控制兩個方面的問題，首先是回正控制，在車輛行駛過程中，通過預(yù)制程序?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行操作，使之能夠施加外部力矩，促使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)迅速回正保持駕駛路線的正確性。同時也可以采用阻尼控制系統(tǒng)，主要是針對超幅度調(diào)整的狀況，通過電機(jī)轉(zhuǎn)矩的阻尼作用，在方向回正的同時予以阻尼增量操作，從而避免過度調(diào)整。

這兩種具體調(diào)整方式都需要根據(jù)車型不同進(jìn)行細(xì)微的數(shù)據(jù)變化以及參數(shù)調(diào)整，目的在于保證車輛回正的性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，同時也應(yīng)該符合駕駛員在車輛駕駛過程中的操作需求以及體驗舒適性[3]。

同時，我們應(yīng)注意到電動轉(zhuǎn)向助力在電力需求層面的實際應(yīng)用問題，雖然能夠避免傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的傳動故障性，但是車輛在電力轉(zhuǎn)化方面尤其會受到環(huán)境以及具體溫度狀況的影響。對于這一方面的問題，需要根據(jù)實驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行數(shù)據(jù)比對并調(diào)整到最佳狀態(tài)，避免實際車輛運(yùn)作中出現(xiàn)意外狀況。

5 電動助力轉(zhuǎn)向的車輛控制實證

通過實驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行分析的過程中，對電動助力轉(zhuǎn)向的車輛信息模擬能夠了解車輛在轉(zhuǎn)向過程中的操作效果。首先在不同范圍時速的狀態(tài)下，車輛操作以及加速度轉(zhuǎn)矩的記錄需要符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在20km/h到100km/h的測試區(qū)間中，共分為五個測試速度段位，測試數(shù)據(jù)均達(dá)到0.3g的方向盤力矩值，這一實驗數(shù)據(jù)符合汽車行業(yè)對轉(zhuǎn)向力矩的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)需求，因而能夠使電動助力轉(zhuǎn)向的車輛力矩控制達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

因而在實際操作狀態(tài)下，通過模糊控制以及對阻尼、回正性等方面的調(diào)整，能夠?qū)㈦妱又D(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力效果按照駕駛狀況不同進(jìn)行分類。同時在非標(biāo)準(zhǔn)浮動時速狀態(tài)下，電動助力的效果能夠得到保障，這是對汽車駕駛體驗提升的重點(diǎn)需求。

對于存在應(yīng)用沖突的主動回正方面，通過對電動助力效果的調(diào)整，以及阻尼方面的細(xì)微控制能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向角度控制的快速完成，并且通過實驗數(shù)據(jù)驗證實際操作中的可行性。對電動助力轉(zhuǎn)向采用對應(yīng)策略進(jìn)行調(diào)整后，其實際使用適應(yīng)性足夠滿足體驗需求以及市場化的標(biāo)準(zhǔn)。這一控制策略在實際應(yīng)用層面已經(jīng)能夠通過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的檢驗，也證實了電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)未來應(yīng)用前景的廣泛性[4]。

6 結(jié)束語

電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的應(yīng)用不僅在汽車領(lǐng)域具有巨大前景，同時對于機(jī)械操作，電子工程以及自動化控制系統(tǒng)等多個領(lǐng)域都有良好的發(fā)展態(tài)勢。作為專門技術(shù)而言，具有多方向的延展性以及技術(shù)鉆研的可能性。在實際研究工作中，對于電動助力轉(zhuǎn)向的研究，還可通過以下幾個方向再做分析。

對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的指向性以及阻尼控制的調(diào)整，是汽車工業(yè)中對細(xì)節(jié)優(yōu)化的重點(diǎn)，也是對汽車駕駛員手感以及熟悉性提升的關(guān)鍵點(diǎn)，對細(xì)節(jié)部件的把握以及材質(zhì)挑選，能夠?qū)⑦@一感受上升到符合市場化需求的程度，也對電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的實際應(yīng)用能夠產(chǎn)生積極意義。

同時在轉(zhuǎn)向探測方面，除了依靠傳感器還可嘗試應(yīng)用更為先進(jìn)化的AI控制系統(tǒng)，通過人工智能對轉(zhuǎn)向角度以及距離警報等細(xì)節(jié)部件進(jìn)行應(yīng)用，并且加速信號以及交通狀況的分析也可同步交給AI系統(tǒng)處理，使駕駛體驗?zāi)軌虼蠓忍嵘瑢︸{駛技術(shù)的需求降低到能夠更大范圍進(jìn)行普及的程度，這也是電動助力系統(tǒng)未來發(fā)展的技術(shù)需求重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉鑫.汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析[J].中國高新科技，2018.

[2]王虎，許曉楠.汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選型研究[J].汽車實用技術(shù)，2017（15）：40-41.

[3]楊杰，冉光偉，馬樂，et al.四輪驅(qū)動汽車電動助力轉(zhuǎn)向控制策略研究[J].汽車實用技術(shù)，2017（14）：61-64.

[4]潘國棟，段敏，王清.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略和仿真技術(shù)的研究[J].汽車實用技術(shù)，2017.