如何通过功率匹配调节转向泵的输出流量
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如何通过功率匹配调节转向泵的输出流量

图1是基于PMSC的新型电液助力转向系统E-ECHPS的组成原理图,集成了永磁转差离合器、转向泵、转阀、转向器、助力缸、转矩转角传感器和ECU。E-ECHPS基于传统HPS,在发动机和转向泵之间加装了调速传动机构-永磁转差离合器(PMSC),PMSC的输入和输出端分别与发动机和ca88会员登录相连。转向轴上的传感器可测量转向盘的转矩和角速度,转向泵转速则是通过其输入轴上的转速传感器测得。

图1:组成原理图

组成原理图

工作原理:ECU从总线获得转速、发动机转速、转向盘转角转矩和转向泵转速信号,运算出PMSC外控制电路中IGBT的占空比,以控制转向泵的转速,从而调节转向泵的输出流量,实现E-ECHPS按需功率匹配的目标。


永磁转差离合器(PMSC)是E-ECHPS的关键部件,PMSC需要能够在一定转差下传递转矩以驱动转向泵,并能回收转差功率。PMSC主要包括外转子电枢部分、内转子磁极部分和外控制电路。外转子内嵌有三相绕组,三相绕组通过滑环和电刷与外控制电路电气连接,内转子上表贴永磁体,构成隐极式内转子结构。外转子作为输入端与主动轴相连,内转子作为输出端与从动轴相连,内外转子同心旋转,无机械联系。


工作原理:PMSC安装在主动轴与负载轴之间。永磁体在内转子磁极中建立起恒定的主磁场,当水泵外转子由主动轴拖动旋转时,电枢部分切割主磁场,在三相绕组内引起感应电流,形成的电枢磁场与主磁场交链从而在内外转子间建立起电磁转矩,这一转矩则带动内转子及其所联结的负载轴以某一转速旋转,转矩大小取决于主磁场强度和内外转子转速差。内转子随外转子旋转在本质上相当于水泵电机的转子随定子绕组的旋转磁场旋转。


助力特性曲线的设计方法是:首先确定助力特性曲线的类型,其次获取不同转速下驾驶员偏好的方向盘转矩和转向阻力矩的相关数据,将转向阻力矩等效到方向盘阻力矩,并与偏好的方向盘转矩作差,得到不同工况下系统所需的助力转矩,最后ca88手机版厂根据助力转矩与助力油压的关系式转换出助力油压与方向盘转矩及转速之间的函数关系,即E-ECHPS系统的助力特性曲线。


工作时转向泵转速随发动机转速升高而升高,当超过开启转速时,溢流阀将多余的液压油溢流,图中阴影部分表示溢流流量,可以看到溢流流量与转向泵转速成正比关系。由于80%以上的运行里程处于非转向状态,传统HPS的转向泵在发动机直接驱动下长期处于高转速运行状态,导致液压回路的能量寄生损失。此外,以中高速行驶时,转向泵的流量始终固定于控制流量,因此HPS的助力值在中高速时均相同,当转速逐渐提高时,HPS的助力却没有降低,容易造成高速“发飘”,不利于的操纵稳定性。


E-ECHPS中的转向泵由PMSC驱动运转,通过调节PMSC的输出转速可以将转向泵转速控制在理想范围内,无需传统HPS中的流量控制阀,可避免溢流损耗。PMSC连接于发动机和转向泵之间,其输入转速等于发动机转速,输出转速等于转向泵转速,E-ECHPS控制转向泵转速范围300-600rpm。在原地或低速转向时提供最大助力转矩,即系统压力最大为14.1MPa时转向泵转速为600rpm,这是PMSC的最大功率工况;直行时系统中只存在转向泵背压,样车的转向泵背压为1.3MPa。E-ECHPS通过PMSC使转向泵保持最低稳定转速300rpm运行,ca88手机版输出最低稳定流量,减少溢流损耗的同时使液压系统以最低稳定压力运行,以保证由非转向工况进入转向工况时系统压力能在短时间内上升至所需工作压力,这是PMSC的最小功率工况。


重型的液压系统忽略管路中的局部压力损失和沿程压力损失,转向泵的压力差与助力缸的压力差基本相等,即转向泵的助力油压与助力缸的助力油压相等。

表1:不同工况转向泵输入转矩

工况

最大功率

最小功率

0km/h

20km/h

40km/h

60km/h

80km/h

输入转矩/N+m

40.39

3.75

26.93

10.74

9.14

7.16

5.10

本文介绍了采用永磁转差离合器(PMSC)作为转向泵调速装置的新型电液助力转向系统E-ECHPS,并详细阐述了其核心部件PMSC的机械结构与工作原理。根据试验所得的驾驶员偏好力矩和仿真所得的方向盘等效阻力矩设计了抛物线型的E-ECHPS助力特性曲线。对E-ECHPS转向泵进行了匹配,得到不同工况转向泵所需的输入转矩。E-ECHPS助力特性曲线的设计和转向泵匹配为后续PMSC的设计建模和性能验证打下了基础。


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点击次数:  更新时间:2018-01-11 09:10:13  【打印此页】  【关闭