关于EPS对称性试验方法的研究

王松浩　徐文雅

摘 要：电动助力转向系统（Electric Power Steering，缩写EPS）是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统。本文针对EPS转向系统的电流特性及输入输出扭矩特性试验，设计了一套实车道路模拟系统，进行试验测试及特性分析。

关键词：电动助力；实车道路模拟；电流特性；输入输出扭矩特性

0 引言

电动助力转向系统EPS以其不可比拟的优势引领着转向系统未来的方向，EPS实现了真正的随速转向，可以很好的匹配高、低速时的助力效果，从根本上解决了转向“轻”与“灵”的矛盾。

1 试验系统

试验台整体布局如下图1所示。试验台由驱动机构，加载机构，一体式电气柜等组成。试验台通过驱动机构模拟方向盘输入系统，通过对伺服电机的角度及扭矩控制实现。输出端同样通过伺服电机及扭矩传感器实现加载闭环控制，模拟道路助力。通过计算机与试件ECU通信，控制实车转速与车速，实现不同状态下的道路模拟。

2 测试项目

2.1 電流特性试验

试验方法：将被试总成安装在试验台架上，输出端锁紧，输入端回0位，分别在车速信号为0Km/h、、20Km/h、40Km/h、60Km/h、80Km/h …（可设置点不低于15个，数值可任意设定）情况下正反两个方向转动输入轴，输入轴转动速度为。同时记录输入转矩与电机工作电流的关系，做输入扭矩-电机电流-速度特性曲线，形成曲线族，以不同颜色加以识别，并显示各车速下的曲线对称度。

2.2 输入输出扭矩特性试验

（1）将被试总成安装在试验台架上，输出端锁紧，输入端回0位，分别在车速信号为0Km/h、20Km/h、40Km/h、60Km/h、80Km/h …（可设置点不低于15个，数值可任意设定）情况下正反两个方向转动输入轴，输入轴转动速度为0.2r/min～ 1r/min（转动速度可设置并显示可设置范围），匀速转动。同时记录并显示输入转矩与输出转矩的关系。做输入/输出转矩-速度特性曲线，形成曲线族，以不同颜色加以识别。

（2）在上述（1）试验完毕后基础上，输入力矩设定为6Nm时（可设定并显示可设定范围），系统界面输出不同车速下的输入力矩-输出力矩特性值。

（3）在车速为0km/h（可在上述转速范围内设定）的情况下，当输出扭矩为20Nm（可设定，符合曲线扭矩范围）时，界面显示左右输入扭矩值，并显示左右输入扭矩之差绝对值。

（4）当输出扭矩为5Nm（可设定，符合曲线扭矩范围）时，界面显示上升曲线与下降曲线所对应的输入扭矩值，并显示两值差值的绝对值。

备注：（2）、（3）、（4）项操作均在（1）项完成后实施（系统后台数据生成及保存）

3 曲线分析

参考《QCT305-2013汽车液压动力转向控制阀总成性能要求与试验方法》，得到以下关于EPS电流特性及输入输出扭矩特性的对称性计算方法：

（1）以输入扭矩（方向盘输入端）横坐标，其物理量代号T，单位N.m；以电机电流（或称ECU输出电流）为纵坐标，其物理量代号为I，单位A；对称度计算仅对左右转向过程进行评价，左右回转过程不进行评价。横坐标的左侧输入扭矩（即输入端逆时针扭转）为负值，其代号TL；横坐标的右侧输入扭矩（即输入端顺时针扭转）为正值，其代号TR；纵坐标的正反向电机电流均为正值表达。

（2）计算对称度的有效数据取值范围（仅对转向过程进行评价）：

当MIN（ILmax，IRmax）<5A时，有效数据取值范围=0.5A～[ MIN（ILmax，IRmax）-0.5]A；

当MIN（ILmax，IRmax）≥5A时，有效数据取值范围=（10%～90%）MIN（ILmax，IRmax）

（3）计算方法：将电流特性曲线由I0到Iz段沿纵坐标之间划分为n等分，每一等分的电流增量为△I，并按左右转向时对应排列：

右转时，横坐标取值为TR1、TR2、……TRn；左转向时，取值为TL1、TL2、……TLn。

按对应的排列进行比较，即左右扭矩对比，取较小的值得到L1、L2、……Ln。

曲线对称性Ke由式（1）计算得出：

当纵坐标电机电流I划分n个均等分布的计算点，不能与实测点完全吻合，须根据实测点全部按插值法进行电流与输入扭矩对应求解。

4 结论

通过式（1）中n值越大，取点越多，其结果越接近于Ke2，说明在同等条件下，面积算法比采点算法更精确，其计算结果更接近真实值，可以更好的了解产品的对称性及其他性能特性，采取此种算法可行。

参考文献

[1]田国良.汽车转向器控制阀助力特性测试系统的研究[D].五邑大学，2014.

[2]王常友.汽车电动助力转向系统试验台设计研究[D].武汉理工大学，2008.

（作者单位：中国汽车工程研究院股份有限公司）