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1、當(dāng)前重型車輛普遍采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(HPS),其助力特性不可變,無(wú)法兼顧車輛的低速輕便性和高速操穩(wěn)性。此外,HPS的轉(zhuǎn)向泵在車輛行駛過(guò)程中始終高速運(yùn)轉(zhuǎn),產(chǎn)生了大量的溢流損耗。目前在乘用車和輕型商用車領(lǐng)域逐漸普及的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)受限于電機(jī)功率不能提供足夠助力轉(zhuǎn)矩,無(wú)法應(yīng)用于重型車輛。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS)是現(xiàn)階段改善重型車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可行方案。本文在課題組研究的電磁式轉(zhuǎn)差離合器基礎(chǔ)上,提出了采用永磁轉(zhuǎn)差離合器(PMSC
2、)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向泵輸出功率以實(shí)現(xiàn)低能耗及可變助力特性的新型電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(E-ECHPS),在研究E-ECHPS系統(tǒng)性能要求的基礎(chǔ)上對(duì)其核心傳動(dòng)部件永磁轉(zhuǎn)差離合器(PMSC)進(jìn)行設(shè)計(jì)與性能研究,為重型車輛E-ECHPS的研發(fā)奠定基礎(chǔ)。主要內(nèi)容如下:
首先,分析研究了E-ECHPS及其核心部件永磁轉(zhuǎn)差離合器(PMSC)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理,并根據(jù)試驗(yàn)所得的駕駛員偏好轉(zhuǎn)向操縱力矩和仿真當(dāng)量轉(zhuǎn)向阻力矩,設(shè)計(jì)了E-ECHPS拋物線型助力特
3、性曲線。在研究傳統(tǒng)HPS和E-ECHPS轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)速-流量特性的基礎(chǔ)上,對(duì)E-ECHPS轉(zhuǎn)向泵進(jìn)行轉(zhuǎn)矩匹配,為PMSC的設(shè)計(jì)和性能驗(yàn)證提供依據(jù)。
其次,借鑒永磁電機(jī)場(chǎng)路結(jié)合的設(shè)計(jì)方法,建立了PMSC設(shè)計(jì)流程,根據(jù)樣車相關(guān)技術(shù)參數(shù)和E-ECHPS系統(tǒng)性能,確定了 PMSC的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)參數(shù)。運(yùn)用Ansoft Maxwell軟件建立了PMSC的電磁有限元模型,并對(duì)其進(jìn)行空載和負(fù)載工況的瞬態(tài)性能分析。通過(guò)反復(fù)修改和仿真分析,確定了P
4、MSC具體的機(jī)械和電磁參數(shù)。分析了PMSC輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差的關(guān)系,通過(guò)調(diào)整外轉(zhuǎn)子繞組阻值來(lái)優(yōu)化臨界轉(zhuǎn)差以提高PMSC的效率。研制了PMSC樣機(jī)及相應(yīng)的轉(zhuǎn)差離合器測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行臺(tái)架測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果表明,樣機(jī)性能基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
隨后,基于直流斬波調(diào)速原理設(shè)計(jì)了PMSC的外控制調(diào)速電路,開(kāi)關(guān)器件采用IGBT功率管,在Ansoft Maxwell中與本體模型相連進(jìn)行調(diào)速仿真,電路在高負(fù)載和低負(fù)載工況下調(diào)速功能良好,具有較好的調(diào)速響應(yīng)敏捷
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