E-ECHPS系統(tǒng)的電磁離合器設(shè)計及性能研究.pdf

1、目前重型車輛普遍采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Hydraulic Power Steering，簡稱HPS)，HPS中的轉(zhuǎn)向泵由發(fā)動機直接驅(qū)動，在汽車行駛過程中，不管汽車是否需要轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向泵一直高速運轉(zhuǎn)，消耗了很多不必要的能量。此外，HPS的助力特性一旦設(shè)定就不能隨車速的變化而變化，難以兼顧低速時的轉(zhuǎn)向輕便性與高速時的路感及操縱穩(wěn)定性要求。本文提出了采用電磁離合器(Electromagneticclutch)控制轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速、并使其按車輛實

2、際工況需要而變化的節(jié)能型電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electromagnetic clutch-Electrical Controlled Hydraulic PowerSteering，簡稱為E-ECHPS），研究了E-ECHPS系統(tǒng)的組成原理和轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)速-流量特性，并對E-ECHPS系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件電磁離合器進行了設(shè)計與性能研究，為重型車輛E-ECHPS研發(fā)提供理論基礎(chǔ)，本文研究內(nèi)容主要如下:
　　在分析國內(nèi)外電控液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展

3、現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合電磁離合器所具有的優(yōu)點，提出了采用電磁離合器控制轉(zhuǎn)向泵的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的E-ECHPS系統(tǒng)設(shè)計方案。參照ECHPS系統(tǒng)助力特性曲線的設(shè)計方法，針對E-ECHPS設(shè)計了一種拋物線型助力特性曲線，根據(jù)不同車速下的轉(zhuǎn)向阻力矩和駕駛員的理想手力，設(shè)計了全車速工況下的E-ECHPS理想的助力特性曲線。借鑒混聯(lián)式混合動力汽車中的驅(qū)動電機設(shè)計思想，設(shè)計了由主、副電機及轉(zhuǎn)差功率回收裝置組成的電磁離合器，分析了電磁離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理，根

4、據(jù)電磁離合器的功率輸入輸出關(guān)系，分析了E-ECHPS的節(jié)能性，并提出了E-ECHPS系統(tǒng)的控制策略。
　　根據(jù)E-ECHPS對于節(jié)能性和可變助力特性的要求，確定了電磁離合器中主、副電機的結(jié)構(gòu)參數(shù)和電氣參數(shù)，并設(shè)計了主電機的外電路和副電機的驅(qū)動電路。推導(dǎo)出了電磁離合器中主電機的穩(wěn)態(tài)相量圖和副電機的動力學(xué)數(shù)學(xué)方程，得出了電磁離合器的轉(zhuǎn)矩方程，通過理論分析揭示了電磁離合器的性能特點。
　　運用電磁場有限元仿真軟件Ansoft對電磁

5、離合器進行建模和電磁力學(xué)特性計算。重點分析了主電機的空載和負載磁路特性、氣隙諧波含量，計算了主要電磁參數(shù)、磁路損耗、電磁離合器的動力學(xué)特性，通過反復(fù)修改和分析，獲得了一個較為合理的電磁離合器主電機設(shè)計方案和仿真模型。對主電機進行了臺架試驗，測試了其空載特性和動力學(xué)特性，驗證了仿真模型和仿真結(jié)果的有效性。
　　最后，對E-ECHPS系統(tǒng)的助力性能和能耗進行仿真，驗證了E-ECHPS可實現(xiàn)隨車速可變的助力特性和明顯優(yōu)于HPS的節(jié)能性。