汽车线控转向系统能效提升方法及优化控制
发布时间：2023-10-03 22:31
线控转向技术是实现汽车智能化、网联化、电动化的关键技术之一。作为线控转向系统的重要元件,路感电机和转向电机是汽车低压电气系统中较大的耗能元件,其在频繁转向中产生的能耗及由此带来的汽车电源系统的负荷变化及汽车节能减排问题不可忽视。为此,本文开展了汽车线控转向系统能效提升方法与优化控制的研究。首先基于汽车动力学知识,采用Carsim-Simulink联合仿真的方式构建线控转向系统仿真平台。基于该仿真平台,测试了定传动比、变传动比、PID计算传动比三种传动比控制模式的线控转向汽车的跟随特性和稳定性。之后,通过分析汽车常见转向工况的转向能耗,得出了线控转向能耗大于助力转向能耗的结论,提出了基于结构改进和原系统结构参数优化的能效提升方法。并以电驱动转向单元为例进行了能效提升的结构参数优化分析,建立了该电驱动转向单元的参数化模型,得到了机械系统随压力角变化的效率曲线、系统效率区域分布云图及最优参数取值云图,提出了一种两挡减速比的设计方案。该方案在双移线转向工况中的仿真结果表明:综合能效提升在5%之内。接着,采用低能耗的可控变阻尼单元,完成了电驱动转向单元和转向盘单元的能效提升结构改进设计。可控变阻...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 线控转向节能相关研究现状分析
1.2.1 线控转向节能研究
1.2.2 线控转向实验机构研究
1.2.3 线控转向动力学模型研究
1.2.4 线控转向控制策略研究
1.3 本文拟开展的研究工作
第2章 线控转向汽车模型设计与仿真
2.1 线控转向汽车动力学模型创建
2.1.1 轮胎模型
2.1.2 整车模型
2.1.3 驾驶员模型
2.2 线控转向系统结构分析
2.3 线控转向系统建模
2.3.1 路感单元模型
2.3.2 转向单元模型
2.3.3 线控转向控制器建模
2.4 线控转向汽车仿真分析
2.4.1 仿真软件介绍
2.4.2 仿真模型设计及接口参数
2.4.3 仿真结果分析
2.5 本章小结
第3章 汽车线控转向系统能耗分析及参数优化
3.1 汽车行驶道路与工况分析
3.1.1 弯道及其工况
3.1.2 紧急转向工况
3.2 汽车转向系统能耗分析
3.3 电驱动转向装置参数优化分析
3.3.1 参数优化分析思路
3.3.2 机械系统能耗机理分析
3.3.3 电机模型效率分析
3.3.4 模型优化
3.3.5 优化结果分析
3.3.6 转向器节能实例分析
3.4 本章小结
第4章 基于能效提升的线控转向装置方案设计
4.1 新型线控转向装置设计方案
4.1.1 电驱动转向节能装置
4.1.2 新型转向盘系统
4.2 电驱动可变阻尼液压旋转阻尼器
4.2.1 结构设计思路
4.2.2 过渡曲线设计
4.3 阻尼器阻尼系数计算
4.3.1 该阻尼器受力分析
4.3.2 流体压强分析
4.3.3 能耗分析
4.3.4 阻尼系数计算
4.3.5 叶片腔体容积波动分析
4.4 阻尼器仿真分析
4.4.1 参数选择
4.4.2 局部损失仿真
4.4.3 能耗仿真
4.5 本章小结
第5章 改进机构的能效优化控制
5.1 新型电驱动转向单元能效控制
5.1.1 能效优化策略
5.1.2 节能效果分析
5.1.3 控制算法设计
5.1.4 仿真分析
5.2 新型转向盘单元节能控制
5.2.1 新型转向盘系统节能原理
5.2.2 能量消耗分析
5.2.3 控制策略的实现
5.2.4 仿真和分析
5.3 本章小结
第6章 线控转向实验台设计及验证
6.1 实验台结构及功能
6.2 系统机构设计
6.2.1 回正力矩加载装置
6.2.2 电驱动转向器
6.2.3 路感模拟单元
6.3 控制系统设计
6.3.1 力矩加载控制系统
6.3.2 PC机通讯系统
6.3.3 控制程序设计
6.4 台架实验验证
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
本文编号：3850775
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 线控转向节能相关研究现状分析
1.2.1 线控转向节能研究
1.2.2 线控转向实验机构研究
1.2.3 线控转向动力学模型研究
1.2.4 线控转向控制策略研究
1.3 本文拟开展的研究工作
第2章 线控转向汽车模型设计与仿真
2.1 线控转向汽车动力学模型创建
2.1.1 轮胎模型
2.1.2 整车模型
2.1.3 驾驶员模型
2.2 线控转向系统结构分析
2.3 线控转向系统建模
2.3.1 路感单元模型
2.3.2 转向单元模型
2.3.3 线控转向控制器建模
2.4 线控转向汽车仿真分析
2.4.1 仿真软件介绍
2.4.2 仿真模型设计及接口参数
2.4.3 仿真结果分析
2.5 本章小结
第3章 汽车线控转向系统能耗分析及参数优化
3.1 汽车行驶道路与工况分析
3.1.1 弯道及其工况
3.1.2 紧急转向工况
3.2 汽车转向系统能耗分析
3.3 电驱动转向装置参数优化分析
3.3.1 参数优化分析思路
3.3.2 机械系统能耗机理分析
3.3.3 电机模型效率分析
3.3.4 模型优化
3.3.5 优化结果分析
3.3.6 转向器节能实例分析
3.4 本章小结
第4章 基于能效提升的线控转向装置方案设计
4.1 新型线控转向装置设计方案
4.1.1 电驱动转向节能装置
4.1.2 新型转向盘系统
4.2 电驱动可变阻尼液压旋转阻尼器
4.2.1 结构设计思路
4.2.2 过渡曲线设计
4.3 阻尼器阻尼系数计算
4.3.1 该阻尼器受力分析
4.3.2 流体压强分析
4.3.3 能耗分析
4.3.4 阻尼系数计算
4.3.5 叶片腔体容积波动分析
4.4 阻尼器仿真分析
4.4.1 参数选择
4.4.2 局部损失仿真
4.4.3 能耗仿真
4.5 本章小结
第5章 改进机构的能效优化控制
5.1 新型电驱动转向单元能效控制
5.1.1 能效优化策略
5.1.2 节能效果分析
5.1.3 控制算法设计
5.1.4 仿真分析
5.2 新型转向盘单元节能控制
5.2.1 新型转向盘系统节能原理
5.2.2 能量消耗分析
5.2.3 控制策略的实现
5.2.4 仿真和分析
5.3 本章小结
第6章 线控转向实验台设计及验证
6.1 实验台结构及功能
6.2 系统机构设计
6.2.1 回正力矩加载装置
6.2.2 电驱动转向器
6.2.3 路感模拟单元
6.3 控制系统设计
6.3.1 力矩加载控制系统
6.3.2 PC机通讯系统
6.3.3 控制程序设计
6.4 台架实验验证
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
本文编号：3850775
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