新能源商用车电控转向系统设计与分析
发布时间：2021-08-25 17:27
目前,国内商用车大部分采用的是液压助力或电动液压助力转向,包含油管、液压油罐、液压泵等众多零部件。本文旨在设计一套适用于新能源商用车的电控转向系统功能样机,并搭建控制策略模型,应用滑模控制与永磁同步电机矢量控制等技术控制电机实现电控转向。该系统取消了传统的液压装置,采用永磁同步电机作为动力源,可以降低系统能耗和重量,紧凑而高效。改进了传统的电控转向系统无法在商用车使用的短板,同时为商用车的无人驾驶打下了基础。本次设计电控转向系统由永磁同步电机、同步带及带轮、滚珠丝杠转向执行机构、转向电机控制器、传感器以及遥控器等组成。该系统工作时,由遥控器发送转速或者转矩信号给整车控制器,整车控制器分析计算后通过CAN通讯给转向电机控制器发送使能信号与转速转矩指令,输出目标电流给转向电机进行矢量闭环控制,驱动同步带轮转动,滚珠丝杠直线移动拉动直拉杆,从而带动车轮转动实现转向。本文主要根据商用车转向助力需求,设计电控转向系统,采用Matlab/Simulink搭建电控转向系统模型并与Trucksim进行联合仿真,验证所设计电控转向系统的转角跟随性能。电机控制器硬件采用主频150MHz的DSP28335芯...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚珠丝杠结构示意图
燕山大学工程硕士学位论文-16-电机功率P计算如式(2-22)所示。2.3电控转向系统选型根据开发车型转向系统参数，初步设计电控转向系统目标参数如表2-4所示。表2-4转向系统目标参数表参数名称参数值滚珠丝杠电机型式平行轴式滚珠丝杠导程（Ph/mm）10滚珠丝杠行程（s/mm）230电机转速（n/r/min）3000电机扭矩（T/mN）2.4电机功率（P/kW）0.75同步带传动比i3小带轮齿数z128大带轮齿数z284中心距（a/mm）135.18同步带节线长（LP/mm）565设计电控转向三维结构如图2-3、2-4、2-5所示。图2-3电控转向三维结构图9550TnP(2-22)
第2章电控转向系统原理及参数设计-17-图2-4电控转向系统装配图图2-5转向丝杆后部连接结构2.4成本核算实验福田欧马可轻型纯电动商用车所用电动液压助力转向系统总成为2600元，减速机构为780元，总计3380元。本文设计商用车电控转向系统永磁同步电机为1200元，同步带传动机构为300元，螺母旋转式滚珠丝杠为1500元，共计3000元。相比之下转向系统主要零部件成本节约了10%左右。2.5本章小结本章根据实验福田欧马可车转向运动学及动力学分析计算，对所设计电控转向系统所需同步带传动机构、滚珠丝杠以及永磁同步电机参数进行初步计算选型校核，为后续加工出电控转向系统功能样机做好准备。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的PMSM无位置传感器控制系统研究[J]. 刘校宗,胡长岭. 工业控制计算机. 2019(12)
[2]永磁同步电机鲁棒滑模控制算法研究[J]. 彭超洋. 自动化技术与应用. 2019(12)
[3]空间矢量调制的PMSM变磁链直接转矩控制[J]. 时维国,桑尧尧. 大连交通大学学报. 2019(06)
[4]CAN总线负载率算法及优化设计[J]. 刘洪鹏,唐国强. 客车技术与研究. 2019(05)
[5]新能源轻型商用车转向系统发展浅析[J]. 刘俊荣,牛营凯,尹华清,李红艳. 汽车实用技术. 2019(19)
[6]基于改进粒子群优化算法的PMSM矢量控制[J]. 谢金法,刘涵,李博超. 现代制造工程. 2019(07)
[7]汽车平台电动转向系统的优化设计及适用性（英文）[J]. Abolfazl KHALKHALI,Mohammad Hassan SHOJAEEFARD,Masoud DAHMARDEH,Hadi SOTOUDEH. Journal of Central South University. 2019(04)
[8]基于CAN总线的DSP28335在线烧写方法研究[J]. 周洋洋,赵昶宇. 科技与创新. 2019(06)
[9]电动助力转向控制策略研究[J]. 魏健楠,段敏. 汽车实用技术. 2017(24)
[10]循环球式动力转向器加载测试仿真系统实现[J]. 魏利博,游专. 汽车实用技术. 2017(24)
博士论文
[1]CAN协议车载网络若干关键理论研究[D]. 曹万科.东北大学 2008
硕士论文
[1]电动车用永磁同步电机相电压补偿策略研究[D]. 周传炜.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证[D]. 张玉洁.合肥工业大学 2015
[3]R型电动助力转向器的结构设计与参数优化[D]. 陈满.沈阳理工大学 2015
[4]汽车电动助力转向系统硬件在环仿真方法研究[D]. 陈慧鹏.河北工业大学 2015
[5]大型电动客车助力转向系统的控制策略研究[D]. 宁超成.武汉理工大学 2012
[6]基于CAN总线的商用车EPS控制器的研发[D]. 虎忠.长安大学 2011
[7]电动助力转向系统的建模与联合仿真研究[D]. 胡建峰.长安大学 2011
[8]轻中型商用车电动助力转向系统的研究[D]. 苑志超.青岛科技大学 2008
[9]电动转向（EPS）控制系统研究及实现[D]. 尚喆.天津大学 2004
本文编号：3362546
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚珠丝杠结构示意图
燕山大学工程硕士学位论文-16-电机功率P计算如式(2-22)所示。2.3电控转向系统选型根据开发车型转向系统参数，初步设计电控转向系统目标参数如表2-4所示。表2-4转向系统目标参数表参数名称参数值滚珠丝杠电机型式平行轴式滚珠丝杠导程（Ph/mm）10滚珠丝杠行程（s/mm）230电机转速（n/r/min）3000电机扭矩（T/mN）2.4电机功率（P/kW）0.75同步带传动比i3小带轮齿数z128大带轮齿数z284中心距（a/mm）135.18同步带节线长（LP/mm）565设计电控转向三维结构如图2-3、2-4、2-5所示。图2-3电控转向三维结构图9550TnP(2-22)
第2章电控转向系统原理及参数设计-17-图2-4电控转向系统装配图图2-5转向丝杆后部连接结构2.4成本核算实验福田欧马可轻型纯电动商用车所用电动液压助力转向系统总成为2600元，减速机构为780元，总计3380元。本文设计商用车电控转向系统永磁同步电机为1200元，同步带传动机构为300元，螺母旋转式滚珠丝杠为1500元，共计3000元。相比之下转向系统主要零部件成本节约了10%左右。2.5本章小结本章根据实验福田欧马可车转向运动学及动力学分析计算，对所设计电控转向系统所需同步带传动机构、滚珠丝杠以及永磁同步电机参数进行初步计算选型校核，为后续加工出电控转向系统功能样机做好准备。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的PMSM无位置传感器控制系统研究[J]. 刘校宗,胡长岭. 工业控制计算机. 2019(12)
[2]永磁同步电机鲁棒滑模控制算法研究[J]. 彭超洋. 自动化技术与应用. 2019(12)
[3]空间矢量调制的PMSM变磁链直接转矩控制[J]. 时维国,桑尧尧. 大连交通大学学报. 2019(06)
[4]CAN总线负载率算法及优化设计[J]. 刘洪鹏,唐国强. 客车技术与研究. 2019(05)
[5]新能源轻型商用车转向系统发展浅析[J]. 刘俊荣,牛营凯,尹华清,李红艳. 汽车实用技术. 2019(19)
[6]基于改进粒子群优化算法的PMSM矢量控制[J]. 谢金法,刘涵,李博超. 现代制造工程. 2019(07)
[7]汽车平台电动转向系统的优化设计及适用性（英文）[J]. Abolfazl KHALKHALI,Mohammad Hassan SHOJAEEFARD,Masoud DAHMARDEH,Hadi SOTOUDEH. Journal of Central South University. 2019(04)
[8]基于CAN总线的DSP28335在线烧写方法研究[J]. 周洋洋,赵昶宇. 科技与创新. 2019(06)
[9]电动助力转向控制策略研究[J]. 魏健楠,段敏. 汽车实用技术. 2017(24)
[10]循环球式动力转向器加载测试仿真系统实现[J]. 魏利博,游专. 汽车实用技术. 2017(24)
博士论文
[1]CAN协议车载网络若干关键理论研究[D]. 曹万科.东北大学 2008
硕士论文
[1]电动车用永磁同步电机相电压补偿策略研究[D]. 周传炜.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证[D]. 张玉洁.合肥工业大学 2015
[3]R型电动助力转向器的结构设计与参数优化[D]. 陈满.沈阳理工大学 2015
[4]汽车电动助力转向系统硬件在环仿真方法研究[D]. 陈慧鹏.河北工业大学 2015
[5]大型电动客车助力转向系统的控制策略研究[D]. 宁超成.武汉理工大学 2012
[6]基于CAN总线的商用车EPS控制器的研发[D]. 虎忠.长安大学 2011
[7]电动助力转向系统的建模与联合仿真研究[D]. 胡建峰.长安大学 2011
[8]轻中型商用车电动助力转向系统的研究[D]. 苑志超.青岛科技大学 2008
[9]电动转向（EPS）控制系统研究及实现[D]. 尚喆.天津大学 2004
本文编号：3362546
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