CN106891987A - 电动汽车电动助力转向装置及控制方法 - Google Patents

电动汽车电动助力转向装置及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106891987A
CN106891987A CN201710150835.9A CN201710150835A CN106891987A CN 106891987 A CN106891987 A CN 106891987A CN 201710150835 A CN201710150835 A CN 201710150835A CN 106891987 A CN106891987 A CN 106891987A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bar
turning
ball nut
electric power
electric automobile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710150835.9A
Other languages
English (en)
Inventor
段敏
魏健楠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liaoning University of Technology
Original Assignee
Liaoning University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liaoning University of Technology filed Critical Liaoning University of Technology
Priority to CN201710150835.9A priority Critical patent/CN106891987A/zh
Publication of CN106891987A publication Critical patent/CN106891987A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/04—Steering gears mechanical of worm type
    • B62D3/06—Steering gears mechanical of worm type with screw and nut
    • B62D3/08—Steering gears mechanical of worm type with screw and nut using intermediate balls or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0421—Electric motor acting on or near steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电动汽车电动助力转向装置，包括：壳体；输入轴，其与方向盘连接，所述输入轴下端设置有齿轮；所述输入轴上连接有扭矩传感器；转向杆，其设置在壳体内，所述转向杆上设置要有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合，以使转向杆在壳体内左右移动；所述转向杆的左右两端分别连接左转向球头和右转向球头；所述转向杆上还设置有丝杠；滚珠螺母，其套设在丝杠外与所述丝杠配合；所述滚珠螺母两端通过轴承支撑在壳体上；驱动电机，通过传动装置与所述滚珠螺母连接，以驱动所述滚珠螺母绕自身轴线旋转。本发明还提供了一种电动汽车电动助力转向控制方法。

Description

电动汽车电动助力转向装置及控制方法
技术领域
本发明属于汽车转向机构技术领域，特别涉及一种电动汽车电动助力转向装置及控制方法。
背景技术
电动助力转向(Electric Power Steering，简称EPS)系统是继液压助力转向系统后出现的一种新型动力转向系统，具有液压助力转向系统无法比拟的优势，它不仅能节约能源，提高安全性，还有利于环境保护，是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术是汽车转向系统发展的必然趋势。
同传统的液压助力转向系统相比，电动助力转向系统具有以下优点：液压转向助力系统的油泵，不转向时也工作，加大了能量消耗。而EPS系统只在转向时电动机才提供助力，因而能减少能量消耗，并能在各种行驶工况下提供最佳的转向助力，减小了由于路面不平所引起的对转向系统的干扰，改善了汽车的转向性能，减轻了汽车低速行驶时的转向操纵力，提高了汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性；由于不需要加注液压油和安装液压油管，所以系统的安装简便，自由度大，而且成本低，无漏油故障的发生，它比常规的液压转向助力系统具有更好的通用性。
发明内容
本发明的目的是克服现有助力转向装置结构复杂，可靠性差的缺陷，提供了一种电动汽车电动助力转向装置。
本发明的另一个目的是解决现有电动助力控制方法中助力会发生突变产生顿挫感的缺陷，提供了一种电动汽车电动助力转向控制方法。
本发明提供的技术方案为：
一种电动汽车电动助力转向装置，包括：
壳体；
输入轴，其与方向盘连接，所述输入轴下端设置有齿轮；所述输入轴上连接有扭矩传感器；
转向杆，其设置在壳体内，所述转向杆上设置要有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合，以使转向杆在壳体内左右移动；所述转向杆的左右两端分别连接左转向球头和右转向球头；所述转向杆上还设置有丝杠；
滚珠螺母，其套设在丝杠外与所述丝杠配合；所述滚珠螺母两端通过轴承支撑在壳体上；
驱动电机，通过传动装置与所述滚珠螺母连接，以驱动所述滚珠螺母绕自身轴线旋转。
优选的是，所述传动装置包括：
第一带轮，其通过平键与驱动电机轴固定连接；
第二带轮，其固定套设在所述滚珠螺母外，与所述滚珠螺母同轴固定；
同步带，其连接第一带轮和第二带轮，以将第一带轮的动力传递给第二带轮。
优选的是，所述滚珠螺母与轴承接触处设置有退火层。
优选的是，所述滚珠螺母外壁上设置有环形突起，所述第二带轮通过螺钉固定在环形突起上。
优选的是，所述转向杆与位移传感器连接，以测量转向杆横向位移。
优选的是，还包括车速传感器和侧向加速度传感器。
一种电动汽车电动助力转向控制方法，包括以下步骤：
步骤一、通过车速传感器获取车速ν，通过扭矩传感器获取方向盘扭矩T0；
步骤二、控制驱动电机输出助力扭矩Tz，并使
其中，T1为初始助力扭矩，T2为截止助力扭矩。
优选的是，还包括
步骤三、控制驱动电机输出补偿扭矩Tb，并使Tb满足
其中θc为驱动电机转角，λ为饱和函数的转速系数，γ为调整系数，Tfricition为转方向系统摩擦力矩；
步骤四、控制驱动电机输出扭矩Tz+Tb。
本发明的有益效果是：本发明提供的电动汽车电动助力转向装置，结构紧凑，机械传动效率高，传动灵敏；具有较小的磨损量，使用寿命长，工作可靠。本发明提供的电动汽车电动助力转向控制方法，助力大小随车速发生改变，增强安全性。在转向盘转矩较大时提供较大的助力，减轻了驾驶员的负担，在转向盘输入转矩较小时提供适宜的助力，保证了驾驶员拥有清晰的的路感。
附图说明
图1为本发明所述的电动汽车电动助力转向装置总体结构示意图。
图2为本发明所述的齿条与齿轮安装位置示意图。
图3为本发明所述的助力机构结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1、图2所示，本发明提供了一种电动汽车电动助力转向装置，包括壳体110，在壳体内设置有转向杆120。输入轴130与方向盘连接，所述输入轴130的下端设置有齿轮131。所述输入轴130与方向盘之间连接有扭矩传感器，通过扭矩传感器来测量方向盘的转矩。
所述转向杆120上设置有齿条121，所述齿条121与所述齿轮131相啮合，当转动方向盘时，通过方向盘带动输入轴130转动，进而使转向杆120在壳体110内沿轴线左右移动。所述转向杆120的两端分别连接左转向球头140和右转向球头150，通过转向杆120的移动带动左转向球头140和右转向球头150移动，实现了车轮的转向。
一并参阅图3，所述电动汽车电动助力转向装置还包括助力机构160。所述助力机构160包括设置在转向杆120上的滚珠丝杠161，和套设在滚珠丝杠161外的滚珠螺母162，所述滚珠螺母162与滚珠丝杠161相配合。所述滚珠螺母162的左右两端为轴承安装部，其上安装有轴承163，所述轴承163的外圈固定在壳体110上，从而使滚珠螺母162两端通过轴承163支撑在壳体110上。在滚珠螺母162两端的轴承安装部上设置有退火层。通过退火层的设置，释放了滚珠螺母162两端的内应力，降低了硬度，防止滚珠螺母162产生裂纹。
驱动电机164的外壳固定在壳体110上，所述驱动电机164通过传动装置与滚珠螺母162连接，带动所述滚珠螺母162旋转，进而带动滚珠丝杠161左右移动。
所述传动装置包括第一带轮165，其与驱动电机164的驱动轴通过平键连接，第二带轮166其固定套设在所述滚珠螺母162外，所述滚珠螺母162外壁上设置有环形突起167，所述第二带轮166通过螺钉固定在环形突起167上，使滚珠螺母162与第二带轮166同轴固定。第一带轮165和第二带轮166通过同步带168连接，从而使第一带轮165的动力传递给第二带轮166。
当方向盘转动进行转向时，带动输入轴130转动，进而通过齿条121与齿轮131的啮合，实现转向杆120的左右移动。同时，通过扭矩传感器能够测量方向盘的转向扭矩，控制器根据测量得到的方向盘的转向扭矩，控制助力机构160输出额外的助力扭矩，帮助转向，减轻方向盘的转动力矩，使方向盘变轻，便于驾驶员操作。
本发明还提供了一种电动汽车电动助力转向控制方法，具体步骤为：
步骤一、通过车速传感器获取车速ν，通过扭矩传感器获取方向盘扭矩T0；
步骤二、控制驱动电机输出助力扭矩Tz，并使
其中，T1为初始助力扭矩，T2为截止助力扭矩。
作为一种优选的，将T1设定为1.5Nm，当方向盘扭矩T0小于1.5Nm时，不进行助力，能够避免方向盘扭矩T0很小时造成电机的频繁启动。
步骤三、控制驱动电机输出补偿扭矩Tb，并使Tb满足
其中θc为驱动电机转角，λ为饱和函数的转速系数，γ为调整系数，Tfricition为转方向系统摩擦力矩；
λ和γ根据经验公式得到，可以使驱动电机输出的扭矩平滑过度。
步骤四、控制驱动电机输出扭矩Tz+Tb。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种电动汽车电动助力转向装置，其特征在于，包括：
壳体；
输入轴，其与方向盘连接，所述输入轴下端设置有齿轮；所述输入轴上连接有扭矩传感器；
转向杆，其设置在壳体内，所述转向杆上设置要有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合，以使转向杆在壳体内左右移动；所述转向杆的左右两端分别连接左转向球头和右转向球头；所述转向杆上还设置有丝杠；
滚珠螺母，其套设在丝杠外与所述丝杠配合；所述滚珠螺母两端通过轴承支撑在壳体上；
驱动电机，通过传动装置与所述滚珠螺母连接，以驱动所述滚珠螺母绕自身轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电动助力转向装置，其特征在于，所述传动装置包括：
第一带轮，其通过平键与驱动电机轴固定连接；
第二带轮，其固定套设在所述滚珠螺母外，与所述滚珠螺母同轴固定；
同步带，其连接第一带轮和第二带轮，以将第一带轮的动力传递给第二带轮。
3.根据权利要求1所述的电动汽车电动助力转向装置，其特征在于，所述滚珠螺母与轴承接触处设置有退火层。
4.根据权利要求2所述的电动汽车电动助力转向装置，其特征在于，所述滚珠螺母外壁上设置有环形突起，所述第二带轮通过螺钉固定在环形突起上。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电动助力转向装置，其特征在于，所述转向杆与位移传感器连接，以测量转向杆横向位移。
6.根据权利要求5所述的电动汽车电动助力转向装置，其特征在于，还包括车速传感器和侧向加速度传感器。
7.一种电动汽车电动助力转向控制方法，其特征在于，使用如权利要求1-6中任意一项所述的电动汽车电动助力转向装置，并包括以下步骤：
步骤一、通过车速传感器获取车速ν，通过扭矩传感器获取方向盘扭矩T0；
步骤二、控制驱动电机输出助力扭矩Tz，并使
T z = 0 0 < T 0 < T 1 e - 0.02142 v &CenterDot; ( 0.2162 T 0 2 - 0.2764 T 0 - 0.3865 ) T 1 &le; T 0 < T 2 8.5 e - 0.02142 v T 0 &GreaterEqual; T 2
其中，T1为初始助力扭矩，T2为截止助力扭矩。
8.根据权利要求7所述的电动汽车电动助力转向控制方法，其特征在于，还包括
步骤三、控制驱动电机输出补偿扭矩Tb，并使Tb满足
T b = s a t &lsqb; s a t ( &lambda; &theta; &CenterDot; c ) + &gamma; ( 1 - | 1 - s a t ( &lambda; &theta; &CenterDot; c ) | ) &rsqb; T f r i c i t i o n
其中θc为驱动电机转角，λ为饱和函数的转速系数，γ为调整系数，Tfricition为转方向系统摩擦力矩；
步骤四、控制驱动电机输出扭矩Tz+Tb。
CN201710150835.9A 2017-03-14 2017-03-14 电动汽车电动助力转向装置及控制方法 Pending CN106891987A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710150835.9A CN106891987A (zh) 2017-03-14 2017-03-14 电动汽车电动助力转向装置及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710150835.9A CN106891987A (zh) 2017-03-14 2017-03-14 电动汽车电动助力转向装置及控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106891987A true CN106891987A (zh) 2017-06-27

Family

ID=59192268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710150835.9A Pending CN106891987A (zh) 2017-03-14 2017-03-14 电动汽车电动助力转向装置及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106891987A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108423042A (zh) * 2018-05-29 2018-08-21 西华大学 一种野外测量用移动小车的转向控制装置
CN108749914A (zh) * 2018-04-12 2018-11-06 浙江世宝股份有限公司 一种汽车智能线性电动助力转向器及工作方法
CN108820032A (zh) * 2018-07-23 2018-11-16 辽宁工业大学 一种汽车自动驾驶用转向装置及控制方法
CN109987134A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 郑州宇通客车股份有限公司 一种车用变传动比齿轮齿条转向系统和一种车辆
CN111267941A (zh) * 2020-02-14 2020-06-12 南通理工学院 一种新能源汽车电动助力转向装置
CN113909878A (zh) * 2021-12-15 2022-01-11 天津德科智控股份有限公司 一种电动助力转向器角度对中方法
CN114013499A (zh) * 2021-10-29 2022-02-08 北京汽车研究总院有限公司 无人驾驶方程式赛车横向控制系统、方法及车辆
CN115285212A (zh) * 2022-07-04 2022-11-04 安徽德孚转向系统股份有限公司 商用车用r-eps纯电动助力转向器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1445126A (zh) * 2002-03-14 2003-10-01 株式会社万都 齿条辅助类型的电力转向系统
US20070089926A1 (en) * 2005-10-24 2007-04-26 Mando Corporation Electric power steering apparatus for automobile
CN1958370A (zh) * 2005-11-04 2007-05-09 株式会社万都 具有带式传动装置的汽车用电动转向装置
CN201240417Y (zh) * 2008-06-20 2009-05-20 重庆工学院 齿条助力式电动转向器
CN102303641A (zh) * 2011-06-14 2012-01-04 西安交通大学 一种适用于汽车自适应助力转向的盘式伺服电机直驱装置
CN204548218U (zh) * 2015-03-23 2015-08-12 重庆科鑫三佳车辆技术有限公司 汽车电动助力转向系统
JP2016013798A (ja) * 2014-07-03 2016-01-28 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
CN105292246A (zh) * 2015-12-07 2016-02-03 长春工业大学 汽车电动助力转向摩擦补偿控制方法
CN205836919U (zh) * 2016-07-29 2016-12-28 辽宁工业大学 一种fsec电动方程式赛车组合式转向齿条
CN206520647U (zh) * 2017-03-14 2017-09-26 辽宁工业大学 电动汽车电动助力转向装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1445126A (zh) * 2002-03-14 2003-10-01 株式会社万都 齿条辅助类型的电力转向系统
US20070089926A1 (en) * 2005-10-24 2007-04-26 Mando Corporation Electric power steering apparatus for automobile
CN1958370A (zh) * 2005-11-04 2007-05-09 株式会社万都 具有带式传动装置的汽车用电动转向装置
US20070102230A1 (en) * 2005-11-04 2007-05-10 Mando Corporation Electric power steering apparatus for automobile having belt-type transmission device
CN201240417Y (zh) * 2008-06-20 2009-05-20 重庆工学院 齿条助力式电动转向器
CN102303641A (zh) * 2011-06-14 2012-01-04 西安交通大学 一种适用于汽车自适应助力转向的盘式伺服电机直驱装置
JP2016013798A (ja) * 2014-07-03 2016-01-28 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
CN204548218U (zh) * 2015-03-23 2015-08-12 重庆科鑫三佳车辆技术有限公司 汽车电动助力转向系统
CN105292246A (zh) * 2015-12-07 2016-02-03 长春工业大学 汽车电动助力转向摩擦补偿控制方法
CN205836919U (zh) * 2016-07-29 2016-12-28 辽宁工业大学 一种fsec电动方程式赛车组合式转向齿条
CN206520647U (zh) * 2017-03-14 2017-09-26 辽宁工业大学 电动汽车电动助力转向装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
向铁明;易际明;方遒;: "电动助力转向系统助力特性曲线的设计", 西华大学学报(自然科学版) *
张永辉;王悦;陈丁跃;申福林;: "电动汽车EPS助力曲线设计与评价研究", 重庆理工大学学报(自然科学) *
曹艳玲;梁法明;徐立友;鲍贯阳;: "基于车速权重的EPS助力特性的研究", 中国农机化学报 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109987134A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 郑州宇通客车股份有限公司 一种车用变传动比齿轮齿条转向系统和一种车辆
CN108749914A (zh) * 2018-04-12 2018-11-06 浙江世宝股份有限公司 一种汽车智能线性电动助力转向器及工作方法
CN108423042A (zh) * 2018-05-29 2018-08-21 西华大学 一种野外测量用移动小车的转向控制装置
CN108820032A (zh) * 2018-07-23 2018-11-16 辽宁工业大学 一种汽车自动驾驶用转向装置及控制方法
CN108820032B (zh) * 2018-07-23 2023-08-22 辽宁工业大学 一种汽车自动驾驶用转向装置及控制方法
CN111267941A (zh) * 2020-02-14 2020-06-12 南通理工学院 一种新能源汽车电动助力转向装置
CN114013499A (zh) * 2021-10-29 2022-02-08 北京汽车研究总院有限公司 无人驾驶方程式赛车横向控制系统、方法及车辆
CN113909878A (zh) * 2021-12-15 2022-01-11 天津德科智控股份有限公司 一种电动助力转向器角度对中方法
CN113909878B (zh) * 2021-12-15 2022-03-15 天津德科智控股份有限公司 一种电动助力转向器角度对中方法
CN115285212A (zh) * 2022-07-04 2022-11-04 安徽德孚转向系统股份有限公司 商用车用r-eps纯电动助力转向器
CN115285212B (zh) * 2022-07-04 2024-04-12 安徽德孚转向系统股份有限公司 商用车用r-eps纯电动助力转向器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106891987A (zh) 电动汽车电动助力转向装置及控制方法
CN101450677B (zh) 电动推杆式电动助力转向装置
CN103303361A (zh) 用于车辆的电动助力转向装置
CN109625081B (zh) 一种应用于商用车的智能混合动力转向器
CN206520647U (zh) 电动汽车电动助力转向装置
CN102303641A (zh) 一种适用于汽车自适应助力转向的盘式伺服电机直驱装置
JPS63297173A (ja) 自動車用複合操舵装置
CN102632921B (zh) 一种力与位移耦合控制的电动推杆式转向系统及控制方法
CN216185449U (zh) 一种用于重型商用车的线控转向系统
CN205675100U (zh) 一种具有主动转向功能的电动助力转向装置
KR20150012827A (ko) 능동 전륜 조향장치
CN113815721A (zh) 一种用于重型商用车的线控转向系统
GB746684A (en) Improvements in power steering mechanisms for motor vehicles
CN108297934A (zh) 一种具有转向系统的电车
CN202783341U (zh) 一种主动式电动助力循环球式转向系统
CN206307105U (zh) 一种无人车主动转向系统
CN210555103U (zh) 一种乘用车电机驱动复合线控转向系统
CN106926898A (zh) 一种线控液压转向系统
CN203854717U (zh) 一种电动助力转向系统
CN105966454A (zh) 管柱式电动助力汽车转向装置
CN101780809A (zh) 电动助力转向器
CN212447770U (zh) 一种中卡商用车用的电动循环球转向器总成
JPH11124045A (ja) 電動パワーステアリング装置
CN103273958B (zh) 一种角传动器装置及增加角传动器输出扭矩的方法
CN206719314U (zh) 一种电动助力转向设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination