曹俊芳、黃巨成、古紅曉、汪偉

（奇瑞商用車（安徽）有限公司 241006)

0 引言

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering，縮寫EPS）是一種直接依靠電機(jī)提供輔助扭矩的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要由扭矩傳感器、角度傳感器、電動機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和電子控制單元（ECU）等組成[1]。

與液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)。它可幫助駕駛?cè)藴p輕體力上和精神上的勞累程度，這是通過“按需”方式來實(shí)現(xiàn)的，也就是說，只有當(dāng)駕駛?cè)诵枰D(zhuǎn)向助力時，助力系統(tǒng)才會工作[2]。

駕駛員所需轉(zhuǎn)向助力的大小和手感，是通過對電子控制單元里助力曲線的調(diào)試來實(shí)現(xiàn)。因此，本文針對汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)調(diào)試過程進(jìn)行探討。

1 軟件調(diào)試

軟件調(diào)試是指通過對ECU中助力曲線參數(shù)及阻尼補(bǔ)償參數(shù)等的修正，使電機(jī)在不同車速下提供不同的助力，達(dá)到駕駛員的駕駛需求。

1.1 電機(jī)輸出力矩，即轉(zhuǎn)速曲線參數(shù)

針對不同車型，所需電機(jī)提供的助力也不同。以某7座運(yùn)動型多功能車為例（圖1），其滿載前軸荷為1 050 kg，計(jì)算得出齒條最大輸出力為8 500 N，當(dāng)在某車速下需要電機(jī)輸出力矩為1 N·m時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為3 000 r/min。

電機(jī)輸出力矩，即轉(zhuǎn)速曲線反應(yīng)電機(jī)助力特性，在電機(jī)特性曲線的基礎(chǔ)上，對ECU中的助力曲線進(jìn)行調(diào)試。一般情況下，電機(jī)特性曲線確定后不再進(jìn)行修正。

圖1 某7座運(yùn)動型多功能車電機(jī)特性曲線

圖2 某7座運(yùn)動型多功能車轉(zhuǎn)向助力曲線

1.2 轉(zhuǎn)向助力曲線參數(shù)

當(dāng)電機(jī)的特性曲線確定時，汽車轉(zhuǎn)向性能的調(diào)試即為轉(zhuǎn)向助力曲線（圖2）的調(diào)試。不同車速下?lián)Q向時對方向盤施加的扭矩不同，而整車滿載前軸荷是固定的，因此需要電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）根據(jù)輸入扭矩的不同，產(chǎn)生對應(yīng)的輸出扭矩，為駕駛員提供轉(zhuǎn)向助力。

配置EPS的汽車，一般要求低速時（0～40 km/h）方向盤手力輕便，中高速時（40～80 km/h）適中，高速時（大于80 km/h）偏重，以保證高速駕駛的安全穩(wěn)定性。助力曲線中可調(diào)整的數(shù)值，反應(yīng)的是曲線輸入扭矩區(qū)間的斜率。

在某車速下，曲線斜率越大，方向盤上施加的力越小，轉(zhuǎn)向越輕便。隨著車速的遞增，每條曲線的間隔應(yīng)保持均勻，在方向盤上反應(yīng)出手力的均勻增加，線性感較強(qiáng)。

有的汽車在行駛時方向盤在中間位置時，可以左右小浮動的晃動，但是車輛的軌跡不會發(fā)生變化，從而給駕駛員一種“不清晰”的感受，所以中間位置感成為轉(zhuǎn)向性能評分的一項(xiàng)指標(biāo)。在助力曲線中，P0值表示助力“死區(qū)”，當(dāng)在方向盤上施加的手力矩大于EPS的輸出力矩，會產(chǎn)生“死區(qū)”無響應(yīng)感覺。適當(dāng)提升P0值，增大“死區(qū)”輸出力矩，配合高頻增益調(diào)整，增強(qiáng)中間位置感。

1.3 主動回正參數(shù)

汽車的主動回正功能與車輪結(jié)構(gòu)形式、車輪外傾角、主銷后傾角、內(nèi)傾角、四輪參數(shù)及前橋總成摩擦力矩相關(guān)[3]，所以受影響的因素也較多。帶有角度傳感器且配備EPS的汽車具備了輔助汽車主動回正功能，回正性能可通過回正曲線（圖3）調(diào)試。隨著車速提升，EPS提供的回正力矩降低，高速時（大于80 km/h）一般是不提供回正力矩的。

圖3 某7座運(yùn)動型多功能車主動回正參數(shù)

2 硬件調(diào)試

某款運(yùn)動型多功能車助力曲線調(diào)整到極限時，仍存在中間位置感差問題，此時需從轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向機(jī)硬件上，提升整個系統(tǒng)的剛度以改善中間位置感。

2.1 轉(zhuǎn)向管柱總成剛度

轉(zhuǎn)向管柱總成剛度值低，轉(zhuǎn)向時扭桿響應(yīng)遲滯，產(chǎn)生較大的中間位置“死區(qū)”；轉(zhuǎn)向管柱總成剛度高，轉(zhuǎn)向手力值大。因此，合適的總成剛度是提升轉(zhuǎn)向性能的重要參數(shù)。針對某款運(yùn)動型多功能車，理論滿載前軸荷為1 050 kg，轉(zhuǎn)向管柱總成扭轉(zhuǎn)剛度一般定義為2.5～2.8 kN/mm。

2.2 轉(zhuǎn)向機(jī)安裝座襯套剛度

對于兩點(diǎn)安裝的轉(zhuǎn)向機(jī)，安裝點(diǎn)的結(jié)構(gòu)一般選用分段式結(jié)構(gòu)，上下襯套對壓（圖4），襯套剛度的選型也影響整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度性能。針對某運(yùn)動型多功能車，轉(zhuǎn)向機(jī)安裝襯套剛度定義為1.5 kN/mm，能很大程度改善轉(zhuǎn)向中間位置感。

圖4 轉(zhuǎn)向機(jī)安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)

2.3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度

經(jīng)過多輪實(shí)車驗(yàn)證，轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向機(jī)總成剛度的提升，最終使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度提升為1.8～1.9 N·m/°，再配合轉(zhuǎn)向助力曲線調(diào)校，能有效改善中間位置感覺，增強(qiáng)路感。

3 結(jié)束語

針對上述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)調(diào)校方法的陳述，電機(jī)輸出力矩，即轉(zhuǎn)速曲線是在車型整車參數(shù)確定之后，EPS計(jì)算選型時進(jìn)行確定。一般情況下，電機(jī)特性曲線一經(jīng)確定，后續(xù)調(diào)校過程不再更改。轉(zhuǎn)向助力曲線和主動回正曲線是整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)匹配調(diào)校過程中的主要手段。當(dāng)助力曲線調(diào)試仍不能滿足轉(zhuǎn)向性能要求時，則需通過調(diào)整轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向機(jī)硬件參數(shù)，例如提升系統(tǒng)剛度值，輔助提升轉(zhuǎn)向性能。

綜上所述，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)調(diào)校不是依靠某個控制單元實(shí)現(xiàn)，而是軟件和硬件共同配合的結(jié)果。硬件性能達(dá)標(biāo)是軟件提升的基礎(chǔ)，軟、硬件共同作用使轉(zhuǎn)向性能達(dá)到所期目標(biāo)，提升產(chǎn)品品質(zhì)，減少客戶抱怨。