基于硬件在环仿真试验平台的电动液压助力系统能耗分析

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1、第26卷第8期农业工程学报Vol.26No.82010年8月TransactionsoftheCSAEAug.2010117基于硬件在环仿真试验平台的电动液压助力系统能耗分析1,222陈勇，常绿，夏晶晶（1．江苏大学汽车与交通工程学院，镇江212013；2．淮阴工学院交通工程系，淮安223002）摘要：为了研究电动液压助力转向（EHPS）系统的能耗影响因素，该文搭建了EHPS系统硬件在环仿真试验平台，包括主控平台、方向盘驱动模块、测试系统模块和转向阻力液压加载模块。利用该平台对某型EHPS系统主要组成元件的能耗进行了测试，该试验条件是在模

2、拟农村道路的驾驶情况下，研究影响电动液压助力转向系统能耗的关键因素。试验结果表明，电动液压助力转向系统的待机功率，液压油的温度、黏度，转向阀的压降以及转向齿条力的大小对电动液压助力转向系统的能耗影响较大。研究结果对开发新型节能EHPS系统具有指导意义。关键词：汽车部件及装置，转向装置，节能，电动液压助力转向，硬件在环仿真，能耗doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.08.020中图分类号：U463.44文献标识码：A文章编号：1002-6819(2010)-08-0117-06陈勇，常绿，夏晶晶.基于硬件在环仿

3、真试验平台的电动液压助力系统能耗分析[J].农业工程学报，2010，26(8)：117－122.ChenYong,ChangLü,XiaJingjing.Energyconsumptionanalysisofelectro-hydraulicpowersteeringsystembasedonhardware-in-loopsimulationtest[J].TransactionsoftheCSAE,2010,26(8):117－122.(inChinesewithEnglishabstract)0引言1EHPS系统的工作机理分析近年

4、来，为了降低农用车辆的能耗人们做了多方面电动液压助力转向系统的基本组成如图1所示，主的努力，针对传统的液压助力转向（hydraulicpower要包括：方向盘、转向柱、方向盘转角传感器、车速传steering，HPS）系统能耗大、助力效果不理想的状况，感器、电控单元（electroniccontrolunit，ECU）、助力电目前两种正在发展的助力转向系统正被用于取代HPS系机、液压泵、转向器及转向车轮等。统，第一种就是电动液压助力转向（electro-hydraulicpowersteering，EHPS）系统，其液压泵独立于发动机由电

5、动机单独驱动，这将较多地减少EHPS系统的功率需求，降低能耗；第二种是电动助力转向（electricpowersteering，EPS）系统，其助力由电动机直接提供，这样可[1-3]以大幅度提高传动的效率，同时降低能耗，但由于电机功率的限制，EPS系统只适用于中小型的车辆，而对于前端荷重较大的农用车辆，为确保其转向轻便，应首选EHPS系统。近年来，国外学者在进一步降低EHPS系统能耗研[4-6]究方面进行了一些有益的探索。国内目前EHPS系统注：Q1、Q2——转向阀入口流量；Q3、Q4——转向阀回流入油箱的流量；[7-13]的研究工作主要

6、集中在控制理论方面，在降低能量消Q5、Q6——转向阀流入转向油缸左右腔的流量；Qin——转向阀入口总流量；耗方面未见报到。本文通过建立EHPS系统的硬件在环Qret——转向阀回流入油箱总流量图1EHPS系统的结构图仿真试验平台，实时模拟EHPS系统的转向工况，用来Fig.1StructurediagramofEHPS(electro-hydraulic研究分析影响EHPS系统能量消耗的主要因素，并提出powersteering)system降低能耗的方法措施，试验研究结果对开发新型节能EHPS系统具有指导意义。转向时，EHPS系统的ECU

7、根据车速、方向盘角速度传感器信号，运算处理后输出脉宽调制（pulsewidthmodulation，PWM）的占空比信号，以控制直流无刷电收稿日期：2009-06-01修订日期：2010-03-18机的转速，使电机驱动的液压泵的输出流量发生改变，基金项目：江苏省基础研究计划（自然科学基金）（BK2009168）；江苏省高进而控制进入助力油缸油液的压力，以控制助力大小，校自然科学研究计划项目（09KJB580001）实现变助力转向。该系统可实现车辆低速行驶、方向盘作者简介：陈勇（1972－），男，江苏淮安人，博士生，主要从事汽车机快速转动和

8、方向盘大转矩工作时为其提供大助力，保证电一体化技术研究。镇江江苏大学汽车与交通工程学院，212013。Email:chenyong94@163.com转向轻便；还可实现车辆高速行驶、方向盘慢速