电动助力转向系统(EPS)助力特性曲线设计与几何特征分析

"华南理工大学学报(自然科学版), 第41卷第8期, 2013年8月, 国家"863"计划项目(2012AA111803), 重庆市科技攻关项目(CSTC2009AB6021)" 本文深入探讨了汽车电动助力转向系统（Electric Power Steering, EPS）助力特性曲线的设计原理及其几何特征。作者首先对汽车转向系统进行了受力分析，建立了一个涵盖不同车速下的稳态转向行驶工况的转向盘阻力矩模型。这一模型有助于理解在驾驶过程中，车速如何影响转向盘的阻力。 接下来，作者提出了一种驾驶员理想转向盘力矩的参数化特性模型，该模型考虑了驾驶员对转向盘力矩的期望。基于此，他们进一步研究了EPS的助力特性曲线设计方法。他们建议，设计应以驾驶员的理想转向盘力矩与车速、转向盘转角以及侧向加速度之间的关系为出发点。具体来说，他们主张将助力特性曲线分为高速和低速两种情况分别设计，以满足不同速度下的驾驶需求。 在几何特征方面，作者对EPS助力特性曲线进行了详尽的论证。他们指出，由于驾驶舒适性和操控稳定性的要求，EPS助力特性曲线的基本形状只能是下凹型。这意味着随着转向盘转角的增大，助力逐渐增加，然后在某个点达到峰值，再随着转角的继续增大而减少。这种设计有利于在小角度转向时提供适当的助力，避免在大角度转向时过度助力导致的不稳定。 此外，作者强调EPS的助力特性曲线不应是简单的直线、折线或单一曲线形式。这是因为驾驶条件的复杂性，如车速变化、路面状况和驾驶者的个人偏好，使得助力特性的表现会更加复杂和动态。因此，设计出的曲线需要能够适应这些变化，确保在各种工况下都能提供恰当的助力。 总结起来，这篇文章揭示了EPS助力特性曲线设计的关键因素，包括车速、转向盘转角和侧向加速度的影响，以及曲线几何特征的重要性。这些发现对于优化EPS系统性能，提高驾驶舒适性和安全性具有重要的理论和实践价值。同时，它也指出了当前研究中对助力特性曲线设计关注不足的问题，为未来的研究方向提供了启示。