E-ECHPS系統(tǒng)的電磁離合器設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、目前重型車輛普遍采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Hydraulic Power Steering，簡(jiǎn)稱HPS)，HPS中的轉(zhuǎn)向泵由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，在汽車行駛過程中，不管汽車是否需要轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向泵一直高速運(yùn)轉(zhuǎn)，消耗了很多不必要的能量。此外，HPS的助力特性一旦設(shè)定就不能隨車速的變化而變化，難以兼顧低速時(shí)的轉(zhuǎn)向輕便性與高速時(shí)的路感及操縱穩(wěn)定性要求。本文提出了采用電磁離合器(Electromagneticclutch)控制轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速、并使其按車輛實(shí)

2、際工況需要而變化的節(jié)能型電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electromagnetic clutch-Electrical Controlled Hydraulic PowerSteering，簡(jiǎn)稱為E-ECHPS），研究了E-ECHPS系統(tǒng)的組成原理和轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)速-流量特性，并對(duì)E-ECHPS系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件電磁離合器進(jìn)行了設(shè)計(jì)與性能研究，為重型車輛E-ECHPS研發(fā)提供理論基礎(chǔ)，本文研究?jī)?nèi)容主要如下:
　　在分析國(guó)內(nèi)外電控液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展

3、現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合電磁離合器所具有的優(yōu)點(diǎn)，提出了采用電磁離合器控制轉(zhuǎn)向泵的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的E-ECHPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。參照ECHPS系統(tǒng)助力特性曲線的設(shè)計(jì)方法，針對(duì)E-ECHPS設(shè)計(jì)了一種拋物線型助力特性曲線，根據(jù)不同車速下的轉(zhuǎn)向阻力矩和駕駛員的理想手力，設(shè)計(jì)了全車速工況下的E-ECHPS理想的助力特性曲線。借鑒混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了由主、副電機(jī)及轉(zhuǎn)差功率回收裝置組成的電磁離合器，分析了電磁離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理，根

4、據(jù)電磁離合器的功率輸入輸出關(guān)系，分析了E-ECHPS的節(jié)能性，并提出了E-ECHPS系統(tǒng)的控制策略。
　　根據(jù)E-ECHPS對(duì)于節(jié)能性和可變助力特性的要求，確定了電磁離合器中主、副電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和電氣參數(shù)，并設(shè)計(jì)了主電機(jī)的外電路和副電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。推導(dǎo)出了電磁離合器中主電機(jī)的穩(wěn)態(tài)相量圖和副電機(jī)的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)方程，得出了電磁離合器的轉(zhuǎn)矩方程，通過理論分析揭示了電磁離合器的性能特點(diǎn)。
　　運(yùn)用電磁場(chǎng)有限元仿真軟件Ansoft對(duì)電磁

5、離合器進(jìn)行建模和電磁力學(xué)特性計(jì)算。重點(diǎn)分析了主電機(jī)的空載和負(fù)載磁路特性、氣隙諧波含量，計(jì)算了主要電磁參數(shù)、磁路損耗、電磁離合器的動(dòng)力學(xué)特性，通過反復(fù)修改和分析，獲得了一個(gè)較為合理的電磁離合器主電機(jī)設(shè)計(jì)方案和仿真模型。對(duì)主電機(jī)進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)，測(cè)試了其空載特性和動(dòng)力學(xué)特性，驗(yàn)證了仿真模型和仿真結(jié)果的有效性。
　　最后，對(duì)E-ECHPS系統(tǒng)的助力性能和能耗進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了E-ECHPS可實(shí)現(xiàn)隨車速可變的助力特性和明顯優(yōu)于HPS的節(jié)能性。