《按需功率匹配的重型車輛E-ECHPS節能機理與協調控制研究》是依託江蘇大學，由江浩斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：按需功率匹配的重型車輛E-ECHPS節能機理與協調控制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：江浩斌
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對重型車輛液壓助力轉向系統（HPS）在能耗和轉向路感方面存在的突出問題，從協調HPS的節能和轉向操縱性出發，提出一種用電磁轉差離合器（ESC）調節轉向泵輸出功率以實現低能耗及可變助力特性的新型電控液壓轉向系統（E-ECHPS），並創建重型車輛的理想轉向助力特性；基於按需功率匹配思想，建立E-ECHPS中供能、輸能和耗能元件之間的功率匹配關係，揭示E-ECHPS協調節能與操縱的機理；根據方向盤轉角/轉矩、車速和發動機轉速對ESC電流進行非線性閉環控制，研究動態參數線上調節的自適應模糊滑模控制策略，基於李雅普諾夫函式演算規則參數的自適應率以增強控制系統的魯棒穩定性；通過結構性能參數與控制參數的聯合最佳化，提高系統的敏捷性；研究E-ECHPS系統的集成設計理論與最佳化匹配方法，研製E-ECHPS關鍵零部件和樣機並進行試驗驗證，實現E-ECHPS比傳統HPS節能30%以上、整車操縱穩定性顯著提高。
結題摘要
針對重型車輛液壓助力轉向系統（HPS）存在的助力特性單一、無功損耗高的問題，構建了基於電磁轉差離合器（ESC）的電控液壓助力轉向系統（E-ECHPS）；建立了ESC的電磁模型，通過分析ESC的電磁特性，對ESC進行了最佳化設計，推導了d-q坐標系下的ESC數學模型，通過仿真和試驗得到了ESC的機械特性、輸入-輸出特性、勵磁電流-輸出特性等工作特性；為了提高ESC傳遞動力的效率，創新提出饋能型ESC的概念，發明了饋能型ESC的能量回收裝置，設計了基於磁場定向原理的ESC饋能策略，試驗結果顯示ESC的能效提高了40.2%；首次通過實車試驗獲得了大客車駕駛員偏好的轉向盤轉矩，填補了該研究領域試驗數據的空白，為了保證駕駛員在各車速下都具有良好的轉向路感和手感，提出了基於駕駛員偏好轉矩的負冪指數型助力特性設計方法；建立了E-ECHPS的能量流模型，分析了E-ECHPS節能機理，將E-ECHPS的按需功率匹配問題歸納為流量匹配、壓力匹配、ESC轉差損耗回收和功率匹配控制問題，提出了流量匹配和壓力匹配方法，制定了E-ECHPS的按需功率匹配控制策略，進行了綜合工況下HPS和E-ECHPS的能耗仿真，結果顯示E-ECHPS的能耗相較於HPS降低了約30%；為了降低發動機轉速波動、側向力干擾等因素對控制精確性的影響，提出了基於自適應模糊滑模理論的E-ECHPS控制策略，仿真結果表明，自適應模糊滑模控制策略有利於提高車輛的操縱穩定性；研究了ESC的內轉子轉動慣量、電流和轉差率等特徵參數與回響時間的關係，仿真結果表明ESC轉速回響時間隨著內轉子轉動慣量的增加而顯著增加，隨著電流和轉差率的增加而減小；根據系統壓力、流量的匹配結果最佳化設計了E-ECHPS的機械系統、液壓系統，搭建了E-ECHPS的整車試驗系統，分別進行了原地轉向、蛇形轉向、中間位置操縱穩定性試驗，試驗結果顯示，E-ECHPS車輛的低速轉向輕便性提高了約16.9%，高速中間位置轉向路感提高了約36.2%。本項目的研究成果為基於ESC的電控液壓轉向系統開發提供了設計理論和關鍵技術。
