马相飞，张旭，王印，武星

（陕西汽车集团有限责任公司，陕西 西安 710043）

引言

循环球式电动助力转向（EPS）是在当前商用车技术领域中日渐成熟且很有发展前途的动力转向系统。相较于传统的液压助力转向系统具有更高的经济型、安全性和操纵稳定性。同时，EPS可根据车速的高低来控制路感，解决转向系统“轻与灵”的矛盾，综合改善汽车转向系统的性能[1]。

1 系统模型

文章针对常用螺杆助力式循环球式EPS转向系统进行分析，该系统一般由控制系统和机械系统两部分组成，关键部件主要包括转向盘、转向轴、扭矩传感器、电动机、减速机构、ECU及循环球式动力转向机[1-2]。

为分析问题方便，将循环球式EPS系统简化为只包括转向盘和上端转向轴、助力电动机、下端转向轴三个电动助力转向系统的动力学模型，如图1所示。

图1 转向系统结构图

1.1 转向系动力学模型

对转向盘和上端转向轴、下端转向轴分别进行动力学分析，可得到如下方程：

式中：Td为方向盘转矩，Ks为扭杆刚性系数，θk为方向盘转角，Bk为转向轴的黏性阻尼系数，Jk为转向盘转动惯量，Tr为转向轴的阻力矩，Ta为电机对转向轴的助力矩，Bc为前轮与转向机构等效转向轴的黏性阻尼系数，Jc为电机轴的转动惯量，θc为转向轴转角。

1.2 电动机模型

本文所研究循环球式EPS系统助力电机采用永磁无刷直流电机，其等效电路如图2所示：

图2 等效电路图

式中：U为电机端电压，L为电机电感，R为电枢电阻，Kb为反电动势系数，Ka为电机转矩系数，I为电机电流，Jm为电机的转动惯量，Bm为电机转轴的黏性阻尼系数，Gm为涡轮蜗杆速比。……