汽车电动助力转向系统测试平台的开发与研究

论文摘要

随着高速公路的发展,汽车车速大幅度提高,汽车高速行驶稳定性问题日益凸现。人们对汽车在使用上不仅仅满足于一种代步工具,而越来越趋于一种对智能、安全、舒适驾驶的体验。原有的机械系统无法解决这个问题,因而出现了电动助力转向系统。电动助力转向系统采用助力电机直接提供转向助力,由电子控制单元根据车速、方向盘扭矩等信号,控制助力大小。原有的电液助力系统体积大、能耗高,而电动助力转向系统在改善操纵稳定性的同时具有体积小、效率高、绿色环保、装配简单等优点,电动助力转向是一项紧扣汽车发展主题的高新技术,是动力转向技术的发展方向之一,已成为汽车电子系统的一个重要发展方向。本文通过对国内外EPS测试试验台的分析和研究。自主开发了一个电动助力转向系统的试验台架。本文设计的电动助力转向系统试验台架的控制系统硬件主要由控制器、传感器、信号处理电路、助力电机及驱动电路等组成。本文开发的实验台架控制电路核心采用MOTOROLA 16位单片机MC9S12- DP256。本系统主要通过相应的传感器来测量一些电量和非电量,这些量分别为电动助力转向实验台装置中方向盘的主扭矩、车轮的阻转矩和方向盘的转向角,助力电流等。然后把这些量传给单片机MC9S12DP256以实现对电机的控制。本文还对电动助力转向系统进行了软件设计和编制,以实现在不同工况和不同模式下对直流电机的精确控制。该试验台使用方便,运行稳定可靠,其测试精度和效率均能满足测试要求,适用于电动助力转向系统的基本特性测试与控制系统的开发。为后续实车试验奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 汽车转向系统概述
• 1.2 汽车电动助力转向系统的发展现状及性能特点
• 1.3 汽车电动助力转向系统的组成及工作原理
• 1.4 电动式助力转向实验台的研究现状及发展前景
• 1.5 本课题研究的目的和意义
• 1.6 本课题研究的主要内容
• 1.7 论文的主要成果
• 第二章 汽车电动助力转向性能测试实验台总体结构
• 2.1 电动助力转向实验台的基本原理
• 2.1.1 电动助力转向测试平台的基本组成
• 2.1.2 本助力转向测试实验台的基本原理
• 2.2 试验台整体结构介绍及基本功能
• 2.3 试验台测试的主要项目
• 2.3.1 车速
• 2.3.2 转向盘的主力矩
• 2.3.3 整个测试系统的阻转矩
• 2.3.4 电动机各项参数的确定
• 2.3.5 方向盘力矩和阻力矩与助力电动机转矩的关系
• 2.4 系统台架实验的内容
• 2.5 转向实验主要参考标准
• 第三章 实验台测试系统的硬件设计
• 3.1 实验台测试系统的组成及系统基体支架简介
• 3.2 实验台控制系统的设计
• 3.2.1 MC68HC9S12DP256 单片机的特点
• 3.2.2 MC68HC9S12DP256 单片机引脚功能及其应用情况
• 3.2.3 MC68HC9S12DP256 单片机系统电路设计
• 3.3 动力单元的设计
• 3.3.1 MC33035 性能特点
• 3.3.2 MC33035 引脚定义及其功能说明
• 3.3.3 功能说明
• 3.3.4 动力单元电路设计
• 3.4 助力电机的选择
• 3.4.1 直流电动机的工作原理
• 3.4.2 实验台电机的选取
• 3.5 传感器的选择
• 3.5.1 转矩传感器
• 3.5.2 电流传感器
• 3.5.3 角度转矩传感器
• 3.5.5 称重传感器
• 3.6 离合器的选择
• 3.7 信号放大电路
• 3.8 系统抗干扰技术
• 3.8.1 干扰形成的分析
• 3.8.2 硬件抗干扰技术
• 3.8.3 软件抗干扰技术
• 第四章 实验台测试系统的软件设计
• 4.1 数据的采集与处理
• 4.1.1 数据采集系统的简介
• 4.1.2 多通道数据采集的常用方式
• 4.1.3 数据的处理
• 4.1.4 信号处理电路
• 4.2 测试控制系统的软件实现
• 4.2.1 CodeWarrior 简介
• 4.2.2 系统的初始化
• 4.2.3 串行通讯SCI 的初始化
• 4.2.4 PLL 的初始化
• 4.2.5 主程序流程图分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果