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    电动助力转向零碎是对传统机器转向零碎的创新操控机能好驾御轻便转配敏捷耗损动能少燃油经济。剖析比拟了几种稀有的电动助力零碎布局的优缺点给出了照应的机电挑选准绳并进一步做出了照应的机电把持计划。

    机电助力转向零碎功率

    中图分类号271文献符号码文章编号201203(03)9031

    1.弁言

    电动助力转向零碎()是在传统的机器式转向零碎的根蒂根基上哄骗直流机电作为能源源电子把持单位按照转向参数和车速等旌旗灯号把持机电转矩的巨细和迁移转变标的目的。与传统的液压转向零碎比拟电动助力转向零碎间接经由进程电动机的输出给驾驶员供应助力电动机惟独在转向时才事情在不举行转向时几乎没有能源耗损使汽车存在更好的燃油经济性同时存在轻型玲珑转配敏捷易于调整噪声及废油、废气净化小等优点。本文参考已有的研讨成果在剖析比拟几种稀有电动助力零碎布局的优缺点根蒂根基上给出了助力零碎的机电挑选准绳并设计了一种基于单片机的机电把持计划这对开展电动助力转向零碎的研讨存在必然的参考代价。

    2机电挑选

    2.1电动机安插地位挑选

    按照电动机安插地位差别可分为转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式3种。这3种计划各有个性详细车型采纳何种型式依据前轴的空间巨细、前轴的轴荷、电动机的个性等来确定。

    转向轴助力式的电动机固定在转向柱上并经由进程加速机关与转向轴相连间接驱动转向轴完成转向助力。该计划的助力输出将经过转向器传送因而要求电动机的最大输出力矩绝对小电动机常安插在驾驶室内事情环境较好对密封要求低然而装置地位离驾驶员近对电动机的噪声要求高且其力矩颠簸易间接传到转向盘上。

    齿轮助力式的电动机和加速机关与小齿轮相连间接驱动齿轮助力转向。该计划的助力输出也要经过转向器传送因而要求电动机的最大输出力矩也绝对小电动机装置地位在地板下方事情环境差对密封要求较高其力矩颠簸也易传到转向盘上。因为离驾驶员较远对电动机的噪声要求绝对较小。

    齿条助力式的电动机和加速机关与齿条相连间接驱动齿条助力转向。该计划的助力输出点在齿条上要求电动机的最大输出力矩绝对大电动机事情环境差对密封要求高装置地位离驾驶员较远对电动机的噪声要求绝对较小且其力矩颠簸不容易传到转向盘上。

    2.2电动机的力矩婚配

    汽车在原地转向时转向阻力矩最大该值次要取决于前轴荷的巨细。对转向轴助力式为了餍足能源转向的力随动要求需餍足下述前提

    (1)

    式中为餍足转向轻便性要求的电动机最大输出力矩为最大转向阻力矩为转向系角传动比为电动机加速机关传动比。

    越大转向越轻便但灵敏度越差。以往没有能源转向时的挑选常常在转向轻便性与灵敏度之间举行折衷装置能源转向后能够更多地统筹灵敏度要求。的挑选应充足斟酌与电动机的婚配越大要求越小如许可减小电动机尺寸下降电动机的制造本钱

    撑持并且易于在车上安插。然而越大要求电动机转速越高电动机的力矩颠簸也易传到转向盘上同时加速机关尺寸也越大。

    2.3电动机的转速婚配

    要取得最大的事情效率电动机应只管事情在最大转速一半的形态即

    (2)

    式中为电动机的额外转速为电动机的最大转速。

    对转向轴助力式电动助力转向零碎为餍足必然转速规模内的转向轻便性要求电动机的转速应餍足

    (3)

    式中为设定的转向盘最大转速。

    电动机加速机关的加速比对电动机输出转矩起到放大作用同时对电动机的迁移转变惯量等参数也起到放大作用因而影响零碎的静态机能加速比还影响加速机关的尺寸、安插空间和传动效率等。

    2.4电动机的功率婚配及验算

    挑选电动机额外功率普通分为盘算电动机的负载功率、预选电动机、电动机的过热验算和过载验算三步。因为汽车的驾驶情形及行使工况的差别电动机的事情负载也表现出差别的负载类型。婚配挑选时应综合斟酌各类差别的负载情形挑选略大的电动机功率。

    2.4.1电动机负载功率的盘算

    电动机的负载功率要按照详细的电动助力转向机关的负载功率及效率来举行盘算是挑选电动机额外功率的依据。电动机的负载功率可采纳下式来预算

    (4)

    式中λ为斟酌电动机、加速器等的功率系数普通λ的取值规模为1.2~2.5。

    由式(4)可得

    (5)

    斟酌到电动机的连续事情制运转工况电动机的额外功率应餍足

    (6)

    式(6)前提下可同时餍足电动机短时事情制运转工况的前提为

    (7)

    式中为电动机的短时事情光阴为电动机的发热光阴常数α为电动机额外运转时稳定亏蚀与可变亏蚀的比值。

    2.4.2过热验算

    对电动机的功率举行预算后起首举行过热验算。因为电动机的事情负载是时辰转变的过热验算可采纳均匀亏蚀法和等效电流法、等效转矩法、等效功率法等。等效转矩法是在电动机的事情进程中其转矩与电流成正比(励磁磁通Φ近似稳定)的情形下电动机的等效转矩为

    (8)

    式中为光阴距离为在光阴距离内的负载转矩。

    式(8)中的取值与盘算取决于电动机事情时用转矩表示的负载图。

    电动机不过热的前提为

    (9)

    式中为电动机的额外功率为由等效转矩换算的电动机功率。

    2.4.3过载验算

    预选的电动机经由进程过热验算当前还要举行过载验算。过载才能是指电动机负载运转时能够在短光阴内涌现的电流或转矩过载的许可倍数。电动机的过载才能可按以下前提验算

    (10)

    式中为电动机事情时所蒙受的最大负载转矩λ为电动机的过载倍数。

    若预选的电动机过载才能不敷则要重选电动机及额外功率直到餍足要求为止。

    3.基于单片机的电动机把持体式格局

    图1无刷直流电动机情理图

    无刷直流电动机由电动机本体、转子地位传感器、电子开关线路和驱动电路4局部组成是一种典范的机电一体化产物其情理框图如图1所示。图中直流电源经由进程开关电路和驱动电路向电动机定子绕组供电地位传感器随时检测到转子地位并按照转子的地位旌旗灯号来把持开关管的导通和休止从而完成了电子换向。

    本文采纳8051410单片机完成全数字式的无刷直流电动机把持零碎该零碎次要包孕无刷直流电动机、电动机驱动电路、8051410单片机把持零碎等。该把持零碎次要的功效有电动机的换相把持、正/反转把持、制动把持、电动机转速的丈量和闭环调速、电流限度等庇护电路的设计。零碎硬件布局情理框图如图2所示。

    图2零碎硬件布局情理

    该零碎的中心部件是公司消费的8051410单片机。8051410单片机的资源丰盛、功效强大其次要个性是能够便当地输出()旌旗灯号大大地减少了的占用光阴哄骗捕捉功效可对电动机的转速举行正确的丈量。8051410存在丰盛的资源和通用的万博水晶宫APP,万博水晶宫娱乐城,万博娱乐真人足彩通讯接口并且该芯片外部

    暮气集成了12位的/转换器和外部程序存储器和数据存储器等。该单片机的运用大大简化了零碎的硬件设计和软件设计。

    8051410单片机的1.01.21.33个口作为输出口采集地位传感器旌旗灯号同时也作为中缀源把持电动机换相。0口作为输出口经由进程门电路(7426)把持驱动电路的上下桥臂的管。1.1作为输出口对电动机的转速举行调制。2.0输出凹凸电平把持电动机的起停。机电驱动电路采纳管搭成的三相全控桥。

    3.1转子地位检测

    本零碎哄骗3个霍尔传感器来检测转子地位。机电在正常运转时经由进程霍尔传感器可失掉地位旌旗灯号123在每一周内有6个强迫换相点将这3路旌旗灯号别离输出到单片机8051410的3输出端经由进程不间断的软件扫描可完成电动机每转过60°电角度就发生一次中缀便可便当地失掉转子地位而无需附加任何硬件电路。

    3.2换相把持

    本零碎采纳的是三相三角型联合驱动主回路采纳二二导通体式格局共有6种导通形态转子每转60°变换一种形态。导通形态的转换经由进程软件来完成即按照地位传感器的输出旌旗灯号123不竭地取照应的把持字送0口来完成。地位传感器旌旗灯号与把持字组成的换相真值表如表1所列。

    表1换相真值表(正转)

    3.3转速的丈量和把持

    8051410单片机可经由进程初始化配置主动地收回脉冲波经由进程转变脉冲宽度来把持电枢的通电电流完成转速的把持。本零碎中经由进程1.1口比拟输出功效输出脉冲该脉冲旌旗灯号把持与非门7426的输出端。当1.1口输出低电平常使与非门输出高电平驱动电路中上侧的管135被关闭当1.1口输出高电平常与非门的输出形态取决于单片机的把持字管135的导通与休止按正常换相形态举行。哄骗地位传感器的输出旌旗灯号作为电动机速率的丈量旌旗灯号转速的丈量次要是经由进程8051410单片机1.2口的捕捉功效万博水晶宫APP,万博水晶宫娱乐城,万博娱乐真人足彩来完成的。单片机可主动地捕捉到地位传感器旌旗灯号的2个回升沿可经由进程盘算得出2个回升沿距离的光阴及在内计得的时钟脉冲φ的个数为则经由进程公式=1/=1/φ便可求的电动机的转速。

    3.4转速设定

    8051410单片机存在标准的串行通讯接口这个接口是单片机与外界沟通的次要渠道。能够经由进程任意一个接口来传送速率的设定值。别的因为无刷直流电动机的转速与电动机的电压呈线性关连能够经由进程/转换举行转速的模拟设定。

    3.5正反转把持

    无刷直流电动机的正反转情理很简略只需转变开关管的通电顺序就能够完成电动机的反转。本零碎中正反转把持也是经由进程软件来完成的经由进程送反转的把持字到0口便可。电动机的反转把持字如表2所列。

    表2换相真值表(反转)

    4.结束语

    助力电动机的正确婚配选型是电动助力转向零碎开发设计的前提和根蒂根基电动机的转矩婚配和转速婚配可无效改良零碎的助力效率和优化零碎的功效功率婚配可无效地节省能源和提高零碎的助力效率。所提出的基于单片机的直流机电把持计划零碎布局简略把持便当存在广阔的使用前景和推广意思。

    参考文献

    [1]吴文江杜彦良季学武等.电动转向零碎助力机能研讨[]中国保险科学学报2003

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