汽车电子转向系统转向执行电机的控制

刘胜男

摘要 随着科学技术的快速发展，汽车电子转向系统不断升级，汽车电子转向系统转向执行电机的控制也开始受到学界的广泛关注，基于此，本文简单介绍了汽车电子转向系统转向执行电机控制方式选择、控制策略选择，希望以此能够为相关业内人士带来一定启发。

【关键词】汽车电子转向系统 转向执行电机控制策略

受汽车工业快速发展影响，具备提升汽车操作稳定性、安全性的电子转向系统逐渐成为各类汽车的标配，该系统具备的方便汽车总布置设计、提高转向操纵方便性、节能环保等优势也开始被更多业内外人士认可，而为了进一步提升汽车电子转向系统应用优势，正是本文围绕汽车电子转向系统转向执行电机控制开展具体研究的原因所在。

1 转向执行电机控制方式选择

1.1 电子开关器件选择

研究选择了应用较为广泛的永磁有刷直流电机作为汽车电子转向系统转向执行电机，该电机的电子开关器件主要负责电机的驱动，功率晶体管、可关断晶闸管、功率场效应管等均属于较为常见的电子开关器件，而综合对比并考虑汽车电子转向系统转向执行电机需要，最终选择了功率场效应管作为电子开关器件，这是由于功率场效应管具备栅极驱动电流需求较小、开关速度快、损耗低、热稳定性优良、安全工作区宽、驱动电路简单等优势。

1.2 转向执行电机的调压驱动方式选择

受直流电机控制方式、结构变化影响，基于计算机控制的电力电子功率器件大量涌现，PWM控制方式的应用也成为业界主流，而结合本文研究需要，笔者选择了PWM控制方式中的定频调宽法与受限单极式控制方式作为转向执行电机的调压驱动方式，由此即可有效避免调压驱动方式选择不当引发的振荡问题，汽车电子转向系统转向执行电机控制在恶劣环境、频繁启动等环境下的正常工作时间与稳定型也将得到更好保障，汽车电子转向系统的安全性也将由此大幅提升。

1.3 转向执行电机的驱动方案选择

为合理选择汽车电子转向系统转向执行电机驱动方案，必须考虑转向执行电机功能、驱动系统性能，考虑到转向执行电机的双向转动特性，以及电机驱动系统对电源、可靠性、控制输入端、效率、输出电流和电压范围提出的要求和影响，研究最终选择了由MOSFET桥式电路、基极驱动电路（功率常效应管）、电流传感器（电机驱动线路）、继电器（电机驱动线路）组成的转向执行电机驱动控制方案，方案中的单片机负责计算车辆完成转向任务所需的目标电流值（结合系统助力特性、传感器提供数字信号），由此MOSFET桥式电路将最终输出目标电流满足汽车电子转向系統转向执行电机的安全控制需要。

2 转向执行电机控制策略选择

2.1 控制目标

为满足汽车安全行驶需要，汽车电子转向系统转向执行电机控制必须达成以下目标：

（1）为满足车辆园地停车转向操作需要，需提供完全转向动力。

（2）为保证驾驶员开始转向操作的同时实现转向执行电机的启动，需保证响应速度足够快。

（3）为满足车辆左、右灵活转动需要，转向执行电机控制需具备正、反两个方向控制需要。

（4）需保证方向盘任意位置停止转动时转向执行电机立即停止转动，以此满足汽车转向随动作用需要。值得注意的是，上市汽车电子转向系统转向执行电机控制目标均紧密联系在一起，而为了避免控制受到转矩波动、电压波动、传感器噪声等不良因素影响，相关策略、算法的支持必不可缺。

2.2 模型建立

为明确转向执行电机控制策略，必须首先为其建立动力学模型，考虑到汽车电子转向系统的复杂性，研究采用了降阶建模方法，由此建立的简化汽车电子转向系统模型（物理）主要由方向盘、转向轴、转向轮、传动执行电机、电磁施力器、齿轮齿条机构六部分组成。其中，汽车电子转向系统转向轮动力学方程为

3 结论

综上所述，汽车电子转向系统转向执行电机控制具备较高现实意义。而在此基础上，本文涉及的转向力矩的具体控制策略，则证明了研究的实践价值。因此，在汽车电子转向系统转向执行电机控制相关的理论研究和实践探索中，本文内容能够发挥一定参考作用。

参考文献

[1]吴蒙，张飞铁，文桂林.无人驾驶汽车线控转向系统控制策略的研究[J].计算机仿真，2016，33 （12）：163-168.

[2]刘军，袁俊，韩仲光，程伟，王利明，线控转向直流无刷电机的控制策略研究[J].汽车技术，2015 （12）：21-24.