摘要：随着我国国民经济的快速发展，在新能源的发展方向上国家出台了较多的政策指导，在交通事业上，为响应国家政策，电动客车的应用越来越广泛，但是目前电动客车的电动液压助力及转向系统的技术应用还不够成熟，导致现有的电动客车发展速度不够迅速。因此，本文主要以电动客车的电动液压助力转向系统为研究对象，进行相应的匹配设计性试验，研究内容为电动客车的发展提供参考和指导。
前言
电动液压助力转向系统（EHPS）是电动车应用中非常重要的系统，对于整车的舒适性、经济性而言都是至关重要的。所以在电动液压助力转向系统中的设计时需要考虑的比较周全，保证EHPS操作时具有较高的可靠性、稳定性以及节能型的指标要求，突显EHPS应用在电动客车上比其它客车带来的整体上的优势。本文主要从EHPS的匹配设计上开始分析，给出相应的设计形式和技术方法，并且合理的选择相应的结构零部件。
1、EHPS的匹配设计
1.1EHPS原理介绍
现如今，汽车转向助力式系统主要包含三种系统形式，其一是液压助力转向系统（HPS）,其二是电动助力转向系统（EHPS）,第三种是电动液压助力转向系统（EHPS）。很明显，电动液压助力转向系统是液压助力转向系统和电动助力转向系统的结合和升级。电极作为转向油泵的驱动方式，而且目前的电机控制技术也已经变得较为成熟，可以给整车供给较为可靠和稳定的转向助力。现如今，EHPS是电动客车以及乘用车的主要转向助力方式，其结构主要包含转向器、转向油罐等较为传统的结构件，还包含液压用的转向油泵以及控制器等电动的结构件。
在电动客车高压通电以及转向使能控制信号传输出来之后，控制信号会通过整车控制器传输给转向控制器，转向控制器的作用是把控转向电机进行驱动转向油泵开始供油工作。当我们开始转方向盘时，电动转向油泵将低压转向油进行不断的施加压力，使其成为高压转向油液，在转换完之后不断的注入到转向器的助力缸内，油液在点火之后逐渐的推动转向器活塞完成相应的运动，在相应的结构运动变换下，活塞的往复直线运动变化成垂臂的来回摆动，从而推动转向直拉杆以及车轮依照相应的方向进行转动，这就是整个电动液压助力实现整车转向的工作原理。在能量的变换过程中，车内的电能转换成立电机旋转的机械能，再转换成液压油压力的动能，最终由动能转换成车轮转动的机械能。
1.2EHPS的设计过程
EHPS的设计需要结合实际的车型参数以及整车的试验平台开展匹配，转向结构的设计作为EHPS设计的一部分内容，其设计相对而言较为简单。但是电动转向油泵以及转向控制器的设计时EHPS中的设计重点和匹配内容，其详细的匹配设计流程图如图1所示。
1.3 EHPS电动转向油泵的设计
在众多研究之中，EHPS传统部分的设计主要参照汽车底盘结构以及车身的设计进行开展的，但是相对于纯电动车而言，EHPS的设计还是相对较少的，文章主要以8m纯电动车的设计为案例，特别对电动部分进行了详细的探讨和设计分析，研究内容为电动车的EHPS的应用提供了技术指导。详细的设计内容如下文所示：
1.3.1 设计电动转向油泵技术参数
液压油在管道里的传送动力来源于电动转向油泵，为转向助力给予充分的液压能。电动转向油泵的原理是把转向驱动源电能转变成转向助力缸的液压能。因此，需要对电动转向泵的相关技术参数进行合理的设计和匹配，其性能参数涉及的内容有寿命、功耗等。
Pmax= P1+△P （1）
（2）电动转向油泵流量。参考转向器的尺寸，以及相关的螺杆螺距和方向转的转动速度做出相应的换算，其流量可以通过公式（2）进行计算。带入相关的数值之后Q0的计算结果为9.15L/min。
Q0=60 n0V/106 （2）
同时，虑及系统内发生漏油以及容积效率的问题，油泵流量的计算公式为式（3）所示。
Q1=Q0×K/η （3）
上述公式中，Q0代表的是转向是理论上需要的流量；n0代表的是方向盘发生的最大瞬时转动速度；V代表的是转向器方向盘转动360度时油缸排出的油的体积；t代表动力转向器螺杆的尺寸；S指的是动力转向器油缸的实际面积；K指的是动力转向器的效率系数；η作为电动转向油泵的容积效率。
（3）电动转向油泵排量。参照上述所计算的转向油泵的需要流量，Q1，接下来要选择合适的排量q1的转向油泵。如果q1较小，会导致出现转向较为笨重的现象；若q1较大，系统就会产热严重，导致热量的散发以及能耗的加重，最终这个系统的使用寿命也会随之降低。整个转向油泵的排量q1计算公式如式（4）所示。
Q1=1000Q1/n （4）
式中，n为转向电机的额定转速，在查阅相关资料以及考虑实际的状况之后，q1的计算结果选在12r/min。
1.4 转向控制器的匹配设计
在上述中提到，转向控制器的主要作用是把整车的电压转变为电机的工作电压。并且可以接受控制器的全部控制信号，参照变频基准电流的调速信号对电机完成调速的形式。变频参数需要参照详细的车型完成标定工作。当转向控制器采集转向电机工作励磁电流的幅值小于2.5A时，转向电机的转速可以达到800r/min；当采集的电流矢量幅值大于等于2.5A时，转向电机的转速会达到1200r/min；当采集的电流矢量幅值小于1.5A时，转向电机的转速为800r/min，其响应时间也会小于20ms。需要依据整车的实际转向工作性能去改进转向电机的工作参数，使其工作效率可以抵达最高。转向电机依据不同整车性能参数需要不一样的助力大小，从而实现输出差异性的转速、转矩，这些参数主要是由转向控制器进行实施控制的。文章中主要涉及的是电动液压助力转向系统，选择合理的EHPS为整车提供相应的助力，相比于之前应用的EHPS而言，这种助力形式具有以下优势：其一可以提高整车运行的舒适性和可靠性；其二可以整车的能耗减少，提高经济性。整体的转向控制器设计流程图如图2所示。转向控制器的控制原理图如图3所示。
2、整车试验
经过上述详细的分析之后，理论上可以实现相应的技术要求，但是在实际的整车试验中还需要进行相关的验证，同时对理论做出改进和优化，使得EHPS的使用性能达到最好的状态，将其更好的应用于不同使用场合。
2.1 能耗测试
（1）输入功率。在不同负载能耗下，独立电动转向油泵的能耗值可以通过试验平台的测功机获取。在实际的整车中，依据转向控制器显示的工作电压和工作电流，求出平均值得出功率值。EHPS出入功率为电压、电流以及功率因素和系数1.732的乘积所得数值。
在查阅相关技术参数之后，8m吹电动客车用的1.5KW的EHPS输入功率可以归纳有四种形式。不打方向盘时的系统维持最低能耗为141.5W；以1.5圈/s进行打方向盘时的最低功耗为756W；方向盘达到极限位置的工程为1875W；正常状况下的输入功率为450W,这个功率是设计人员需要考虑的数值。
（2）输出功率。EHPS的输出功率的概念：单位时间内，液压油经过单位横截面积所做的功，这个数值的影响因素包含整车的状态、路况以及驾驶员的驾驶习惯，其中实车状态包含的因素有载荷、液压油路、转向油油品等。在上述所言的因素为最佳状态时，EHPS的输出功率仅仅受电动液压转向油泵的转速影响。EHPS 输出功率为瞬时压力、瞬时流量的乘积。
除输出功率以及出入功率之外，通过分析EHPS的效率，发现采用EHPS比HPS的整车能耗可以降低5%。
3、结论
本文主要分析了电动客车的电动液压助力转向系统（EHPS）的设计过程，并且通整车试验进行了相关的验证，结果表明，EHPS在电动客车的使用具有良好的应用优势。
参考文献
[1] 陈运来, 李振山, 彭能岭, et al. 电动客车电动液压助力转向系统的匹配设计[J]. 客车技术与研究, 2016(5):19-22.
[2] 徐劲, 朱晓. 混合动力客车电动液压助力转向系统的匹配设计与研究[J]. 轻型汽车技术, 2015(z1):49-53.
论文作者:胡佃朋
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
标签：油泵论文; 助力论文; 整车论文; 液压论文; 客车论文; 转向器论文; 控制器论文; 《中国西部科技》2019年第24期论文;