汽車電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計論文

《汽車電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計論文》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計論文（28頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、汽車電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計論文 ? 汽車電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)論文 摘? 要: 汽車在行駛的過程中,經(jīng)常需要改變行駛的方向,稱為轉(zhuǎn)向。輪式汽車行駛是通過轉(zhuǎn)向輪一般是前輪對汽車縱向軸線偏轉(zhuǎn)一定角度來實現(xiàn)的。駕駛操縱用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專用機構(gòu)稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。常用的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為非動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。非動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又稱機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng),是以人的體力為動力源,其中所有的傳力器件都是機械的,主要由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三部分組成,其中轉(zhuǎn)向器是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要零部件,其性能的好壞直接影響汽車行駛的安全性和可靠性。汽

2、車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)Power Steering System,亦可稱作轉(zhuǎn)向加力系統(tǒng),是在機械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上增設(shè)了一套轉(zhuǎn)向加力裝置所構(gòu)成的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢,是汽車動力轉(zhuǎn)向發(fā)展的必然趨勢。電動助力轉(zhuǎn)向采用電動機直接提供助力,助力大小由電控單元ECU控制。它能節(jié)約能量,提高安全性,且有利于環(huán)保,是一項緊扣現(xiàn)代汽車發(fā)展主題的高新技術(shù)。 關(guān)鍵詞: 電動助力轉(zhuǎn)向;助力特性;控制策略目? 錄 1.畢業(yè)實踐任務(wù)書 2.畢業(yè)設(shè)計論文 第一章 緒論 第一節(jié) 幾種動力轉(zhuǎn)向的比較 第二節(jié) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀 第三節(jié) 本文研究內(nèi)容 第二章

3、汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡介 第三章 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點與分類 第一節(jié) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點 第二節(jié) 動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類 第四章 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu) 第一節(jié) EPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 第二節(jié) EPS系統(tǒng)的主要部件及工作原理 第三節(jié) 本章小結(jié) 第五章 EPS系統(tǒng)助力特性和控制研究 第一節(jié) 助力特性分析 第二節(jié) 本章小結(jié) 3. 致謝 4. 參考文獻 5. 外文翻譯所謂電子助力轉(zhuǎn)向,指的是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向動力由電動機提供;而夜壓助力指的是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向動力由夜壓泵產(chǎn)生的油液壓力提供。??電子助力轉(zhuǎn)向,消耗的是電能,而電能是有發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電所得到的。這種能量轉(zhuǎn)換效

4、率相對較高,所以能量損耗小,那么發(fā)動機功率損失也小。但電子助力轉(zhuǎn)向也有其局限性,原因是汽車的發(fā)電機發(fā)電功率有限,那么能提供的轉(zhuǎn)向動能也很有限,如果車身較重,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要提供較大的助力能量,那么電子助力轉(zhuǎn)向就顯得力不從心。所以電子助力轉(zhuǎn)向多用于小排量車上。象國內(nèi)的哈飛路寶,昌河北斗星這類微型車就是使用的電子助力轉(zhuǎn)向。但這種助力能量由于是通過電動機直接提供,隨意助力非常敏銳,響應(yīng)速度非?？?那么方向盤就會顯得很輕盈,缺乏路感。不過在集成電路控制作用下,能非常容易的實現(xiàn)可變助力功能。也就是說在車速較低的時候助力能量大,方向盤輕;車速高的時候助力能量小,方向盤重,這樣給安全行車帶來好處。而這一切實現(xiàn)起

5、來很簡單,只需要通過一塊集成電路板直接控制就可以做到。??液壓助力轉(zhuǎn)向就比電子助力要復(fù)雜的多,首先他的元件多。這需要一個液壓泵提供液壓能量然后需要一套復(fù)雜的液壓管路來傳遞這些能量,再有一套復(fù)雜的液壓控制閥來控制這些能量,最后需要一套液壓缸來把能量傳遞到轉(zhuǎn)向輪上。泵,管路,液壓缸都需要定期維護保養(yǎng),而且液壓能在產(chǎn)生能量的過程中,由于轉(zhuǎn)子與液壓油摩擦產(chǎn)生熱量,所以能量損失大,因此不適合在小型車上采用。但其助力能量特別大,所以能很容易的驅(qū)動大型車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。液壓助力轉(zhuǎn)向已經(jīng)是發(fā)展了快一個世紀(jì)的產(chǎn)物,所以技術(shù)相當(dāng)成熟,能有很好的路面信息反饋,操控精確,助力能量能通過調(diào)節(jié)液壓閥進行調(diào)節(jié),所以普及率是最高

6、的。 [摘要]理想的汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅要求操縱輕便和靈敏,而且要求駕駛員有良好的“路感”。傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在整個助力過程中按固定的比例提供轉(zhuǎn)向助力,只能夠提供有效的轉(zhuǎn)向助力,但還不能根本地解決汽車駕駛員操縱“路感”不足的問題。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比它有許多優(yōu)點 [關(guān)鍵詞]汽車 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 性能評價 一、研究目的 1.汽車電子化是當(dāng)前汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。繼電子技術(shù)在發(fā)動機、變速器、制動器和懸架等系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用之后,EPS在轎車和輕型汽車領(lǐng)域正逐步取代傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并向更大型轎車和商用客車方向發(fā)展,它己成為

7、世界汽車技術(shù)發(fā)展的研究熱點和前沿技術(shù)之一,所以它具有廣泛的應(yīng)用前景。 2.按轉(zhuǎn)向動力能源不同,汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。 3.傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是由簡單的機械來傳遞動力,主要的組成是有方向盤、轉(zhuǎn)向器總成、以及轉(zhuǎn)向拉桿等零件組成。 4.隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電子控制式機械?液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運而生,該系統(tǒng)在某些性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),但仍然無法根除液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有缺憾就是管內(nèi)壓力和油的泄露。替液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的趨勢。 二、EPS的工作原理及組成 1.EPS的工作原理 EPS主要由部分組成:

8、電子控制單元 簡稱ECU、扭矩傳感器、電動機以及帶有離合器的減速機構(gòu)。其基本工作原理是:不轉(zhuǎn)向時,電動機不工作;當(dāng)轉(zhuǎn)向時,扭矩傳感器將檢測到的作用于轉(zhuǎn)向盤上的扭矩信號傳送給ECU, ECU同時接收車速傳感器傳來的車速信號,ECU對輸入信號進行處理后,向電動機發(fā)出指令,電動機據(jù)此輸出相應(yīng)大小及方向的扭矩以產(chǎn)生助力,從而實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向的實時控制。 2.部件組成及功能 扭矩傳感器用于檢測作用于轉(zhuǎn)向盤上的扭矩信號的大小與方向;車速傳感器常采用電磁感應(yīng)式傳感器通過感應(yīng)電流改變磁場的大小,安裝在變速箱上;EPS的動力源是電動機,通常采用無刷永磁式直流電動機,其功能是根據(jù)ECU的指令產(chǎn)生相應(yīng)的

9、輸出扭矩;離合器采用干式電磁式離合器,其功能是保證EPS在預(yù)先設(shè)定的車速范圍內(nèi)閉合;當(dāng)車速超出設(shè)定車速范圍時,離合器斷開,電動機不再提供助力,轉(zhuǎn)入手動轉(zhuǎn)向狀態(tài)。減速機構(gòu)是用來增大電動機的輸出扭矩,主要有兩種形式:蝸輪蝸桿減速機構(gòu)和雙行星齒輪減速機構(gòu);EPS的電子控制單元通常是一個8位單片機系統(tǒng),是由一個8位單片機,另加一個256字節(jié)的RAM, 4KROM及一個D/A轉(zhuǎn)換器組成;ECU還具有安全保護和故障診斷功能。 三、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀趨勢 國外趨勢。由于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有以上諸多優(yōu)點,國外許多汽車及零部件生產(chǎn)商紛紛致力于該技術(shù)的研究。在此之后,電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)如雨后春筍般得到迅速發(fā)展

10、。轉(zhuǎn)向的趨勢電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。相比之下,國內(nèi)的EPS的研究起步較晚。 四、技術(shù)現(xiàn)狀研究 1.傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機械系統(tǒng),汽車的轉(zhuǎn)向運動是由駕駛員操縱方向盤,通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車輪而實現(xiàn)的。 2.電液動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以分為兩大類:1電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EHPS。2電控液壓助力轉(zhuǎn)向ECHPS。 3.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS把一個機械的系統(tǒng)和一個電控的電動馬達結(jié)合在一起形成的一個動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。根據(jù)助力位置不同分為三種形式:1轉(zhuǎn)向柱助力式。2輪助力式。3齒條助力式。 4. EPS提高了汽車的操縱性

11、 1非助力裝置的輸入輸出特性 汽車轉(zhuǎn)向行駛時,駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤的作用力亦稱操舵力克服的主要阻力有:車輪與地面的摩擦滾動和滑動;主銷后傾角與主銷內(nèi)傾角所形成的回正力矩;轉(zhuǎn)向傳動系統(tǒng)中存在的各種類型的摩擦力和力矩。 2助力裝置的理想助力特性 裝有助力裝置的系統(tǒng),應(yīng)盡可能的不悖于駕駛員原有的駕駛習(xí)慣,這樣駕駛員才能在轉(zhuǎn)向時得心應(yīng)手。 5.EPS提高了汽車的穩(wěn)定性能 EPS系統(tǒng)的汽車和普通轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車相比,前者的橫擺角速度穩(wěn)態(tài)增益也就是所說的轉(zhuǎn)向靈敏度,反應(yīng)時間等要小于后者。 6.改善駕駛員的路感 汽車在不同的行駛速度時,在相同的轉(zhuǎn)向角情況下,

12、由于電機提供的助力值大小不同,使轉(zhuǎn)向盤力的大小發(fā)生變化,駕駛員不但感到轉(zhuǎn)向輕便,同時又能充分感受到路面的信息。 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡介 2006-6-8 15:12:09【文章字體:大 中 小】 打印 收藏 關(guān)閉 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS,Electric Power Steering)是未來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)由電動助力機直接提供轉(zhuǎn)向助力,省去了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動力轉(zhuǎn)向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發(fā)動機上的皮帶輪,既節(jié)省能量,又保護了環(huán)境。另外,還具有調(diào)整簡單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉(zhuǎn)向助力的特點。正是有了這些優(yōu)點,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新的轉(zhuǎn)向技

13、術(shù),將挑戰(zhàn)大家都非常熟知的、已具有50多年歷史的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 一、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是于20世紀(jì)80年代中期提出來的。該技術(shù)發(fā)展最快、應(yīng)用較成熟的當(dāng)屬TRW轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和Delphi Sagiaw(薩吉諾)轉(zhuǎn)向系統(tǒng),而Delphi Sagiaw(薩吉諾)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又代表著轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的前沿。她是一個于20世紀(jì)50年代把液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)推向市場的,從此以后,Delphi轉(zhuǎn)向發(fā)展了技術(shù)更加成熟的液壓助力系統(tǒng),使大部分的商用汽車和約50%的轎車裝備有該系統(tǒng)?，F(xiàn)在,Delphi轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又領(lǐng)導(dǎo)了汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一次新革命??電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)符合現(xiàn)代汽車機電一體化的設(shè)計

14、思想,該系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向傳感裝置、車速傳感器、助力機械裝置、提供轉(zhuǎn)向助力電機及微電腦控制單元組成。 該系統(tǒng)工作時,轉(zhuǎn)向傳感器檢測到轉(zhuǎn)向軸上轉(zhuǎn)動力矩和轉(zhuǎn)向盤位置兩個信號,與車速傳感器測得的車速信號一起不斷地輸入微電腦控制單元,該控制單元通過數(shù)據(jù)分析以決定轉(zhuǎn)向方向和所需的最佳助力值,然后發(fā)出相應(yīng)的指令給控制器,從而驅(qū)動電機,通過助力裝置實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。通過精確的控制算法,可任意改變電機的轉(zhuǎn)矩大小,使傳動機構(gòu)獲得所需的任意助力值。二、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已發(fā)展了半個多世紀(jì),其技術(shù)已相當(dāng)成熟。但隨著汽車微電子技術(shù)的發(fā)展,對汽車節(jié)能性和環(huán)保性要求不斷提高,該系統(tǒng)存在的耗能、對環(huán)境可

15、能造成的污染等固有不足已越來越明顯,不能完全滿足時代發(fā)展的要求。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將最新的電力電子技術(shù)和高性能的電機控制技術(shù)應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng),能顯著改善汽車動態(tài)性能和靜態(tài)性能、提高行駛中駕駛員的舒適性和安全性、減少環(huán)境的污染等。因此,該系統(tǒng)一經(jīng)提出,就受到許多大汽車公司的重視,并進行開發(fā)和研究,未來的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電動助力轉(zhuǎn)向?qū)⒊蔀檗D(zhuǎn)向系統(tǒng)主流,與其它轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)突出的優(yōu)勢體現(xiàn)在: 1.降低了燃油消耗。液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動機帶動液壓油泵,使液壓油不停地流動,浪費了部分能量。相反電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)僅在需要轉(zhuǎn)向操作時才需要電機提供的能量,該能量可以來自蓄電池,也可來自發(fā)動機。而

16、且,能量的消耗與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向及當(dāng)前的車速有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤不轉(zhuǎn)向時,電機不工作,需要轉(zhuǎn)向時,電機在控制模塊的作用下開始工作,輸出相應(yīng)大小及方向的轉(zhuǎn)矩以產(chǎn)生助動轉(zhuǎn)向力矩,而且,該系統(tǒng)在汽車原地轉(zhuǎn)向時輸出最大轉(zhuǎn)向力矩,隨著汽車速度的改變,輸出的力矩也跟隨改變。該系統(tǒng)真正實現(xiàn)了“按需供能”,是真正的“按需供能型”(on-demand)系統(tǒng)。汽車在較冷的冬季起動時,傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)反應(yīng)緩慢,直至液壓油預(yù)熱后才能正常工作。由于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計時不依賴于發(fā)動機而且沒有液壓油管,對冷天氣不敏感,系統(tǒng)即使在-40℃時也能工作,所以提供了快速的冷起動。由于該系統(tǒng)沒有起動時的預(yù)熱,節(jié)省了能量。不使用液壓泵,避免了發(fā)

17、動機的寄生能量損失,提高了燃油經(jīng)濟性,裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛和裝有液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛對比實驗表明,在不轉(zhuǎn)向情況下,裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國輛燃油消耗降低2.5%,在使用轉(zhuǎn)向情況下,燃油消耗降低了5.5%。 2.增強了轉(zhuǎn)向跟隨性。在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,電動助力機與助力機構(gòu)直接相連可以使其能量直接用于車輪的轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)利用慣性減振器的作用,使車輪的反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向前輪擺振大大減水。因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的抗擾動能力大大增強和液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比,旋轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生于電機,沒有液壓助力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向遲滯效應(yīng),增強了轉(zhuǎn)向車輪對轉(zhuǎn)向盤的跟隨性能。 3.改善了轉(zhuǎn)向回正特性。直到今天,動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的發(fā)展已經(jīng)到了極

18、限,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的回正特性改變了這一切。當(dāng)駕駛員使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動一角度后松開時,該系統(tǒng)能夠自動調(diào)整使車輪回到正中。該系統(tǒng)還可以讓工程師們利用軟件在最大限度內(nèi)調(diào)整設(shè)計參數(shù)以獲得最佳的回正特性。從最低車速到最高車速,可得到一簇回正特性曲線。通過靈活的軟件編程,容易得到電機在不同車速及不同車況下的轉(zhuǎn)矩特性,這種轉(zhuǎn)矩特性使得該系統(tǒng)能顯著地提高轉(zhuǎn)向能力,提供了與車輛動態(tài)性能相機匹配的轉(zhuǎn)向回正特性。而在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中,要改善這種特性必須改造底盤的機械結(jié)構(gòu),實現(xiàn)起來有一定困難。 4.提高了操縱穩(wěn)定性。通過對汽車在高速行駛時過度轉(zhuǎn)向的方法測試汽車的穩(wěn)定特性。采用該方法,給正在高速行駛(100km/h

19、)的汽車一個過度的轉(zhuǎn)角迫使它側(cè)傾,在短時間的自回正過程中,由于采用了微電腦控制,使得汽車具有更高的穩(wěn)定性,駕駛員有更舒適的感覺。 5.提供可變的轉(zhuǎn)向助力。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力來自于電機。通過軟件編程和硬件控制,可得到覆蓋整個車速的可變轉(zhuǎn)向力?？勺冝D(zhuǎn)向力的大小取決于轉(zhuǎn)向力矩和車速。無論是停車,低速或高速行駛時,它都能提供可靠的,可控性好的感覺,而且更易于車場操作。對于傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng),可變轉(zhuǎn)向力矩獲得非常困難而且費用很高,要想獲得可變轉(zhuǎn)向力矩,必須增加額外的控制器和其它硬件。但在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,可變轉(zhuǎn)向力矩通常寫入控制模塊中,通過對軟件的重新編寫就可獲得,并且所需費用很小。 6.采用

20、“綠色能源”,適應(yīng)現(xiàn)代汽車的要求。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用“最干凈”的電力作為能源,完全取締了液壓裝置,不存在液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中液態(tài)油的泄漏問題,可以說該系統(tǒng)順應(yīng)了"綠色化"的時代趨勢。該系統(tǒng)由于它沒有液壓油,沒有軟管、油泵和密封件,避免了污染。而液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油管使用的聚合物不能回收,易對環(huán)境造成污染。 7.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,占用空間小,布置方便,性能優(yōu)越。由于該系統(tǒng)具有良好的模塊化設(shè)計,所以不需要對不同的系統(tǒng)重新進行設(shè)計、試驗、加工等,不但節(jié)省了費用,也為設(shè)計不同的系統(tǒng)提供了極大的靈活性,而且更易于生產(chǎn)線裝配。由于沒有油泵、油管和發(fā)動機上的皮帶輪,使得工程師們設(shè)計該系統(tǒng)時有更大的余地,而且該系統(tǒng)的

21、控制模塊可以和齒輪齒條設(shè)計在一起或單獨設(shè)計,發(fā)動機部件的空間利用率極高。該系統(tǒng)省去了裝于發(fā)動機上皮帶輪和油泵,留出的空間可以用于安裝其它部件。許多消費者在買車時非常關(guān)心車輛的維護與保養(yǎng)問題。裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車沒有油泵,沒有軟管連接,可以減少許多憂慮。實際上,傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,液壓油泵和軟管的事故率占整個系統(tǒng)故障的53%,如軟管漏油和油泵漏油等。 8.生產(chǎn)線裝配性好。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、流量控制閥、儲油罐等部件,零件數(shù)目大大減少,減少了裝配的工作量,節(jié)省了裝配時間,提高了裝配效率。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自20世紀(jì)80年代中期初提出以來,作為今后汽車轉(zhuǎn)向

22、系統(tǒng)的發(fā)展方向,必將取代現(xiàn)有的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電控制液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 信息來源: 汽車電子網(wǎng)汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS原理詳解 2009-01-21 21:02:59作者:劉仙濤來源:慧聰汽車維修保養(yǎng)網(wǎng)關(guān)鍵字:EPS 扭矩傳感器 設(shè)計 1、綜述 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPSelectricpowersteering是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)HPShydraulicpowersteering相比,EPS系統(tǒng)具有很多優(yōu)點:僅在需要轉(zhuǎn)向時才啟動電機產(chǎn)生助力,能減少發(fā)動機燃油消耗;能在各種行駛工況下提供最佳助力,減小由路面不平所引起電動機

23、的輸出轉(zhuǎn)矩通過傳動裝置的作用而助力向系的擾動,改善汽車的轉(zhuǎn)向特性,提高汽車的主動安全性;沒有液壓回路,調(diào)整和檢測更容易,裝配自動化程度更高,且可通過設(shè)置不同的程序,快速與不同車型匹配,縮短生產(chǎn)和開發(fā)周期;不存在漏油問題,減小對環(huán)境的污染。 EPS系統(tǒng)是未來動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。 圖1 EPS結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,EPS主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電動機、減速機構(gòu)和電子控制單元ECU等組成。通過傳感器探測司機在轉(zhuǎn)向操作時方向盤產(chǎn)生的扭矩或轉(zhuǎn)角的大小和方向,并將所需信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號輸入控制單元,再由控制單元對這些信號進行運算后得到一個與行駛工況相適應(yīng)的力矩,最后發(fā)出指令驅(qū)動電動機工作,電

24、動機的輸出轉(zhuǎn)矩通過傳動裝置的作用而助力。因此扭矩傳感器是EPS系統(tǒng)中最重要的器件之一。扭矩傳感器的種類有很多,主要有電位計式扭矩傳感器、金屬電阻應(yīng)變片的扭矩傳感器、非接觸式扭矩傳感器等,隨技術(shù)的進步將會有精度更高、成本更低的傳感器出現(xiàn)。2、電位計式扭矩傳感器電位計式扭矩傳感器主要可以分為旋臂式、雙級行星齒輪式、扭桿式。其中扭桿式測量結(jié)構(gòu)簡單、可靠性能相對比較高,在早期應(yīng)用比較多。2.1EPS中扭桿式扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)、原理扭桿式扭矩傳感器主要由扭桿彈簧、轉(zhuǎn)角-位移變換器、電位計組成。扭桿彈簧主要作用是檢測司機作用在方向盤上的扭矩,并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的轉(zhuǎn)角值。轉(zhuǎn)角-位移變換器是一對螺旋機構(gòu),將扭桿彈

25、簧兩端的相對轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為滑動套的軸向位移,由剛球、螺旋槽和滑塊組成。滑塊相對于輸入軸可以在螺旋方向上移動,同時滑塊通過一個銷安裝到輸出軸上,可以相對于輸出軸在垂直方向上移動。因此,當(dāng)輸入軸相對于輸出軸轉(zhuǎn)動時,滑塊按照輸入軸的旋轉(zhuǎn)方向和相對于輸出軸的旋轉(zhuǎn)量,垂直移動。當(dāng)轉(zhuǎn)動方向盤的時候,鈕矩被傳遞到扭力桿,輸入軸相對于輸出軸方向出現(xiàn)偏差。該偏差是滑塊出現(xiàn)移動,這些軸方向的移動轉(zhuǎn)化為電位計的杠桿旋轉(zhuǎn)角度,滑動觸點在電阻線上的移動使電位計的電阻值隨之變化,電阻的變化通過電位計轉(zhuǎn)化為電壓。這樣扭矩信號就轉(zhuǎn)化為了電壓信號。2.2扭桿式扭矩傳感器的設(shè)計扭桿是整個扭桿扭矩傳感器的重要部件,因而扭桿式扭矩傳感器

26、的設(shè)計關(guān)鍵是扭桿的設(shè)計。扭桿通過細齒形漸開線花鍵和方向盤軸連接,另外的一端通過徑向銷(直徑D)與轉(zhuǎn)向輸出軸連接,基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。 圖2 圓柱截面扭桿結(jié)構(gòu)圖扭桿細齒形漸開線花鍵端部結(jié)構(gòu)外直徑d01.15~1.25d,長度L(0.5~0.7)d,為了避免過大的應(yīng)力集中,采用過度圓角時,半徑R(3~5)d,扭桿的有效長度為l,d為扭桿有效長度的直徑。扭桿的扭轉(zhuǎn)剛度k是扭桿的一個重要的物理量,可以參照下面的公式計算。當(dāng)其受到扭矩T的時候,其扭轉(zhuǎn)的切應(yīng)力τ和變形角φ分別為:[next]其扭轉(zhuǎn)剛度為:其中d-扭桿直徑,有效長度,Ip慣性矩,Zi抗扭截面系數(shù) 圖3如圖3為某扭矩傳感器扭桿的試驗曲線,

27、曲線的斜率即為扭轉(zhuǎn)剛度k。扭桿式扭矩傳感器在早期的EPS中應(yīng)用比較多,但由于是接觸式的,工作時產(chǎn)生的摩擦使其易磨損,影響其精度,將會被逐步淘汰。3、金屬電阻應(yīng)變片的扭矩傳感器傳感器扭矩測量采用應(yīng)變電測技術(shù)。在彈性軸上粘貼應(yīng)變計組成測量電橋,當(dāng)彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化,應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮崿F(xiàn)扭矩測量。傳感器就完成如下的信息轉(zhuǎn)換:傳感器由彈性軸、測量電橋、儀器用放大器、接口電路組成。彈性軸是敏感元件,在45度和135度的方向上產(chǎn)生最大壓應(yīng)力和拉應(yīng)力,這個時候承受的主應(yīng)力和剪應(yīng)力相等,其計算公式為:式中τ?主應(yīng)力,此時與σ相等 Wp-軸截面極矩測量電橋可以采

28、用半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片,并將它們接成差動全橋,其輸出電壓正比于扭轉(zhuǎn)軸所受的扭矩。應(yīng)變片的電阻R1R2R3R4=R0,可以得到下面的式子:E-軸材料的彈性模量 u-電橋的供電電壓 S-電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)放大電路采用儀器用放大電路,它由專用儀器用放大電路構(gòu)成,也有三只單運放電路組合而成,放大倍數(shù)為K,放大后的電壓V為: 為了使一起具有高精度,必須使靈敏度系數(shù)為常數(shù)。在金屬電阻應(yīng)變片的扭矩傳感器中,需要解決的技術(shù)關(guān)鍵是:1彈性軸的工作區(qū)域不應(yīng)該大于彈性區(qū)域的1/3,且取初始段。為了將遲滯誤差減低到最底,按照超載能力指數(shù)選取最大的軸徑。 2采用LM型硅擴散力敏全橋應(yīng)變片,較好的敏感性,很小的非線形度

29、 3采用高精度的穩(wěn)壓電源。 4、非接觸式扭矩傳感器 圖4 [next] 如圖4所示為非接觸式扭矩傳感器的典型結(jié)構(gòu)。輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來,輸入軸上有花鍵,輸出軸上有鍵槽。當(dāng)扭桿受方向盤的轉(zhuǎn)動力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時,輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變了?；ㄦI和鍵槽的相對位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量,使得花鍵上的磁感強度改變,磁感強度的變化,通過線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號。信號的高頻部分由檢測電路濾波,僅有扭矩信號部分被放大。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非接觸的工作方式,因而壽命長、可靠性高,不易受到磨損、有更小的延時、受軸的偏轉(zhuǎn)和軸向偏移的影響更小,現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于轎車和輕型車中

30、,是EPS傳感器的主流產(chǎn)品。5、其它扭矩傳感器如圖5所示為相位差傳感方式來檢測扭矩的扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)和測量原理圖,這種傳感器具有高精度,高重復(fù)性的特點。其測量原理為:在受扭軸的兩端各安上一個齒輪,對著齒面再各裝一個電磁傳感器,從傳感器上就能感應(yīng)出兩個與動力軸非接觸的交流信號。取出其信號的相位差,在這兩個相位差之間,插入由晶體震蕩器產(chǎn)生的高精度,高穩(wěn)定的時鐘信號。以這個時鐘信號為基準(zhǔn),巧妙運用數(shù)字信號處理技術(shù)就能精確地測出所承受的扭矩。 圖56、EPS扭矩傳感器的發(fā)展趨勢隨著EPS系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展,對扭矩傳感器的精度、可靠性和響應(yīng)速度提出了跟高的要求。EPS扭矩傳感器正呈現(xiàn)以下的發(fā)展趨勢:

31、 (1)、測試系統(tǒng)向微型化!數(shù)字化、智能化、虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展;(2)、從單功能向多功能發(fā)展,包括自補償、自修正、自適應(yīng)、自診斷、遠程設(shè)定、狀態(tài)組合、信息存儲和記憶;(3)、向著小型化、集成化方向發(fā)展。傳感器的檢測部分可以通過結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計和優(yōu)化來實現(xiàn)小型化,IC部分可以整合盡可能多的半導(dǎo)體部件、電阻到一個單獨的IC部件上,減少外部部件的數(shù)量。(4)、由靜態(tài)測試向動態(tài)在線檢測方向發(fā)展。 本文轉(zhuǎn)自電子工程世界:////0>. 現(xiàn)代汽車電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) logo設(shè)計分享到: 本站編輯:admin 日期: 2011-10-20 22:17 點擊:170次 【摘要】電控助力轉(zhuǎn)向系

32、統(tǒng)因具有可變的助力放大倍數(shù),所以其駕駛舒適性、操縱穩(wěn)定性更高。雖然電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為兩個大類:一類是帶液壓系統(tǒng)的電控液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng);一類是不帶液壓系統(tǒng)而是直接采用電機驅(qū)動的電動式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。但是其工作過程大致是相同的。轉(zhuǎn)向控制單元根據(jù)汽車的形式速度和轉(zhuǎn)向角速度等輸入信號,計算出理想的輸出信號,然后控制助力效果的大小。 【關(guān)鍵詞】電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng);助力放大倍數(shù);EH-PAS;EPAS 在機械助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,以機械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最為常見,該系統(tǒng)的核心布局是機械液壓泵,液壓泵通過傳動膠帶由發(fā)動機驅(qū)動。本文將重點對電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行介紹。 1.電子

33、控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點 助力效果固定的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有明顯的缺點,因為如果涉及的助力放大倍數(shù)是為了適應(yīng)汽車在低速行駛狀態(tài)下轉(zhuǎn)動方向盤所需的操縱力就顯得太小,不利于對高速行駛的汽車進行方向控制;而如果涉及的助力放大倍數(shù)是為了適應(yīng)汽車在高速行駛狀態(tài)下轉(zhuǎn)動方向盤的操縱力,則當(dāng)汽車低速行駛或停駛時,轉(zhuǎn)動方向盤時就會顯得非常吃力,即轉(zhuǎn)向過于沉重。 為了實現(xiàn)在各種車速下轉(zhuǎn)向時歲序的操縱力都是最佳值,設(shè)計人員設(shè)計了電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以隨著行駛條件的變化,及時的調(diào)整轉(zhuǎn)向助力的放大倍數(shù),即在汽車低速行駛時,轉(zhuǎn)向助力力矩較大;在汽車高速行駛時,轉(zhuǎn)向助力力矩較小。 隨著人們對汽車

34、舒適性和安全性要求的不斷提高,目前的電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已不僅僅具有車速感應(yīng)轉(zhuǎn)向功能,有些車型還具有“一般轉(zhuǎn)向模式”和“運動轉(zhuǎn)向模式”可供選擇,且駕駛員可以在兩種轉(zhuǎn)向模式之間自由切換。 2.電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類 2.1 電控液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電子?液力式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器及轉(zhuǎn)向控制單元等部件。為了實現(xiàn)車速感應(yīng)式轉(zhuǎn)向功能,轉(zhuǎn)向控制單元根據(jù)車速信號控制電磁閥,從而通過控制液體流量來實現(xiàn)助力作用隨車速而變化。 在電動?液力式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,由電動機驅(qū)動的電動液壓泵代替了機械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的機

35、械液壓泵,而且增加了車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器及轉(zhuǎn)向控制單元等部件。從技術(shù)性能上講,電動?液力式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更勝一籌。 2.2 電動式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種直接依靠電動機提供助力的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)省去復(fù)雜的液壓管路和儲液罐等液壓部件,同時不采用發(fā)動機的動力作動力源,而是依靠蓄電池作為其動力源。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不需要復(fù)雜的控制機構(gòu),只要根據(jù)需要改變電動機的電流大小和方向,就能實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的自動控制。 雖然電子控制助力轉(zhuǎn)向系,轉(zhuǎn)自[星論文網(wǎng)]//.統(tǒng)分為兩大類,但是其工作過程大致是相同的。轉(zhuǎn)向控制單元根據(jù)汽車的行駛速度和轉(zhuǎn)向角速度等輸入信號,計算出

36、理想的輸出信號,然后控制助力效果的大小。在電控液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,液壓泵工作,通過液壓油為轉(zhuǎn)向機提供助力;電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,由電動機通過減速機構(gòu)為轉(zhuǎn)向機提供動力。當(dāng)汽車低俗行駛時,轉(zhuǎn)向控制單元控制電動機輸出較大的功率,使駕駛者可以輕松地轉(zhuǎn)動方向盤;當(dāng)汽車高速行駛時,轉(zhuǎn)向控制單元控制電動機輸出較小的功率,這樣駕駛者在操縱方向盤時就比較穩(wěn)定,從而實現(xiàn)車速感應(yīng)式轉(zhuǎn)向。 3.電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成部件及作用 電控液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EH-PAS,Electro-Hydraulic Power Assist Steering)的主要部件包括:電動機(電磁閥式的液壓泵直接由發(fā)動機曲軸

37、驅(qū)動,沒有電動機)、液壓泵、轉(zhuǎn)向機、轉(zhuǎn)向角速度傳感器、轉(zhuǎn)向控制單元、EH-PAS警告燈及助力油儲液罐,其中轉(zhuǎn)向控制單元和電動機及液壓泵通常安裝在一起。 3.1電動機 通常采用免維護無碳刷式電動機,這種電動機利用電子方式實現(xiàn)整流,不存在碳刷磨損的問題,因此具有很好的可靠性和較長的使用壽命。當(dāng)不需要提供轉(zhuǎn)向助力時,電動機在很小的電流驅(qū)動下轉(zhuǎn)動;當(dāng)這樣需要較大的轉(zhuǎn)向助力時,電動機可以立即提高轉(zhuǎn)速,提供所需的助力。 3.2液壓泵 采用齒輪式液壓泵或葉片式液壓泵,泵體內(nèi)布置有共鳴室和限壓閥,共鳴室的作用是降低液壓泵的工作噪聲,限壓閥則可以將液壓控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。當(dāng)電動機

38、轉(zhuǎn)動時,帶動機械液壓泵,驅(qū)動液壓油流動。 在更換液壓油或更換助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部件,導(dǎo)致空氣進入液壓管路時,需要對電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)執(zhí)行排氣程序。否則會導(dǎo)致轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生噪聲或震動。 3.3轉(zhuǎn)向角速度傳感器 通常采用霍爾式傳感器,內(nèi)置于方向盤或轉(zhuǎn)向機內(nèi)(在拆卸和安裝轉(zhuǎn)向角速度傳感器時,應(yīng)注意將方向盤置于正中間位置)。轉(zhuǎn)向角速度傳感器持續(xù)監(jiān)控汽車的轉(zhuǎn)動角速度,作為轉(zhuǎn)向控制單元控制助力的參考依據(jù)。當(dāng)車輛高速行駛時,在車速感應(yīng)式轉(zhuǎn)向功能的作用下,助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供的助力會減小;但是,在汽車行駛中有時會出現(xiàn)需要緊急轉(zhuǎn)向的突發(fā)情況,當(dāng)駕駛者快速轉(zhuǎn)動方向盤時,轉(zhuǎn)向角速度傳感器會感知這一變化,

39、并會向轉(zhuǎn)向控制單元發(fā)出信號,轉(zhuǎn)向控制單元控制電動機的轉(zhuǎn)速迅速提高,轉(zhuǎn)向助力作用會瞬時增大,以保證汽車順利完成轉(zhuǎn)向動作。 3.4轉(zhuǎn)向控制單元 ①轉(zhuǎn)向控制單元接收來自發(fā)動機控制單元的車速信號或發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號,以及來自轉(zhuǎn)向角速度傳感器的角速度信號,計算出理想的控制電流并輸出給電動機,以控制助力力矩的大小和方向。 ②當(dāng)系統(tǒng)存在故障時,轉(zhuǎn)向控制單元會存儲故障碼并點亮儀表板上的EH-PAS警告燈或EPAS警告燈。當(dāng)監(jiān)測到系統(tǒng)內(nèi)的電動機等部件出現(xiàn)嚴(yán)重故障時,轉(zhuǎn)向控制單元會切斷助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),此時機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍然正常。 ③為保護電動機等部件,轉(zhuǎn)向控制單元在適當(dāng)?shù)臅r候會啟動臨界狀

40、態(tài)控制程序。當(dāng)轉(zhuǎn)向機轉(zhuǎn)動至極限位置時,由于此時助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電動機不能轉(zhuǎn)動,所以通過電動機的電流會達到最大值,為了避免持續(xù)大電流導(dǎo)致電動機和控制單元損毀,當(dāng)較大電流連續(xù)通過30s后,轉(zhuǎn)向控制單元會控制電流逐漸減小。當(dāng)這種狀態(tài)消失后,轉(zhuǎn)向控制單元就會根據(jù)需要控制電流逐漸增大,直到達到正常工作的電流值。 4.電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)缺點 4.1 電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點 ①由于電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采樣電動機代替了發(fā)動機驅(qū)動及的機械液壓泵,在一定程度上降低了發(fā)動機的負(fù)荷,從而可以降低汽車的燃油消耗。 ②根據(jù)技術(shù)性統(tǒng)計結(jié)果,車輛在正常行駛時,85%以上的行駛時間內(nèi)不需

41、要提供助力,而電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電動機在不需要提供助力時僅有很小的電流通過,只是在需要提供助力時才會提高通過的電流,這樣就可以避免消耗不必要的電能。 ③電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有調(diào)校靈活的特點,通過修改轉(zhuǎn)向控制單元內(nèi)存儲的軟件,可以很容易的按照行駛需要設(shè)定或修改轉(zhuǎn)向助力的特性,因此在汽車低速和高速行駛時都能具有良好的助力效果。 ④由于采取了轉(zhuǎn)向控制單元,在系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時可以使用故障診斷儀來輔助故障檢修。 4.2 電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點 ①對于電子-液力式和電動-液力式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而言,仍然保留有液壓動力傳遞系統(tǒng),因此仍然具有一些機械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺

42、點,例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、液壓管路有泄漏的可能等。 ②對于電動式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),由于省去了液壓管路,占用空間較小,因此在車身上的布置比較靈活。但是,電動式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力力矩不夠大,一般僅應(yīng)用于輕型汽車。 EPS的技術(shù)特點: 1.EPS節(jié)能環(huán)保。 由于發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,液壓泵始終處于工作狀態(tài),液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使整個發(fā)動機燃油消耗量增加了3%~5%,而EPS以蓄電池為能源,以電機為動力元件,可獨立于發(fā)動機工作,EPS幾乎不直接消耗發(fā)動機燃油。EPS不存在液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的燃油泄漏問題,EPS通過電子控制,對環(huán)境幾乎沒有污染。 2.EPS裝配方便。 EPS的主要部件可以集成

43、在一起,易于布置,與液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比減少了許多元件,沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等,元件數(shù)目少,裝配方便,節(jié)約時間。 3. EPS效率高。 液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率一般在60%~70%,而EPS的效率較高,可高達90%以上。 4. EPS路感好。 傳統(tǒng)純液壓動力轉(zhuǎn)向系大多采用固定放大倍數(shù),工作驅(qū)動力大,但卻不能實現(xiàn)汽車在各種車速下駕駛時的輕便性和路感。而EPS系統(tǒng)的滯后特性可以通過EPS控制器的軟件加以補償,使汽車在各種速度下都能得到滿意的轉(zhuǎn)向助力。 5. EPS回正性好。 EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,不僅操作簡便,還可以通過調(diào)整EPS控制器的軟件,得

44、到最佳的回正性,從而改善汽車操縱的穩(wěn)定性和舒適性。 國外EPS的發(fā)展之路: 因為微型轎車上狹小的發(fā)動機艙空間給液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安裝帶來了很大的麻煩,而EPS元件比較少,重量輕,裝配方便,比較適合在微型轎車上安裝。因此在國外,EPS系統(tǒng)首先是在微型轎車上發(fā)展起來的。 上世紀(jì)80年代初期,日本鈴木公司首次在其Cervo轎車上安裝了EPS系統(tǒng),隨后還應(yīng)用在其Alto車上。此后,EPS在日本得到迅速發(fā)展。出于節(jié)能環(huán)保的考慮,歐、美等國的汽車公司也相繼對EPS進行了開發(fā)和研究。雖然比日本晚了10年時間,但是歐美國家的開發(fā)力度比較大,所選擇的產(chǎn)品類型也有所不同。日本起初選擇了技術(shù)相對成熟的有

45、刷電機。 有刷電機比較成熟,在汽車上的應(yīng)用較廣,比如雨刷、車窗等部分,稍做改進就適應(yīng)了EPS的要求,因此研發(fā)周期較短,上世紀(jì)80年代末期就開始產(chǎn)業(yè)化,主要裝配在微型車上。而歐美則選擇了難度較大的無刷電機,但是電子控制系統(tǒng)比較復(fù)雜,延長了研發(fā)周期。直到90年代中期歐美才開始批量生產(chǎn)。從長遠發(fā)展看,有刷電機存在一定弊端,比如電刷產(chǎn)生的噪聲較難克服,磨損較嚴(yán)重,存在電磁干擾等問題。因此,日本現(xiàn)在國內(nèi)配裝的EPS也逐漸轉(zhuǎn)向無刷電機類了。 國內(nèi)EPS的發(fā)展現(xiàn)狀: 我國汽車電子行業(yè)的總體發(fā)展相對滯后,但是,隨著汽車對環(huán)保、節(jié)能和安全性要求的進一步提高,代表著現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向的EPS電

46、動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已被我國列為高新科技產(chǎn)業(yè)項目之一,國內(nèi)各大院校、科研機構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)紛紛開始對EPS這一領(lǐng)域進行了研究,使得EPS得到了迅速的發(fā)展。據(jù)悉,自主品牌研發(fā)的EPS系統(tǒng)離產(chǎn)業(yè)化就差整車廠批量裝車認(rèn)可這一臺階了,相信很快就可以實現(xiàn)量產(chǎn)。end 【詳細解讀】EPS電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 在網(wǎng)上經(jīng)常看到有人分不清楚什么是ESP?什么是EPS?簡單的說,ESP是電子穩(wěn)定系統(tǒng),而EPS是電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)目前還沒有廣泛普及,只有在少數(shù)中高檔車上才能看到。因此,成為某些車型上的一大亮點。人們在選車的時候開始注重起車型是否安裝了ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)。其實,EPS電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也不簡單。

47、 EPS的簡單介紹: EPS就是英文Electrical Power Steering的縮寫,也就是“電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”的意思, EPS系統(tǒng)一般由機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)加上轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元、減速器、電動機等組成,它在傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,根據(jù)方向盤上的轉(zhuǎn)矩信號和汽車的行駛車速信號,利用電子控制裝置使電動機產(chǎn)生相應(yīng)大小和方向的輔助動力,協(xié)助駕駛員進行轉(zhuǎn)向操作。 長期以來,汽車的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普遍采用的是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),可以說,經(jīng)過了十幾年的發(fā)展,液壓轉(zhuǎn)向技術(shù)相對要成熟許多,但是,從整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢看,隨著人們對汽車環(huán)保、節(jié)能和安全性要求的進一步提高,EPS電子

48、助力轉(zhuǎn)向以其諸多絕對的技術(shù)優(yōu)勢取代液壓助力轉(zhuǎn)向是早晚的事情。基于目前的技術(shù)發(fā)展水平,有關(guān)專家樂觀估計,EPS要完全取代液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大約需要3~5年。 EPS的工作原理: 駕駛員在操縱方向盤進行轉(zhuǎn)向時,轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)矩的大小,將電壓信號輸送到電子控制單元,電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到的轉(zhuǎn)距電壓信號、轉(zhuǎn)動方向和車速信號等,向電動機控制器發(fā)出指令,使電動機輸出相應(yīng)大小和方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩,從而產(chǎn)生輔助動力。汽車不轉(zhuǎn)向時,電子控制單元不向電動機控制器發(fā)出指令,電動機不工作。 EPS的技術(shù)特點: 1.EPS節(jié)能環(huán)保。 由于發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,液壓泵始終處于工作狀

49、態(tài),液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使整個發(fā)動機燃油消耗量增加了3%~5%,而EPS以蓄電池為能源,以電機為動力元件,可獨立于發(fā)動機工作,EPS幾乎不直接消耗發(fā)動機燃油。EPS不存在液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的燃油泄漏問題,EPS通過電子控制,對環(huán)境幾乎沒有污染。 2.EPS裝配方便。 EPS的主要部件可以集成在一起,易于布置,與液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比減少了許多元件,沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等,元件數(shù)目少,裝配方便,節(jié)約時間。 3. EPS效率高。 液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率一般在60%~70%,而EPS的效率較高,可高達90%以上。 4. EPS路感好。 傳統(tǒng)純液壓動力轉(zhuǎn)向系

50、大多采用固定放大倍數(shù),工作驅(qū)動力大,但卻不能實現(xiàn)汽車在各種車速下駕駛時的輕便性和路感。而EPS系統(tǒng)的滯后特性可以通過EPS控制器的軟件加以補償,使汽車在各種速度下都能得到滿意的轉(zhuǎn)向助力。 5. EPS回正性好。 EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,不僅操作簡便,還可以通過調(diào)整EPS控制器的軟件,得到最佳的回正性,從而改善汽車操縱的穩(wěn)定性和舒適性。 國外EPS的發(fā)展之路: 因為微型轎車上狹小的發(fā)動機艙空間給液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安裝帶來了很大的麻煩,而EPS元件比較少,重量輕,裝配方便,比較適合在微型轎車上安裝。因此在國外,EPS系統(tǒng)首先是在微型轎車上發(fā)展起來的。 上世紀(jì)80年代初期,日本鈴木公

51、司首次在其Cervo轎車上安裝了EPS系統(tǒng),隨后還應(yīng)用在其Alto車上。此后,EPS在日本得到迅速發(fā)展。出于節(jié)能環(huán)保的考慮,歐、美等國的汽車公司也相繼對EPS進行了開發(fā)和研究。雖然比日本晚了10年時間,但是歐美國家的開發(fā)力度比較大,所選擇的產(chǎn)品類型也有所不同。日本起初選擇了技術(shù)相對成熟的有刷電機。有刷電機比較成熟,在汽車上的應(yīng)用較廣,比如雨刷、車窗等部分,稍做改進就適應(yīng)了EPS的要求,因此研發(fā)周期較短,上世紀(jì)80年代末期就開始產(chǎn)業(yè)化,主要裝配在微型車上。而歐美則選擇了難度較大的無刷電機,但是電子控制系統(tǒng)比較復(fù)雜,延長了研發(fā)周期。直到90年代中期歐美才開始批量生產(chǎn)。從長遠發(fā)展看,有刷電機存在一定

52、弊端,比如電刷產(chǎn)生的噪聲較難克服,磨損較嚴(yán)重,存在電磁干擾等問題。因此,日本現(xiàn)在國內(nèi)配裝的EPS也逐漸轉(zhuǎn)向無刷電機類了。 國內(nèi)EPS的發(fā)展現(xiàn)狀: 我國汽車電子行業(yè)的總體發(fā)展相對滯后,但是,隨著汽車對環(huán)保、節(jié)能和安全性要求的進一步提高,代表著現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向的EPS電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已被我國列為高新科技產(chǎn)業(yè)項目之一,國內(nèi)各大院校、科研機構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)紛紛開始對EPS這一領(lǐng)域進行了研究,使得EPS得到了迅速的發(fā)展。據(jù)悉,自主品牌研發(fā)的EPS系統(tǒng)離產(chǎn)業(yè)化就差整車廠批量裝車認(rèn)可這一臺階了,相信很快就可以實現(xiàn)量產(chǎn)。 助力轉(zhuǎn)向是協(xié)助駕駛員作汽車方向調(diào)整,為駕駛員減輕打方向盤的用力強度,當(dāng)然

53、,助力轉(zhuǎn)向在汽車行駛的安全性、經(jīng)濟性上也一定的作用。 就目前汽車上配置的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和我能看到的資料,大致可以分為三類, 1第一類機械式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng); 2第二類是電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng); 3第三類電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 一、機械式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 1.機械式的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、V型傳動皮帶、儲油罐等部件構(gòu)成。 2.無論車是否轉(zhuǎn)向,這套系統(tǒng)都要工作,而且在大轉(zhuǎn)向車速較低時,需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力。所以,也在一定程度上浪費了資源。可以回憶一下:開這樣的車,尤其時低速轉(zhuǎn)彎的時候,覺得方向比較沉,發(fā)動機也比較費力氣。又由于液壓

54、泵的壓力很大,也比較容易損害助力系統(tǒng)。 還有,機械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由液壓泵及管路和油缸組成,為保持壓力,不論是否需要轉(zhuǎn)向助力,系統(tǒng)總要處于工作狀態(tài),能耗較高,這也是耗資源的一個原因所在。 一般經(jīng)濟型轎車使用機械液壓助力系統(tǒng)的比較多。 二、電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 1.主要構(gòu)件:儲油罐、助力轉(zhuǎn)向控制單元、電動泵、轉(zhuǎn)向機、助力轉(zhuǎn)向傳感器等,其中助力轉(zhuǎn)向控制單元和電動泵是一個整體結(jié)構(gòu)。 2.工作原理:電子液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的缺點。它所采用的液壓泵不再靠發(fā)動機皮帶直接驅(qū)動,而是采用一個電動泵,它所有的工作的狀態(tài)都是由電子控制單元根據(jù)車輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角度等

55、信號計算出的最理想狀態(tài)。簡單地說,在低速大轉(zhuǎn)向時,電子控制單元驅(qū)動電子液壓泵以高速運轉(zhuǎn)輸出較大功率,使駕駛員打方向省力;汽車在高速行駛時,液壓控制單元驅(qū)動電子液壓泵以較低的速度運轉(zhuǎn),在不至于影響高速打轉(zhuǎn)向的需要同時,節(jié)省一部分發(fā)動機功率。是使用較為普遍的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 三、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS 1.英文全稱是Electronic Power Steering,簡稱EPS,它利用電動機產(chǎn)生的動力協(xié)助駕車者進行動力轉(zhuǎn)向。EPS的構(gòu)成,不同的車盡管結(jié)構(gòu)部件不一樣,但大體是雷同。一般是由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向傳感器、電子控制單元、電動機、減速器、機械轉(zhuǎn)向器、以及畜電池電源所構(gòu)成。 2.主要工作原理:汽車在

56、轉(zhuǎn)向時,轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向傳感器會“感覺”到轉(zhuǎn)向盤的力矩和擬轉(zhuǎn)動的方向,這些信號會通過數(shù)據(jù)總線發(fā)給電子控制單元,電控單元會根據(jù)傳動力矩、擬轉(zhuǎn)的方向等數(shù)據(jù)信號,向電動機控制器發(fā)出動作指令,從而電動機就會根據(jù)具體的需要輸出相應(yīng)大小的轉(zhuǎn)動力矩,從而產(chǎn)生了助力轉(zhuǎn)向。如果不轉(zhuǎn)向,則本套系統(tǒng)就不工作,處于standby休眠狀態(tài)等待調(diào)用。由于電動電動助力轉(zhuǎn)向的工作特性,你會感覺到開這樣的車,方向感更好,高速時更穩(wěn),俗話說方向不發(fā)飄。又由于它不轉(zhuǎn)向時不工作,所以,也多少程度上節(jié)省了能源。一般高檔轎車使用這樣的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的比較多。 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可按轉(zhuǎn)向的能源不同分為機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩類。機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是依靠駕

57、駛員操縱轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向力來實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向;動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)則是在駕駛員的控制下,借助于汽車發(fā)動機產(chǎn)生的液體壓力或電動機驅(qū)動力來實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。所以動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也稱為轉(zhuǎn)向動力放大裝置。? 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于使轉(zhuǎn)向操縱靈活、輕便,在設(shè)計汽車時對轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式的選擇靈活性增大,能吸收路面對前輪產(chǎn)生的沖擊等優(yōu)點,因此已在各國的汽車制造中普遍采用。但是,具有固定放大倍率的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要缺點是:如果所設(shè)計的固定放大倍率的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是為了減小汽車在停車或低速行駛狀態(tài)下轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力,則當(dāng)汽車以高速行駛時,這一固定放大倍率的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會使轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力顯得太小,不利于對高速行駛的汽車進行方向控制;反之,如果所設(shè)計

58、的固定放大倍率的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是為了增加汽車在高速行駛時的轉(zhuǎn)向力,則當(dāng)汽車停駛或低速行駛時,轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤就會顯得非常吃力。電子控制技術(shù)在汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用,使汽車的駕駛性能達到令人滿意的程度。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在低速行駛時可使轉(zhuǎn)向輕便、靈活;當(dāng)汽車在中高速區(qū)域轉(zhuǎn)向時,又能保證提供最優(yōu)的動力放大倍率和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向手感,從而提高了高速行駛的操縱穩(wěn)定性。? 電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(簡稱EPS-Electronic Control Power Steering),根據(jù)動力源不同又可分為液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(液壓式EPS)和電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(電動式EPS)。液壓式EPS是在傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)

59、向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等,電子控制單元根據(jù)檢測到的車速信號,控制電磁閥,使轉(zhuǎn)向動力放大倍率實現(xiàn)連續(xù)可調(diào),從而滿足高、低速時的轉(zhuǎn)向助力要求。電動式EPS是利用直流電動機作為動力源,電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車速等信號,控制電動機扭矩的大小和方向。電動機的扭矩由電磁離合器通過減速機構(gòu)減速增扭后,加在汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)上,使之得到一個與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。 電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)可以在低速時減輕轉(zhuǎn)向力以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱性;在高速時則可適當(dāng)加重轉(zhuǎn)向力,以提高操縱穩(wěn)定性。液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制裝置而

60、構(gòu)成的。根據(jù)控制方式的不同,液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。 (一)流量控制式EPSTOP 圖 1所示為凌志牌轎車采用的流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由圖可見,該系統(tǒng)主要由車速傳感器、電磁閥、整體式動力轉(zhuǎn)向控制閥、動力轉(zhuǎn)向油泵和電子控制單元等組成。電磁閥安裝在通向轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室的油道之間,當(dāng)電磁閥的閥針完全開啟時,兩油道就被電磁閥旁路。流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是根據(jù)車速傳感器的信號,控制電磁閥閥針的開啟程度,從而控制轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室的旁路液壓油流量,來改變轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力。車速越高,流過電磁閥電磁線圈的平均電流值越大,電磁閥閥針的開啟程度越大,旁路液壓油流量越大,液壓助力作用越小,使轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力也隨之增加。這就是流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理。? 圖 2所示為該系統(tǒng)電磁閥的結(jié)構(gòu)。圖 3為電磁閥的驅(qū)動信號。由圖可以看出,驅(qū)動電磁閥電磁線圈的脈沖電流信號頻率基本不變,但隨著車速增大,脈沖電流信號的占空比將逐漸增大,使流過電磁線圈的平均電流值隨車速的升高而增大。? 圖 4所示為凌志轎車電