EPS裝置試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)

《EPS裝置試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《EPS裝置試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)（33頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、文檔從互聯(lián)網(wǎng)中收集，己重新修正排版，word格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。 EPS裝置試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)及測試數(shù)據(jù)分析 摘要：電動助力轉(zhuǎn)向裝置（EPS）和液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS）相比有環(huán)保、節(jié)能、體積小 和助力度可調(diào)等特點(diǎn)，因此EPS有取代HPS的趨勢。而我國在EPS產(chǎn)品還處在研制開 發(fā)階段，與國外存在著較大的差距。本課題所設(shè)計(jì)的EPS性能測試臺有助于EPS產(chǎn)品 的改善和研發(fā)，所以該測試系統(tǒng)式非常必要和有實(shí)用價(jià)值的。 本文主要是在對EPS產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及其工作原理有深刻認(rèn)知之后，制定一個(gè)EPS助力 性能檢測試驗(yàn)臺。首先根據(jù)檢測項(xiàng)目要求確定試驗(yàn)臺所要具備的功能；然后確定整個(gè) 試驗(yàn)臺的整體規(guī)劃布局

2、；再根據(jù)這個(gè)方案做出試驗(yàn)臺架實(shí)物：最后建立在該試驗(yàn)臺的 基礎(chǔ)之上，對EPS產(chǎn)品的助力性能進(jìn)行檢測。我們所需的主要數(shù)據(jù)是各種狀態(tài)下的負(fù) 載扭矩和輸入扭矩，根據(jù)兩個(gè)扭矩?cái)?shù)值的比較分析來判斷EPS產(chǎn)品的助力性能，同時(shí) 也制定助力測試效果圖來分析改試驗(yàn)臺是否滿足測試穩(wěn)定可靠的要求。 本課題所研制的性能檢測試驗(yàn)臺經(jīng)過實(shí)際檢測后證明是可行有效的，但是在檢測 過程中還存在著一點(diǎn)波動，不能完全保證穩(wěn)定，這需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。 關(guān)鍵詞：電動助力轉(zhuǎn)向裝置;EPS控制仿真試驗(yàn)臺 IHword格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。 The Design of Test-Bed and Testing Da

3、ta Analyse of Electric Power Steering Device Abstract： Electric power steering is environmental protection, energy-conservation, small and adjustable dynamics when comparing with hydraulic power steering, so electric power steering has an advantage over hydraulic power steering and electric power

4、steering must replace hydraulic power steering soon. And our EPS products are still in developing stages, which has a great size disparity with other countries The design of EPS performance test board in this paper contributes to the improvement and study of EPS products. So the testing system turns

5、 out to be a necessary and practical value. This article is mainly in drafting a EPS performance test board after having a profound understanding on EPS structure and works. First of all , according to the testing item requirements we determined the test board main function. And then set the overal

6、l arrangements of the test board. Under the scheme we made a real test board. Finally we test EPS product performance based on the test board. According to the torque comparison we can analysis the performance of EPS products comparative analysis to determine the performance of EPS products. The mai

7、n data we need is the load torque and enter the torque. Also help to identify a bamboo forest test board test whether to meet the requirements of the test is reliable. The experiment proves that the testing system is feasible and effective. During the research there are some problems were found nee

8、ded to be improved and consummated further. Keywords： Electric Power Steering： EPS control simulation test Classification: TH218 目錄 1緒論 錯誤!未定義書簽。 1.1 選題背景 錯誤!未定義書簽。 1.2 選題的目的和意義 錯誤!未定義書簽。 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 錯誤!未定義書簽。 1.4 本課題研究內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo) 錯誤!未定義書簽。 1.4.1 研究方向與研究內(nèi)容 錯誤!未定義書簽。 1.4.2 擬解決問題 錯誤!未定義書簽。 2電動助

9、力轉(zhuǎn)向裝置(EPS) 錯誤!未定義書簽。 1.1 EPS裝置的結(jié)構(gòu) 錯誤!未定義書簽。 1.2 EPS裝置類型 錯誤!未定義書簽。 1.3 EPS裝置工作原理 錯誤!未定義書簽。 1.4 主要參數(shù)和測試方法 錯誤!未定義書簽。 1.4.1 主要參數(shù) 錯誤!未定義書簽。 1.4.2 參數(shù)測試方法 錯誤!未定義書簽。 3 EPS裝置試驗(yàn)臺設(shè)計(jì) 錯誤!未定義書簽。 3.1 EPS裝置試驗(yàn)臺要具備的功能 錯誤!未定義書簽。 3.2 EPS裝置測試系統(tǒng)總體方案 錯誤!未定義書簽。 3.3 EPS裝置試驗(yàn)臺主要部件布局 錯誤!未定義書簽。 3.4 EPS裝置測試系統(tǒng)試驗(yàn)臺 錯誤!未定

10、義書簽。 3.5 EPS裝置試驗(yàn)臺的工作原理 錯誤!未定義書簽。 4 EPS裝置的性能測試和數(shù)據(jù)分析 錯誤!未定義書簽。 4.1 EPS裝置試驗(yàn)臺的測試環(huán)境 錯誤!未定義書簽。 4.2 EPS裝置試驗(yàn)臺的數(shù)據(jù)測試 錯誤!未定義書簽。 4.3 數(shù)據(jù)匯總 錯誤!未定義書簽。 4.4 EPS裝置試驗(yàn)臺助力測試效果分析 錯誤!未定義書簽。 5總結(jié)與展望 錯誤!未定義書簽。 5.1 總結(jié) 錯誤!未定義書簽。 5.2 展望 錯誤!未定義書簽。 參考文獻(xiàn) 錯誤!未定義書簽。 學(xué)位論文學(xué)數(shù)據(jù)集 錯誤!未定義書簽。 1 .緒論 1.1. 選題背景 電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electroni

11、c Power Steering, EPS)早在十九世紀(jì)八十年代 中期，天合(TRW)公司已經(jīng)開始研究，并取得了一些成果。日本于九十年代初 制造出了真正意義上的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，如長安鈴木(Suzuki Alt。)，主要是因?yàn)?該車裝傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所用空間較大，適合于體積較小的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。1988年2 月日本鈴木公司首次在其牡鹿(Cerv。)車上裝備EPS ,隨后還用在了其奧拓 (Alto)車上。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。此后, 歐洲、日本、美國的許多汽車部件供應(yīng)商都開發(fā)出了自己的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝于不 同的汽車中。比如：三菱汽車公司則在其米尼卡(Minica)車上裝備了 E

12、PS；德 爾福(Delphi)汽車系統(tǒng)公司已經(jīng)為大眾的波羅(Polo)、歐寶的318i以及菲 亞特的eunto開發(fā)出EPSo TRW從1998年開始，便投入了大量人力、物力和財(cái)力 用于EPS的開發(fā)。他們最初針對客車開發(fā)出轉(zhuǎn)向柱助力式EPS。1999年3月，他 們的EPS已經(jīng)裝備在轎車上，如Ford嘉年華(Fiesta)和Mazda 323F等。 德爾福(Delphi)公司：該轉(zhuǎn)向器公司專門生產(chǎn)整合式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該公 司把電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱為E*SS,于1999年8月首次研制成功并進(jìn)入歐洲市場。 TRW公司：TRW公司把成熟的航空技術(shù)應(yīng)用于汽車，研制和開發(fā)了性能優(yōu)越 的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和全

13、電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 Honda公司：該公司對電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究最早，早在十九世紀(jì)九十年代初， 該公司已經(jīng)成功研制出電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并裝于2. 5L和3.0L NSX車。 隨著近年來電子控制技術(shù)的成熟和成本的降低，EPS越來越受到人們的重 視，并以其具有傳統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，迅速邁向了應(yīng)用領(lǐng)域，部分 取代了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Hydraulic Power Steering,簡稱HPS)。電子控制技 術(shù)在汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用，使汽車的駕駛性能達(dá)到令人滿意的程度。電動 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)在汽車低速行駛轉(zhuǎn)向時(shí)減輕轉(zhuǎn)向力使轉(zhuǎn)向輕便、靈活；在汽 車高速行駛轉(zhuǎn)向時(shí)，適當(dāng)加重轉(zhuǎn)向力，從而提高了高速

14、行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性，增 強(qiáng)了 “路感”。不僅如此，EPS的能耗是HPS能耗的1/3以下，且前者比后者使 整車油耗下降可達(dá)3%-5機(jī) 因而，EPS將成為汽車傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)理想的升級換代 產(chǎn)品。自1953年美國通用汽車公司在別克轎車上使用液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以來， HPS給汽車帶來了巨大的變化，幾十年來的技術(shù)革新使液壓動力轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展異 常迅速，出現(xiàn)了電控式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electronic Hydraulic Power Steering,簡稱EHPS)。在國外，EPS已進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，并成為汽車零部件 的高新技術(shù)產(chǎn)品，而我國動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前絕大部分采用機(jī)械轉(zhuǎn)向或液壓助力轉(zhuǎn) 向，EPS的研究開發(fā)

15、目前還處于起步階段，其產(chǎn)品在2002年才有國內(nèi)企業(yè)進(jìn)行 研制開發(fā)。目前.，只有南摩股份有限公司（生產(chǎn)轉(zhuǎn)向柱式的EPS產(chǎn)品）能小批量生 產(chǎn)用于汽車裝配，在昌河公司產(chǎn)的愛迪爾轎車、南京菲亞特公司產(chǎn)的新雅途轎車 上使用⑴。 1.2. 選題的目的和意義 課題的目的是:研制汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置的性能測試系統(tǒng)，本測試系統(tǒng)要 求經(jīng)濟(jì)實(shí)用、使用方便、界面友好，并且可靠性好、精度高和易于維護(hù)。 本課題的意義是：為汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置的研制和改進(jìn)提供準(zhǔn)確全面的數(shù) 據(jù)和分析方法。本課題所研制的測試系統(tǒng)希望能給汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展 和完善做理論上和實(shí)踐上的準(zhǔn)備，從而能對我國汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置研制水平 的

16、提高有所幫助。 1.3. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，國內(nèi)汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍采用舊的模式一一液壓控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。主要 原因是EPS產(chǎn)品還處在研制和開發(fā)階段。從國外購買該產(chǎn)品，乂難以承受高額的 價(jià)格。僅僅有一些高檔轎車為了上檔次，才能享有從國外購買的EPS產(chǎn)品的優(yōu)厚 待遇，然而無形中增加了成本的投入，加大了消費(fèi)者的負(fù)擔(dān)。由于國外汽車公司 長期對此技術(shù)的壟斷，使得國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展的步伐受到限制，一些汽車廠家 和科研機(jī)構(gòu)紛紛聯(lián)合起來，共同參與EPS產(chǎn)品的研究開發(fā)。 我國的FPS控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)工作尚處在起步階段，僅僅少數(shù)高校和研 究機(jī) 構(gòu)從事該課題的研究。清華大學(xué)前幾年開展過該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案設(shè)

17、計(jì)、系統(tǒng)建模 和動力分析等研究，還未達(dá)到實(shí)用程度。廣州的某科研機(jī)構(gòu)據(jù)說已經(jīng)完成產(chǎn)品的 前期調(diào)試階段。 由此看來，國內(nèi)一方面是對此產(chǎn)品的需求日益迫切，而另一方面是在EPS的 投入方面力度不大，投入的資金很有限。這一現(xiàn)狀與當(dāng)代我國汽車工業(yè)飛速發(fā)展 良好是勢頭格格不入，對推動和促進(jìn)電動助力系統(tǒng)的發(fā)展將起到負(fù)面效應(yīng)，對我 國汽車工業(yè)的發(fā)展也會造成不利影響。 隨著生活水平與質(zhì)量的提高，人們的消費(fèi)水準(zhǔn)、需求層次和消費(fèi)能力在不斷 地變化，消費(fèi)觀念也隨之發(fā)生改變。隨著汽車走入家庭，拉近了汽車與人之間的 關(guān)系，使人們與汽車的關(guān)系越來越密切。本著以人為本的宗旨，如何對汽車進(jìn)行 最優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低汽車生產(chǎn)成本，提

18、高汽車使用性能成為當(dāng)今汽車工業(yè)發(fā)展的趨 勢。 自從美國汽車通用公司在1953年在凱迪萊克和別克轎車上首次批量使用液 壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)以來，它給汽車工業(yè)帶來了巨大的變化。人們不再需要靠大直徑 的轉(zhuǎn)向盤來產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)向力矩。轉(zhuǎn)向盤的減小，乂同時(shí)使得駕駛室變得寬敞起 來，座椅布置也變得更為合理、舒適。 八十年代末，乂曾開發(fā)出變減速比、電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這一技術(shù)剛剛 問世，并成為當(dāng)時(shí)發(fā)達(dá)國家汽車公司銷售汽車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，即使是現(xiàn)在的有些稍 微落后的汽車公司或廠家至今仍采用這一技術(shù)。⑵ 雖然這僅僅是一個(gè)從純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作的一次小小技 術(shù)改進(jìn)，但人們從其中得到的不僅僅是一些好處和實(shí)

19、惠，更主要的是使人們感受 到了技術(shù)更新帶來的巨大差異與震撼。在這個(gè)智慧的人類社會，似乎對技術(shù)的追 求是永無止盡的。 汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車方向的主宰，它直接影響到汽車的安全行駛。盡管 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)比純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)越很多，但它仍存在著許多的缺陷，因而給 駕駛?cè)藛T帶來了許多麻煩，諸如:在啟動時(shí)由于扭矩大，難以操縱;尤其是大型貨 車轉(zhuǎn)向時(shí)著實(shí)讓人感到難以控制。于是一些汽車公司與生產(chǎn)廠家正在考慮用一種 性能更可靠更安全的新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來替代液壓控制的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由于電子技術(shù)的 飛速發(fā)展尤其是微電子技術(shù)的高速發(fā)展，一種新型的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一電子控制 式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS (Electronic Powe

20、r Steering簡稱EPS)并是在這一情形下 應(yīng)運(yùn)而生。 1988年3月，日本的鈴木公司投入巨資，組織科技人員首先研制開發(fā)出這 種全新的電子控制式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，人們才真正從液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中擺脫出 來，從而進(jìn)入了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由電子來控制的時(shí)代。1993年本田汽車公司首次將電 動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝備于批量產(chǎn)生、在國際市場上同法拉利和波爾舍競爭的愛克 NSX跑車上：同年在歐洲市場上俏售的一種經(jīng)濟(jì)轎車一亞特幫托也將美國德爾 費(fèi)公司生產(chǎn)的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)裝備。⑶㈤ 由于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完全不需要液壓裝置，用電能取代了液壓能，減少了 發(fā)電機(jī)的能量的消耗，加上其性能的優(yōu)越性，很快在越來越多的國外轎

21、車上得到 了應(yīng)用，如日本的本田推出的Insight轎車就廣泛采用自己生產(chǎn)的EPS產(chǎn)品。國 外的幾家大公司如德國的ZF公司、英國的RUCAS盧卡斯一偉利達(dá)、Saginaw, TRW、 日本的\SK, KOYO等也不甘示弱，競相推出自己的EPS產(chǎn)品。目前，國外中型以 上的貨車和中級以上的轎車上幾乎都廣泛采用這一技術(shù)裝置。 盡管當(dāng)時(shí)人們非常看好EPS產(chǎn)品，也知道該產(chǎn)品的功能非常誘人，但由于當(dāng) 時(shí)? EPS產(chǎn)品投入成本太高，這在一定程度上，限制了其產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。 直到近幾年，由于微電子產(chǎn)品價(jià)格暴跌，加上這十幾年來EPS技術(shù)發(fā)展日趨成熟, 使得人們在EPS產(chǎn)品研究上的投入的成本，也隨之大幅度

22、地降低。另外，由于 EPS控制系統(tǒng)在一些生產(chǎn)廠家得到應(yīng)用，加上其本身具有使人無法拒絕的誘惑 力，于是一些汽車集團(tuán)公司與生產(chǎn)廠家，紛紛組織人員開發(fā)研究EPS產(chǎn)品，掀起 了乂一輪的開發(fā)新浪潮，使得EPS這一技術(shù)再次煥發(fā)出勃勃生機(jī)。 圖L1是電動助力轉(zhuǎn)向裝置的大體結(jié)構(gòu)簡圖。 圖1.1電動助力轉(zhuǎn)向裝置 1.4. 本課題研究內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo) 1.5. 1.研究方向與研究內(nèi)容 汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置系統(tǒng)的研究包括多方面的內(nèi)容，包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)部分、 數(shù)據(jù)采集和傳輸處理部分、電動助力轉(zhuǎn)向測試部分（即試驗(yàn)介）。在這里我們選 擇汽車電動助力轉(zhuǎn)向的測試系統(tǒng)作為研究的課題，對EPS裝置的檢測試驗(yàn)臺進(jìn)行 設(shè)

23、計(jì)，并且側(cè)重于在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對電動助力轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行性能測試（主要是助 力性能測試），同時(shí)對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后得出電動助力轉(zhuǎn)向裝置的助力 效果圖。此系統(tǒng)能否真實(shí)反映汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置的性能，不僅取決于在系統(tǒng) 研制過程中所選用的元器件的精度，更重要的是取決于研究方法和手段的科學(xué) 性。 整個(gè)設(shè)計(jì)包括四個(gè)方面的內(nèi)容： （1）電動助力轉(zhuǎn)向裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （2）電動助力轉(zhuǎn)向裝置測試系統(tǒng)試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)； （3）利用電動助力轉(zhuǎn)向裝置試驗(yàn)臺進(jìn)行數(shù)據(jù)測試； （4）對所測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 1.4.2擬解決問題 （1）電動助力轉(zhuǎn)向裝置各部件的布局； （2）硬件電路元?dú)饧x型； （3）電動助

24、力轉(zhuǎn)向裝置測試試驗(yàn)臺各部件布局； （4）對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納； ⑸如何對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 2 .電動助力轉(zhuǎn)向裝置（EPS） 2.1. EPS裝置的結(jié)構(gòu) 電動助力轉(zhuǎn)向裝置的簡稱是EPS,我們在接下去都簡寫為EPSo 電動轉(zhuǎn)向助力裝置系統(tǒng)的部件有方向盤、轉(zhuǎn)向管柱、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn) 向力矩傳感器、轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向助力電動機(jī)及轉(zhuǎn)向助力控制單元組成，如圖1 所示。 圖2.1電動助力轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)圖 2. 2. EPS裝置類型 根據(jù)電動機(jī)與轉(zhuǎn)軸之間布置位置不同，EPS可以分為：轉(zhuǎn)向柱助式、小齒 輪助力式、齒條助力式和直接驅(qū)動式四種類型。 （1）轉(zhuǎn)向柱型EPS— 這種結(jié)構(gòu)型式

25、的EPS,其動力輔助單元、控制器、 力矩傳感器等都裝在轉(zhuǎn)向柱上，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，不論是固定式轉(zhuǎn)向柱或是傾斜式 轉(zhuǎn)向柱以及其它型式轉(zhuǎn)向柱，都能安裝，這種結(jié)構(gòu)適用于中小型車輛。 （2）齒條型EPS— 這種結(jié)構(gòu)型式的EPS,其動力輔助單元安裝在轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu)的齒條上，動力輔助單元可以裝在齒條的任何位置，增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置的 靈活性。動力輔助單元的大減速比，使得慣性很小同時(shí)打方向盤的感覺非常好。 （3）小齒輪型EPS—這種結(jié)構(gòu)型式的EPS,其動力輔助單元安裝在轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu)的小齒輪軸上，由于動力輔助單元在車廂外面，使得即使輔助力矩有很大增加也不會增加車廂內(nèi)的噪聲。如果再將它與可變速比的轉(zhuǎn)向器結(jié)合在一起，該

26、系 統(tǒng)的操縱特性將會非常好。 （4）直接驅(qū)動型EPS——轉(zhuǎn)向齒條與動力輔助單元形成一個(gè)部件，該系統(tǒng) 很緊湊，而且容易將它布置在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)，由于直接對齒條通過助力，摩擦與慣 性都很小，進(jìn)而打方向盤的感覺很理想。 目前我們主要采用轉(zhuǎn)向柱型EPSo本測試系統(tǒng)的測試對象是轉(zhuǎn)向柱型EPSo 2. 3. EPS裝置工作原理 當(dāng)駕駛員旋轉(zhuǎn)方向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)開始工作。安裝于轉(zhuǎn)向柱上的方向盤 轉(zhuǎn)角傳感器將檢測到方向盤的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)速度，以電信號的方式送至轉(zhuǎn)向助 力電子控制單元。與此同時(shí).，作用在方向盤上的力矩經(jīng)過傳遞驅(qū)動轉(zhuǎn)向小齒輪旋 轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向力矩傳感器檢測到旋轉(zhuǎn)力矩并將其傳給控制單元。根據(jù)轉(zhuǎn)向力、

27、發(fā)動機(jī) 轉(zhuǎn)速、車速、方向盤轉(zhuǎn)角、方向盤轉(zhuǎn)速以及存儲在控制單元中的信號，控制單元 計(jì)算出必要的助力力矩并控制電動機(jī)開始工作。 G2S 轉(zhuǎn)向柱 電子控制單元 .1527 .1101 .I220/J218 數(shù)據(jù)總線診斷接口 均 CANdrivr 故障指示燈KM" 組合儀表 輸入信號 輸出信號 CAN 15#正電■■一 ■轉(zhuǎn)向助力控制單元.周川 轉(zhuǎn)向力矩傳感鑄G2G9 圖2.2電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖 轉(zhuǎn)向助力電動機(jī)￥187  2. 4.主要參數(shù)和測試方法 2.1.1. 主要參數(shù) 由于測試系統(tǒng)所要測試出具體的數(shù)據(jù)，而這些參數(shù)主要都是通過一些傳感器 的測量來獲得

28、的，所以在這里要介紹所選傳感器的種類和類型， 測試系統(tǒng)檢測的主要性能參數(shù)有：汽車的車速，方向盤的主扭矩和轉(zhuǎn)角，車 輪的阻轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)的溫度、電流、電壓和轉(zhuǎn)矩，汽車發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速。該系統(tǒng)的 最終目的是為了使駕駛員得到方向助力，因此扭矩傳感器是EPS系統(tǒng)中最重要的 器件之一。另外汽車的車速也是一個(gè)重要的參數(shù)量。 2.1.2. 參數(shù)測試方法 下面就對扭矩傳感器和速度傳感器的檢測方法加以詳細(xì)的說明。 （1）轉(zhuǎn)矩傳感器是測量各種電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)以及旋轉(zhuǎn)動力設(shè)備的輸出扭矩 的必備設(shè)備。從最初的機(jī)械變形發(fā)展到電磁感應(yīng)類與相位差類，到現(xiàn)在的應(yīng)變測 量類。在本系統(tǒng)中主要用于測量方向盤的主扭矩。 目前EPS

29、采用的扭矩傳感器主要有接觸式和非接觸式兩種形式.本系統(tǒng)采用 的是轉(zhuǎn)向管柱自帶的接觸式扭矩傳感器。圖2. 3為選用的扭矩傳感器的輸出特性. 該傳感器的輸出特性呈良好的線性，轉(zhuǎn)向盤在中間位置時(shí)，傳感器的輸出電壓為 2?5 V；轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到左、右極限位置時(shí)，傳感器的輸出分別為0. 9V和4. 1 Vo EPS 控制器可根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器輸出電壓的大小（二2?5、＞2-5、＜2?5）判斷是否進(jìn)行 轉(zhuǎn)向及其轉(zhuǎn)動方向。 主傳出器情助傳感器 5 S 9 10 7 轉(zhuǎn)據(jù)傳感器輸出電壓（V， 主系統(tǒng)33軸助系統(tǒng)89 圖2.3扭矩傳感器輸出特性 （2）速度傳感器是將機(jī)械運(yùn)動速度這個(gè)非電量變換成電量信號的

30、傳感器， 如果按輸出信號的模式可分為模擬式和數(shù)字式兩種，按工作原理乂可分為電容 式、光電式、磁電式等。 ①模擬式轉(zhuǎn)速傳感器是取其與被測轉(zhuǎn)速成正比的電壓幅度作為輸出信號， 稱為測速發(fā)電機(jī)，測速發(fā)電機(jī)的構(gòu)造簡單可靠，耐振動沖擊，速度范圍小，但溫 漂較大，不適于高溫環(huán)境。 ②數(shù)字式傳感器是取其與被測轉(zhuǎn)速的頻率成正比的電脈沖作為輸出信號， 按獲取轉(zhuǎn)速信號的方式可分為電渦流式，光電式和磁電式三種。 汽車系統(tǒng)中，速度傳感器一般用的是數(shù)字式傳感器，它以集電極開路形式輸 出的脈沖表示車速。 轉(zhuǎn)速測量方法有很多，有測頻率法、測周期法和自適應(yīng)法。 此系統(tǒng)根據(jù)試驗(yàn)中設(shè)定的不同速度的車速信號來確定車速傳感器

31、，乂根據(jù)車 速頻率與車速轉(zhuǎn)換的關(guān)系，得出所需的車速傳感器。 24 3. EPS裝置試驗(yàn)臺設(shè)計(jì) 3.1. EPS裝置試驗(yàn)臺要具備的功能 EPS測試系統(tǒng)試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)目的不僅僅是測試EPS測試系統(tǒng)的一些相關(guān)數(shù) 據(jù)，更主要的是利用測試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為此系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)提供建設(shè) 性的觀點(diǎn)和建議。 由于車輛在行駛的過程中受到諸多的環(huán)境因素的影響，所以測試試驗(yàn)臺的一 個(gè)重要功能是盡可能地模擬出車輛行駛是的實(shí)際情況，以使測得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠 比較真實(shí)反映實(shí)際效果，分析結(jié)果具有說服力。使得試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)能夠?yàn)橄到y(tǒng)的 研究與開發(fā)提供最直接的服務(wù)。 EPS測試系統(tǒng)試驗(yàn)臺必須要具備的功能： (1)

32、要模擬出汽車在各種路況下行駛時(shí)產(chǎn)生對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻力 汽車在行駛時(shí)，在不同的路況下汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到的阻力是不相同的，所以 必須要考慮整個(gè)實(shí)際情況。由于汽車產(chǎn)生的阻力是扭矩信號，所以在進(jìn)行試驗(yàn)臺 零部件選型時(shí)，選擇的部件必須能夠產(chǎn)生不同的阻力扭矩。 在這里我們選擇了磁粉制動器來作為產(chǎn)生阻力扭矩的零部件。我們選擇的依 據(jù)是： ①激磁電流與轉(zhuǎn)矩成線性關(guān)系，磁粉制動器是根據(jù)電磁原理并利用磁粉來 傳達(dá)轉(zhuǎn)矩的，其傳達(dá)之轉(zhuǎn)矩與激磁電流基本成線性關(guān)系。因此，只要改變激磁電 流之大小，便可輕易地控制轉(zhuǎn)矩之大小。正常情況下，在5%至100%的額定轉(zhuǎn) 矩范圍內(nèi) ②穩(wěn)定的滑差轉(zhuǎn)矩，當(dāng)激磁電流保持不變時(shí)，其傳達(dá)之

33、轉(zhuǎn)矩不受傳動件與 從動件之間差速(滑差轉(zhuǎn)速)之影響，即靜力矩與動力矩?zé)o差別。因此可以穩(wěn)定 地傳達(dá)恒定之轉(zhuǎn)矩。此特性若運(yùn)用于張力控制，則用戶只需調(diào)節(jié)激磁電流之大小, 便能準(zhǔn)確控制并傳達(dá)所需轉(zhuǎn)矩，從而簡便、有效地達(dá)到控制卷料張力的目的。 磁粉制動器的選型： 在這里我們選擇磁粉制動器的是依據(jù)所需傳達(dá)的最大轉(zhuǎn)矩來選定，另外磁粉 制動器的一個(gè)重要參數(shù)是滑差功率，選擇的磁粉制動器要保證實(shí)際滑差功率小于 允許滑差功率。 實(shí)際滑差功率：P=2X3. 14XMXn/60 式中:M -----實(shí)際工作轉(zhuǎn)矩(N.m) n--一 轉(zhuǎn)速(r/min) 磁粉制動器在散熱條件一定時(shí)?，其滑差功率是一定值，因此其實(shí)

34、際工作轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速可以相互補(bǔ)償，即滑差轉(zhuǎn)速提高時(shí)，則許用轉(zhuǎn)矩將相應(yīng)下降，但最高轉(zhuǎn)速 不得高于其許可轉(zhuǎn)速。 最終我們選擇的磁粉制動器的型號是：FZ100,因?yàn)楦鶕?jù)這個(gè)制動器的額定 轉(zhuǎn)速和滑差功率，它符合我們測試系統(tǒng)的要求，其具體參數(shù)如下： FZ100磁粉制動器，其額定轉(zhuǎn)矩 M=100N.m,滑差功率P=7KW 則額定轉(zhuǎn)速 n=9550*P/M=9550*7/100=668.5r/min 實(shí)際滑差轉(zhuǎn)速n=1500r/min（式中9550為常數(shù)系數(shù)） 許用轉(zhuǎn)距應(yīng)為 M=9550*P/n=9550*7/1500=44.6N.m （2）能模擬出汽車在不同車速下提供給測試系統(tǒng)的電源信號 汽車

35、EPS測試系統(tǒng)的輸入信號有兩路：一路是扭矩輸入信號，另一路則是 車速輸入信號。之前我們已經(jīng)選擇了 FZ100磁粉制動器來作為此測試系統(tǒng)的扭 矩輸入信號，所以我們只要選擇模擬車速信號的發(fā)生器。 車速與頻率之間的一個(gè)重要特性是頻率與轉(zhuǎn)速成正比。根據(jù)這一特性，我們 在這里選擇頻率發(fā)生器作為模擬車速信號的發(fā)生器。 在汽車測試系統(tǒng)里一般都是選擇SKS-3OO5型號的頻率發(fā)生器，它采用單片 機(jī)技術(shù)，是一個(gè)專用信號發(fā)生器，信號幅值可以在5V和12V之間切換，能用于 各種車型。它的技術(shù)參數(shù)： ① 正弦波信號（20Hz--900Hz）,模擬車速、輪速等信號，5Vpp、12Vpp二 檔； ②方波信號QOH

36、z-lOKHz）,模擬各種光電、霍爾、頻率型空氣流量等傳 感器的數(shù)字信號，5Vpp、12Vpp二檔； ③一路可變電阻信號（50歐-10千歐），模擬冷卻水溫、進(jìn)氣溫度、油位信 號等； ④一路可變電壓信號（0-5V）,模擬各種電壓信號如氧傳感、節(jié)氣門、進(jìn)氣 壓力、翼板式空氣流量計(jì)等。 ⑤頻率與車速之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：f=0.707Vo 所以我們只要設(shè)定好所需車速所對應(yīng)的頻率就能得到我們試驗(yàn)所需的各種車速。 （3）能夠顯示出汽車方向盤產(chǎn)生的助力扭矩和磁粉制動器產(chǎn)生的阻力距 在解決了汽車兩路輸入信號即扭矩信號和車速信號的模擬仿真后，對產(chǎn)生的 助力效果的顯示則成為實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)時(shí)考慮的當(dāng)務(wù)之急。助

37、力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生的助力 效果必須通過數(shù)據(jù)形式反映出來。 由于EPS控制系統(tǒng)能對在不同的扭矩信號和車速信號下的助力，是通過傳 感器將信號傳送給電子控制單元ECU的，由軟件系統(tǒng)來執(zhí)行。所以進(jìn)行在實(shí)際 試驗(yàn)臺助力測試時(shí)，考慮到試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)的合理性等相關(guān)問題，可以利用傳動系統(tǒng) 的自身特點(diǎn)，在方向盤上安裝一個(gè)傳感器，清晰反映出方向盤在正反轉(zhuǎn)時(shí)，控制 系統(tǒng)產(chǎn)生的實(shí)際扭矩?cái)?shù)值。為了能夠便于試驗(yàn)測試后的數(shù)據(jù)處理工作，在這里我 們利用一個(gè)轉(zhuǎn)向扭矩測量儀，它可以顯示出方向盤上所施加的扭矩?cái)?shù)值。 另外對于磁粉制動器產(chǎn)生的阻力距的顯示，我們選擇扭矩傳感器和一個(gè)扭矩 顯示儀，扭矩傳感器的選擇依據(jù)是能滿足我們的測量需求，

38、另外還要便于安裝。 扭矩傳感器的選擇： 扭矩傳感器在EPS的系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，它以轉(zhuǎn)向扭矩?cái)?shù)據(jù)的形式反映 出司機(jī)的轉(zhuǎn)向操作，并把該數(shù)據(jù)以信號的形式傳輸?shù)诫娮涌刂茊卧‥CU）中。 電子控制單元依據(jù)車速信號和方向盤扭矩信號，通過給定的控制策略產(chǎn)生助力控 制信號。 在這里我們選擇CS-101扭矩傳感器，它的技術(shù)參數(shù)： 量程范圍：0?100N. m 輸出信號：5?15KHz 4?20mA 1?15V轉(zhuǎn)速：0?3000轉(zhuǎn)/分 工作電壓：±15VDC 24VDC 響應(yīng)頻率：100 us 環(huán)境溫度：-40?60c 扭矩過載：滿量程的L2倍 精度： 0. 25% F. S 滯后：WO

39、. 1%F?S 線性：WO. 1%F?S （4）提供人機(jī)交互界面，以便進(jìn)行計(jì)算機(jī)后臺處理 EPS測試系統(tǒng)的試驗(yàn)臺的主要功能是要進(jìn)行數(shù)據(jù)測試，而前面所說的一些基 本功能為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測試這一最終的目的服務(wù)。 將測試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出一個(gè)正確的結(jié)論，對設(shè)計(jì)開發(fā)EPS測試系 統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行必要的改進(jìn)與補(bǔ)充，以達(dá)到開發(fā)出一個(gè)理想的EPS系統(tǒng)，則 是建立測試系統(tǒng)試驗(yàn)臺的主要目的。所以我們的試驗(yàn)臺的一個(gè)重要功能是與具備 一個(gè)顯示系統(tǒng)來顯示各個(gè)所測出來的數(shù)據(jù)。 以上就是EPS測試系統(tǒng)所要具備的功能。 3. 2. EPS裝置測試系統(tǒng)總體方案 如圖3.1所示是這個(gè)測試系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖。在這

40、個(gè)系統(tǒng)可以分為三個(gè)大塊：轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)部分、數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)傳輸處理部分。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)部分：在這個(gè)部分里的主要部件有方向盤，轉(zhuǎn)向管柱，萬向節(jié)， 在這里只對數(shù)據(jù)的采集部分(通過各種傳感器)進(jìn)行詳細(xì)地研究，利用EPS控 制系統(tǒng)試驗(yàn)臺來測試各種數(shù)據(jù)，并且對所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，最后得出結(jié)論。 3. 3. EPS裝置試驗(yàn)臺主要部件布局 該試驗(yàn)臺主要有機(jī)械傳動部分、扭矩傳感器與扭矩顯示器、磁粉制動器及相 關(guān)設(shè)備、頻率信號發(fā)生器、電子控制單元ECU。 (1)機(jī)械傳動部分包括傳動軸、電動機(jī)、減速器、離合器幾個(gè)部分，另一 端與制動器相連，它是動力的傳遞者，其中離合器在車速過高或電動機(jī)發(fā)生故障 時(shí)

41、，會自動分離到助力保護(hù)的作用，不過此時(shí)的受動控制操作依然有效。傳動軸 一端與方向離合器與電動機(jī)鑲嵌在一起，切斷電動機(jī)的電源。 試驗(yàn)臺的助力電動機(jī)的型號:MPIZY06A,減速器的型號為:NSK0110-le。 （2）扭矩傳感器與扭矩顯示器安裝在傳動軸的內(nèi)部，通過扭桿變形來作為 輸出扭矩信號。它與方向盤緊緊地固定在一起，扭矩信號傳感扭矩信號可通過示 屏讀出扭矩?cái)?shù)值，不過本實(shí)驗(yàn)臺的扭矩精度不太高，無小數(shù)位，因此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存 在一定的誤差。在與實(shí)際負(fù)載扭矩相比的時(shí)候有一定的影響。 （3）磁粉制動器是模擬汽車在不同的路況下受到的阻力，因此它主要是提 供不同的實(shí)際扭矩。磁粉制動器可在不同的電壓/電流

42、情況下，產(chǎn)生不同的阻力, 所以它連接在電源上，為了能夠看出加載的負(fù)荷情況，電源帶有電壓與電流顯示。 另外，為了能夠精確測量出實(shí)際扭矩?cái)?shù)值，也就是能對產(chǎn)生助力效果更直接的反 映出來，磁粉制動器上帶有一個(gè)傳感器它能直接與電子顯示屏相連，能夠把實(shí)際 的負(fù)載扭矩通過示屏顯示出來。 （4）由于汽車車速信號是一個(gè)模擬信號，而且是一個(gè)電流信號，在實(shí)驗(yàn)臺 上，乂不可能真正得到車速信號，所以就用頻率信號發(fā)生器產(chǎn)生汽車模擬車速的 信號，分別表示在不同的車速情況下車速信號的輸入，它一端接在電源上，另一 端連在電子控制單元ECU上。根據(jù)頻率與車速信號的轉(zhuǎn)換關(guān)系來設(shè)計(jì)的。 （5）電子控制單元是整個(gè)系統(tǒng)的指揮中心，它

43、主要將兩路信號車速信號與 扭矩信號接入其內(nèi)，在對數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對電動機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。電子控制 單元固定在實(shí)驗(yàn)臺上，輸入與輸出通過接口，一個(gè)與頻率信號發(fā)生器（車速模擬 信號）相連，另一端與扭矩信號傳感器相連，同時(shí)還與電源和電動機(jī)相連。 3.4. EPS裝置測試系統(tǒng)試驗(yàn)臺 圖3. 2 EPS測試臺 上圖就是整個(gè)EPS裝置的測試臺，可見部分有方向盤、轉(zhuǎn)向管柱、電機(jī)、萬 向節(jié)、等速驅(qū)動軸、輪胎和前減震器總成；在方向盤下面裝有扭矩傳感器和角度 傳感器，電動機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向管柱上，磁粉制動器、電子控制單元ECU、頻率信號 發(fā)生器、扭矩傳感器示數(shù)盤、制動器電流/電壓表、計(jì)算機(jī)CPU等一些測試

44、儀器 都安裝在測試架上，并按照要求用線路連接好。 圖3.3 ZX-2型轉(zhuǎn)向參數(shù)測試儀 圖3. 3所示的儀器是ZX-2型轉(zhuǎn)向參數(shù)測試儀，用來測量方向盤上的扭矩值, 數(shù)值可以在表盤上直接讀數(shù)。 下圖是根據(jù)圖3. 2的實(shí)物繪制出來的整體框架圖。 圖3.4 EPS控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺的整體框架圖 (1)、試驗(yàn)臺固定架 (6)、汽車方向盤 (2)、扭矩傳感器 (3)、

45、機(jī)械傳動系統(tǒng) (4)、磁粉式制動器 (5)、扭矩傳感器示數(shù)盤 (7)、電動機(jī) (8)、電子控制單元ECU (9)、頻率信號發(fā)生器 (10)、制動器電流/電壓表 3. 5. EPS裝置試驗(yàn)臺的工作原理 EPS控制系統(tǒng)的工作原理： 用磁粉制動器模擬汽車的不同的路況下汽車受到的阻力，而且這一阻力可以 設(shè)定在不同的數(shù)值范圍內(nèi)。用頻率信號發(fā)生器提供不同范圍內(nèi)的頻率信號，頻率 發(fā)生器上有輸出接頭，模擬汽車在不同的行駛速度下的輸入信號。 當(dāng)在設(shè)定的不同阻力、不同速度的情況下，接好電路，開通電源，給阻力器 加載，并轉(zhuǎn)動汽車方向盤，迅速記錄下方向盤上的扭矩?cái)?shù)值，同時(shí)記錄下制動器

46、上的實(shí)際負(fù)載扭矩?cái)?shù)值，只要看看實(shí)際扭矩?cái)?shù)值與方向盤上的助力扭矩的數(shù)值的 大小，它們的數(shù)值之差就是產(chǎn)生的助力大小值。 在不同的情況下，分別設(shè)定不同的汽車行駛速度大小值，同時(shí)也只要記錄下 這些情況下的方向盤上的輸入扭矩就的數(shù)值大小。另外，由于制動器與方向盤上 的每個(gè)顯示器上的數(shù)據(jù)有跳躍，所以記錄時(shí)均取讀數(shù)的最大值。 圖3.5 EPS控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺原理圖 圖3.5是EPS控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺的原理框圖，我們根據(jù)原理框圖對整個(gè)試驗(yàn) 臺的工作原理進(jìn)行詳細(xì)闡述。 首先，EPS控制系統(tǒng)的電源系統(tǒng)在整個(gè)控制系統(tǒng)ECU的電路設(shè)計(jì)中，所有的 電器設(shè)備共同享用一個(gè)電源系統(tǒng)，電源電壓為12V直流電源，

47、以車身為零電勢。 而EPS系統(tǒng)中除了電動機(jī)和電磁離合器采用12V電源外，單片機(jī)系統(tǒng)，傳感器電 源及集成芯片均采用5V電源，此外A/D轉(zhuǎn)換還需采用精密基準(zhǔn)電源。所以系統(tǒng) 的電源系統(tǒng)電路包括12V電源、5V電源和精密基準(zhǔn)電源。這就需要將220V的交 流電變壓為12V/5V的直流電。 其次，是一定要將負(fù)教扭矩信號與車速輸入信號送往EPS控制系統(tǒng)的控制中 心一電子控制單元ECU,通過硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的協(xié)作，在通過對不同車速模 擬行駛條件下，控制中心對助力電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，電動機(jī)產(chǎn)生的助力可直接由 方向盤上感覺出來。 此外，兒路信號的輸出顯示裝置是測量數(shù)據(jù)的重要窗口，進(jìn)行和計(jì)算機(jī)的連 接，讓計(jì)算機(jī)

48、為試驗(yàn)臺提供后置平臺服務(wù)是使數(shù)據(jù)分析走向程序化管理的重要途 徑。它不僅可以避免復(fù)雜而煩瑣的數(shù)據(jù)測試工作，從而提高工作效率，同時(shí)還可 以做出更為精確的分析結(jié)果，為提高分析的準(zhǔn)確度提供一定的可靠保證。 EPS控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)不僅僅是測試EPS控制系統(tǒng)的一些相關(guān)數(shù)據(jù)，更 主要地是能夠利用測試得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)提供建設(shè)性的觀 4. EPS裝置的性能測試和數(shù)據(jù)分析 這里主要是對EPS裝置系統(tǒng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由于數(shù)據(jù)測試時(shí)在各種 測試條件下進(jìn)行的，分別模擬了在不同阻力情況不同車速行駛條件，所以控制系 統(tǒng)的試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的好壞將直接影響到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。 盡管如此，為了能夠真實(shí)

49、模擬反映出試驗(yàn)臺模擬車輛實(shí)際行駛狀況下的有關(guān) 數(shù)據(jù)，在試驗(yàn)數(shù)據(jù)測試時(shí)，為保證測試的效果，對測試的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了必要的 處理安排，對測量的每組數(shù)據(jù)都按照一定的算法用圖形的形式表示出來。 對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析是進(jìn)行試驗(yàn)臺研究工作的最重要同時(shí)也是最關(guān)鍵 的一項(xiàng)工作。分析的結(jié)果將反映了研究工作中存在的問題，反映出設(shè)計(jì)中究竟還 存在著那些不足之處，是局部的問題還是整體的；是來自硬件系統(tǒng)的，還是軟件 設(shè)計(jì)方面的問題，了解這些問題軟件算法和進(jìn)一步對控制系統(tǒng)的改進(jìn)產(chǎn)生作用， 最終實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的日趨完善。 4.1. EPS裝置試驗(yàn)臺的測試環(huán)境 因?yàn)槠囋谛旭偟倪^程中受到很多影響因素的制約，所以我們的試驗(yàn)

50、臺的測 試環(huán)境也要盡可能地做到與實(shí)際行駛環(huán)境相一致。但是要全部考慮到并且模擬出 逼真的環(huán)境的難度是相當(dāng)大的。比如行駛過程中的空氣阻力，在雨天時(shí)的路面狀 況等，要模擬出這些環(huán)境因素的難度都是很大的。由于本測試介在測試的過程中 是處于靜態(tài)的，而且要考慮到保護(hù)測試臺的各個(gè)組件及維護(hù)，所以我們的測試過 程是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的。 4 . 2. EPS裝置試驗(yàn)臺的數(shù)據(jù)測試 首先要能夠反映制動器的負(fù)載扭矩。它是助力產(chǎn)生的一個(gè)重要的比較數(shù)據(jù)， 只有和實(shí)際的負(fù)載扭矩進(jìn)行比較才能得出助力的大小。 其次要能夠反映出方向盤上實(shí)際轉(zhuǎn)動扭矩的數(shù)值。這也是一個(gè)非常重要的比 較數(shù)據(jù)，正是用這組數(shù)據(jù)同負(fù)我扭矩的比較，才能知道

51、產(chǎn)生助力扭矩的效果。 此外模擬試驗(yàn)臺的速度信號是代表了在不同的速度信號下的測試情況，掌握 車速對控制系統(tǒng)產(chǎn)生助力的關(guān)系，對系統(tǒng)的研究開發(fā)將會起到推動作用。 EPS控制系統(tǒng)獲得車速途徑： 此試驗(yàn)臺的測試獲得了在各種模擬車速行駛狀況下的數(shù)據(jù)結(jié)果，車速信號是 通過設(shè)計(jì)的頻率信號發(fā)生器確定的，為了能多反映出在各種速度下的助力效果， 分別設(shè)定了七種不同頻率信號，即分別代表了在七種車速行駛狀況下的助力數(shù)據(jù) 結(jié)果。 根據(jù)車速頻率與車速轉(zhuǎn)換關(guān)系f=0.707V,由于設(shè)定了七種不同的速度，所 以七組數(shù)據(jù)圖中的頻率與車速關(guān)系可以得出： 表1.頻率與車速的轉(zhuǎn)換關(guān)系表 組號 1 2 3 4 5

52、 6 7 頻率 (Hz) 1 5 10 14 28 42 56 車速 km/h 1.4 7 14 20 40 60 80 另外，七種不同的頻率下的測試數(shù)據(jù)組中，還按照制動器的負(fù)載電流從 0.1 A?0.5A情況下進(jìn)行測試（考慮方向盤順時(shí)針、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的情況）。 EPS助力測試試驗(yàn)臺得到的數(shù)據(jù)圖分別表示在七種車速下控制系統(tǒng)產(chǎn)生的 各種參數(shù)數(shù)值情況。包括：負(fù)載電流、順時(shí)針和逆時(shí)針情況下的負(fù)載扭矩、輸入 扭矩。 （1）車速在1. 4km/h下的助力測試 助力數(shù)據(jù)圖（1）是在車速為1.4km/h的狀態(tài)下測試得到的，從圖4.1中可 知：產(chǎn)生助力較為明顯的是從

53、負(fù)載電流為0.15A,其后產(chǎn)生的助力扭矩?cái)?shù)值維持 在5N.m左右。 （3）車速為14km/h時(shí)的助力測試 助力測試數(shù)據(jù)圖4. 3是在車速為14km/h的狀態(tài)下進(jìn)行得到的，它與車速在 7km/h時(shí)的情形相似，由于測試的輸入扭矩傳感器的精度比較低，在一定程度上 產(chǎn)生了誤差，但不會影響到助力的測試效果。其后助力數(shù)值也不斷增大，但增大 的幅度不是很大。變化范圍在0?5Y.m左右。 圖4.3助力測試數(shù)據(jù)圖 (4)車速為20km/h時(shí)的助力測試 助力測試數(shù)據(jù)圖4.4是在車速為20km/h的狀態(tài)下進(jìn)行得到的，試驗(yàn)數(shù)據(jù)比 較理想，一開始的助力效果在扭矩不大的情況下，提供較小的扭矩，其

54、后隨著速 度的增加，助力有上升的趨勢。 (5)車速為40km/h時(shí)的助力測試 助力測試數(shù)據(jù)圖5.5是在40km/h的狀態(tài)下進(jìn)行得到的，產(chǎn)生的助力效果也 較明顯，且在負(fù)載電流0.25A?0. 4A時(shí)產(chǎn)生的助力扭矩很大，最大值為6N. m左 右。從助力測試數(shù)據(jù)中可以看出，初始階段出現(xiàn)的負(fù)扭矩可能是由于器件的精度 引起的，而其后的變化中，在整體扭矩增大的過程中，當(dāng)負(fù)載電流為0.4A時(shí)， 助力有一點(diǎn)縮小，這種情況出現(xiàn)與其變化規(guī)律有點(diǎn)差異。 圖4.5助力測試數(shù)據(jù)圖 （6）車速為60km/h時(shí)的助力測試 助力測試數(shù)據(jù)圖5.6是在車速為60km/h的狀態(tài)下進(jìn)行的，從圖上反映的情

55、況來看，助力效果也是比較明顯的，而且在負(fù)載電流為0.15A后保持在3?7N.m 的正常范圍內(nèi)。  圖4.6助力測試數(shù)據(jù)圖 (7)車速為80km/h時(shí)的助力測試 試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)圖4. 7是在車速為80km/h的速度條件下，由于國內(nèi)的許多研 究人員認(rèn)為這一臨界速度是在45km/h,即達(dá)到這一速度時(shí)，EPS控制系統(tǒng)就指揮 28 看出在同一速度、同一負(fù)載電流下的順時(shí)針、逆時(shí)針產(chǎn)生助力情況比較。 橫坐標(biāo)是表示車速 縱坐標(biāo)表示扭矩 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 一4 1.4 7 14 20 40 60 80 □ 0 □ 0.

56、 05A □ 0. 1A □ 0. 15A □ 0. 2A □ 0. 25A □ 0. 3A □ 0. 35A □ 0.4A □ 0.45A □ 0. 5A 圖4. 8順時(shí)針時(shí)的助力測試效果圖 橫坐標(biāo)是表示車速 縱坐標(biāo)表示扭矩  864208642024 1± 1± 1± 1± 1± 一 一 4 ? 1± 4 1± 40 60 □ 0 □ 0. 05A □ 0. 1A □ 0. 15A □ 0. 2A □ 0. 25A □ 0. 3A □ 0. 35A □ 0. 4A □ 0. 45A □ 0. 5A 圖4. 9逆

57、時(shí)針時(shí)的助力測效果圖 從上面的兩張效果圖中可以看出：在L4km/'h?60km/h的速度下，均產(chǎn)生了 不同的助力效果，尤其式在車速為7km/h的時(shí)候，產(chǎn)生的主力效果最佳，助力扭 矩高達(dá)16N. mo 到了 14km/h的時(shí)候，助力扭矩開始出現(xiàn)下降，而且下降的幅度比較大，一直 到速度為40km/h的時(shí)候，助力扭矩才開始有回升的跡象。 在20km/h的時(shí)候，產(chǎn)生的助力扭矩一般維持在5?6sm左右，在這個(gè)期間， 即14km/h?20km/h的范圍內(nèi)，助力曲線出現(xiàn)回落，助力的變化比較大。 其后維持在5?6\. m的水平，當(dāng)速度高達(dá)80km/h的時(shí)候可知系統(tǒng)幾乎不產(chǎn)生 助力。 圖4.10

58、助力扭矩特性曲線 按照速度控制理論，助力扭矩與速度的關(guān)系應(yīng)該如下圖曲線所反映的情況一 樣，速度越大助力反而越小，而在14~20km/h的范圍內(nèi)回落比較大，在0? 1.4km/h的時(shí)候產(chǎn)生的助力是最大的，而實(shí)際結(jié)果卻只有5?6N.m,說明系統(tǒng)的 特性曲線變化規(guī)律不是很強(qiáng)。 34 5 .總結(jié)與展望 5.1. 總結(jié) 論文詳細(xì)地闡述了 EPS控制系統(tǒng)軟整體框架的構(gòu)造設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真試驗(yàn)臺的 構(gòu)建、進(jìn)行仿真試驗(yàn)臺的數(shù)據(jù)分析以及EPS控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。具體情況如下： 首先介紹了 EPS裝置的結(jié)構(gòu)及其幾種常見類型，對EPS裝置的工作原理和工 作流程根據(jù)原理圖做了簡單地?cái)⑹?。并且對于一些用?/p>

59、信號接收的傳感器及其型 號的選擇做了簡要的介紹，同時(shí)列出了選擇的依據(jù)。 其次，我們對EPS裝置的測試系統(tǒng)試驗(yàn)臺進(jìn)行了設(shè)計(jì)。列出了試驗(yàn)臺必須要 具備的功能，再依據(jù)它的功能來決定主要部件的選型。通過磁粉制動器來模擬虛 擬的阻轉(zhuǎn)矩，利用信號發(fā)生器來模擬不同的車速，在選擇好正確的傳感器的前提 下，利用各種扭矩顯示儀來顯示各個(gè)扭矩?cái)?shù)值。最后根據(jù)以上信息設(shè)計(jì)EPS裝置 的整體方案框圖，根據(jù)框圖來布局試驗(yàn)臺所需的各個(gè)部件，最后制作出整個(gè)EPS 裝置的測試試驗(yàn)臺。 最后，我們利用EPS裝置測試的測試試驗(yàn)臺對EPS產(chǎn)品進(jìn)行測試，在這里我 們主要是設(shè)定車速，來測量順時(shí)針和逆時(shí)針時(shí)的負(fù)載扭矩和輸入扭矩，同時(shí)利用

60、 負(fù)載電流的變化模擬出各種路況下的阻力矩，最后得出了七組數(shù)據(jù)。最后我們對 所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯總和詳細(xì)的分析，制作助力測試數(shù)據(jù)圖和助力效果圖。 我們得出的結(jié)論是：在不同的車速下，助力變化的階躍性比較大，跳動幅 度變化值也很大，而且正反轉(zhuǎn)的助力情況也有一點(diǎn)差距。按照速度控制理論，速 度越大助力反而越小，在。?L4km/h時(shí)產(chǎn)生的助力應(yīng)該是最大的，而實(shí)際情況 卻不是，在14?20km/h的范圍內(nèi)回落比較大，說明了該系統(tǒng)的特性曲線變化規(guī) 律不是很強(qiáng)。另外在速度為80km/h的時(shí)候基本上不會產(chǎn)生助力，可我們知道在 高速行駛的情況下，由于汽車方向盤上的助力已經(jīng)很小，方向盤會有輕飄飄的感 覺，那我們是不是

61、可以在高速的時(shí)候提供負(fù)助力，來幫助駕駛員更加容易控制方 向盤，使駕駛更有路感。 5.2. 展望 隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，全世界汽車產(chǎn)量逐年增加；并且我 們中國人口眾多，中國的汽車市場擁有廣闊的前景；因而汽車內(nèi)部的一些零部件 也有很廣闊的市場前景。隨著技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代是在所難免的了，舊 的產(chǎn)品終究要被新的產(chǎn)品取代，所以傳統(tǒng)的HPS （液壓助力轉(zhuǎn)向）被EPS （電動 助力轉(zhuǎn)向）取代也在所難免。這樣汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置的性能測試系統(tǒng)的發(fā)展 也是在所難免。 參考文獻(xiàn) |1]陳典紅，楊其華，李海明.電動助力轉(zhuǎn)向器特性試驗(yàn)研究[幾 汽車科技報(bào),2007.47(2):47-50

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