汽车电子助力转向系统设计论文

1、汽车电子助力转向系统设计论文 ? 汽车电子助力转向系统论文摘? 要: 汽车在行驶的过程中,经常需要改变行驶的方向,称为转向。轮式汽车行驶是通过转向轮一般是前轮对汽车纵向轴线偏转一定角度来实现的。驾驶操纵用来改变或恢复汽车行驶方向的专用机构称为汽车转向系统。常用的汽车转向系统分为非动力转向系统和动力转向系统两大类。非动力转向系统又称机械式转向系统,是以人的体力为动力源,其中所有的传力器件都是机械的,主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成,其中转向器是汽车转向系统的重要零部件,其性能的好坏直接影响汽车行驶的安全性和可靠性。汽车动力转向系统Power Steering System,亦可

2、称作转向加力系统,是在机械转向系的基础上增设了一套转向加力装置所构成的转向系统。汽车电动助力转向系统具有传统液压动力转向系统无法比拟的优势,是汽车动力转向发展的必然趋势。电动助力转向采用电动机直接提供助力,助力大小由电控单元ECU控制。它能节约能量,提高安全性,且有利于环保,是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术。关键词: 电动助力转向;助力特性;控制策略目? 录1.毕业实践任务书2.毕业设计论文 第一章 绪论第一节 几种动力转向的比较第二节 电动助力转向系统的发展历程和研究现状第三节 本文研究内容第二章 汽车电动助力转向系统简介第三章 电动助力转向系统的特点与分类第一节 电动助力转向系统的特点

3、第二节 动助力转向系统的分类第四章 电动助力转向系统的原理与结构第一节 EPS系统的结构 第二节 EPS系统的主要部件及工作原理第三节 本章小结第五章 EPS系统助力特性和控制研究第一节 助力特性分析第二节 本章小结3. 致谢4. 参考文献5. 外文翻译所谓电子助力转向,指的是转向系统的转向动力由电动机提供;而夜压助力指的是转向系统的转向动力由夜压泵产生的油液压力提供。?电子助力转向,消耗的是电能,而电能是有发动机带动发电机发电所得到的。这种能量转换效率相对较高,所以能量损耗小,那么发动机功率损失也小。但电子助力转向也有其局限性,原因是汽车的发电机发电功率有限,那么能提供的转向动能也很有限,如

4、果车身较重,转向系统需要提供较大的助力能量,那么电子助力转向就显得力不从心。所以电子助力转向多用于小排量车上。象国内的哈飞路宝,昌河北斗星这类微型车就是使用的电子助力转向。但这种助力能量由于是通过电动机直接提供,随意助力非常敏锐,响应速度非常快,那么方向盘就会显得很轻盈,缺乏路感。不过在集成电路控制作用下,能非常容易的实现可变助力功能。也就是说在车速较低的时候助力能量大,方向盘轻;车速高的时候助力能量小,方向盘重,这样给安全行车带来好处。而这一切实现起来很简单,只需要通过一块集成电路板直接控制就可以做到。?液压助力转向就比电子助力要复杂的多,首先他的元件多。这需要一个液压泵提供液压能量然后需要

5、一套复杂的液压管路来传递这些能量,再有一套复杂的液压控制阀来控制这些能量,最后需要一套液压缸来把能量传递到转向轮上。泵,管路,液压缸都需要定期维护保养,而且液压能在产生能量的过程中,由于转子与液压油摩擦产生热量,所以能量损失大,因此不适合在小型车上采用。但其助力能量特别大,所以能很容易的驱动大型车的转向系统。液压助力转向已经是发展了快一个世纪的产物,所以技术相当成熟,能有很好的路面信息反馈,操控精确,助力能量能通过调节液压阀进行调节,所以普及率是最高的。 摘要理想的汽车助力转向系统不仅要求操纵轻便和灵敏,而且要求驾驶员有良好的“路感”。传统的液压助力转向系统在整个助力过程中按固定的比例提供转向

6、助力,只能够提供有效的转向助力,但还不能根本地解决汽车驾驶员操纵“路感”不足的问题。电动助力转向系统与液压助力转向系统相比它有许多优点 关键词汽车 电动助力转向系统 性能评价 一、研究目的 1.汽车电子化是当前汽车技术发展的必然趋势。继电子技术在发动机、变速器、制动器和悬架等系统得到广泛应用之后,EPS在轿车和轻型汽车领域正逐步取代传统液压助力转向系统并向更大型轿车和商用客车方向发展,它己成为世界汽车技术发展的研究热点和前沿技术之一,所以它具有广泛的应用前景。 2.按转向动力能源不同,汽车转向系统可分为机械式转向系统和动力转向系统两大类。 3.传统转向系统就是由简单的机械来传递动力,主要的组成

7、是有方向盘、转向器总成、以及转向拉杆等零件组成。 4.随着电子技术的发展,电子控制式机械?液压动力转向系统应运而生,该系统在某些性能方面优于传统的液压动力转向系统,但仍然无法根除液压动力转向系统的固有缺憾就是管内压力和油的泄露。替液压动力转向系统的趋势。 二、EPS的工作原理及组成 1.EPS的工作原理 EPS主要由部分组成:电子控制单元 简称ECU、扭矩传感器、电动机以及带有离合器的减速机构。其基本工作原理是:不转向时,电动机不工作;当转向时,扭矩传感器将检测到的作用于转向盘上的扭矩信号传送给ECU, ECU同时接收车速传感器传来的车速信号,ECU对输入信号进行处理后,向电动机发出指令,电动

8、机据此输出相应大小及方向的扭矩以产生助力,从而实现助力转向的实时控制。 2.部件组成及功能 扭矩传感器用于检测作用于转向盘上的扭矩信号的大小与方向;车速传感器常采用电磁感应式传感器通过感应电流改变磁场的大小,安装在变速箱上;EPS的动力源是电动机,通常采用无刷永磁式直流电动机,其功能是根据ECU的指令产生相应的输出扭矩;离合器采用干式电磁式离合器,其功能是保证EPS在预先设定的车速范围内闭合;当车速超出设定车速范围时,离合器断开,电动机不再提供助力,转入手动转向状态。减速机构是用来增大电动机的输出扭矩,主要有两种形式:蜗轮蜗杆减速机构和双行星齿轮减速机构;EPS的电子控制单元通常是一个8位单片

9、机系统,是由一个8位单片机,另加一个256字节的RAM, 4KROM及一个D/A转换器组成;ECU还具有安全保护和故障诊断功能。三、国内外发展现状趋势 国外趋势。由于电动助力转向系统具有以上诸多优点,国外许多汽车及零部件生产商纷纷致力于该技术的研究。在此之后,电动助力转向技术如雨后春笋般得到迅速发展。转向的趋势电动转向系统作为一种新型的转向系统。相比之下,国内的EPS的研究起步较晚。 四、技术现状研究 1.传统转向系统传统的汽车转向系统是机械系统,汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘,通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。 2.电液动力转向系统可以分为两大类:1电动液压助力转向系统EH

10、PS。2电控液压助力转向ECHPS。 3.电动助力转向系统。电动转向系统EPS把一个机械的系统和一个电控的电动马达结合在一起形成的一个动力转向系统。根据助力位置不同分为三种形式:1转向柱助力式。2轮助力式。3齿条助力式。 4. EPS提高了汽车的操纵性 1非助力装置的输入输出特性 汽车转向行驶时,驾驶员操纵转向盘的作用力亦称操舵力克服的主要阻力有:车轮与地面的摩擦滚动和滑动;主销后倾角与主销内倾角所形成的回正力矩;转向传动系统中存在的各种类型的摩擦力和力矩。 2助力装置的理想助力特性 装有助力装置的系统,应尽可能的不悖于驾驶员原有的驾驶习惯,这样驾驶员才能在转向时得心应手。 5.EPS提高了汽

11、车的稳定性能 EPS系统的汽车和普通转向系统的汽车相比,前者的横摆角速度稳态增益也就是所说的转向灵敏度,反应时间等要小于后者。 6.改善驾驶员的路感 汽车在不同的行驶速度时,在相同的转向角情况下,由于电机提供的助力值大小不同,使转向盘力的大小发生变化,驾驶员不但感到转向轻便,同时又能充分感受到路面的信息。汽车电动助力转向系统简介2006-6-8 15:12:09【文章字体:大 中 小】 打印 收藏 关闭 电动助力转向系统(EPS,Electric Power Steering)是未来转向系统的发展方向。该系统由电动助力机直接提供转向助力,省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油

12、、传送带和装于发动机上的皮带轮,既节省能量,又保护了环境。另外,还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。正是有了这些优点,电动助力转向系统作为一种新的转向技术,将挑战大家都非常熟知的、已具有50多年历史的液压转向系统。 一、电动助力转向系统 电动助力转向系统是于20世纪80年代中期提出来的。该技术发展最快、应用较成熟的当属TRW转向系统和Delphi Sagiaw(萨吉诺)转向系统,而Delphi Sagiaw(萨吉诺)转向系统又代表着转向系统发展的前沿。她是一个于20世纪50年代把液压助力转向系统推向市场的,从此以后,Delphi转向发展了技术更加成熟的液压助力系统,

13、使大部分的商用汽车和约50%的轿车装备有该系统。现在,Delphi转向系统又领导了汽车转向系统的一次新革命?电动助力转向系统。电动助力转向系统符合现代汽车机电一体化的设计思想,该系统由转向传感装置、车速传感器、助力机械装置、提供转向助力电机及微电脑控制单元组成。 该系统工作时,转向传感器检测到转向轴上转动力矩和转向盘位置两个信号,与车速传感器测得的车速信号一起不断地输入微电脑控制单元,该控制单元通过数据分析以决定转向方向和所需的最佳助力值,然后发出相应的指令给控制器,从而驱动电机,通过助力装置实现汽车的转向。通过精确的控制算法,可任意改变电机的转矩大小,使传动机构获得所需的任意助力值。二、电动

14、助力转向系统的特点 液压助力转向系统已发展了半个多世纪,其技术已相当成熟。但随着汽车微电子技术的发展,对汽车节能性和环保性要求不断提高,该系统存在的耗能、对环境可能造成的污染等固有不足已越来越明显,不能完全满足时代发展的要求。电动助力转向系统将最新的电力电子技术和高性能的电机控制技术应用于汽车转向系统,能显著改善汽车动态性能和静态性能、提高行驶中驾驶员的舒适性和安全性、减少环境的污染等。因此,该系统一经提出,就受到许多大汽车公司的重视,并进行开发和研究,未来的转向系统中电动助力转向将成为转向系统主流,与其它转向系统相比,该系统突出的优势体现在: 1.降低了燃油消耗。液压动力转向系统需要发动机带

15、动液压油泵,使液压油不停地流动,浪费了部分能量。相反电动助力转向系统(EPS)仅在需要转向操作时才需要电机提供的能量,该能量可以来自蓄电池,也可来自发动机。而且,能量的消耗与转向盘的转向及当前的车速有关。当转向盘不转向时,电机不工作,需要转向时,电机在控制模块的作用下开始工作,输出相应大小及方向的转矩以产生助动转向力矩,而且,该系统在汽车原地转向时输出最大转向力矩,随着汽车速度的改变,输出的力矩也跟随改变。该系统真正实现了“按需供能”,是真正的“按需供能型”(on-demand)系统。汽车在较冷的冬季起动时,传统的液压系统反应缓慢,直至液压油预热后才能正常工作。由于电动助力转向系统设计时不依赖

16、于发动机而且没有液压油管,对冷天气不敏感,系统即使在-40时也能工作,所以提供了快速的冷起动。由于该系统没有起动时的预热,节省了能量。不使用液压泵,避免了发动机的寄生能量损失,提高了燃油经济性,装有电动助力转向系统的车辆和装有液压助力转向系统的车辆对比实验表明,在不转向情况下,装有电动助力转向系统的国辆燃油消耗降低2.5%,在使用转向情况下,燃油消耗降低了5.5%。 2.增强了转向跟随性。在电动助力转向系统中,电动助力机与助力机构直接相连可以使其能量直接用于车轮的转向。该系统利用惯性减振器的作用,使车轮的反转和转向前轮摆振大大减水。因此转向系统的抗扰动能力大大增强和液压助力转向系统相比,旋转力

17、矩产生于电机,没有液压助力系统的转向迟滞效应,增强了转向车轮对转向盘的跟随性能。 3.改善了转向回正特性。直到今天,动力转向系统性能的发展已经到了极限,电动助力转向系统的回正特性改变了这一切。当驾驶员使转向盘转动一角度后松开时,该系统能够自动调整使车轮回到正中。该系统还可以让工程师们利用软件在最大限度内调整设计参数以获得最佳的回正特性。从最低车速到最高车速,可得到一簇回正特性曲线。通过灵活的软件编程,容易得到电机在不同车速及不同车况下的转矩特性,这种转矩特性使得该系统能显著地提高转向能力,提供了与车辆动态性能相机匹配的转向回正特性。而在传统的液压控制系统中,要改善这种特性必须改造底盘的机械结构

18、,实现起来有一定困难。 4.提高了操纵稳定性。通过对汽车在高速行驶时过度转向的方法测试汽车的稳定特性。采用该方法,给正在高速行驶(100km/h)的汽车一个过度的转角迫使它侧倾,在短时间的自回正过程中,由于采用了微电脑控制,使得汽车具有更高的稳定性,驾驶员有更舒适的感觉。5.提供可变的转向助力。电动助力转向系统的转向力来自于电机。通过软件编程和硬件控制,可得到覆盖整个车速的可变转向力。可变转向力的大小取决于转向力矩和车速。无论是停车,低速或高速行驶时,它都能提供可靠的,可控性好的感觉,而且更易于车场操作。对于传统的液压系统,可变转向力矩获得非常困难而且费用很高,要想获得可变转向力矩,必须增加额

19、外的控制器和其它硬件。但在电动助力转向系统中,可变转向力矩通常写入控制模块中,通过对软件的重新编写就可获得,并且所需费用很小。 6.采用“绿色能源”,适应现代汽车的要求。电动助力转向系统应用“最干净”的电力作为能源,完全取缔了液压装置,不存在液压助力转向系统中液态油的泄漏问题,可以说该系统顺应了"绿色化"的时代趋势。该系统由于它没有液压油,没有软管、油泵和密封件,避免了污染。而液压转向系统油管使用的聚合物不能回收,易对环境造成污染。7.系统结构简单,占用空间小,布置方便,性能优越。由于该系统具有良好的模块化设计,所以不需要对不同的系统重新进行设计、试验、加工等,不但节省了费

20、用,也为设计不同的系统提供了极大的灵活性,而且更易于生产线装配。由于没有油泵、油管和发动机上的皮带轮,使得工程师们设计该系统时有更大的余地,而且该系统的控制模块可以和齿轮齿条设计在一起或单独设计,发动机部件的空间利用率极高。该系统省去了装于发动机上皮带轮和油泵,留出的空间可以用于安装其它部件。许多消费者在买车时非常关心车辆的维护与保养问题。装有电动助力转向系统的汽车没有油泵,没有软管连接,可以减少许多忧虑。实际上,传统的液压转向系统中,液压油泵和软管的事故率占整个系统故障的53%,如软管漏油和油泵漏油等。 8.生产线装配性好。电动助力转向系统没有液压系统所需要的油泵、油管、流量控制阀、储油罐等

21、部件,零件数目大大减少,减少了装配的工作量,节省了装配时间,提高了装配效率。 电动助力转向系统自20世纪80年代中期初提出以来,作为今后汽车转向系统的发展方向,必将取代现有的机械转向系统、液压助力转向系统和电控制液压助力转向系统。 信息来源: 汽车电子网汽车电动助力转向系统EPS原理详解 2009-01-21 21:02:59作者:刘仙涛来源:慧聪汽车维修保养网关键字:EPS 扭矩传感器 设计 1、综述 电动助力转向系统EPSelectricpowersteering是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,与传统的液压助力转向系统HPShydraulicpowersteering相比,E

22、PS系统具有很多优点:仅在需要转向时才启动电机产生助力,能减少发动机燃油消耗;能在各种行驶工况下提供最佳助力,减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力向系的扰动,改善汽车的转向特性,提高汽车的主动安全性;没有液压回路,调整和检测更容易,装配自动化程度更高,且可通过设置不同的程序,快速与不同车型匹配,缩短生产和开发周期;不存在漏油问题,减小对环境的污染。 EPS系统是未来动力转向系统的一个发展趋势。图1 EPS结构图如图1所示,EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元ECU等组成。通过传感器探测司机在转向操作时方向盘产生的扭矩或转角的大小和方向,并将

23、所需信息转化成数字信号输入控制单元,再由控制单元对这些信号进行运算后得到一个与行驶工况相适应的力矩,最后发出指令驱动电动机工作,电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力。因此扭矩传感器是EPS系统中最重要的器件之一。扭矩传感器的种类有很多,主要有电位计式扭矩传感器、金属电阻应变片的扭矩传感器、非接触式扭矩传感器等,随技术的进步将会有精度更高、成本更低的传感器出现。2、电位计式扭矩传感器电位计式扭矩传感器主要可以分为旋臂式、双级行星齿轮式、扭杆式。其中扭杆式测量结构简单、可靠性能相对比较高,在早期应用比较多。2.1EPS中扭杆式扭矩传感器的结构、原理扭杆式扭矩传感器主要由扭杆弹簧、转角-位移变换

24、器、电位计组成。扭杆弹簧主要作用是检测司机作用在方向盘上的扭矩,并将其转化成相应的转角值。转角-位移变换器是一对螺旋机构,将扭杆弹簧两端的相对转角转化为滑动套的轴向位移,由刚球、螺旋槽和滑块组成。滑块相对于输入轴可以在螺旋方向上移动,同时滑块通过一个销安装到输出轴上,可以相对于输出轴在垂直方向上移动。因此,当输入轴相对于输出轴转动时,滑块按照输入轴的旋转方向和相对于输出轴的旋转量,垂直移动。当转动方向盘的时候,钮矩被传递到扭力杆,输入轴相对于输出轴方向出现偏差。该偏差是滑块出现移动,这些轴方向的移动转化为电位计的杠杆旋转角度,滑动触点在电阻线上的移动使电位计的电阻值随之变化,电阻的变化通过电位

25、计转化为电压。这样扭矩信号就转化为了电压信号。2.2扭杆式扭矩传感器的设计扭杆是整个扭杆扭矩传感器的重要部件,因而扭杆式扭矩传感器的设计关键是扭杆的设计。扭杆通过细齿形渐开线花键和方向盘轴连接,另外的一端通过径向销(直径D)与转向输出轴连接,基本结构如图2所示。图2 圆柱截面扭杆结构图扭杆细齿形渐开线花键端部结构外直径d01.151.25d,长度L(0.50.7)d,为了避免过大的应力集中,采用过度圆角时,半径R(35)d,扭杆的有效长度为l,d为扭杆有效长度的直径。扭杆的扭转刚度k是扭杆的一个重要的物理量,可以参照下面的公式计算。当其受到扭矩T的时候,其扭转的切应力和变形角分别为:next其

26、扭转刚度为:其中d-扭杆直径,有效长度,Ip惯性矩,Zi抗扭截面系数图3如图3为某扭矩传感器扭杆的试验曲线,曲线的斜率即为扭转刚度k。扭杆式扭矩传感器在早期的EPS中应用比较多,但由于是接触式的,工作时产生的摩擦使其易磨损,影响其精度,将会被逐步淘汰。3、金属电阻应变片的扭矩传感器传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥,当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化,应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。传感器就完成如下的信息转换:传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。弹性轴是敏感元件,在45度和135度的方向上产生最大压应力和拉应力,

27、这个时候承受的主应力和剪应力相等,其计算公式为:式中?主应力,此时与相等 Wp-轴截面极矩测量电桥可以采用半导体电阻应变片,并将它们接成差动全桥,其输出电压正比于扭转轴所受的扭矩。应变片的电阻R1R2R3R4=R0,可以得到下面的式子:E-轴材料的弹性模量 u-电桥的供电电压 S-电阻应变片的灵敏度系数放大电路采用仪器用放大电路,它由专用仪器用放大电路构成,也有三只单运放电路组合而成,放大倍数为K,放大后的电压V为: 为了使一起具有高精度,必须使灵敏度系数为常数。在金属电阻应变片的扭矩传感器中,需要解决的技术关键是:1弹性轴的工作区域不应该大于弹性区域的1/3,且取初始段。为了将迟滞误差减低到

28、最底,按照超载能力指数选取最大的轴径。 2采用LM型硅扩散力敏全桥应变片,较好的敏感性,很小的非线形度 3采用高精度的稳压电源。 4、非接触式扭矩传感器图4 next 如图4所示为非接触式扭矩传感器的典型结构。输入轴和输出轴由扭杆连接起来,输入轴上有花键,输出轴上有键槽。当扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时,输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变了。花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量,使得花键上的磁感强度改变,磁感强度的变化,通过线圈转化为电压信号。信号的高频部分由检测电路滤波,仅有扭矩信号部分被放大。非接触扭矩传感器由于采用的是非接触的工作方式,因而寿命长、可靠性高,

29、不易受到磨损、有更小的延时、受轴的偏转和轴向偏移的影响更小,现在已经广泛用于轿车和轻型车中,是EPS传感器的主流产品。5、其它扭矩传感器如图5所示为相位差传感方式来检测扭矩的扭矩传感器的结构和测量原理图,这种传感器具有高精度,高重复性的特点。其测量原理为:在受扭轴的两端各安上一个齿轮,对着齿面再各装一个电磁传感器,从传感器上就能感应出两个与动力轴非接触的交流信号。取出其信号的相位差,在这两个相位差之间,插入由晶体震荡器产生的高精度,高稳定的时钟信号。以这个时钟信号为基准,巧妙运用数字信号处理技术就能精确地测出所承受的扭矩。图56、EPS扭矩传感器的发展趋势随着EPS系统的不断完善和发展,对扭矩

30、传感器的精度、可靠性和响应速度提出了跟高的要求。EPS扭矩传感器正呈现以下的发展趋势: (1)、测试系统向微型化!数字化、智能化、虚拟化和网络化方向发展;(2)、从单功能向多功能发展,包括自补偿、自修正、自适应、自诊断、远程设定、状态组合、信息存储和记忆;(3)、向着小型化、集成化方向发展。传感器的检测部分可以通过结构的合理设计和优化来实现小型化,IC部分可以整合尽可能多的半导体部件、电阻到一个单独的IC部件上,减少外部部件的数量。(4)、由静态测试向动态在线检测方向发展。本文转自电子工程世界:/0>.现代汽车电子控制助力转向系统logo设计分享到: 本站编辑:admin 日期: 201

31、1-10-20 22:17 点击:170次 【摘要】电控助力转向系统因具有可变的助力放大倍数,所以其驾驶舒适性、操纵稳定性更高。虽然电子控制助力转向系统分为两个大类:一类是带液压系统的电控液压式助力转向系统;一类是不带液压系统而是直接采用电机驱动的电动式助力转向系统。但是其工作过程大致是相同的。转向控制单元根据汽车的形式速度和转向角速度等输入信号,计算出理想的输出信号,然后控制助力效果的大小。 【关键词】电子控制转向系统;助力放大倍数;EH-PAS;EPAS 在机械助力转向系统中,以机械液压助力转向系统最为常见,该系统的核心布局是机械液压泵,液压泵通过传动胶带由发动机驱动。本文将重点对电子控制

32、助力转向系统进行介绍。 1.电子控制助力转向系统的优点 助力效果固定的助力转向系统具有明显的缺点,因为如果涉及的助力放大倍数是为了适应汽车在低速行驶状态下转动方向盘所需的操纵力就显得太小,不利于对高速行驶的汽车进行方向控制;而如果涉及的助力放大倍数是为了适应汽车在高速行驶状态下转动方向盘的操纵力,则当汽车低速行驶或停驶时,转动方向盘时就会显得非常吃力,即转向过于沉重。 为了实现在各种车速下转向时岁序的操纵力都是最佳值,设计人员设计了电子控制助力转向系统。该系统可以随着行驶条件的变化,及时的调整转向助力的放大倍数,即在汽车低速行驶时,转向助力力矩较大;在汽车高速行驶时,转向助力力矩较小。 随着人

33、们对汽车舒适性和安全性要求的不断提高,目前的电子控制助力转向系统已不仅仅具有车速感应转向功能,有些车型还具有“一般转向模式”和“运动转向模式”可供选择,且驾驶员可以在两种转向模式之间自由切换。 2.电子控制助力转向系统的分类 2.1 电控液压式助力转向系统 电子?液力式助力转向系统是在机械液压助力转向系统的基础上,增加了控制液体流量的电磁阀、车速传感器及转向控制单元等部件。为了实现车速感应式转向功能,转向控制单元根据车速信号控制电磁阀,从而通过控制液体流量来实现助力作用随车速而变化。 在电动?液力式助力转向系统中,由电动机驱动的电动液压泵代替了机械液压助力转向系统中的机械液压泵,而且增加了车速

34、传感器、转向角速度传感器及转向控制单元等部件。从技术性能上讲,电动?液力式助力转向系统更胜一筹。 2.2 电动式助力转向系统 电动助力转向系统是一种直接依靠电动机提供助力的转向系统,这种转向系统省去复杂的液压管路和储液罐等液压部件,同时不采用发动机的动力作动力源,而是依靠蓄电池作为其动力源。电动助力转向系统不需要复杂的控制机构,只要根据需要改变电动机的电流大小和方向,就能实现助力转向系统的自动控制。 虽然电子控制助力转向系,转自星论文网/.统分为两大类,但是其工作过程大致是相同的。转向控制单元根据汽车的行驶速度和转向角速度等输入信号,计算出理想的输出信号,然后控制助力效果的大小。在电控液压式助

35、力转向系统中,液压泵工作,通过液压油为转向机提供助力;电动助力转向系统中,由电动机通过减速机构为转向机提供动力。当汽车低俗行驶时,转向控制单元控制电动机输出较大的功率,使驾驶者可以轻松地转动方向盘;当汽车高速行驶时,转向控制单元控制电动机输出较小的功率,这样驾驶者在操纵方向盘时就比较稳定,从而实现车速感应式转向。 3.电子控制助力转向系统组成部件及作用 电控液压式助力转向系统(EH-PAS,Electro-Hydraulic Power Assist Steering)的主要部件包括:电动机(电磁阀式的液压泵直接由发动机曲轴驱动,没有电动机)、液压泵、转向机、转向角速度传感器、转向控制单元、E

36、H-PAS警告灯及助力油储液罐,其中转向控制单元和电动机及液压泵通常安装在一起。 3.1电动机 通常采用免维护无碳刷式电动机,这种电动机利用电子方式实现整流,不存在碳刷磨损的问题,因此具有很好的可靠性和较长的使用寿命。当不需要提供转向助力时,电动机在很小的电流驱动下转动;当这样需要较大的转向助力时,电动机可以立即提高转速,提供所需的助力。 3.2液压泵 采用齿轮式液压泵或叶片式液压泵,泵体内布置有共鸣室和限压阀,共鸣室的作用是降低液压泵的工作噪声,限压阀则可以将液压控制在规定的范围内。当电动机转动时,带动机械液压泵,驱动液压油流动。 在更换液压油或更换助力转向系统部件,导致空气进入液压管路时,

37、需要对电控液压助力转向系统执行排气程序。否则会导致转向时产生噪声或震动。 3.3转向角速度传感器 通常采用霍尔式传感器,内置于方向盘或转向机内(在拆卸和安装转向角速度传感器时,应注意将方向盘置于正中间位置)。转向角速度传感器持续监控汽车的转动角速度,作为转向控制单元控制助力的参考依据。当车辆高速行驶时,在车速感应式转向功能的作用下,助力转向系统提供的助力会减小;但是,在汽车行驶中有时会出现需要紧急转向的突发情况,当驾驶者快速转动方向盘时,转向角速度传感器会感知这一变化,并会向转向控制单元发出信号,转向控制单元控制电动机的转速迅速提高,转向助力作用会瞬时增大,以保证汽车顺利完成转向动作。 3.4

38、转向控制单元 转向控制单元接收来自发动机控制单元的车速信号或发动机的转速信号,以及来自转向角速度传感器的角速度信号,计算出理想的控制电流并输出给电动机,以控制助力力矩的大小和方向。 当系统存在故障时,转向控制单元会存储故障码并点亮仪表板上的EH-PAS警告灯或EPAS警告灯。当监测到系统内的电动机等部件出现严重故障时,转向控制单元会切断助力转向系统,此时机械转向系统仍然正常。 为保护电动机等部件,转向控制单元在适当的时候会启动临界状态控制程序。当转向机转动至极限位置时,由于此时助力转向系统的电动机不能转动,所以通过电动机的电流会达到最大值,为了避免持续大电流导致电动机和控制单元损毁,当较大电流

39、连续通过30s后,转向控制单元会控制电流逐渐减小。当这种状态消失后,转向控制单元就会根据需要控制电流逐渐增大,直到达到正常工作的电流值。 4.电子控制助力转向系统的优缺点 4.1 电子控制助力转向系统的优点 由于电子控制助力转向系统采样电动机代替了发动机驱动及的机械液压泵,在一定程度上降低了发动机的负荷,从而可以降低汽车的燃油消耗。 根据技术性统计结果,车辆在正常行驶时,85%以上的行驶时间内不需要提供助力,而电子控制助力转向系统中的电动机在不需要提供助力时仅有很小的电流通过,只是在需要提供助力时才会提高通过的电流,这样就可以避免消耗不必要的电能。 电子控制助力转向系统具有调校灵活的特点,通过

40、修改转向控制单元内存储的软件,可以很容易的按照行驶需要设定或修改转向助力的特性,因此在汽车低速和高速行驶时都能具有良好的助力效果。 由于采取了转向控制单元,在系统中出现故障时可以使用故障诊断仪来辅助故障检修。 4.2 电子控制助力转向系统的缺点 对于电子-液力式和电动-液力式助力转向系统而言,仍然保留有液压动力传递系统,因此仍然具有一些机械液压助力转向系统的缺点,例如系统结构复杂、液压管路有泄漏的可能等。 对于电动式助力转向系统,由于省去了液压管路,占用空间较小,因此在车身上的布置比较灵活。但是,电动式助力转向系统的助力力矩不够大,一般仅应用于轻型汽车。 EPS的技术特点: 1.EPS节能环保

41、。 由于发动机运转时,液压泵始终处于工作状态,液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加了3%5%,而EPS以蓄电池为能源,以电机为动力元件,可独立于发动机工作,EPS几乎不直接消耗发动机燃油。EPS不存在液压动力转向系统的燃油泄漏问题,EPS通过电子控制,对环境几乎没有污染。 2.EPS装配方便。 EPS的主要部件可以集成在一起,易于布置,与液压动力转向系统相比减少了许多元件,没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等,元件数目少,装配方便,节约时间。 3. EPS效率高。 液压动力转向系统效率一般在60%70%,而EPS的效率较高,可高达90%以上。 4. EPS路感好。 传统纯

42、液压动力转向系大多采用固定放大倍数,工作驱动力大,但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。而EPS系统的滞后特性可以通过EPS控制器的软件加以补偿,使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。 5. EPS回正性好。 EPS系统结构简单,不仅操作简便,还可以通过调整EPS控制器的软件,得到最佳的回正性,从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性。 国外EPS的发展之路: 因为微型轿车上狭小的发动机舱空间给液压助力转向系统的安装带来了很大的麻烦,而EPS元件比较少,重量轻,装配方便,比较适合在微型轿车上安装。因此在国外,EPS系统首先是在微型轿车上发展起来的。 上世纪80年代初期,日本铃木公司首次

43、在其Cervo轿车上安装了EPS系统,随后还应用在其Alto车上。此后,EPS在日本得到迅速发展。出于节能环保的考虑,欧、美等国的汽车公司也相继对EPS进行了开发和研究。虽然比日本晚了10年时间,但是欧美国家的开发力度比较大,所选择的产品类型也有所不同。日本起初选择了技术相对成熟的有刷电机。 有刷电机比较成熟,在汽车上的应用较广,比如雨刷、车窗等部分,稍做改进就适应了EPS的要求,因此研发周期较短,上世纪80年代末期就开始产业化,主要装配在微型车上。而欧美则选择了难度较大的无刷电机,但是电子控制系统比较复杂,延长了研发周期。直到90年代中期欧美才开始批量生产。从长远发展看,有刷电机存在一定弊端

44、,比如电刷产生的噪声较难克服,磨损较严重,存在电磁干扰等问题。因此,日本现在国内配装的EPS也逐渐转向无刷电机类了。 国内EPS的发展现状: 我国汽车电子行业的总体发展相对滞后,但是,随着汽车对环保、节能和安全性要求的进一步提高,代表着现代汽车转向系统的发展方向的EPS电动助力转向系统已被我国列为高新科技产业项目之一,国内各大院校、科研机构和企业已经纷纷开始对EPS这一领域进行了研究,使得EPS得到了迅速的发展。据悉,自主品牌研发的EPS系统离产业化就差整车厂批量装车认可这一台阶了,相信很快就可以实现量产。end【详细解读】EPS电子助力转向系统在网上经常看到有人分不清楚什么是ESP?什么是E

45、PS?简单的说,ESP是电子稳定系统,而EPS是电子助力转向系统。ESP电子稳定系统目前还没有广泛普及,只有在少数中高档车上才能看到。因此,成为某些车型上的一大亮点。人们在选车的时候开始注重起车型是否安装了ESP电子稳定系统。其实,EPS电子助力转向系统也不简单。 EPS的简单介绍: EPS就是英文Electrical Power Steering的缩写,也就是“电子助力转向系统”的意思, EPS系统一般由机械转向系统加上转矩传感器、车速传感器、电子控制单元、减速器、电动机等组成,它在传统机械转向系统的基础上,根据方向盘上的转矩信号和汽车的行驶车速信号,利用电子控制装置使电动机产生相应大小和方

46、向的辅助动力,协助驾驶员进行转向操作。 长期以来,汽车的动力转向系统普遍采用的是液压助力转向系统,可以说,经过了十几年的发展,液压转向技术相对要成熟许多,但是,从整个转向系统的发展趋势看,随着人们对汽车环保、节能和安全性要求的进一步提高,EPS电子助力转向以其诸多绝对的技术优势取代液压助力转向是早晚的事情。基于目前的技术发展水平,有关专家乐观估计,EPS要完全取代液压助力转向系统大约需要35年。 EPS的工作原理: 驾驶员在操纵方向盘进行转向时,转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小,将电压信号输送到电子控制单元,电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等,向电动

47、机控制器发出指令,使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩,从而产生辅助动力。汽车不转向时,电子控制单元不向电动机控制器发出指令,电动机不工作。 EPS的技术特点: 1.EPS节能环保。 由于发动机运转时,液压泵始终处于工作状态,液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加了3%5%,而EPS以蓄电池为能源,以电机为动力元件,可独立于发动机工作,EPS几乎不直接消耗发动机燃油。EPS不存在液压动力转向系统的燃油泄漏问题,EPS通过电子控制,对环境几乎没有污染。 2.EPS装配方便。 EPS的主要部件可以集成在一起,易于布置,与液压动力转向系统相比减少了许多元件,没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流

48、量控制阀、储油罐等,元件数目少,装配方便,节约时间。 3. EPS效率高。 液压动力转向系统效率一般在60%70%,而EPS的效率较高,可高达90%以上。 4. EPS路感好。 传统纯液压动力转向系大多采用固定放大倍数,工作驱动力大,但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。而EPS系统的滞后特性可以通过EPS控制器的软件加以补偿,使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。 5. EPS回正性好。 EPS系统结构简单,不仅操作简便,还可以通过调整EPS控制器的软件,得到最佳的回正性,从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性。 国外EPS的发展之路: 因为微型轿车上狭小的发动机舱空间给液压助力转

49、向系统的安装带来了很大的麻烦,而EPS元件比较少,重量轻,装配方便,比较适合在微型轿车上安装。因此在国外,EPS系统首先是在微型轿车上发展起来的。 上世纪80年代初期,日本铃木公司首次在其Cervo轿车上安装了EPS系统,随后还应用在其Alto车上。此后,EPS在日本得到迅速发展。出于节能环保的考虑,欧、美等国的汽车公司也相继对EPS进行了开发和研究。虽然比日本晚了10年时间,但是欧美国家的开发力度比较大,所选择的产品类型也有所不同。日本起初选择了技术相对成熟的有刷电机。有刷电机比较成熟,在汽车上的应用较广,比如雨刷、车窗等部分,稍做改进就适应了EPS的要求,因此研发周期较短,上世纪80年代末

50、期就开始产业化,主要装配在微型车上。而欧美则选择了难度较大的无刷电机,但是电子控制系统比较复杂,延长了研发周期。直到90年代中期欧美才开始批量生产。从长远发展看,有刷电机存在一定弊端,比如电刷产生的噪声较难克服,磨损较严重,存在电磁干扰等问题。因此,日本现在国内配装的EPS也逐渐转向无刷电机类了。 国内EPS的发展现状: 我国汽车电子行业的总体发展相对滞后,但是,随着汽车对环保、节能和安全性要求的进一步提高,代表着现代汽车转向系统的发展方向的EPS电动助力转向系统已被我国列为高新科技产业项目之一,国内各大院校、科研机构和企业已经纷纷开始对EPS这一领域进行了研究,使得EPS得到了迅速的发展。据

51、悉,自主品牌研发的EPS系统离产业化就差整车厂批量装车认可这一台阶了,相信很快就可以实现量产。助力转向是协助驾驶员作汽车方向调整,为驾驶员减轻打方向盘的用力强度,当然,助力转向在汽车行驶的安全性、经济性上也一定的作用。 就目前汽车上配置的助力转向系统和我能看到的资料,大致可以分为三类,1第一类机械式液压动力转向系统;2第二类是电子液压助力转向系统;3第三类电动助力转向系统。 一、机械式液压动力转向系统 1.机械式的液压动力转向系统一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。 2.无论车是否转向,这套系统都要工作,而且在大转向车速较低时,需要液压泵输出更大的功率以获得比

52、较大的助力。所以,也在一定程度上浪费了资源。可以回忆一下:开这样的车,尤其时低速转弯的时候,觉得方向比较沉,发动机也比较费力气。又由于液压泵的压力很大,也比较容易损害助力系统。 还有,机械式液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成,为保持压力,不论是否需要转向助力,系统总要处于工作状态,能耗较高,这也是耗资源的一个原因所在。 一般经济型轿车使用机械液压助力系统的比较多。 二、电子液压助力转向系统 1.主要构件:储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机、助力转向传感器等,其中助力转向控制单元和电动泵是一个整体结构。 2.工作原理:电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。它所采用的液压泵不再靠发动机皮带直接驱动,而是采用一个电动泵,它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。简单地说,在低速大转向时,电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率,使驾驶员打方向省力;汽车在高速行驶时,液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转,在不至于影响高速打转向的需要同时,节省一部分发动机功率。是使用较为普遍的助力转向系统三、电动助力转向系统EPS 1.英文全称是Electronic Power Steering,简称EPS,它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动