电动助力转向系统 实习专题报告

毕业实习专题报告题目：电动助力转向（EPS）系统作者：学号：指导教师：班级：系另U：专业：2010年6月摘要随着现在随着电子技术的迅速发展，电子控制技术在汽车上的应用越来越广。为了追求汽车的驾驶性能达到令人满意的程度，车转向系统已经从简单的纯机械式转向系统，液压动力转向系统(HydraulicPowerSteering,简称HPS),电动液压助力转向系统(ElectricHydraulicPowerSteering,简称EHPS)，和电控液压助力转向系统(ElectricalControlledHydraulicPowerSteering,简称ECHPS)发展到如今的更为节能及操作性能更为优越的电动助力转向系统(ElectricalPowerSteering,简称EPS系统)。电动式EPS是利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和车速等信号，控制电动机扭矩的大小和方向。电动机的扭矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力，其性能特点与优势是电液动力转向所不能比拟的。关键词：电动助力转向EPS系统1前言错误！未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2助力转向系统的发展简介1\o"CurrentDocument"3目前助力转向系统的分类1\o"CurrentDocument"3.1机械式液压动力转向系统2\o"CurrentDocument"3.2电子液压助力转向系统2\o"CurrentDocument"3.3电动助力转向系统(EPS)2\o"CurrentDocument"4EPS的组成原理和分类3\o"CurrentDocument"EPS的组成3\o"CurrentDocument"EPS的原理3\o"CurrentDocument"EPS的分类4\o"CurrentDocument"EPS系统的性能及特点5结尾6参考文献错误！未定义书签。1刖言传统机械传统转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向，存在着明显的缺点；1汽车的转向特性受驾驶员技术的影响严重，2转向传动比固定，使汽车转向响应特性随车速，侧向加速度等变化而变化，驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相应的变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶，这就变相地增加了驾驶员的操作负担，使汽车转向行驶存在很大的不安全隐患。所以现在的汽车已经不用了，基本上都采用液压转向系统，汽车转向系统不断提高，发展，现在正朝着性能更优的电动助力转向系统发展。2助力转向系统的发展简介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；从上世纪四十年代起，为了减轻驾驶员体力负担，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统HPS(hydraulicpowersteering),它是建立在机械系统的基础之上，额外增加了一个液压系统，一般有油泵，V形带轮，油管，供油装置，助力装置和控制阀。由于其工作可靠，技术成熟至今仍被广泛应用。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。3目前助力转向系统的分类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：一种是机械式液压动力转向系统；一种是电子液压助力转向系统；另外一种电动助力转向系统。3.1机械式液压动力转向系统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。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。3.2电子液压助力转向系统主要构件：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。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。3.3电动助力转向系统(EPS)英文全称是ElectronicPowerSteering，简称EPS，它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向。EPS的构成不同的车尽管结构部件不一样，但大体是雷同。一般是由转矩(转向)传感器、电子控制单元、电动机、减速器、机械转向器、以及畜电池电源所构成。

主要工作原理：汽车在转向时，转矩（转向）传感器会“感觉”到转向盘的力矩和拟转动的方向，这些信号会通过数据总线发给电子控制单元，电控单元会根据传动力矩、拟转的方向等数据信号，向电动机控制器发出动作指令，从而电动机就会根据具体的需要输出相应大小的转动力矩，从而产生了助力转向。如果不转向，则本套系统就不工作，处于standby（休眠）状态等待调用。由于电动助力转向的工作特性，你会感觉到开这样的车，方向感更好，高速时更稳。由于它不转向时不工作，所以，也多少程度上节省了能源。一般高档轿车使用这样的助力转向系统的比较多。4EPS的组成原理和分类4.1EPS的组成电动助力转向系统是在传统机械转向机构的基础上发展起来的。系统通常由转矩传感器、车速传感器、电子控制器、电动机、电磁离合器和减速机构等组成［5］。Alto汽车电子控制动力转向系统的组成如图1所示。iLit拉杼3-转向尚愉4转向*条5帝出辅丘FUlH陶合器7.削力电动机土电于控制器9.我间总ICL输入牺f转向牺｝II.转垣传感脂皿-扭力杼«IAH（洪车电于控E动力转向朋拥的射成4.2EPS的原理电子控制动力转向系统是利用电动机作为助力源，根据转向参数和车速等，由微机完成助力工作的，其原理可概述如下：1）不转向时，电动机不工作，当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转矩传感器不断检测转向轴上的转矩，并由此产生一个电压信号，该信号与车速信号同时输入电子控制器，由控制器中的微机根据这些输入信号进行运算处理，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转向，调整转向的辅助动力。电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。2）电子控制电动助力转向控制系统的核心是一个4kBROM和256kBRAM的8位微机。转向盘转矩信号和车速信号经过输入接口送入微机，随着车速的提高，通过微机控制相应地降低助力电动机电流，以减少助力转矩。发动机转速信号也被送入微机，当发动机处于怠速时，由于供电不足，助力电动机和离合器不工作。点火开关的通断（on/off）信号经A/D转换接口送入微机，当点火开关断开时，电动机和离合器不能工作。微机控制指令经D/A转换后送入电动机和离合器的驱动放大电路中，控制电动机的旋转方向和离合器的结合。电动机的电流经驱动放大回路、电流表A、A/D转换接口反馈给微机，将电动机的实际电流与按微机指令应给的电流相比较，调节电动机的实际电流，使两者接近一致。4.3EPS的分类根据电动机驱动部位的不同，将电动助力转向系统分为3类：转向轴助力式、转向器小齿轮助力式和齿条助力式。其转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构组成一体，安装在转向柱上。其特点是结构紧凑，所测取的转矩信号与控制直流电动机助力的响应性较好。这种类型一般在轿车上使用。小齿轮助力式转向系统的转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构仍为一体，只是整体安装在转向小齿轮处，直接给小齿轮助力，可获得较大的转向力。该形式可使各部件布置更方便，但当转向盘与转向器之间装有万向传动装置时，转矩信号的取得与助力车轮部分不在同一直线上，其助力控制特性难以保证准确。齿条助力式转向系统的转矩传感器单独地安装在小齿轮处，电动机与转向助力机构一起安装在小齿轮另一端的齿条处，用以给齿条助力。该类型又根据减速传动机构的不同可分为两种：一种是电动机做成中空的。齿条从中穿过，电动机的动力经一对斜齿轮和螺杆螺母传动副以及与螺母制成一体的铰接块传给齿条。这种结构是第一代电动助力转向系统，由于电动机位于齿条壳体内，结构复杂，价格高，维修也困难。另一种是电动机与齿条的壳体相互独立。电动机动力经另一小齿轮传给齿条，由于易于制造和维修，成本低，已取代了第一代产品。因为齿条由一个独立的齿轮驱动，可给系统较大的助力，主要用于重型汽车。4.4EPS系统的性能及特点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、提高行驶驾驶员的舒适性和安全性、减少环境的污染等。电动助力系统主要性能特点有以下几个方面：降低了燃油消耗。液压动力转向系统需要发动机带动液压油泵，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仅在需要转向操作时需要电机提供能量。该能量可以来自蓄电池，也可以来自发动机，而且，能量的消耗与转向及当前的车速有关。增强了转向跟随性。在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，该系统利用惯性减震器的作用，使车轮的方向系统相比，旋转力矩产生于电机，没有液压助力系统迟滞效应，增强了转向车轮对转向盘的跟随性能。改善了转向回正特性。当驾驶员使转向盘转动一个角度后松开时，该系统能够自动调整使车轮回正中。提供可变的转向助力，电动助力转向系统的转向力来自电机。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。采用“绿色能源”，适应现代汽车的要求。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。系统结构简单，占用空间小，布置方便，性能优越。生产线装配性好。电动助力系统没有液压系统所需要的油泵、油管、流量控制阀、储油等部件，零件数目大大减少，减少了装配的工作量，节省了装配时间，提高了装配效电动助力转向系统经过十几年的发展，在降低自重、减少生产成本，控制系统发热、电流消耗、内部摩擦，整车进行匹配获得合理的助力特性以及保证良好的路感方面取得了重大进步。电动助力转向系统在操纵舒适性和安全性、节能等方面充分显示了其优越性，如今已在轻型车和轿车上得到应用并具有良好的工作性能。随着直流电机性能的改进，其应用范围将越来越广。电动转向技术由于其技术先进，性能优越，未来必将取代其他动力转向技术，成为动力转向技术的主流。线控动力转向系统将是动力转向系统的发展方向，是未来汽车对安全性、操纵稳定性和舒适性的更高要求，有着很好的发展前景。当然，在汽车迈向全面线控转向之前，电动转向系统是“中站”，是第一步，当汽车装有电动转向系统时，其中的转向电动机将接受一系列传感器信号，例如转