汽车电子控制技术课件 -汽车电控动力转向控制系统

汽车电控动力转向控制系统一、电控动力转向系统二、四轮转向控制系统课题一电控动力转向系统

一、电控动力转向系统的分类及特点电控动力转向系统应具有以下特点。

(1)良好的操纵性(2)有高度的转向灵敏度(3)具有良好的稳定性(4)助力效果能随车速变化和转向阻力的变化做相应的调整(5)工作可靠(6)节省能源二、液压式电控动力转向系统1．流量控制式EPS系统流量控制式EPS系统结构如图10-1（a）所示,图10-1(b)所示为系统电磁阀的结构，图10-1(c)所示为电磁阀的驱动信号。由图10-1(c)可以看出，驱动电磁阀电磁线圈的脉冲电流信号频率基本不变，但随着车速增大，脉冲电流信号的占空比将逐渐增大，使流过电磁线圈的平均电流值随车速的升高而增大。图10-1(d)所示为流量控制式EPS系统电路图。图10-1流量控制式EPS系统（a）系统结构图（b）电磁阀结构（c）电磁阀驱动信号（d）系统电路图图10-1流量控制式EPS系统2.反力控制式EPS系统反力控制式EPS系统如图10-2所示，主要由转向控制阀、分流阀、电磁阀、转向动力缸、转向油泵、储油箱、车速传感器及电子控制单元(EPSECU)等组成。

图10-2反力控制式EPS系统3．阀灵敏度控制式EPS系统阀灵敏度控制式EPS系统如图10-3所示。图10-3阀灵敏度控制式EPS系统阀灵敏度控制式EPS系统的阀部等效液压回路如图10-4所示。当车辆停止时，电磁阀完全关闭，如果此时向右转动转向盘，则高灵敏度低速专用小孔1R及2R在较小的转向力矩作用下即可关闭，节流作用越小，获得的转向助力也越大。随着车辆行驶速度的提高，在ECU输出的控制信号使电磁阀的开度线性增加,转向动力缸右腔室的转向助力油压就取决于旁通电磁阀和灵敏度低的高速专用可变孔3R的开度。当车速高时，电磁阀的开度大，旁路流量大，转向助力作用小；在车速不变的情况下，施加在转向盘上的转向力越小，高速专用小孔3R的开度越大，转向助力作用也越小，当转向力增大时，3R的开度逐渐减小，获得的转向助力也随之增大。图10-4阀部的等效液压回路三、电动式电控动力转向系统电动式EPS系统主要特点如下：(1)电动机、减速机、转向柱和转向齿轮箱可以制成一个整体，管道、液压泵等无需单独占据空间，易于装车。(2)增加了电动机和减速机，而取消了液压管道等部件，使整个系统趋于小型轻量化。(3)液压泵仅在必要时用来使电动机运转，故可以节能。(4)因为零件的数目少，不需要加油和抽空气，所以在生产线上的装配性好

1．电动式EPS系统的组成电动式EPS系统的组成如图10-5所示，通常由转矩传感器、车速传感器、电子控制单元EPSECU、电动机、电离合器和减速机构等组成。图10-5电动式EPS系统1-转矩传感器；2-转向轴；3-减速机构；4-齿轮齿条式转向器；5一电磁离合器；6-电动机；7一电子控制单元(EPSECU)（1)转矩传感器转矩传感器用于测量转向盘与转向器之间的转向力矩，其原理如图10-6所示。在转矩传感器输出轴的极靴上分别绕有A、B、C、D四个线圈，并连接成一个桥式回路，同时在线圈的U、T两端输入连续的脉冲电压

。（a）结构简图（b）原理图图10-6转矩传感器结构及原理(2)直流电动机直流电动机通常采用永磁式电动机,其结构组成如图10-7所示。电动机的输出转矩控制是通过控制其输入电流来实现，而电动机的正转和反转则是由ECU输出的正反转触发脉冲控制的。电动机正反转控制电路如图10-8所示

图10-7永磁式直流电动机1-电磁离合器；2-涡轮；3-斜齿轮图10-8电动机正反转控制电路(3)电磁离合器电动式EPS系统通常采用单片干式电磁离合器，其原理如图10-9所示。（4）减速机构。电动式EPS系统的减速机构与电动机相连，起减速增扭作用。蜗轮蜗杆减速系统一般应用在转向轴助力式EPS系统上。图10-10所示蜗轮蜗杆机构中，蜗杆5与电动机3的输出轴相连，通过蜗轮6和蜗杆的啮合传动将电动机的转矩作用到转向轴1上，以实现转向助力。图10-9电磁离合器的结构1-滑环；2-线圈；3-压板；4-花键；5-从动轴；6-主动轮；7-滚珠轴承图10-10蜗轮蜗杆减速机构1-转向轴；2-扭杆；3-电动机；4-离合器；5-蜗杆；6-蜗轮（5）电子控制单元(EPSECU)

电子控制单元(EPSECU)的基本组成如图10-11所示，其核心是一个具有256B的RAM、4KB的ROM、8b字长的单片微机（微处理器）。

图10-11电动式EPS系统电子控制单元基本组成2．电动式EPS系统的工作原理在操纵转向盘时，转矩传感器根据输入转向力矩的大小产生相应的电压信号，转矩传感器信号经过A/D转换器被输入到中央处理器(CPU)，中央处理器根据这些信号和车速计算出最优化的助力转矩。ECU把已经计算出来的参数值作为电流命令值送到D/A转换器并转换为模拟量，再将其输入到电流控制电路；电流控制电路把来自微处理器的电流命令值同电动机电流的实际值进行比较，产生一个差值信号，该差值信号被送到驱动电路，该电路可驱动动力装置并向电动机提供控制电流，即当转矩传感器和转角传感器的信号经A/D转换器处理后，微处理器就在其内存中寻找与该信号相匹配的电动机电流值，然后将此值输送给D/A转换器进行数字模拟转换，处理后的模拟信号再送给限流器，由限流器来决定电动机驱动电路电流值的大小，由驱动电路电流值的大小调整电动机转向辅助力矩的大小，电动机的力矩经离合器和减速增扭机构后，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。同时，EPSECU还根据转矩传感器的转矩方向输出电动机的旋转方向指示信号，这个信号输入电动机的驱动电路后，便决定了电动机的旋转方向。课题二四轮转向控制系统一、概述1．四轮转向系统的功能在低速行驶转向时，使后轮与前轮反向偏转，以减小转向半径提高汽车的机动性；在中速行驶转向时，使后轮与前轮同向偏转，以提高转向灵敏性；在高速行驶转向时，也使后轮与前轮同向偏转，以减小汽车的横摆运动，改善汽车的稳定性。2．四轮转向系统的优点(1)直线行驶稳定性好(2)改善低速时的操纵轻便性，提高机动性(3)转向能力强，转向响应快，可以显著提高车辆的转向性能3．四轮转向系统的类型（1）四轮转向系统按控制方式不同分为机械式，液压式、电控液压式3种类型（2）按控制后轮偏转方向的方法不同,分为转角传感型和车速感应型两种。车速感应型四轮转向装置的汽车转向过程中，车速与转向比的关系曲线如10-12所示。图10-12车速与转向比的关系曲线二、电控液压式四轮转向系统1．电控液压式四轮转向系统的组成电控液压式四轮转向系统如图10-13所示，主要由转向盘、转向油泵、前动力转向器、后轮转向传动轴、车速传感器、电子控制单元、后轮转向系统组成。图10-13电控液压式四轮转向系统1-转向盘；2-后轮转向系统；3-后轮转向传动轴；4-电子控制单元5-车速传感器；6-前动力转向器；7-转向油泵1)前轮转向器和后轮转向传动轴前轮转向器和后轮转向传动轴的结构如图10-14所示，前轮转向器为齿轮齿条式，但将齿条加长，与固定在后轮转向传动轴上的小齿轮啮合。

图10-14前轮转向器和后轮转向传动轴1-转向动力缸活塞杆；2-转向动力缸；3-转向控制阀；4-转向油泵；5-储油罐；6-转向齿条；7-后轮转向传动轴；8-转向齿轮；9-连接板2)后轮转向控制系统后轮转向控制系统如图10-15所示，主要包括相位控制系统、液压控制阀、后轮转向动力缸等组成。图10-15后轮转向控制系统（1）相位控制机构的结构如图10-16所示，包括步进电机、扇形控制齿板、摆臂、大锥齿轮、小锥齿轮、液压控制阀联杆等组成。图10-16相位控制机构1-步进电动机；2-扇形齿轮；3- 锥齿轮；4-控制杆；5-控制滑阀杆；6-控制阀；7-后转向输入轴；8-铰接臂（2）液压控制阀液压控制阀的结构如图10-17，液它是一滑阀结构，其滑阀的位置取决于车速和前轮转向系转角。

图10-17液压控制阀1-动力缸活塞；2-阀套；3-动力输出杆；4-滑阀；5-回油道；6-液压控制阀主动杆；A-进油口；B-回油口（3）后轮转向动力缸阀套将滑阀密封，阀套内含有连接相位控制系统和动力缸的油道。输出杆穿过动力缸活塞（输出杆与动力缸活塞固定连接），两端分别与左、右转向横拉杆连接，在动力缸两腔的压差作用下，输出杆向左或向右移动，从而使得后轮作相应偏转。当汽车直线行驶时，在动力缸两腔的回位弹簧及油压作用下，使后轮处于直线行驶位置。此功能也使得当电子控制系统或液压回路出现故障时，后轮回到直线行驶位置，使四轮转向变成一般的两轮转向工作状态。

3）电子控制系统电控液压式四轮转向系统电子控制系统由四轮转向电控单元、转角比传感器和电控油阀组成。（1）四轮转向电控单元四轮转向电控单元的功用如下：①根据车速传感器送来的电脉冲信号计算汽车的行驶速度，再根据车速的高低计算汽车转向时前后轮的转角比。②比较前后轮理论转角比与当时的前后轮实际转角比，并向步进电机发出正转或反转及转角大小的运转指令。另外还起监视控制四轮转向电控系统工作是否正常的作用。③发现四轮转向机构工作出现异常时，点亮警告信号灯，并断开电控油阀的电源，使四轮转向处于两轮转向状态。（2）转角比传感器转角比传感器的功用是检测相位控制系统中的扇形控制齿板的转角位置，并将检测出的信号反馈给四轮转向电子控制单元，作为监督和控制信号使用。（3）电控油阀电控油阀的功用是控制由转向油泵输向后轮转向动力缸的油路通断。当液压回路或电子控制线