汽車電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計論文

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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。汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)Power Steering System,亦可

2、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 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

3、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(xiàn)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

4、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

5、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(hù)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(jìn)行調(diào)節(jié),所以普及率是最高的。 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

6、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

7、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: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(jìn)行處理后,向電動機發(fā)出指令,電動

8、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

9、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(hù)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。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)EH

10、PS。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(dá)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 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

11、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,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

12、、傳送帶和裝于發(fā)動機上的皮帶輪,既節(jié)省能量,又保護(hù)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),

13、使大部分的商用汽車和約50%的轎車裝備有該系統(tǒng)。現(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

14、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(jìn)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

15、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

16、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)動機的寄生能量損失,提高了燃油經(jīng)濟(jì)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

17、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)

18、,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)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。可變轉(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

19、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“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(jìn)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

20、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(hù)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,

21、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

22、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

23、入控制單元,再由控制單元對這些信號進(jìn)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(jìn)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

24、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?；瑝K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

25、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的設(shè)計關(guān)鍵是扭桿的設(shè)計。扭桿通過細(xì)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(xì)齒形漸開線花鍵端部結(jié)構(gòu)外直徑d01.151.25d,長度L(0.50.7)d,為了避免過大的應(yīng)力集中,采用過度圓角時,半徑R(35)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)力和變形角分別為:next其扭轉(zhuǎn)剛度為:其中d-扭桿

26、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,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

27、應(yīng)力相等,其計算公式為:式中?主應(yīng)力,此時與相等 Wp-軸截面極矩測量電橋可以采用半導(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

28、取最大的軸徑。 2采用LM型硅擴(kuò)散力敏全橋應(yīng)變片,較好的敏感性,很小的非線形度 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。花鍵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

29、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,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

30、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: (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(yuǎn)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

31、:170次 【摘要】電控助力轉(zhuǎn)向系統(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(jìn)行介紹。 1.電子

32、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(jìn)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。 隨著人們對汽車舒適性和安全性要求的不斷

33、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

34、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

35、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,

36、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(hù)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(jìn)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

37、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,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 轉(zhuǎn)向控制單元接收來

38、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。 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。 為保護(hù)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(dá)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

39、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(dá)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 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。 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。 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

40、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。 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 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)的缺點,例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、液壓管路有泄漏的可能等。 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

41、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(dá)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

42、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,日本鈴木公司首次在其Cervo轎車上安裝了EPS

43、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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)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

44、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(jìn)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(jìn)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(xì)解讀】EPS電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在網(wǎng)上經(jīng)?？吹接腥朔植磺宄裁词荅SP?什么是EPS?簡單的說,ESP是電子穩(wěn)定

45、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。 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(jìn)行轉(zhuǎn)向

46、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(jìn)一步提高,EPS電子助力轉(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?；谀壳暗募夹g(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35年。 EPS的工作原理: 駕駛員在操縱方向盤進(jìn)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

47、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,

48、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(dá)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

49、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(jìn)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(jìn)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

50、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(yuǎn)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(jìn)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(jìn)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)

51、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,助力轉(zhuǎn)向在汽車行駛的安全性、經(jīng)濟(jì)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

52、浪費了資源?？梢曰貞浺幌?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(jì)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,

53、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(jìn)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

54、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

55、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)

56、向盤的力顯得太小,不利于對高速行駛的汽車進(jìn)行方向控制;反之,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(dá)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

57、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)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

58、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