【正文】 .............................................. 2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點 ........................................................................................... 2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能 ........................................................................................... 2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類 ............................................................................................. 3 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) .............................................................................................. 4 扭矩傳感器 .................................................................................................................. 5 車速傳感器 ................................................................................................................... 6 助力電動機 ................................................................................................................... 8 減速機構(gòu) ....................................................................................................................... 9 電磁離合器 ................................................................................................................... 9 電控單元 (ECU) .......................................................................................................... 10 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 .................................................................................... 11 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點 ............................................................................................ 12 3 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及電流控制 ................................................................... 13 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) ................................................................................... 13 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電流控制 ................................................................................... 14 4 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用概況 ....................................................................................... 16 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 國外應(yīng)用概況 ............................................................................... 17 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 國外的發(fā)展歷史 ......................................................................... 17 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 在本田雅閣的應(yīng)用 ..................................................................... 18 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 國內(nèi)應(yīng)用概況 ................................................................................ 19 5 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 ....................................................................................... 20 6 未來的轉(zhuǎn)向系統(tǒng) — 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ................................................................................... 22 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) .................................................................................................... 22 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 ........................................................................................... 23 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點 ................................................................................................... 24 7 結(jié)束語 ............................................................................................................................... 25 2 參考文獻 .............................................................................................................................. 26 致謝 ...................................................................................................................................... 28 1 1 引言 目前，助力轉(zhuǎn)向（動力轉(zhuǎn)向）已成為絕大多數(shù)車輛的一項標準配置。 另外 EPS 系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (HPS)具有能耗小，污染 少，節(jié)油，省空間等一系列優(yōu)點， EPS 系統(tǒng)的主要目的是提供助力、改善汽車轉(zhuǎn)向性能、協(xié)助駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作 [2]。因為現(xiàn)在的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 不但要求低速和駐車時的轉(zhuǎn)向輕便性，同時也要求汽車高速時的操縱穩(wěn)定性 [3]。這類系統(tǒng)控制算法相對簡單，對系統(tǒng)硬件要求低，不能改善汽車高速行駛時的操縱穩(wěn)定性，而且當車速在設(shè)定臨界切換值附近時，轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩發(fā)生突變，給駕駛員帶來了潛在的危險性。與傳統(tǒng) HPS 系統(tǒng)相比，沒有系統(tǒng)要求的常運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵，且電動機只是在需要轉(zhuǎn)向時才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低，還消除了由于轉(zhuǎn)向油泵帶來的噪音污染。 （ 2）小齒輪助力型 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 的助力電動機通過小齒輪與齒條嚙合，電動機的助力轉(zhuǎn)矩直接加在小齒輪軸上。扭矩傳感器主要有接觸式和非接觸式兩種。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。輸出信號的振幅（峰對峰電壓）與磁組輪的轉(zhuǎn)速成正比，即與車速大小成正比，信號的頻率大小表現(xiàn)于磁組輪的轉(zhuǎn)速大小。這是指波峰的幅值正常，兩脈沖間的時間不變，形狀是不變的且可預(yù)測的，尖峰高低不平是因傳感的磁芯與磁輪組相碰所引起的，這可能是有傳感器的軸襯或傳動部件不圓造成的，尖峰丟失是具有損壞缺點的磁組輪造成的。其測試方法將驅(qū)動輪頂起，來模擬行使狀態(tài)，也可以將汽車示波測試線加長 進行行駛的測試。雖然霍爾效應(yīng)傳感器一般設(shè)計能在高至 150℃的溫度下運行，但它們的工作仍然會受到溫度的影響，許多霍爾效應(yīng)傳感器會在一定的溫度下會失效。助力電 動機的特性直接影響到 EPS 系統(tǒng)控制的難易程度和駕駛員的手感。 EPS 系統(tǒng)的減速機構(gòu)主要形式有：循環(huán)球螺桿螺母，差動輪系機構(gòu)，雙行星齒輪減速機構(gòu)和蝸輪蝸桿減速機構(gòu)等 [8]。電磁離合器按工作方式又可分為：通電結(jié)合電磁離合器和斷電結(jié)合電磁離合器。 （ 4）動作確實：使用板狀彈片，雖有強烈震動亦不會產(chǎn)生松動，耐久性佳。 ECU 通過采集電動機的電流，發(fā)電機電壓，發(fā)動機工況等信號判斷其系統(tǒng)工作狀況是否正常，一旦系統(tǒng)工作異常，助力將自動取消，同時 ECU 將進行故障診斷分析。 （ 2）電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩，使得低速時轉(zhuǎn)向盤能夠精確的回到中間位置，而且可以抑制高速回正過程中轉(zhuǎn)向盤的振蕩和超調(diào)，兼顧了車輛高、低速時的回正性能。 （ 7）電動助力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)具有良好的低溫工作性能，即使在 40℃ 的環(huán)境下， 電動助力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)也能很好地工作，具有更高的可靠性，安全性。控制策略用來決定電機的目標電流，并跟蹤該電流，使得電機輸出相應(yīng)的助力矩。避免在電機開始助力和結(jié)束助力時對轉(zhuǎn)向操縱產(chǎn)生影響。電流控制策略如圖 31 所示： EPS 系統(tǒng)的上層控制器用來確定電動機的目標電流 [14]。駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤后，隨著作用在轉(zhuǎn)向盤上的力的減小，轉(zhuǎn)向盤將在回正力矩的作用下回正。為提高高速行駛時駕駛的穩(wěn)定性，提出在死區(qū)范圍內(nèi)進行阻尼控制，適當加重轉(zhuǎn)向盤的阻力，最終體現(xiàn)在高速行駛時手感的“穩(wěn)重”。由于目前汽車蓄電池輸出功率的限制，使 EPS 系統(tǒng)助力電動機的扭矩有限，所以 EPS 系統(tǒng)最先應(yīng)用在小型車和家庭轎車上。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 國外應(yīng)用概況 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 國外的發(fā)展歷史 國外從 1979 年開始研究電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，至今已有 30 多年的歷史。他們最初針對客車開發(fā)出轉(zhuǎn)向軸助力式 EPS 系統(tǒng)，如今小齒輪助力式 EPS 系統(tǒng)開發(fā)也已獲成功。隨著 42V 電子系統(tǒng)在未來幾年大規(guī)模地進入市場，它將會促進電動轉(zhuǎn)向器應(yīng)用于大型豪華汽車上。但是我們正在奮起直追，逐步縮小自主開發(fā)的 EPS 系統(tǒng)與國外同類產(chǎn)品的技術(shù)差距。在汽車電動轉(zhuǎn)向產(chǎn)品的開發(fā)中，充分體現(xiàn)了我國市場經(jīng)濟競爭的特點，一些大專院校和企業(yè)相結(jié)合，國有、民營企業(yè)齊上陣，這種各方面競爭 20 的結(jié)果加快了開發(fā)的進度。據(jù)奧爾威咨詢統(tǒng)計， 2020 年我國 EPS系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)總產(chǎn)量為大約 萬套，維修和改裝市場大約使用 1 萬 ，庫存大約有1 萬多。助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術(shù)日趨完善。 3）控制策略 控制策略 [19]是影響助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一，也是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。目前，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普遍采用成本較低的直流有 刷電機。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中有兩個電機，其中一個與汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)相連接，作為轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)：另一個電機直接與轉(zhuǎn)向傳動軸連接，為駕駛員提供路感力矩。主控制器還可以對駕駛員的操作指令進行識別，判定在當前狀態(tài)下駕駛員的轉(zhuǎn)向操作是否合理。 24 圖 62 汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原 理 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點 由于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間沒有機械連接，是斷開的，通過總線傳輸必要的信息，故該系統(tǒng)也稱作柔性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)?；谲囁佟恳刂埔约捌渌嚓P(guān)參數(shù)基礎(chǔ)上的轉(zhuǎn)向比率（轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車輪轉(zhuǎn)角的比值）不斷變化，低速行駛時，轉(zhuǎn)向比率低，可以減少轉(zhuǎn)彎或停車時轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的角度；高速行駛時，轉(zhuǎn)向比率變大，獲得更好的直線行駛條件。 在未來，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將擁有性能更加優(yōu)越的硬件，無論是扭矩傳感器、電機還是 ECU，功能都將更加強大，可靠性更高。 大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，在此，我要感謝所有曾經(jīng)教導(dǎo)過我的老師和關(guān)心過我的同學(xué)，他們在我成長過程中給予了我很大的幫助，伴我成長。 EPS 系統(tǒng)以其特有的優(yōu)越性而受到青睞， EPS 系統(tǒng)涉及傳感器技術(shù)、微電子控制、現(xiàn)代控制理論和傳統(tǒng)的機械設(shè)計，代表未來汽車動力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向之一，將作為標配件裝備到汽車上，并將在動力轉(zhuǎn)向領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。從而為駕駛員提供更為真實的“路感”。去除了轉(zhuǎn)向柱等機械連接，完全避免了撞車事故中轉(zhuǎn)向柱對駕駛員的傷害；智能化的 ECU 根據(jù)汽車的行駛狀態(tài)判斷駕駛員的操作是否合理，并做出相應(yīng)的調(diào) 整；當汽車處于