汽車(chē)電子電氣第10章汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(完整版)
【正文】 7－橫拉桿 8－輸出軸 9－減速機(jī)構(gòu) 10－轉(zhuǎn)矩傳感器 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EPS）與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ HPS）相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）助力性能優(yōu) （ 2）效率高 （ 3）耗能少 （ 4） “路感 ”好 （ 5）回正性好 （ 6）對(duì)環(huán)境污染少 （ 7）可以獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)工作 （ 8）應(yīng)用范圍廣 （ 9）裝配性好易于布置 圖 3 轉(zhuǎn)矩傳感器基本原理圖 角，從而便可以知道轉(zhuǎn)向盤(pán)桿的轉(zhuǎn)矩。 (3)電動(dòng)機(jī) : EPS的動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，通常采用無(wú)刷永磁式直流電動(dòng)機(jī)，其功能是根據(jù) ECU的 指令產(chǎn)生相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。 (6) 電子控制單元（ ECU）： EPS的電子控制單元通常是一個(gè) 8位單片機(jī)系統(tǒng) ，是由一個(gè) 8位單片機(jī)，另加 一個(gè) 256字節(jié)的 RAM、 4KRAM及一個(gè) D/A轉(zhuǎn)換器 組成。 (4) F TR = K?x+ Fr K? ——彈性系數(shù)； Fr——路面對(duì)輪胎產(chǎn)生的隨機(jī)擾動(dòng)。依據(jù)對(duì)已有實(shí)車(chē)參數(shù)的擬合，提出了 Ka與車(chē)速 v的關(guān) 系表示如下 max Ka = te?kv t、 k——為系數(shù)，根據(jù)不同車(chē)型以及不同電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取不同的值。通過(guò)對(duì)多項(xiàng)式 Ac（ s）的分析，可 得系統(tǒng)穩(wěn)定的條件：的所有根的實(shí)部為負(fù)。 （ 2）在轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩較小的區(qū)域，提供的轉(zhuǎn)向助力較小或?yàn)榱?，且在不同?chē)速時(shí)，提供的助力 時(shí)機(jī)不同，這就保持了較好的轉(zhuǎn)向路感；在常用的快速轉(zhuǎn)向行駛區(qū)間，助力效果明顯，轉(zhuǎn) 向輕便，降低了駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度。 圖 8 轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性 （ 5）改變不同的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的參數(shù)，應(yīng)用該方法，可得到不同的助力特性。 ★ 回正控制 回正控制是為改善轉(zhuǎn)向回正特性的一種控制模式。 （ 12） 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制邏輯 圖 10 助力電動(dòng)機(jī)控制邏輯 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的控制流程 圖 11 控制軟件流程圖 五 .電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例和檢修 富士重工電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 1) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 核心是一個(gè)有 8k字節(jié) ROM和 256字節(jié) RAM的 8位單片機(jī) 圖 12 控制系統(tǒng)的電路框圖 10位 10位 2) 系統(tǒng)控制過(guò)程 系統(tǒng)控制過(guò)程一般包括助力轉(zhuǎn)矩控制過(guò)程和安全功能有關(guān)的控制過(guò)程。 4. 全電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn) 全電子控制的動(dòng)力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的 轉(zhuǎn)向作用力控制范圍寬 ，并能根據(jù)駕駛條件設(shè)置 最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作 用力特性 ，其特點(diǎn)主要是： （ 1）可以十分靈活地修改轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向角和車(chē)速信號(hào)的 軟件控制邏輯 ，并能自由地設(shè)置轉(zhuǎn)向助力特 性。 六 .電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺(tái)架試驗(yàn) 進(jìn)行電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能臺(tái)架試驗(yàn)的目的是求出在變負(fù)載條件下描述電動(dòng)助力 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的主要特性曲線(xiàn)，即表征電機(jī)轉(zhuǎn)矩（電流）、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩和車(chē)速三者 之間的關(guān)系曲線(xiàn)。該精密電阻 R的標(biāo)定曲線(xiàn)如圖 19所示，通過(guò)線(xiàn)性擬合可得該電阻 的阻值約為 。 （ 4）為提高轉(zhuǎn)向盤(pán)中間位置時(shí)的 路感 ，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)定轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩死 區(qū)范圍為 177。 思考題與習(xí)題 1. 簡(jiǎn)述對(duì)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本要求。 圖 20 轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性 輸出特性呈良好的線(xiàn)性關(guān)系 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性 圖 21無(wú)助力狀態(tài)下電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械特性 轉(zhuǎn)向和回正曲線(xiàn) 不重合 是由于彈簧負(fù)載箱滑動(dòng)端的運(yùn)動(dòng)摩擦及轉(zhuǎn)向系內(nèi)摩擦而造成的；左右 兩端的 尖峰 是齒條運(yùn)動(dòng)到 極限位置 時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)上 仍施加轉(zhuǎn)矩 而形成的。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能試驗(yàn)臺(tái) 試驗(yàn)對(duì)象 :電機(jī)為直流永磁式的轉(zhuǎn)向 軸助力式的 EPS. 額定功率 180w， 額定電壓 12v， 額定電流 30A， 額定轉(zhuǎn)矩 Nm， 額定轉(zhuǎn)速 1 200r/min， 用蝸輪蝸桿減速器速比 15： l。 （ 3）由于僅當(dāng)需要時(shí)電機(jī)才運(yùn)行，所以 動(dòng)力損耗和燃料消耗均可降到最低 。電子控制器將輸出的數(shù)字量經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為 模擬量 ，再將 其輸入 電流控制電路 。對(duì)于高速行駛，為防 止轉(zhuǎn)向回正超調(diào)，采用阻尼控制方式。該系統(tǒng)的核心是一個(gè)有 4KB ROM和 256KB RAM的 8位微機(jī)。原地轉(zhuǎn)向或車(chē)速較低時(shí)轉(zhuǎn)向助力增益較大， 轉(zhuǎn)向最輕便。由這兩個(gè)不等式可得到： 式（ 10）中后兩項(xiàng)含有小參數(shù) Jm、 rs，所以 Ka可表示為 (10) (11) 由此式可以看出，助力增益 Ka的取值只有滿(mǎn)足式（ 11）時(shí)該
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