【正文】 轉(zhuǎn)矩 — 電動(dòng)機(jī) 助力電流的理論關(guān)系 助力控制是汽車在低速行駛過(guò)程中進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，為減輕轉(zhuǎn)向盤的操縱力，使其轉(zhuǎn)向操縱輕便，靈敏，可通過(guò)減速機(jī)構(gòu)把電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩作用到機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的一種基本控制模式。如圖 19 (8)將 2 個(gè)選擇信號(hào)合并后與 DAQ 助手的數(shù)據(jù)端連接，加入 While 循環(huán)后，程序設(shè)計(jì)完成。 信號(hào)模擬輸出的過(guò)程： (1) USB6008 數(shù)據(jù)采集卡通過(guò) USB 與計(jì)算機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)完成之后，打開(kāi) LABVIEW軟件，創(chuàng)建 DAQ 助手。與傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言比較， LABVIEW 圖形編程方式能夠節(jié)省 85％以上的程序開(kāi)發(fā)時(shí)間，其運(yùn)行速度卻 幾乎不受影響，體現(xiàn)出了極高的效率。虛擬儀器的起源可以追溯到 20 世紀(jì) 70 年代，那時(shí)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)在國(guó)防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。 圖 同相比例運(yùn)算放大器電路圖 如圖： 是同相比例運(yùn)算電路，根據(jù)理想運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)的分析依據(jù)： 0uui ? () fi ii? （ ） 由圖 可列出 14 11 RuRui ii ???? ? （ ） FiFf RuuR uui 00 ???? ? （ ） 由此得出 iF uRRu ???????? ?? 10 1 （ ） 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)則為 10 1 RRuuA Fiuf ??? （ ） 可見(jiàn) 0u 與 iu 間的比例關(guān)系也可以 認(rèn)為與運(yùn)算放大器本身的參數(shù)無(wú)關(guān)，其精度和穩(wěn) 定性都很高。 圖 USB6008數(shù)據(jù)采集卡 12 圖 USB6008 數(shù)據(jù)采集卡 引腳圖 選擇理由： NI USB6008 數(shù)據(jù)采集卡具有基本的數(shù)據(jù)采集功能，能夠滿足電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，而且也具備功能優(yōu)、價(jià)格低、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。 圖 總體布置框圖 11 數(shù)據(jù)采集 卡 數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)采用 LABVIEW 配套的數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)的采集和反饋都經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)的通訊通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)相連，直接與軟件建立聯(lián)系 。這里將圖中助力曲線分為三個(gè)區(qū)， 0≤ dT ≤ 0dT 區(qū) 為無(wú)助力區(qū)， 0dT ≤ dT ≤ maxdT 區(qū)為助力變化 8 圖 EPS 典型助力曲線 （ 1）直線型助力特性 圖 為直線型助力特性曲線，它的特點(diǎn)是在助力變化區(qū)，助力與方向盤扭矩成線性關(guān)系。 （ 3）原地轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)向阻力矩相當(dāng)大，此時(shí)應(yīng)盡可能發(fā)揮較大的助力轉(zhuǎn)向效果，且助力矩增幅應(yīng)較大。 電路連接圖 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 ECU 激勵(lì)信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 ECU 激勵(lì)信號(hào)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集卡、電壓放大器、數(shù)控模塊和電機(jī)組成。其線路圖為：產(chǎn)生的信號(hào)→數(shù)據(jù)采集卡→電壓調(diào)節(jié)器→ ECU→電機(jī)。 20xx 轎車銷量在 200 多萬(wàn)輛， ~ 的轎車銷量在5060 萬(wàn)輛左右，說(shuō)明裝配電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器產(chǎn)品的市場(chǎng)潛力還是很大的。市區(qū)型開(kāi)關(guān)還與油門相關(guān)， 使得在踩油門加速和松油門減速時(shí)，轉(zhuǎn)向更平滑。 經(jīng)過(guò) 20 幾年的發(fā)展， EPS 技術(shù)日趨完善。 （ 3）實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢測(cè) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 ECU 激勵(lì)信號(hào)系統(tǒng)主要的影響信號(hào)有 2 種：車速信號(hào)和扭矩信號(hào)。這樣增加了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電機(jī)部分的阻尼也使得車輪的反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向前輪擺振大大減小。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 ECU 激勵(lì)信號(hào)系統(tǒng)的作用主要是通過(guò)調(diào) 節(jié)信號(hào)的大小來(lái)測(cè)量出電動(dòng)機(jī)輸出端電流值，繪制出同一車速下，不同扭矩與電動(dòng)機(jī)輸出電流之間的曲線圖，在與理論分析得到的扭矩 — 電動(dòng)機(jī)輸出電流曲線圖進(jìn)行對(duì)比，從而檢測(cè)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 全套圖紙，加 153893706 關(guān)鍵詞 ： LABVIEW 虛擬儀器； ECU 激勵(lì)信號(hào)；數(shù)據(jù)采集卡； ECU；轉(zhuǎn)向助力 II ABSTRACT This design introduces the electric power steering system ponents of ECU stimulus, the system structure and working principle of the analysis and research, a system software and hardware connection circuit diagram, and draws a different speed and the motor output torque under the current diagram between the curves. On the hardware side, the system of data acquisition card, voltage amplifier and ECU were analyzed and choice。 最后，本設(shè)計(jì)進(jìn)行了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 ECU 激勵(lì)信號(hào) 系統(tǒng)的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明， 激勵(lì)信號(hào)設(shè)計(jì) 是合 理 的，取得的結(jié)果符合汽車行駛時(shí)的工況。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 ECU 激勵(lì)信號(hào)系統(tǒng)就是用 LABVIEW 軟件生成的信號(hào)模擬實(shí)際通過(guò)傳感器得到的信號(hào)（如車速信號(hào)，扭矩信號(hào)），并將生成的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡送給 ECU，ECU 通過(guò)內(nèi)部的運(yùn)算后送給電動(dòng)機(jī)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娏鳎瑥亩刂齐妱?dòng)機(jī)的助力大小。 3．增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向跟隨性和可靠性 在 EPS 系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)與助力機(jī)構(gòu)直接相連以使其能量直接用于車輪的轉(zhuǎn)向。尤其注意的是，如果輸出信號(hào)的電壓與接收儀器的允許電壓不相符合，那將連接一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器，將輸入電壓調(diào)節(jié)到一起所允許的范圍內(nèi)。上世紀(jì)九十年代初期，日本鈴木，本田，三菱，美國(guó) Delph 汽車公司，德國(guó) ZF 等公司相繼推出了自己的 EPS,并裝配在 Ford Fiesta 和 Mazda323F 等車上，此后 EPS 技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。這樣即使汽車行駛到高速公路時(shí)駕駛員忘記切 換開(kāi)關(guān)也不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。說(shuō)明齒輪齒條式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器產(chǎn)品已逐漸打開(kāi)了市場(chǎng)。 本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 （ 1）電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 ECU激勵(lì)信號(hào)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 ECU激勵(lì)信號(hào)系統(tǒng)主要是將由 LABVIEW軟件生成的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡送給 ECU，然后 ECU通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算后輸出適當(dāng)?shù)碾娏骺刂齐妱?dòng)機(jī)。然后將軟件與硬件連接起來(lái)，通過(guò)控制信號(hào)的大小來(lái)檢測(cè)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的好壞。 （ 2）在低速行駛低速轉(zhuǎn)向過(guò)程中，為使轉(zhuǎn)向輕便，降低駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，助力效果應(yīng)當(dāng)明顯。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)典型的助力曲線 EPS 的助力特性具有多種曲線形式，圖 為三種典型的 EPS 助力特性曲線。 10 第 3 章 硬件的設(shè)計(jì) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 ECU 激勵(lì)信號(hào) 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 ECU 激勵(lì)信號(hào) 系統(tǒng)大體上是由 LABVIEW 產(chǎn)生的信號(hào) 、數(shù)據(jù)采集 卡 、數(shù)控模塊 和驅(qū)動(dòng)部分組成，總體的框圖如圖 所示 。上述套件僅供學(xué)生使用，是功能優(yōu)、價(jià)格低、實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)習(xí)工具。 LM324 的引腳圖如下： 13 圖 LM324 引腳圖 LM324 的特點(diǎn)： ： 332V 低偏置電流：最大 100nA 引腳排列 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 同相輸入比例運(yùn)算放大器 如果輸入信號(hào)從同相輸入端引 入的運(yùn)算，便是同相運(yùn)算。從發(fā)展史看，電子測(cè)量?jī)x器經(jīng)歷了由模擬儀器、智能儀器到虛擬儀器，由于計(jì)算機(jī)性能以摩爾定律（每半年提高一倍）飛速發(fā)展，已把傳統(tǒng)儀器遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋到后面，并給虛擬儀器生產(chǎn)廠家不斷帶來(lái)較高的技術(shù)更新速率。 總之，由于 LABVIEW 能夠?yàn)橛脩籼峁┖?jiǎn)明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠?qū)⒎爆崗?fù)雜的語(yǔ)言編程簡(jiǎn)化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來(lái)，十分省時(shí)簡(jiǎn)便，深受用戶青睞。程序框圖是程序的源代碼 ,可以把它想象為傳統(tǒng)儀器里用來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器功能的零部件。如圖 車速信號(hào)與扭矩信號(hào)圖 (7)在程序面板上創(chuàng)建 2 個(gè)選擇信號(hào)， 分別選擇車速信號(hào)與扭矩信號(hào)的輸出通道AO0 和 AO1。 實(shí)驗(yàn)儀器 筆記本一臺(tái) ,USB6008 數(shù)據(jù)采集卡 ,電壓放大器 , ECU ,吉利轎車 ,萬(wàn)用表 ,電路連接線若干。 m、車速在 10~ km/h 時(shí)設(shè)定值為 9N （ 4）觀察吉利汽車 ECU 的引腳圖，找到車速信號(hào)引腳和扭矩信號(hào)引腳分別為 AB4,用電路連線從引腳處引出 2 跟線作為信號(hào)的接收端，然后將 USB6008 的 A1 通道與扭矩信號(hào)連線連接，電壓放大器的輸出端與車速信號(hào)連線連接。 m后，輸入扭矩越大，電動(dòng)機(jī)輸出扭矩越大，電流也越大；到輸入扭矩為 9N 2. 繪制出 相同車速下，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力值隨方向盤轉(zhuǎn)矩的增大基本呈線性減小 ； 3． 在不同的車速下，車速快時(shí)的電動(dòng)助力小于車速慢時(shí)的電動(dòng)助力。 通過(guò)對(duì) ECU 激勵(lì)信號(hào)設(shè)計(jì)的研究，本文得到了一些有益的結(jié)論，但 由于時(shí)間和條件的限制，認(rèn)為還有進(jìn)一步的工作要做。