【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)態(tài)性能相機(jī)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(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)有一定困難。 (4)．提高了操縱穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)汽車在高速行駛時(shí)過(guò)度轉(zhuǎn)向的方法測(cè)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(gè)過(guò)度的轉(zhuǎn)角迫使它側(cè)傾，在短時(shí)間的自回正過(guò)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力來(lái)自于電機(jī)。通過(guò)軟件編程和硬件控制，可得到覆蓋整個(gè)車速的可變轉(zhuǎn)向力?？勺冝D(zhuǎn)向力的大小取決于轉(zhuǎn)向力矩和車速。無(wú)論是停車，低速或高速行駛時(shí)，它都能提供可靠的，可控性好的感覺，而且更易于車場(chǎng)操作。對(duì)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(fèi)用很高，要想獲得可變轉(zhuǎn)向力矩，必須增加額外的控制器和其它硬件。但在電動(dòng)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(guò)對(duì)軟件的重新編寫就可獲得，并且所需費(fèi)用很小。 (6)．采用“綠色能源”，適應(yīng)現(xiàn)代汽車的要求。電動(dòng)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(shuō)該系統(tǒng)順應(yīng)了綠色化的時(shí)代趨勢(shì)。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(duì)環(huán)境造成污染。(7)．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jì)，所以不需要對(duì)不同的系統(tǒng)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、加工等，不但節(jié)省了費(fèi)用，也為設(shè)計(jì)不同的系統(tǒng)提供了極大的靈活性，而且更易于生產(chǎn)線裝配。由于沒有油泵、油管和發(fā)動(dòng)機(jī)上的皮帶輪，使得工程師們?cè)O(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)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(jì)在一起或單獨(dú)設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)部件的空間利用率極高。該系統(tǒng)省去了裝于發(fā)動(dòng)機(jī)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(fèi)者在買車時(shí)非常關(guān)心車輛的維護(hù)與保養(yǎng)問題。裝有電動(dòng)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(shí)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(gè)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(dòng)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(chǔ)油罐等部件，零件數(shù)目大大減少，減少了裝配的工作量，節(jié)省了裝配時(shí)間，提高了裝配效率。(9)．裝配性好且易于布置。因?yàn)镋PS系統(tǒng)零部件數(shù)目少，主要部件均可以組合在一起，所以整體外形尺寸比HPS小，這位整車布置帶來(lái)方便，且易于在裝配線上安裝。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自20世紀(jì)80年代中期初提出以來(lái)，已大量裝備于日本美國(guó)歐洲的中小排量車中，國(guó)內(nèi)的本田飛度，昌河北斗星，夏利，吉利等車型也采用電動(dòng)助力系統(tǒng)EPS。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(jī)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)。本課題研究的重點(diǎn)是對(duì)汽車EPS電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)解析。 EPS的關(guān)鍵部件及關(guān)鍵技術(shù)EPS主要由扭距傳感器、車速傳感器、電子控制單元、電磁離合器 、減速機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)、等組成。(1). 高性價(jià)比的傳感器技術(shù)EPS要向駕駛員提供良好的駕駛路感，提高輛行駛安全性，必須以獲得準(zhǔn)確的車輛狀態(tài)信息和駕駛員指令為前提。因而可靠而耐用且成本低廉的傳感器成為影響EPS成本和性能的重要因素。（2）．控制策略開發(fā)傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要起到助力轉(zhuǎn)向、降低駕駛員負(fù)荷的作用，而車輛高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向過(guò)輕等一些影響車輛高速行駛穩(wěn)定性和安全性的問題在液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中難以解決。而在EPS中，這一問題可以通過(guò)合理設(shè)計(jì)控制策略來(lái)解決。（3）. 助力電機(jī)隨著EPS逐漸在中高級(jí)轎車上的應(yīng)用，電機(jī) 的輸出扭矩和輸出功率也越來(lái)越大，而車輛所能提供安裝空間的有限性和車輛輕量化設(shè)計(jì)的要求使得減小電機(jī)體積、提高電機(jī)比功率成為EPS電機(jī)開發(fā)的重要課題?；贓PS對(duì)電機(jī)高比功率和低噪聲的特殊要求，無(wú)刷直流電機(jī)已經(jīng)成為各中高檔EPS的必然選擇，開發(fā)高性價(jià)比的無(wú)刷電機(jī)將是影響EPS應(yīng)用范圍的重要因素之一。（4）. ECU硬件開發(fā)ECU是EPS的核心控制部件，ECU故障直接影響車輛的行駛安全和使用。有由于車輛布置的需要，ECU不得不布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，車外環(huán)境溫度也隨季節(jié)和輛所處的地理位置在大范圍內(nèi)變化，同時(shí)由于ECU本身的工作電流導(dǎo)致其發(fā)熱，ECU必須能在一40～125℃ 甚至150 oC下穩(wěn)定工作，此外ECU必須具有良好的防水性能。(5). 故障診斷和處理技術(shù)EPS需要根據(jù)來(lái)自車速傳感器、方向盤扭矩傳感器、方向盤力矩傳感器的各種信號(hào)決定控制策略。高端的EPS甚至可能用到車輛側(cè)向加速度信號(hào)、車輛橫擺角速度信號(hào)，以及來(lái)自ABS、ESP的各種信號(hào)。每種傳感器信號(hào)甚至控制器本身都有一定的故障概率，EPS必須能夠識(shí)別各種可能的故障，區(qū)分故障等級(jí)，并做出適當(dāng)處理，以保證車輛的行駛安全性。(6). 蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)特性決定其高效率輸出區(qū)域?yàn)楦咚俚团ぞ?，同時(shí)由于電機(jī)體積的限制，其輸出扭矩不可能很大，要滿足轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求必須對(duì)其進(jìn)行減速增扭，蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)以其較小的體積和大減速比而成為EPS減速機(jī)構(gòu)的唯一選擇。但是蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的效率較低、磨損嚴(yán)重等因素成為影響EPS性能的重要因素。為了提高其傳動(dòng)效率、降低磨損，EPS用蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)都采用雙頭蝸桿。在設(shè)計(jì)時(shí)，合理選擇蝸輪蝸桿嚙合區(qū)域、調(diào)整嚙合線形狀，使之更容易形成承載油膜。目前EPS用蝸輪多采用具有良好潤(rùn)滑性和耐磨性的尼龍材料制造。(7). 齒輪齒條嚙合設(shè)計(jì)EPS中齒輪齒條的受力狀態(tài)與傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有非常大的區(qū)別。在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，多數(shù)情況下駕駛員的轉(zhuǎn)向力矩只有3～5 Nm，齒輪與齒條之間的接觸力只有600—1 000 N。而在管柱式、小齒輪式、雙小齒輪式EPS中齒輪與齒條之間的接觸力將達(dá)到5 000 N甚至10 000 N。因而EPS對(duì)齒輪的強(qiáng)度和齒輪齒條耐磨性能的要求將遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在參數(shù)設(shè)計(jì)、材料選擇、制造工藝控制等方面也需要更加嚴(yán)格。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的布置圖扭矩傳感器的功能是測(cè)量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩大小與方向，以及轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小和方向。車速傳感器的功能是測(cè)量汽車行駛速度。這些信號(hào)都是 的控制信號(hào)。扭矩測(cè)量系統(tǒng)比較復(fù)雜且成本較高，所以精確、可靠、低成本的扭 矩傳感器是決定能否占領(lǐng)市場(chǎng)的關(guān)鍵因素之一。目前采用較多的是在轉(zhuǎn)向軸位置加一扭桿，通過(guò)測(cè)量扭桿的變形得到扭矩。另外也有采用非接觸式扭矩傳感器所示的非接觸式扭矩傳感器中有一對(duì)磁極環(huán)，其原理是：當(dāng)輸入軸與輸出軸之間發(fā)生相對(duì)扭轉(zhuǎn)位移時(shí)，磁極環(huán)之間的空氣間隙發(fā)生變化，從而引起電磁感應(yīng)系數(shù)變化。非接觸式扭矩傳感器的優(yōu)點(diǎn)是體積小，精度高，缺點(diǎn)是成本較高。 非接觸式扭矩傳感器離合器采用干式電磁離合器，其功用是保證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)定范圍時(shí)，離合器斷開，電動(dòng)機(jī)不再提供助力，轉(zhuǎn)入手動(dòng)狀態(tài)。為了提高性能，離合器設(shè)計(jì)成具有辭遲滯特性，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)離合。干式單片電磁離合器的工作原理如圖所示。工作電壓為DC12V,線圈電阻(20攝氏度時(shí))為19..5d。當(dāng)電流通過(guò)滑環(huán)進(jìn)入離合器線圈時(shí)，主動(dòng)輪產(chǎn)生電磁吸力，帶花鍵的壓板被吸引與主動(dòng)輪壓緊，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)軸、主動(dòng)輪、壓板、花鍵、從動(dòng)軸傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電磁離合器由于轉(zhuǎn)向助力的工作范圍限定在某一定速度區(qū)域內(nèi)，所以離合器一般設(shè)定一個(gè)車速范圍，例如當(dāng)車速超過(guò)30KM/h時(shí)，離合器便分離，電動(dòng)機(jī)也停止了工作，這時(shí)就沒有輔助轉(zhuǎn)向的作用。當(dāng)電動(dòng)機(jī)