汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點與應(yīng)用畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 14:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 駛時能以稍重的轉(zhuǎn)向手力進行穩(wěn)定操作，使操縱輕便性和穩(wěn)定性達到最合適的平衡狀態(tài)。為了保證轉(zhuǎn)向輕便性，要求增大轉(zhuǎn)向器的傳動比。但是，增大角傳動比雖然可以減小轉(zhuǎn)向盤上的手力，但同時也造成汽車對操縱的反應(yīng)減慢，甚至有可能導(dǎo)致駕駛員沒有能力來轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤進行緊急避障等轉(zhuǎn)向操作，即不夠“靈”。 機械式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計目標是保證汽車在各種行駛條件下將轉(zhuǎn)向盤上的手力保持在駕駛員能接受的合理范圍內(nèi)，同時保證適當?shù)霓D(zhuǎn)向靈敏度。但是機械式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)特點注定“輕”與“靈”矛盾的存在(包括變傳動比機械轉(zhuǎn)向器)， 而電液助力轉(zhuǎn)向系在一定程度上解決了這一矛盾。EHPS相比傳統(tǒng)HPS降低了能源損耗。但電液動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，不論ECHPS還是EHPS都與傳統(tǒng)的HPS一樣存在液壓油泄漏問題。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS(Electric Power Steering)把一個機械的系統(tǒng)和一個電控的電動馬達結(jié)合在一起形成的一個動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。與液壓系統(tǒng)不同的是，助力改由電機提供，因此，要有一個力矩傳感器來測量作用在方向盤上的力矩，由電子控制單元來計算所需要的力矩。作用在方向盤上的力矩曲線由一個電動助力機來分配。通過電動助力提供轉(zhuǎn)向所必須要的力，它通過一個減速器作用在轉(zhuǎn)向柱上，根據(jù)助力位置不同分為三種形式。由于EPS改由電機提供助力，助力大小由電控單元ECU實時調(diào)節(jié)與控制，可以較好解決汽車操縱時輕與靈的矛盾。第3章 EPS系統(tǒng)的組成原理及分類 EPS系統(tǒng)的組成電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同車上的結(jié)構(gòu)部件盡管不盡一樣，但其基本原理是一致的。系統(tǒng)通常由轉(zhuǎn)向（轉(zhuǎn)矩）傳感器、電子控制單元、電動機、電磁離合器和減速機構(gòu)等組成。汽車電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成如圖1所示。 EPS系統(tǒng)的工作原理電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是利用電動機作為助力源，根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車速等，由微機完成助力工作的，其控制框圖如圖2所示。 不轉(zhuǎn)向時，電動機不工作，EP系統(tǒng)處于STANDY狀態(tài)；當操縱轉(zhuǎn)向盤時，裝在轉(zhuǎn)向盤軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷檢測轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩，并由此產(chǎn)生一個電壓信號，該信號與車速信號同時輸入電子控制器，由控制器中的微機根據(jù)這些輸入信號進行運算處理，確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動機的電流和轉(zhuǎn)向，調(diào)整轉(zhuǎn)向的輔助動力。電動機的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器通過減速機構(gòu)減速增矩后，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。電子控制電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的核心是一個4kBROM和256kBRAM的8位微機。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號和車速信號經(jīng)過輸入接口送入微機，隨著車速的提高，通過微機控制相應(yīng)地降低助力電動機電流，以減少助力轉(zhuǎn)矩。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號也被送入微機，當發(fā)動機處于怠速時，由于供電不足，助力電動機和離合器不工作。點火開關(guān)的通斷（on/off）信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換接口送入微機，當點火開關(guān)斷開時，電動機和離合器不能工作。微機控制指令經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后送入電動機和離合器的驅(qū)動放大電路中，控制電動機的旋轉(zhuǎn)方向和離合器的結(jié)合。電動機的電流經(jīng)驅(qū)動放大回路、電流表A、A/D轉(zhuǎn)換接口反饋給微機，將電動機的實際電流與按微機指令應(yīng)給的電流相比較，調(diào)節(jié)電動機的實際電流，使兩者接近一致。 EPS系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)及工作原理EPS系統(tǒng)主要部件包括扭矩傳感器、電動機、電磁離合器、減速機構(gòu)車和電子控制單元等，其各自的工作原理如下： 扭矩傳感器EPS系統(tǒng)的傳感器信號包括轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號、汽車車速信號、汽車軸重信號和電機電流信號，前三者用于確定助力電機的助力大小和方向，后者用于電機的閉環(huán)控制。這些信號用來作為EPS系統(tǒng)的輸入信號，共同決定助力信號的輸出。因此傳感器信息融合是EPS系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。EPS系統(tǒng)扭矩傳感器主要有：電阻式轉(zhuǎn)向傳感器、非接觸式電感扭矩傳感器和其他類型傳感器，也有在轉(zhuǎn)向軸位置加一扭桿，通過測量扭桿的變型得到扭矩的大小和方向。電阻式轉(zhuǎn)向傳感器實際上是一個滑動可變電阻器，當操縱方向盤時，其電阻變化最終經(jīng)電路處理以電流的形式將轉(zhuǎn)矩信號送至BCUTM。這種傳感器體積大，易于磨損，在早期EPS系統(tǒng)中應(yīng)用較多。隨著非接觸式扭矩傳感器成本的降低，越來越多的廠商轉(zhuǎn)而采用這種精度高、體積小且壽命長的新型傳感器。圖3所示KOYO公司研制的非接觸式EPS系統(tǒng)扭矩傳感器原理圖，該裝置由安裝在輸入軸上的探測環(huán)1和探測環(huán)2，安裝在輸入軸上的另一個探測環(huán)探測線圈和補償線圈組成。 當方向盤轉(zhuǎn)動時，扭桿受轉(zhuǎn)動力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)，由于線圈產(chǎn)生扭矩且線圈固定不動，探測線圈與探測環(huán)之間的位置發(fā)生變化導(dǎo)致線圈磁阻變化，并最終反映扭矩的變化。 電動機助力電動機是EPS系統(tǒng)的動力源，它根據(jù)ECU輸出的控制指令在不同的工況下輸出不同的助力轉(zhuǎn)矩，對整個EPS系統(tǒng)性能影響很大。因此需要有良好的動態(tài)特性、調(diào)速特性和隨動特性并
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