汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點(diǎn)與應(yīng)用畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 14:33 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 駛時(shí)能以稍重的轉(zhuǎn)向手力進(jìn)行穩(wěn)定操作，使操縱輕便性和穩(wěn)定性達(dá)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(dòng)比。但是，增大角傳動(dòng)比雖然可以減小轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力，但同時(shí)也造成汽車(chē)對(duì)操縱的反應(yīng)減慢，甚至有可能導(dǎo)致駕駛員沒(méi)有能力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)進(jìn)行緊急避障等轉(zhuǎn)向操作，即不夠“靈”。 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是保證汽車(chē)在各種行駛條件下將轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力保持在駕駛員能接受的合理范圍內(nèi)，同時(shí)保證適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向靈敏度。但是機(jī)械式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)注定“輕”與“靈”矛盾的存在(包括變傳動(dòng)比機(jī)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(dòng)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(wèn)題。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS(Electric Power Steering)把一個(gè)機(jī)械的系統(tǒng)和一個(gè)電控的電動(dòng)馬達(dá)結(jié)合在一起形成的一個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。與液壓系統(tǒng)不同的是，助力改由電機(jī)提供，因此，要有一個(gè)力矩傳感器來(lái)測(cè)量作用在方向盤(pán)上的力矩，由電子控制單元來(lái)計(jì)算所需要的力矩。作用在方向盤(pán)上的力矩曲線由一個(gè)電動(dòng)助力機(jī)來(lái)分配。通過(guò)電動(dòng)助力提供轉(zhuǎn)向所必須要的力，它通過(guò)一個(gè)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(jī)提供助力，助力大小由電控單元ECU實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與控制，可以較好解決汽車(chē)操縱時(shí)輕與靈的矛盾。第3章 EPS系統(tǒng)的組成原理及分類(lèi) EPS系統(tǒng)的組成電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同車(chē)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(dòng)機(jī)、電磁離合器和減速機(jī)構(gòu)等組成。汽車(chē)電子控制動(dòng)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(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是利用電動(dòng)機(jī)作為助力源，根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車(chē)速等，由微機(jī)完成助力工作的，其控制框圖如圖2所示。 不轉(zhuǎn)向時(shí)，電動(dòng)機(jī)不工作，EP系統(tǒng)處于STANDY狀態(tài)；當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，裝在轉(zhuǎn)向盤(pán)軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷檢測(cè)轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩，并由此產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)，該信號(hào)與車(chē)速信號(hào)同時(shí)輸入電子控制器，由控制器中的微機(jī)根據(jù)這些輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動(dòng)機(jī)的電流和轉(zhuǎn)向，調(diào)整轉(zhuǎn)向的輔助動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器通過(guò)減速機(jī)構(gòu)減速增矩后，加在汽車(chē)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的核心是一個(gè)4kBROM和256kBRAM的8位微機(jī)。轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩信號(hào)和車(chē)速信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入接口送入微機(jī)，隨著車(chē)速的提高，通過(guò)微機(jī)控制相應(yīng)地降低助力電動(dòng)機(jī)電流，以減少助力轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)也被送入微機(jī)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速時(shí)，由于供電不足，助力電動(dòng)機(jī)和離合器不工作。點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的通斷（on/off）信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換接口送入微機(jī)，當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)和離合器不能工作。微機(jī)控制指令經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后送入電動(dòng)機(jī)和離合器的驅(qū)動(dòng)放大電路中，控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和離合器的結(jié)合。電動(dòng)機(jī)的電流經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大回路、電流表A、A/D轉(zhuǎn)換接口反饋給微機(jī)，將電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流與按微機(jī)指令應(yīng)給的電流相比較，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的實(shí)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(dòng)機(jī)、電磁離合器、減速機(jī)構(gòu)車(chē)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(hào)包括轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩信號(hào)、汽車(chē)車(chē)速信號(hào)、汽車(chē)軸重信號(hào)和電機(jī)電流信號(hào)，前三者用于確定助力電機(jī)的助力大小和方向，后者用于電機(jī)的閉環(huán)控制。這些信號(hào)用來(lái)作為EPS系統(tǒng)的輸入信號(hào)，共同決定助力信號(hào)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(lèi)型傳感器，也有在轉(zhuǎn)向軸位置加一扭桿，通過(guò)測(cè)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(shí)際上是一個(gè)滑動(dòng)可變電阻器，當(dāng)操縱方向盤(pán)時(shí)，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(hào)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(lái)越多的廠商轉(zhuǎn)而采用這種精度高、體積小且壽命長(zhǎng)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(cè)環(huán)1和探測(cè)環(huán)2，安裝在輸入軸上的另一個(gè)探測(cè)環(huán)探測(cè)線圈和補(bǔ)償線圈組成。 當(dāng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扭桿受轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)，探測(cè)線圈與探測(cè)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(dòng)機(jī)助力電動(dòng)機(jī)是EPS系統(tǒng)的動(dòng)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(duì)整個(gè)EPS系統(tǒng)性能影響很大。因此需要有良好的動(dòng)態(tài)特性、調(diào)速特性和隨動(dòng)特性并
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