本田飛度電動助力轉向系統(tǒng)設計畢業(yè)設計-資料下載頁
2024-11-30 17:13本頁面
【導讀】它根據(jù)作用在轉向盤上的轉矩信號和變速器輸出軸上的車速。輔助力,協(xié)助駕駛員進行轉向操作,并獲得最佳轉向特性的伺服系統(tǒng)。性,減少環(huán)境的污染。因此,該系統(tǒng)一經提出,就受到許多大汽車公司的重視,并進行開發(fā)和研究,未來的轉向系統(tǒng)中電動助力轉向將成為轉向系統(tǒng)主流。電子控制單元、無刷直流電動機、電磁離合器和減速機構等部分組成。相應的軟件及控制算法的協(xié)助下，共同實現(xiàn)轉向助力的功能。了設計計算和校核。
【正文】 圖 24 電磁離合器的工作原理 如圖 24，為單片式電磁離合器的工作原理圖。當電磁離合器控制電 流通過滑環(huán)進入電磁離合器線圈時，主動輪產生電磁吸力，帶花鍵的壓板被吸引與主動輪壓緊，于是電動機的動力經過軸、主動輪、壓板、花鍵和從動軸傳遞給執(zhí)行機構。 電動式 EPS 系統(tǒng)中的電磁離合器主要是起到安全保護的作用，當 EPS系統(tǒng)發(fā)生故障、助力電機工作電流過大等情況下，電磁離合器會及時切斷，汽車仍可以以傳統(tǒng)的機械轉向裝置進行工作，從而保障整 個系統(tǒng)和行車的安全。為了不使電動機和電磁離合器的慣性影響轉向系的工作，離合器應及時分離，以切斷輔助動力。 減速機構 EPS 系統(tǒng)的減速機構與電動機相連，起降速增扭作用。常采用蝸輪蝸桿機構、滾珠螺桿螺母、行星齒輪機構等。有的 EPS 系統(tǒng)還配有離合器，裝在減速機構一側，是為了保證 EPS 系統(tǒng)只在預先設定的車速行駛范圍內起作用。當車速達到其一值時，離合器分離，電動機停止工作，轉向系統(tǒng)轉為手動轉向。另外，當電動機發(fā)生故障時，離合器將自動分離。常見的減1— 滑環(huán) 2— 線圈 3— 壓板 4— 花鍵 5— 從動軸 6— 主動輪 7— 滾珠軸承 13 速方式包括齒輪機構減速、蝸輪蝸桿機構減速、球螺旋減速機構、雙排行星齒輪 減速等。值得注意的是，減速比的大小和電動機的功率、轉動慣量和前橋載荷有關。 飛度的減速機構是蝸輪蝸桿機構，由與助力電機的電樞做成一體的蝸桿和與小齒輪固定成一體的蝸輪組成，為了減小噪聲和沖擊，蝸輪采用樹脂材料，助力電機輸出軸的支撐部位上裝設有橡膠減震器。 轉矩傳感器 飛度轎車的扭矩傳感器是非接觸式扭矩傳感器，屬于電感式扭矩傳感器，它安裝在輸入軸 /小齒輪軸的周圍，由線圈，磁芯和扭桿等組成。 線圈固定在塑料殼里面，磁芯能在輸入軸 /小齒輪軸上上下移動，扭桿的上端通過圓柱銷連接轉向軸，傳遞駕駛員轉動方向盤時輸入的扭 矩，扭桿的下端是接小齒輪輸出軸，是傳遞路面轉向阻力扭矩，扭桿在這兩個扭矩的作用下，產生扭轉變形，這個工作過程與液壓助力轉向中轉向控制閥的扭桿的工作過程是一樣的。 磁芯上下移動在線圈中產生的感應電壓的變化信號，就反映出扭矩大小的信號，信號經過處理后，輸出到控制單元。在輸入軸與小齒輪軸上分別安裝了導桿，磁芯有斜紋槽和垂直槽，斜紋槽插入輸入軸的導桿，垂直槽插入小齒輪軸的導桿。當扭桿受扭矩時，扭桿的上下端就有角應變，產生角變形，使輸入與輸出端之間轉動了一個角度，磁芯在斜紋槽中受輸入軸導桿的接觸力，它垂直于斜槽，可沿 水平和垂直方向分解，產生水平分力和垂直分力，水平分力被垂直槽約束，磁芯不能轉動，而垂直分力則沒有被約束，磁芯可以沿垂直槽上下運動。 工作過程是 駕駛員左轉動方向盤（從上往下看）時，在扭桿承受向上的扭矩，致使磁芯受到輸入軸上導桿垂直向下的分力作用，磁芯向下運動，向下運動的位移與扭桿所受到的扭矩成正比。這個微小的位移引起線圈中電感的微小變化，電感的微小變化被放大電路放大后，送給 ECU， ECU 綜合扭矩傳感器信號和車速信號，控制助力電機產生向上的助力扭矩，輔助駕駛員轉向，同理，駕駛員向右轉向時，磁芯向上運動，直線行駛 時，磁芯處于中間位置。可見，扭矩傳感器的功能是通過磁芯位置的變化來反映加在扭桿上扭矩的大小和方向。為了消除誤差，必須減小斜槽中導桿和磁閥接觸的間隙，磁閥上的回位彈簧就是起到消除間隙的作用的。 14 EPS 系統(tǒng)的控制單元（ ECU） 圖 25 電子控制系統(tǒng)的基本結構 電子控制單元 ECU 作為 EPS 系統(tǒng)的關鍵部件 ,主要有微處理器、與傳感器輸入信號相匹配的接口電路、微處理器內置的模數(shù)轉換器 (A/D)和脈沖寬度調制器（ PWM） 、監(jiān)測微處理器工作的監(jiān)測電路， 無刷直流電動機的驅動電路和場效應管（ MOSFET）組成的放大驅動電路等部分組成。其基本工作原理如下： 轉向時，控制單元根據(jù)測到傳感器的信號以及電機的電流 /電壓信號，判斷汽車的轉向狀態(tài)（轉向或回正），向驅動單元發(fā)出控制指令，通過電機驅動芯片使 MOSFET 按一定的占空比導通，使電機按方向盤轉動的速度和方向產生所需的助力轉 力 矩，協(xié)助駕駛員進行轉向操縱。 電控單元根據(jù)各傳感器輸入的信號通過查詢控制策略表確定控制參數(shù)，并根據(jù)控制參數(shù)控制電動機轉動。另外，電控單元還需要對系統(tǒng)進行故障診斷，一旦發(fā)現(xiàn)故障，將中斷對電 動機供電， EPS 系統(tǒng)的故障指示燈點亮，并將故障以代碼的形式進行存儲記憶。 轉向控制（包括常規(guī)控制、回正控制和阻尼控制）是 EPS 系統(tǒng)開發(fā)的核心之一， EPS 系統(tǒng)根據(jù)檢測到的車速，轉向盤扭矩和轉速信號確定車；輛的運動狀態(tài)，以此來控制助力電機產生相應大小和方向的輔助力。 汽車在低速行駛進行轉向時，電控單元對電動機進行常規(guī)控制，由于要求電動機的端電壓隨轉向盤轉速的提高而增大，所以場效應管的占空比將隨轉向盤轉速的提高而增大。這樣使轉向機具有較好的轉向響應，轉向操縱靈敏輕便。以前的 EPS 系統(tǒng)大多數(shù)是在汽車低速時才助力，當 車速高于 43～ 52KM/H 時，停止電機的助力并切斷電磁離合器。在本次設計中，采扭矩傳感器 車速傳感器 發(fā)動機點火信號 點火開關 12V 蓄電池 輸 入處理電路 E ＣＵ單元 輸出及監(jiān)控電路 自診斷控制端 離合器 直流電機 EPS 指示 15 用全程助力方式：汽車在高速行駛時仍不切斷離合器，利用電動機本身和其內部電路構成的回路對汽車原有的轉向系統(tǒng)增加一個阻尼，這樣能夠進一步提高汽車在高速行駛的穩(wěn)定性，更進一步降低了汽車高速轉向變道時方向盤“發(fā)飄”的現(xiàn)象，提高駕駛員駕駛的舒適性。 回正控制可以改善轉向盤的回正性。在汽車低速行駛過程中，當轉向盤轉動后回到中位時，電控單元對電動機進行回正控制，電動機將產生一個與電動機轉速成正比的阻力矩，電控單元將使電動機電流逐漸減小，使轉向車 輪迅速回正，汽車將具有良好的回正特性。阻尼控制可以衰減汽車高速行駛時出現(xiàn)的轉向盤抖動現(xiàn)象，消除了轉向車輪因路面輸入引起的擺振現(xiàn)象。其原理為電動機繞組發(fā)生短路時，電動機將產生一個大小與其轉速成正比的反向轉矩，電控單元就是利用這一特性對電動機進行阻尼控制的。在 EPS 系統(tǒng)中，由于電動機的轉動慣量，系統(tǒng)的轉動慣量要大于傳統(tǒng)的轉動慣量，因此，當電動機轉動慣量較大時，阻尼控制是很有效的方法之一。當電動機轉矩小于設定值，轉速大于阻尼控制表中的數(shù)據(jù)，如：方向盤轉速很高，但沒有對方向盤施加作用（引起方向盤的抖動），即需要阻尼 控制，以提高路面路感。 16 17
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