电动助力转向系统的研究及分析
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第1章绪论1.1电动助力转向系统概述随着科学技术的飞速发展,汽车各方面的性能都有了很大的发展,但同时人们对汽车的性能也有了更高的要求。
为了取得更好的汽车性能,充分利用机械和电子两方面的优势,提供机电一体化的解决方案,日益被业界人士推崇为有效的应对策略。
虽然汽车是机械技术的完美再现,但是由于机械技术在短期内不会再有很大的突破,而电子技术正越来越体现出其相对而言更优越的地方,所以研制机、电相结合的汽车相关部件正成为当前的主要趋势。
转向系统作为汽车的一个重要组成部分,也同样顺应这样的发展趋势。
就目前而言,应当说也已经找到了比较完美的解决方案。
汽车助力转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。
其作用是使汽车在行驶过程中能够按照驾驶员的意图,适时地改变其行驶方向,能与行驶系统配合共同保持汽车持续稳定地行驶。
汽车方向盘助力系统经历了从机械助力到液压助力(hydraulic Power steering HPS)再到电子液压助力系统(electric hydraulic power steering EHPS)这三个阶段的演变。
经过多年的探索,电动助力转向(Electric Power Steering ,简称EPS)作为一种全新的动力转向模式走入了业界的视野,并且很快成为动力转向系统研究与开发的的热点。
由于电动助力转向系统相对于液压动力转向系统有着诸多的优点,因此电动助力转向系统及其相关配套的部件的研究与开发正愈来愈备受各主要汽车生产企业的青睐。
电动助力转向系统(EPS,Electric Power Steering)是未来转向系统的发展方向。
该系统由电动助力机直接提供转向助力,省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮,既节省能量,又保护了环境。
另外,电动助力转向系统还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。
正是因为由于有了这些优点,电动助力转向系统作为一种新的转向技术,部分取代了液压动力转向系统(Hydraulic Power Steering,简称HPS)。
电动助力转向系统工作原理
电动助力转向系统利用电动助力转向器和感应器来提供转向力矩,使驾驶员在转向时更加轻松。
它的工作原理如下:
1. 传感器:电动助力转向系统中包含速度传感器、转角传感器和转向助力传感器等多种传感器。
这些传感器能够感知车辆的速度、转向角度和驾驶员的转向力输入。
2. 控制单元:转向系统的控制单元接收传感器提供的数据,并根据这些数据计算出合适的助力转向力矩。
3. 电机:转向系统中的电机是实现转向助力的关键部件。
电机通常为直流无刷电机,通过控制单元的指令来提供适当的转向助力力矩。
4. 齿轮箱:电机的输出力矩通过齿轮箱传递给转向机构。
齿轮箱根据驾驶员的转向力输入和电动助力力矩的要求,提供相应的转向助力力矩。
5. 助力转向器:助力转向器是将转向力矩传递给车轮的设备。
它通过机械传动将转向力矩转化为足够大的力矩,以方便控制车辆的转向。
整个系统在驾驶员转动方向盘时开始工作。
根据车辆的速度和转向角度,传感器将数据传输给控制单元。
控制单元根据这些数据计算出需要的助力转向力矩,并发送指令给电机。
电机根据指令提供相应的力矩输出,通过齿轮箱传递给助力转向器。
助力转向器将转向力矩传递给车轮,从而帮助驾驶员完成转向操作。
总结而言,电动助力转向系统通过传感器感知车辆的运动状态并计算出合适的助力转向力矩,然后通过电机和齿轮箱将力矩传递给助力转向器,最终帮助驾驶员轻松进行转向操作。
汽车电动助力转向系统设计毕业论文本章主要介绍汽车电动助力转向系统设计的背景和意义,以及论文的目的和结构安排。
汽车转向系统是车辆控制的重要组成部分,它直接影响着驾驶员的操控感受和行车安全性。
随着科技的发展,传统的液压助力转向系统逐渐被电动助力转向系统所取代。
电动助力转向系统通过电力传动装置提供操控力,相较于液压助力转向系统具有更高的效率、更好的节能性和可靠性。
本文的目的是设计一种可靠、高效的汽车电动助力转向系统。
在研究的基础上,将重点关注系统的结构设计、控制算法优化、故障诊断等方面。
通过对系统的设计和优化,可以提高汽车的操控性和安全性。
本文结构安排如下:第二章将介绍汽车电动助力转向系统的背景与发展;第三章将详细阐述系统的设计原理与结构;第四章将重点探讨控制算法的优化与实现;第五章将研究系统的故障诊断方法与技术;最后,第六章将总结全文,并提出进一步研究的展望。
通过本文的研究和实践,相信可以为汽车电动助力转向系统的设计与优化提供一定的参考和借鉴,推动汽车技术的发展与进步。
在这一部分,我们将对汽车电动助力转向系统设计相关的文献进行综述。
我们将总结已有的研究成果,以及当前存在的问题。
具体内容}本文详细介绍了汽车电动助力转向系统设计的方法和步骤,涵盖了传感器选择、电机控制、系统优化等方面。
传感器选择在汽车电动助力转向系统设计中,选择合适的传感器是至关重要的。
传感器可以检测车轮的转向角度、转向速度以及转向力等参数,为后续的电机控制提供必要的数据支持。
常见的传感器包括转向角度传感器、转向速度传感器和转向力传感器。
在选择传感器时,需考虑其精度、响应速度和可靠性等因素,并确保其能与电机控制系统良好地配合。
电机控制在汽车电动助力转向系统中,电机控制是实现转向功能的核心部分。
电机控制系统通过接收传感器提供的数据,计算并控制电机的输出力矩,从而实现汽车的转向功能。
电机控制的关键是控制算法的设计和实现。
常见的电机控制方法有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
汽车电动助力转向系统的发展随着科技的不断进步,汽车行业也在不断地进行改革和创新。
汽车电动助力转向系统的发展在近年来得到了广泛关注。
电动助力转向系统通过电动机或者液压泵等方式,为驾驶员提供操控方向盘的帮助,使得操控更为轻松和舒适。
这一系统的发展不仅带来了更好的驾驶体验,也在一定程度上提高了行车的安全性和稳定性。
本文将从电动助力转向系统的发展历程、技术特点和未来发展趋势等方面展开分析。
一、发展历程汽车电动助力转向系统的发展可以追溯到上个世纪70年代,当时一些高端车型开始使用电动助力转向系统,而在20世纪80年代,这种技术逐渐普及并应用于更多的车型中。
随着电子技术的快速发展,越来越多的汽车制造商开始将电动助力转向系统作为标配,甚至将其与先进的主动安全系统相结合,为驾驶员提供更全面的驾驶辅助。
在过去,汽车的转向系统主要采用液压助力转向方式,通过液压泵和液压缸的工作来帮助驾驶员转动方向盘。
而随着电子技术的应用,电动助力转向系统逐渐替代了传统的液压助力转向系统,使得转向系统更为智能化和高效化。
随着混合动力和纯电动汽车的出现,电动助力转向系统也得到了进一步的发展和完善,以适应不同类型汽车的需求。
二、技术特点电动助力转向系统相比传统的液压助力转向系统具有许多技术特点。
电动助力转向系统的配备更加智能化的控制单元,通过精准的电子控制来感知车辆的行驶状态和驾驶员的操控需求,从而实现更为精准和及时的转向助力。
电动助力转向系统采用了先进的电动机或者电动液压泵等设备,通过电能转换为机械能,提供源源不断的助力,使得操控更为轻松和灵活。
电动助力转向系统的节能环保性能也得到了显著提升,用电能取代液压油,降低了车辆能耗和排放。
一些电动助力转向系统还具有自适应和主动安全的功能,能够根据前方道路情况和车辆速度自动调整转向助力,提高行车安全性和稳定性。
而且,通过与车辆的其它系统和传感器相互联动,电动助力转向系统还可以实现车道保持辅助、碰撞预警等先进的辅助功能,为驾驶员提供更为全面的驾驶辅助。
电动助力转向系统电机驱动电路的研究电动助力转向系统(EPS)电机驱动电路的研究是现代汽车技术发展的重要方面,它能够减轻车辆操控者的负荷,提高汽车性能和安全性能。
目前,基于有源电动助力转向系统(EPAS)的汽车正在迅速普及,其基本原理和关键组件是EPAS电机驱动电路。
因此,对EPAS 电机驱动电路进行全面研究和理解,对现代汽车技术的发展具有重要意义。
EPAS电机驱动电路是一种用于控制EPAS电机的控制电路,它由电源、驱动电路和控制电路组成。
EPAS电机的电源来自电池,驱动电路由晶体管和集成电路组成,它能将电源变换成EPAS电机需要的低电压高频正弦电流,而控制电路则是由定时器、反馈电路和数字控制器组成,能实现EPAS电机的速度、力矩和转向角度等控制。
EPAS电机驱动电路的特点之一是控制性能的高稳定性,这是由电路中的反馈控制实现的。
反馈控制分为绝对反馈和相对反馈两种,前者是通过检测电路输出和输入的差值,根据反馈信号来控制EPAS 电机,而后者则是由检测反馈信号与设定值的差值来控制EPAS电机,前者可以得到较高的控制精度,后者具有较低的环境抗干扰能力和容错性。
另外,EPAS电机驱动电路当前也采用了集成电路设计,以减少电路上的组件,提高系统的可靠性与可维护性。
在电路的设计上,也应采用绿色设计理念,采用少量的元器件,以减少系统的功耗,降低系统的故障率,提高系统的控制性能。
此外,还要注意EPAS电机驱动电路的安全性。
系统在高速运行时,由于噪声和抖动的原因,可能会导致意外的变化,甚至发生危险的情况,这时EPAS电机驱动电路需要及时做出反应,以确保系统的稳定性。
因此,EPAS电机驱动电路设计中应采用可靠的故障诊断技术,实现对系统故障的及时检测和故障处理,确保系统的安全性和可靠性。
总之,EPAS电机驱动电路的研究是现代汽车的重要组成部分,它的设计要求不仅要考虑控制性能和可靠性,而且要考虑安全性,以确保系统的正常运行。
汽车电动助力转向系统的发展汽车电动助力转向系统是指利用电动机和控制装置来辅助驾驶员转动方向盘的系统。
它在汽车上的应用已经有几十年的历史,经过不断的发展和创新,逐渐取代了传统的液压助力转向系统,成为现代汽车的标配之一。
本文将对汽车电动助力转向系统的发展进行详细的介绍和分析。
20世纪60年代初,汽车电动助力转向系统开始在一些高档车型上出现。
这些早期的系统主要采用电动马达直接连接到方向盘上,通过驱动方向盘的转动来提供转向力矩。
这种系统的优点是简单可靠,但缺点是效率低下,电动马达的功耗较大,且在高速转向时容易出现过劲的情况。
随着技术的进步,20世纪80年代中期,电动助力转向系统开始采用了控制装置来控制电动马达的输出。
这样的系统能够根据驾驶员的转向力矩需求来自动调整电动马达的输出力矩,从而提高转向的舒适性和稳定性。
这种系统的优点是能够根据不同的驾驶条件和驾驶员的需求来调整转向力矩,使驾驶更加轻松和舒适。
传统的电动助力转向系统仍然存在一些问题。
它们的功耗相对较大,对电池的能量消耗较多。
它们的输出力矩难以精确控制,容易出现过劲或不够力的情况。
它们往往需要较大的体积和重量,对车辆的整体性能和操控性有一定的影响。
为了解决这些问题,近年来出现了一种新型的电动助力转向系统,即电子助力转向系统。
电子助力转向系统采用了电子控制装置和电机执行器来控制转向力矩的输出。
相比传统的电动助力转向系统,电子助力转向系统具有更高的效率、更精确的控制和更小的体积和重量。
目前,电子助力转向系统在汽车上的应用已经非常广泛。
它不仅广泛应用于高档车型,也逐渐在中低档车型上得到推广。
随着自动驾驶技术和电动汽车的快速发展,电子助力转向系统也将面临新的挑战和机遇。
未来,我们可以预见,电子助力转向系统将进一步发展和创新,为汽车驾驶提供更加智能、舒适和安全的转向体验。
汽车电动助力转向系统的设计概述汽车电动助力转向系统是一种电子辅助转向系统,为驾驶员提供操纵方向盘的力量辅助,以改善驾驶操控性和舒适性。
该系统通过电动助力装置来替代传统的液压助力转向系统,具有更高的效率和响应性。
本文将详细介绍汽车电动助力转向系统的设计原理和关键技术。
设计原理汽车电动助力转向系统的设计基于电动助力装置和转向控制单元的协同工作。
电动助力装置负责提供对转向系统的力量辅助,转向控制单元那么负责监测车辆的转向情况并根据驾驶员的输入进行控制。
电动助力装置电动助力装置由电机、减速器、传感器和控制单元组成。
电机负责提供动力,减速器那么用于降低电机的转速并增加转力。
传感器用于监测转向力和转向角度,并向控制单元提供反应信息。
控制单元根据传感器的反应信号来确定输出力的大小和方向。
转向控制单元转向控制单元由微处理器和控制算法组成。
微处理器负责处理传感器的数据和执行控制算法。
控制算法根据驾驶员的转向输入,计算出相应的助力输出指令,并通过电动助力装置将助力传递给转向系统。
关键技术功率电子技术汽车电动助力转向系统需要提供足够的力量辅助,因此需要采用功率电子技术来实现高效能的能量转换和控制。
功率电子技术包括电机驱动技术、功率开关技术和电源管理技术,它们的协同工作可以有效提高电动助力转向系统的效率和可靠性。
传感器技术传感器技术在汽车电动助力转向系统中起到了至关重要的作用。
传感器可以实时监测转向力和转向角度,从而提供准确的反应信息给控制单元。
常用的传感器包括转向力传感器和转向角度传感器,它们需要具有高精度和可靠性,以确保系统的准确性和稳定性。
控制算法控制算法是汽车电动助力转向系统的核心局部,它决定了系统的性能和操控性。
控制算法根据传感器的反应信息和驾驶员的转向输入,计算出相应的助力输出指令。
常用的控制算法包括比例-积分-微分〔PID〕控制算法和模糊控制算法,它们能够确保系统的稳定性和响应性。
设计考虑功率和效率汽车电动助力转向系统需要提供足够的助力,同时也要确保系统的功率和效率。
汽车电动助力转向系统跑偏分析与解决措施摘要:汽车电动助力转向(Electric-Power-Steering,简称EPS)系统,作为一种新型的汽车动力转向系统,是辅助驾驶员进行转向操作的转向系统,能够提高汽车安全性能,节约能源,有利于环保,是一项紧扣现代汽车发展主题“安全、节能、环保”的高新技术。
电动助力转向系统一经出现就受到国内外汽车公司和设计人员的重视。
本文对汽车电动助力转向系统跑偏分析与解决措施进行分析,以供参考。
关键词:电动助力转向系统;行驶跑偏;转向回正引言车辆行驶跑偏是指汽车在干燥平坦道路上直线行驶,在对方向盘不加任何力的情况下,车辆自动向一侧方向偏离原行驶轨迹的现象。
GB7258—2017《机动车运行安全技术条件》中规定:机动车在平坦、硬实、干燥和清洁的道路上行驶不应跑偏,方向盘(或方向把)不应有摆振等异常现象。
1功能安全的商用车电动助力转向系统近年来,随着汽车集成化、智能化程度的不断提高,汽车电子系统的复杂程度也在同步增加。
为进一步提升汽车电子、电气系统的功能安全,相关国际标准《道路车辆功能安全》(ISO26262:2018)和国家标准《道路车辆功能安全》(GB/T34590—2017)相继出台。
汽车转向系统作为车辆基础性功能器件,其性能直接影响到车辆的操纵稳定性和安全性。
随着电子技术在汽车中的广泛运用,转向系统也较多地采用了电子器件,其中汽车电动助力转向(EPS)系统也越来越多地被应用在汽车上,EPS系统功能安全设计因此也成为了影响车辆安全行驶的重要因素。
我国从2022年起开始实施国家标准《汽车转向系基本要求》(GB17675—2021),该标准明确指出,所有符合标准适用范围内的车辆均应满足功能安全开发要求;此外,该标准附录B中还规定了转向电子控制系统在功能安全方面的文档、安全策略及验证确认的具体要求。
对于汽车转向系统的功能安全设计及验证方法,国内外学者也开展了大量研究。
“汽车在中高速行驶时应防止线控转向系统发生非意向性转向力矩大于转向力矩边界值”和“汽车在中高速行驶时应防止线控转向系统发生无法转向”这2个功能安全目标和功能安全概念,并分别开展了相关设计及测试验证;针对汽车转向系统概念阶段的开发,提出了具体的测试场景及测试结果评价的安全度量参数;基于汽车EPS系统功能安全设计,提出了一套硬件在环测试方法,并验证了该EPS系统安全机制的设计效果;尚世亮等对汽车电子电气系统故障注入方法、整车可控性指标进行了详细表述和系统性总结。
汽车电动助力转向系统的发展汽车电动助力转向系统是现代汽车的一项重要技术,它可以提供辅助转向力,减轻驾驶员的转向努力,提高操控性和驾驶舒适性。
随着汽车科技的不断进步和人们对驾驶安全性和舒适性要求的提高,电动助力转向系统的发展也日益受到重视。
汽车电动助力转向系统的发展经历了几个阶段。
最早期的助力转向系统使用液压动力,在转向轮上安装一个液压泵和一个液压缸,通过压力液体的传递来提供转向辅助力。
这种系统具有响应迅速、助力效果好的特点,但是由于需要工作油液和高压油管,存在易泄漏、维护复杂等问题。
随着电子技术的发展,电动助力转向系统逐渐取代了液压助力转向系统。
电动助力转向系统使用电机作为动力源,通过传感器感知驾驶员的转向意图,并通过电子控制单元控制电机输出转向力。
相比于液压助力转向系统,电动助力转向系统具有结构简单、维护方便、功耗低等优点。
电动助力转向系统还可以结合车辆的其他电子系统,如防抱死制动系统、车身稳定控制系统等,实现更精确的操控。
近年来,随着智能驾驶技术的快速发展,电动助力转向系统也得到了进一步的改进和发展。
现代的电动助力转向系统采用了更高精度的传感器和更先进的电子控制单元,可以对驾驶员的转向操作进行更准确的感知和判断,并实现更精确的转向控制。
电动助力转向系统还可以结合车辆的传感器数据,如雷达、摄像头等,实现智能驾驶的功能,例如自动泊车和车道保持等。
电动助力转向系统还可以实现一些创新的功能。
通过调节电机输出的转向力矩,可以模拟不同驾驶环境下的转向感觉,使驾驶员感受到更真实的驾驶体验。
一些高档车型还可以通过电动助力转向系统实现主动转向辅助功能,该功能可以根据驾驶员的转向意图主动调整车辆的转向角度,提供更安全和平稳的转向。
汽车电动助力转向系统的发展已经取得了显著的进步,它不仅提高了汽车驾驶的操控性和驾驶舒适性,还为智能驾驶技术的发展提供了支持。
我们相信,未来电动助力转向系统会继续发展,实现更智能、更安全和更舒适的驾驶体验。
轻型载货汽车电动助力转向系统的关键技术解析随着社会的不断发展和人们生活水平的提高,人们对商用车、特别是轻型载货汽车的要求也越来越高。
在提高车辆载重能力和行驶速度的同时,行驶安全也成为了广大人民群众非常关心的问题。
而电动助力转向系统正是一种被广泛应用于轻型载货汽车的关键技术,它可以为驾驶员提供更为精准、稳定和安全的转向支持。
本文旨在对轻型载货汽车电动助力转向系统的关键技术进行解析和探讨。
一、电动助力转向系统的作用和特点轻型载货汽车电动助力转向系统是一种集机械、电子、液压和控制技术于一体的系统,其主要功能是为驾驶员提供转向助力,降低驾驶难度和劳动强度,提高了驾驶的精准性和稳定性。
相较于传统的机械式转向系统,电动助力转向系统具有以下几个特点:1. 助力方便:驾驶员的转向操作只需要进行轻微的力度和转角调整,而无需过多的耐力和精力。
特别是在长时间行驶高强度工况下,其助力性更为突出;2. 精准稳定:电动助力转向系统通过高速运转的电机和对应的控制器,可以实现更为精准的转向控制,并且对车辆在转向过程中的各种反馈变化进行了快速响应和调节;3. 节能环保:电动助力转向系统可以通过对电机进行控制,避免能量的浪费和损失,在减少能源消耗和CO2排放的同时大大提高了车辆的燃油经济性和环保性能。
二、关键技术分析1. 电机技术车辆电动助力转向系统最为关键的是电机技术。
目前市面上的大多数电机采用的是永磁直流电机或无刷直流电机,它们具有高效、小体积、小马达质量和低噪音等优点。
同时,电机的控制方法分为电流控制和PWM控制两种方式,可以根据不同的需求和实际情况进行相应的调节和配置。
2. 控制器技术控制器是电动助力转向系统中至关重要的部分,它可以对电机的运作和动态响应进行控制。
目前主流控制器技术主要有电压型和电流型两种方式。
在控制器技术的选择中也需要根据车型、转向负载、行驶情况和供电系统进行相应的调节和控制。
3. 传感器技术为了保证电动助力转向系统的稳定性和安全性,传感器技术也是非常重要的一部分。
电动助力转向系统的研究与设计摘要电动助力转向系统(Electric Power Steering System,简称EPS),是汽车工程领域的热门课题之一。
本文在研究了电动助力转向系统工作原理的基础上,设计开发了EPS的电子控制单元ECU (Electronic Control Unit)的硬件电路和相应的控制软件框图。
本文详细分析了电动助力转向系统电子控制单元的功能,研究开发了以89c52单片机为微处理器的电子控制单元。
控制单元具有实时数据信号采集和系统控制功能,根据采集的数据信号,确定电动机输出的目标电流,利用PWM脉宽调制技术,通过H桥式电路控制电动机的输出电流和转动方向,实现助力转向功能。
在研制了实验用ECU装置后,开发了相应的控制软件。
控制软件分为控制策略的实现和数据信号采集与分析两部分。
整个软件系统采用了模块化的设计思想。
在数据信号采集与控制部分,设计了系统主程序、A/D采集程序、车速信号采集程序和PWM控制程序。
本文所设计的EPS电子控制单元性能稳定,结构合理,与整车匹配性能好,可保证EPS实现良好的转向助力效果。
关键词:电动助力转向电子控制单元单片机控制策略Electronic power steering system Research and DesignABSTRACTElectric Power Steering System (EPS) is one of the focuses research in automotive engineering. This paper is based on the principles of EPS to study the operation, designed and developed the Electronic Control Unit (ECU) and the soft ware diagram of the ECU.The thesis Considers the functions of the electronic control unit of EPS, studied and developed the hardware that adopted 89c51as its microprocessor. The control unit was able to realize real-time data/signal acquisition and system control. The target current of motor output could be determined by the obtained data; and utilizing the Pulse-Width Modulation (PWM) technology, power could be provided to the steering system by controlling the output current and rotation direction through H-bridge circuit.The software program, which was divided into the realization of control strategy and the acquisition & control of data/signal, was developed in modular after the design of experimental ECU was completed. And the main program, A/D acquisition program, speed signal acquisition program and PWM control program are developed in the second part.The result showed that the electronic control unit designed was with stable performance, appropriate structure and excellent matching condition, and the excellent power steering effect could be ensured by EPS.Key words: Electric Power Steering System (EPS) Electronic Control Unit Single-Chip Microprocessor Control Strategy目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1汽车电动助力转向系统的特点 (2)1.2电动助力转向系统国内外的研究现状 (4)1.3 EPS的发展趋势和急待解决的核心技术 (5)1.4本课题研究的目的与意义 (6)第2章电动助力转向系统方案确定及工作原理 (7)2.1电动助力转向系统的工作原理 (9)2.1.1电动助力转向系统的组成和工作原理 (9)2.1.2电动助力转向系统的分类 (11)2.1.3电动助力转向系统的技术要求 (12)2.2电动助力转向系统的数学模型 (13)2.2.1转向盘和转向柱输入轴子模型 (14)2.2.2电动机模型 (14)2.2.3输出轴子模型 (16)2.2.4齿轮齿条子模型 (16)2.3电动助力转向系统的主要部分 (17)2.3.1转矩传感器 (18)2.3.2车速传感器 (19)2.3.3直流电动机 (20)2.3.4电磁离合器 (21)2.3.5减速机构 (22)2.3.6电子控制单元ECU (23)第3章电动助力转向系统的硬件设计 (24)3.1电子动力转向系统控制器的总体结构 (24)3.2控制器微处理芯片的选择 (26)3.2.1控制器微处理器常用芯片及选型 (26)3.2.2 89C52芯片及A/D转换芯片介绍 (26)3.2.3 89C52外部总线扩展及片外ROM的连接 (28)3.3控制器输入通道的设计 (30)3.3.1转矩信号的采集 (30)3.3.2电动机电流信号的采集 (31)3.3.3车速信号的采集 (33)3.4控制器输出通道的设计 (34)3.4.1电动机的PWM控制 (34)3.4.2电磁离合器和显示控制电路的设计 (39)3.4.3 电动机保护电路及继电器驱动电路设计 (40)3.5系统供电电源电路设计 (41)3.6系统硬件抗干扰措施 (42)第4章电动助力转向系统的软件设计 (45)4.1 EPS的控制策略 (45)4.1.1 EPS的PID控制 (45)4.2电子动力转向系统各功能模块的软件设计 (48)4.2.1 A/D采集程序 (48)4.2.2 PWM控制程序 (49)4.2.3车速信号采集程序 (51)4.2.4系统主程序 (53)结论 (55)谢辞 (56)参考文献 (57)附录 (59)外文资料翻译 (66)前言转向系统作为汽车的一个重要组成部分,其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性和行驶安全性。
目录前言 (3)第一章概述 (7)1.1 汽车转向系统 (7)1.2 汽车转向系统的发展历史 (7)1.3 电动助力转向系统优点 (8)1.4 电动助力转向系统无功损耗研究的重要性 (9)1.5电动助力转向系统及发展趋势 (9)第二章电动助力转向系统结构 (11)2.1 控制器 (12)2.2 传感器 (12)2.3 助力电机 (13)第三章电动助力转向系统的控制策略及验证 (15)3.1 电动助力转向系统的控制策略 (15)3.2电动助力转向系统的控制策略试验验证 (19)第四章以飞度车为例说明电动助力转向系统工作原理及故障诊断 (24)4.1 广州本田飞度轿的电动助力转向系统工作原理 (24)4.2 电动助力转向系统的诊断 (27)第五章电动助力转向系统无功耗的探讨 (28)5.1 电动助力转向系统的能耗现状 (28)5.2电动助力转向系统的能耗途径分析 (28)5.3无功损耗指标的研究 (32)5.4电动助力转向系统节能方法的探讨 (33)第六章电动助力转向系统得技术发展趋势 (35)6.1舒适性功能 (35)6.2 安全功能 (36)第七章未来的转向系统----线控转向系统 (39)7.1线控转向系统的结构和工作原理 (39)7.2.线控转向系统的优点 (40)7.3 汽车线控转向系统的关键技术 (41)7.4 线控转向系统可靠性问题 (41)7.5 汽车线控转向技术的前景展望 (42)第八章基于线控转向系统技术——对无线转向系设想 (44)8.1 技术基础 (44)8.2 现实模型 (44)第九章结束语 (47)参考文献 (48)附件部分第一部分EPS系统试验设备彩照 (49)第二部分外语翻译(欲称霸全球的小型汽车公司) (50)第三部分外语翻译原文 (55)前言汽车自19世纪末诞生至今100余年的时间,汽车工业从无到有,以惊人的速度发展,在人类近代文明史写下了的重要篇章。
汽车是数量最多、最普及、活动范围最广、运输量最大的现代化交通工具。
可以断言,没有哪种机械产品像汽车那样队社会产生如此广泛而深远的影响。
汽车,已从“没有马的马车”的雏形经过了无数的精心的雕琢而演化成精妙绝伦的高薪科技产品。
近20年来,计算机技术、设计理论、测试技术、新型材料、工艺技术等诸方面的成就,不但改变了汽车的面貌,而且也是汽车产品的结构和性能焕然一新。
汽车产品的现代化,首先是汽车操纵控制的电子化。
在80年代初,电子设备还只占汽车成本的2﹪,而现在,在一些先进的汽车上,这个指标已经超过了15﹪。
汽车上几乎每一个系统都可以采用电子装置改善性能和实现自动化。
例如,电子操纵的发动机点火系统、供油系统、电子驱动力调节系统(ETS)电控自动变速器、制动力调节装置、防抱死制动系统(ABS)、智能悬架、速度感应式转向系统(SSS)、电控防撞系统、电控液压助力转向系统(EHPS)、电动助力转向系统(EPS)等的应用大大的加强汽车的安全性、可靠性、经济性、舒适性、通过性、平顺性以及稳定性。
近年来人们对汽车的安全性、舒适性和可靠性提出了更高的要求,特别是对主动安全性的有着很高的期望。
转向系统是汽车主动安全性的最关键总成,所以对转向系统的研究显得尤为重要。
良好的转向系统不仅仅对汽车的主动安全性有很大的提高,而且对改善汽车的舒适性、通过性、行使得平顺性、燃油的经济性、操纵的稳定性又十分重要的作用,所以优良的转向系统是汽车性能的评价的重要指标之一。
如何设计汽车的转向特性,使得汽车具有良好的操纵性能,始终是我们汽车技术人员、各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。
特别是在车辆的高速化、驾驶人员的非职业化、车流密集化的今天,针对更多不同水平的驾驶人群,汽车的操纵设计是十分重要的。
与传统的电动助力转向系统相比,本人通过无功损耗研究,发现电动助力转向系统的能量损耗的途径,提出了无功损耗转向系统得概念,和理论上的电动转向系统的模型更具有实用价值。
在无功损耗的基础上研究线控转向系统以及无线转向系统,显得更有理论依据、更实际、更有可操作性。
本文在撰写的过程中追求的目标是,力求使其内容既有理论的意义又有实用价值,使它尽可能多的应用到现实生活中。
在撰写本文的过程中王爱红老师给与我很多的指导,提出了很多有价值的意见和建议,在此表示诚挚的感谢。
由于本论文非常贴近实际,将对人们的生活,特别是对于汽车转向系统的设计和改进起到一定的指导作用。
但是,也因为涉及面太广,问题太多,以及本人水平限制,所以难以深入分析做到严密周全。
另外,由于涉及时间仓促,资料缺乏,及本人水平限制,有不足甚至错误之处很多,还望同学、老师批评指正。
撰写人:杨启民指导老师:王爱红日期:2006-6-17摘要电动助力转向系统已经获得了广泛的应用。
电动助力转向系统(EPS)由控制器、转向盘转矩传感器、车速传感器、电流传感器(在控制器内)、助力电机及减速机构、机械式转向器、蓄电池等组成。
EPS的控制系统主要由控制器、传感器及信号处理电路、助力电机及驱动电路等组成。
详细阐述了飞度轿车电动助力转向系统的组成、工作原理及故障诊断方法。
本文通过对电动助力转向系统能耗分析,指出了能耗的途径,提出了无功损耗的指标,探讨了节能途径。
同时提出了实用的试验测试方法和理想的按需型转向系统的概念,这些对电动助力转向系统的节能设计具有参考价值。
从舒适性功能、安全性性功能方面,论述了电动助力转向系统软件发展趋势;从结构、工作原理、功能、可靠性方面,介绍了未来的主力转向系统——线控转向系统。
关键词:电动助力转向控制策略节能AbstractThe electric power steering system is applied widely .The electric power steering system(EPS)consists of the controller , the steering wheel torque sensor ,the speed sensor ,electric current sensor(in the controller) , the electric motor and reduction gears , the mechanicalsteering gear and the battery ,etc…The EPS contor system cinsists of the controller ,sensor and the signal processing circuits ,the electric motor and its driving circuits,etc…The consititution and working principle of electric power steering system of FIT car is intrduced in detail,and fauit diagnosis method for its . In this paper the energy consumption of electric power steering system in anaiyzed ,an indicator for evaluating unavailable work is forward , and the energy-saving approaches are discussed .In addition ,a practicable test method is presented , and a concept of ideal “on-demand”steering system is introduced ,which is useful for designing an energy –saving electric steering system .From aspect of comfort functions and safety functions ,development trend of software of the electric power steering system is discussed ,from aspects of structure ,working principle , functions and reliability ,the power steering system in future ,by-wiring steering steering system ,is introduced .Keywords: Electric power steering Control Energy-saving第一章概述1.1汽车转向系统汽车在行使过程中,需按驾驶员的意志经常改变其行使方向,即所谓的汽车转向。
就我们常见的轮式汽车而言,实现转向的方法是,驾驶员通过一套专设的机构,使汽车的转向桥(一般是前桥)上的车轮(转向轮)相对于汽车的轴线偏转一定的角度。
在汽车直线行使时,往往由于转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用,自动偏转而改变原来的行使方向。
此时,驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反的方向偏转,从而使汽车恢复原来的行使方向。
这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构,即称为汽车转向系。
因此,汽车转向系的功能是保证汽车按驾驶员的意志而进行转向行驶。
汽车转向系统可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系。
机械转向系一驾驶员的体力作为转向能源,其中所有的传力件是机械的。
机械转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。
动力转向系是兼用驾驶员的体力和发动机动力为转向能源的转向系。
在正常情况下,汽车转向所需的能量,只有一小部分由驾驶员提供,而大部分是由发动机通过转向加力装置提供的。
但在转向加力装置失效时,一般还应当能由驾驶员独立承担汽车的转向任务。
因此,动力转向系统是在机械转向系统得基础上加设一套转向加力装置而形成的。
汽车转向系统是决定主动安全性的关键总成,如何设计汽车的转向系统的转向特性,使得汽车具有良好的操纵性能,始终是我们汽车技术人员、汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。
特别是近年来车辆的高速化、驾驶员的非职业化、车流的密集化的趋势,针对更多不同水平的驾驶人群,汽车的操纵系统的设计显得尤为重要。
1.2 汽车转向系统的发展历史传统的汽车转向系统是机械系统,汽车转向系统的运转是由驾驶员操纵转向盘,通过转向器和一系列的杆件传递到转向轮实现转向的,在20世纪40年代起,为了减轻驾驶员的体力负担,在机械转向系统的基础之上增加了液压助力转向系统(HPS),由于其工作的可靠、技术的成熟至今仍被广泛应用。