汽车底盘电子控制系统第六章 电控动力转向系统(EPS)

EPS工作原理EPS（电动助力转向系统）工作原理EPS（Electric Power Steering）是一种采用电动机来辅助车辆转向的系统。

它通过电子控制单元（ECU）和传感器来感知驾驶员的转向意图，并根据车辆速度和转向角度等参数来调整电动助力转向的力度。

EPS的工作原理可以分为三个主要步骤：感知驾驶员的转向意图、计算所需的转向辅助力度、施加转向辅助力度。

1. 感知驾驶员的转向意图：在EPS系统中，有两种常见的转向传感器：扭矩传感器和转角传感器。

扭矩传感器通过感知驾驶员施加在转向盘上的转矩来判断其转向意图。

转角传感器则通过感知转向盘的角度变化来判断转向意图。

这些传感器将转向意图的信号传递给ECU。

2. 计算所需的转向辅助力度：ECU接收到转向意图的信号后，会根据车辆的速度、转向角度和其他传感器提供的数据来计算所需的转向辅助力度。

例如，在低速行驶时，ECU可能会增加转向辅助力度，以提供更大的转向力。

而在高速行驶时，ECU可能会减小转向辅助力度，以保持稳定性。

3. 施加转向辅助力度：根据计算得出的转向辅助力度，ECU会控制电动助力转向系统中的电动机来施加相应的力度。

电动助力转向系统通常由一个齿轮和一个电动助力转向机电组成。

电动助力转向机电通过与齿轮的配合来产生转向辅助力度，从而减轻驾驶员的转向力。

需要注意的是，EPS系统还会考虑其他因素，如车辆的动态特性、驾驶员的习惯和路面状况等，以提供更加智能和舒适的转向辅助。

总结起来，EPS工作原理是通过感知驾驶员的转向意图，计算所需的转向辅助力度，并通过电动助力转向系统施加相应的力度来辅助车辆转向。

这种系统可以提供更轻松、更精确的转向操作，提高驾驶的舒适性和安全性。

电控动力转向系统的组成
电控动力转向系统（Electronic Power Steering，EPS）是一种利
用电子控制技术来辅助驾驶员操纵转向的系统。

它主要由以下几个部
分组成：
1. 转向传感器：用于检测驾驶员的转向意图和转向角度。

常见的
转向传感器包括扭矩传感器、转角传感器和车速传感器等。

2. 电子控制单元（ECU）：是整个电控动力转向系统的核心部分，负责接收和处理来自转向传感器、车辆传感器和其他输入信号，并根
据预设的控制策略计算所需的转向助力。

3. 电机和减速器：电机是提供转向助力的动力源，它通过减速器
将电机的旋转运动转换为转向柱的线性运动。

常见的电机类型包括直
流电机和交流电机。

4. 转向柱和转向机构：转向柱连接着方向盘和转向机构，将驾驶
员的转向操作传递给车轮。

转向机构包括齿条-齿轮式、循环球式等不
同类型。

5. 助力控制算法：ECU 中的助力控制算法根据驾驶员的转向操作和车辆状态，计算出所需的转向助力大小和方向，并向电机发送控制信号，以实现对转向助力的精确控制。

6. 故障诊断功能：电控动力转向系统还具备故障诊断功能，能够检测系统中的故障，并通过故障码的形式向驾驶员或维修人员提供故障信息。

7. 电源和线束：系统需要电源供应，通常由车辆的蓄电池提供。

线束将各个组件连接在一起，传输信号和电力。

通过以上组成部分的协同工作，电控动力转向系统可以根据驾驶员的转向需求和车辆状态，提供适当的转向助力，提高转向的轻便性和精准性，同时减少驾驶员的操纵负担。

■何谓EPS电动转向系统EPS就是英文Electric Power Steering的缩写,即电动助力转向系统。

电动助力转向系统是汽车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，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。

正是有了这些优点，电动助力转向系统作为一种新的转向技术，将挑战大家都非常熟知的、已具有50多年历史的液压转向系统。

驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。

汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。

■技术优势1、节能环保由于发动机运转时，液压泵始终处于工作状态，液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加了3％～5％，而EPS以蓄电池为能源，以电机为动力元件，可独立于发动机工作，EPS几乎不直接消耗发动机燃油。

EPS不存在液压动力转向系统的燃油泄漏问题，EPS通过电子控制，对环境几乎没有污染，更降低了油耗。

2、安装方便EPS的主要部件可以配集成在一起，易于布置，与液压动力转向系统相比减少了许多元件，没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，元件数目少，装配方便，节约时间。

3、效率高液压动力转向系统效率一般在60%～70%，而EPS的效率较高，可高达90％以上。

4、路感好传统纯液压动力转向系大多采用固定放大倍数，工作驱动力大，但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。

而EPS系统的滞后特性可以通过EPS控制器的软件加以补偿，使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。

5、回正性好EPS系统结构简单，不仅操作简便，还可以通过调整EPS控制器的软件，得到最佳的回正性，从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性。

1 2 3 4P-EPSEPS 是一种机电一体化的新一代汽车智能转向助力系统系统，，使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力和良好的操纵性能和良好的操纵性能；；同时EPS 的节能环保及安全性能也使其在汽车上应用得到飞速发展也使其在汽车上应用得到飞速发展。

发动机速度)(马达)E.C.UTorque( Sensor扭矩传感器)InputTorque输入扭矩)VGR 一般& & 大功率大功率＆增强大功率(12V)12V 或加大电压12V12V全部范围12V三、EPS技术简介－C-EPS装配有刷电机的组成 EPS技术简介－ EPS装配有刷电机的组成 技术简介DC 马达 ECU 中间轴 扭矩传感器 机械转向器 减速器YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－C-EPS装配无刷电机的组成 EPS技术简介－ 技术简介 装配无刷电机的组成蜗轮蜗杆无刷电机YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－C-EPS装配有刷电机的组成 EPS技术简介－ EPS装配有刷电机的组成 技术简介•带方向盘角度可调结构 带方向盘角度可调结构 •带压溃保护结构 带压溃保护结构部件名称角度可调结构参数类别手柄松脱及锁紧力大小 方向盘角度调节力大小 耐久性要求 <40N <50N 2000次 >50mm 4000±500N压溃保护结构压溃长度 压溃力范围YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－C-EPS装配有刷电机的组成 EPS技术简介－ EPS装配有刷电机的组成 技术简介•不带方向盘角度可调结构 不带方向盘角度可调结构 •带压溃保护结构 带压溃保护结构YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－C-EPS装配有刷电机的具体参数 EPS技术简介－ EPS装配有刷电机的具体参数 技术简介部件名称结构 总成 齿条最大输出力(Kgf) 目标车型 类型 额定电压（V） 电机 额定扭矩（Kg.cm） 额定电流（A） 控制方式 电控单元 （ECU） 额定电压（V） 工作电压范围（V） 行程mm 齿轮齿条转向 器 传动比 模数mm参数类别ES-3系列 系列C-EPS 484 1.0~1.1L DC DC12 17 38 单片机 DC12 8～16 134.4 40.12:1 2.117ES-4系列 系列C-EPS 627 1.2~1.4L DC DC12 23 45 单片机 DC12 8～16 134.4 40.12:1 2.117PES-6系列 系列P-EPS 715 1.5~1.6L DC DC12 34 65 单片机 DC12 8～16 126/140 44.4:1 2YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－EPS的技术发展 EPS技术简介－EPS的技术发展 技术简介立项研发 阶段 开始研发 R-EPS 开始研发 昌河YV5车 型P-EPS 与双环小 贵族批量配 套 与昌河达 成配套意向 建成年 产10万台 C-EPS生产 线 与华晨、 哈飞、长安 签署开发协 议R-EPSP-EPS样机试验 立项研发 阶段 阶段P-EPS完成 DV试验批量生产 阶段路试、小批 试装阶段 C-EPS 台架试验 阶段 立项研发 阶段 国防科工委 C-EPS样 军转民立项 机研发成 成立C-EPS研 功 发小组 通过国 家汽车技 术中心台 架试验 ECU 通过 国家权威机 构电磁兼容 试验与长城、 海马、江淮、 五菱签署开 发协议2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年Xinxiang Aviation Industry Group Co., Ltd.三、EPS技术简介－ECU简介 EPS技术简介－ECU简介 技术简介 公司具备ECU控制器 软、硬件设计能力 有刷电机的ECU控制 器已批量生产部件名称电控单元 （ECU）参数类别控制方式 额定电压（V） 工作电压范围（V） MCU ROM 诊断EPS单片机 DC12 8～16 单片式 MCU FLASH K线或CANYBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－ECU简介 EPS技术简介－ECU简介 技术简介•专用马达驱动芯片 PWM 控制 频率为 20 kHz、分辨率为16.7ns. •实施故障检测 在系统发生故障时,高速处理芯片 及时切断电源继电器. •采用f汽车级处理芯片 •40-MHz CPU •60KB 程序 Flash, 2KB 数据RAM •16 道模/数转换器具有1微秒转换时间, 12位分辨率 •芯片带有CAN, SCI, SPI 信号接口 •64PIN单片机，其中50个是多功能引脚.•智能电源管理模块，实时监测电源电压•该电路板采用铝基材料，提高ECU散热效率 •通过建立控制器热分析模型，优化 •优良的二极管反向恢复特性 设计参数实现了最佳的散热效果 •低MOSFET 功率损耗. •优良的MOSFET开关性能 •高精度的采样电阻，保证了电流采样的精准性•ECU工作温度范围: -40 to 85 ºCYBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－ECU简介 EPS技术简介－ECU简介 技术简介YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－ECU简介 EPS技术简介－ECU简介 技术简介YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－ECU简介 EPS技术简介－ECU简介 技术简介项目元器件 电机驱动电路 过流保护 工作电压范围 实时故障检测、保护 进口 汽车级 EPS专用进口集成芯片， 高可靠性 硬件保护,50微秒 7.5～20.3V 22项 电流闭环控制 车速感应 传感器电压自动对中 高速阻尼控制 带角度主动回正功能 CAN总线 … Ⅲ级豫北功能电磁兼容特性YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－ECU简介 EPS技术简介－ECU简介 技术简介YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－管柱结构简介 EPS技术简介－ 技术简介输出轴 扭杆输出轴扭杆接触式扭矩传感器联接ECU非接触扭矩 传感器联接ECU输入轴 输入轴YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－管柱结构简介 EPS技术简介－ 技术简介扭杆输出轴输入轴滑块 钢球YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－蜗轮蜗杆简介 EPS技术简介－ 技术简介蜗轮蜗杆<减速齿轮规格>16.5:1 减速比已批量生产有刷电机 有刷电机 无刷电机 尼龙15：1 21:1材料YBS-Your Best Supplier三、EPS技术简介－蜗轮蜗杆简介 EPS技术简介－ 技术简介蜗轮强度计算方法： 1、假设在一对齿轮接触时，只有一枚齿的齿顶上受 全法向负载的作用情况。

EPS (电子助力转向系统介绍)EPS (Electric Power Steering)是一种电子助力转向系统，它使用电子信号来替代原来机械或液压的转向装置，其常见于汽车等车辆中。

EPS系统的作用是让驾驶者更轻松地掌控车辆，提高驾驶舒适度和安全性。

下面将介绍EPS系统的工作原理、优点、缺点和维护保养等相关知识。

工作原理EPS系统的核心是电动助力机构，包括电机、减速器、转向角传感器、控制单元等组件。

当驾驶者通过转动方向盘发出转向信号时，转向角传感器会检测到方向盘的位置和转角，并将信号传输给控制单元。

控制单元会分析这些信息，并通过电路控制电机旋转，帮助驾驶者完成转向动作。

优点相比传统的机械或液压转向装置，EPS系统具有如下优点：•节省燃油：EPS系统不需要额外的动力供给器，如水泵或发动机带动的液压马达，因此可以减少燃油消耗。

•良好的操纵性：EPS系统具有比较线性的转向特性，能够给驾驶者带来更精确而顺畅的转向操纵体验，尤其在高速行驶时更为明显。

•安全：EPS系统的反馈力度可以随着行驶速度而改变，快速转向时会有更强的力度帮助驾驶者完成动作，极大的提高了驾驶的安全性。

缺点EPS系统也存在一些缺点：•故障率高：EPS系统的电子元件较多，容易受到电磁干扰和振动的影响，因此存在较高的故障率。

•维修成本高：尽管大多数EPS系统都与车辆保修计划相连，但在保修期之后的维修成本相比传统转向系统要高。

•对驾驶舒适度的依赖：EPS系统全面依赖电气力，因此在某些情况下（例如车辆失电）可能会影响驾驶者的操控感受。

维护保养EPS系统的维护保养需要根据车辆制造商推荐的要求进行，主要包括以下几个方面：•定期更换液压油•每年或每2万公里检查EPS系统的电气连接器和线路是否损坏，定期用电氧清洗EPS系统•检查和更换EPS系统的相关电子标志(电控单元等)EPS系统是一种新型、先进的转向装置，能够提高驾驶舒适度和安全性。

EPS系统的优点在于可以节省燃油，提供良好的操纵性和安全性。