汽车电子电气第10章汽车电动助力转向系统
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汽车电动转向EPS课件
3、由于不需要加注液压油和安装液 压油管，所以系统的安装简便，自 由度大，而且成本低，无漏油故障 的发生，它比电控电动转向助力系统EPS组成： 电控电动转向助力系统EPS，由：装在 转向器输入端的扭矩传感器、电磁离合 器、电动机及变速器（减速机构）、电 脑（EPS/ECU）等元件组成。
0.2L。 2、系统中无液压油，无漏油故障。 3、电脑控制转向，有主动回正功能，直 行能力好。 4、电控助力系统损坏时，仍能机 械转向。 5、加装了转角传感器，给电脑提供转 角大小和快慢信号，提高了转向控制功能。
END！
（三）磁阻式扭矩传感器 （奥迪）： 输入轴上装有多极磁环， 输出轴上装有磁阻元件MRE， 两者用扭力杆弹性连接，可 相对角位移。转向时扭力杆 变形，多极磁环旋转，引起 磁通的变化，使磁阻元件的 阻值发生变化，因而输出电 压发生变化，它就是转向助 力的度量值，此信号输出给 电脑EPS/ECU。
六、EPS系统的电路原理图： 1、EPS转向助力系统由：EPS/ECU、 转矩传感器、控制电动机和离合器、 EPS故障指示灯、故障自诊断接口等组 成，它和电喷系统的ECU联网工作。
当转向盘转动时，因转向阻力的存在， 扭杆变形，两个光电元件之间的光电 信号值即出现差值，此差值即为转向 助力的度量值。转向力矩越大，扭杆 变形越大，差值角度就越大。此扭矩 和方向信号传送给ECU。
ECU再根据车速传感器信号以及车辆 状态信号（静态或动态），经过编程 处理，通过助力电动机，提供转向助 力量化控制。
3、直流电动机及减速机构—直流电动机的特点 是：转矩大、调速范围宽，改变驱动电流的大小， 即可使其转速突变，在适当的时候提供转向助力 转矩。电动机分：直流有刷永磁电动机和直流无 刷永磁电动机，前者可靠性差，但控制程序简单； 后者可靠性高，但其控制程序复杂。
(专)第十章 汽车电动助力转向系统
5
第十章
3、EPS的类型 转向轴助力式 ：
汽车电动助力转向系统
转向助力机构安装 在转向轴上。电动 机的动力经离合器、 电机齿轮传给转向 轴的齿轮，然后经 万向节及中间轴传 给转向器。
1—转向盘；2—转向轴；3—EPS ECU；4—电 动机；5—电磁离合器；6—转向齿条；7—横 拉杆8—转向轮；9— 输出轴；10—扭力杆； 11—转矩传感器；12—转向齿轮
10
第十章
汽车电动助力转向系统
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。
3
第十章
2、工作原理
汽车电动助力转向系统
ECU根据转向传感装置和车速传感器传出的信号，确 定转向助力的大小和方向，并驱动电机辅助转向操作。
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。
第十章
转 向 系 统 机械式转向系统
汽车电动助力转向系统
液压式动力转向系统 动力转向系统 液压式电子控制动 力转向系统 反力式控制EPS 流量式控制EPS
EPS（Electric Power Steering） 电动助力转向系统由电动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 1 状况下都能提供转向助力的特点。
第十章
3、EPS的类型 转向轴助力式 ：
汽车电动助力转向系统
转向助力机构安装 在转向轴上。电动 机的动力经离合器、 电机齿轮传给转向 轴的齿轮，然后经 万向节及中间轴传 给转向器。
1—转向盘；2—转向轴；3—EPS ECU；4—电 动机；5—电磁离合器；6—转向齿条；7—横 拉杆8—转向轮；9— 输出轴；10—扭力杆； 11—转矩传感器；12—转向齿轮
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第十章
汽车电动助力转向系统
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。
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第十章
2、工作原理
汽车电动助力转向系统
ECU根据转向传感装置和车速传感器传出的信号，确 定转向助力的大小和方向，并驱动电机辅助转向操作。
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。
第十章
转 向 系 统 机械式转向系统
汽车电动助力转向系统
液压式动力转向系统 动力转向系统 液压式电子控制动 力转向系统 反力式控制EPS 流量式控制EPS
EPS（Electric Power Steering） 电动助力转向系统由电动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 1 状况下都能提供转向助力的特点。
汽车电动助力转向系统资料文档
第二节 安全气囊系统的组成及工作原理
气体发 生器的 结构
第二节 安全气囊系统的组成及工作原理
气体发生器有压缩气体式(冷式)、燃 烧式(热式)、混合式三种 压缩气体式 主要与机械式传感器及 控制器连用。由于其产气量少、充气 速度慢等缺点，应用较少。
第二节 安全气囊系统的组成及工作原理
燃烧式 通过燃烧剂燃烧产生大量气体，产气量大， 容易控制，应用较多。燃烧剂有叠氮化钠等种类。叠 氮化钠燃烧产生无害的氮气，但产生大量的热量和固 体颗粒，所以要采取降温、过 滤等相应措施。为防止火药产生的热量对乘员造成伤 害，有些气袋内部涂有隔热涂层。叠氮化钠融于水后 有毒，对环保不利。各气袋生产厂家都在发展新型的 燃烧剂。可燃气体式是其中的一种，它将氢气和氧气 按一定比例混合加压储存在储气瓶中。它燃烧后产生 水，没有固体颗粒，燃烧前也没有害，是一种理想燃 烧剂。
ASR优点
提高行驶方向稳定性 保持转向操纵能力 提高加速性能和爬坡性能
ASR控制方式
控制发动机输出转矩 控制驱动轮的制动力 控制差速器锁止程度
第十一章 汽车行驶安全性控制系统
EBD
EDS
第十一章 汽车行驶安全性控制系统
汽车电子制动系统
汽车防／避撞控制系统 1.传感测距 2.碰撞报警与避免系统 3.雷达防撞系统
第十一章 汽车行驶安全性控制系统
第十一章 汽车行驶安全性控制系统
第十一章 汽车行驶安全性控制系统
第十一章 汽车行驶安全性控制系统
第十一章 汽车行驶安全性控制系统
汽车的制动过程 在制动时车轮由于制动力矩的作用，地面给车轮一个制动力。 随着制动力矩的增大，制动压力增大，车轮速度开始降低， 滑动率和车轮转矩增大。可以认为在最优滑动率之前，车轮 转矩和制动力矩同步增长，这就是说，在该阶段车轮减速度 和制动力矩增大速度成正比且在该区域制动主要是滑转。但 是，继续增大制动力矩，滑动率超过最优滑动率后进入不稳 定区域，车轮的滑转程度不断增加，制动附着系数将减少， 侧向附着系数将迅速降低。最终使车轮速度大幅度减少直至 车轮抱死，这期间的车轮减速度非常大。轮胎印迹的变化经 历了车轮自由滚动、制动和抱死三个过程。
电控助力转向系统
电控助⼒转向系统1.汽车动⼒转向系统的发展汽车助⼒转向依次经历了机械式转向系统、液压式转向系统、电控液压式转向系统等阶段，国际上已有⼀些⼤的汽车公司在探讨开发的下⼀代线控电动转向系统。
在国外，各⼤汽车公司对汽车电动助⼒转向系统(Electric Power Steering - EPS，或称Electric Assisted Steering - EAS)的研究有20多年的历史。
随着近年来电⼦控制技术的成熟和成本的降低，EPS越来越受到⼈们的重视，并以其具有传统动⼒转向系统不可⽐拟的优点，迅速迈向了应⽤领域，部分取代了传统液压动⼒转向系统(Hydraulic Power Steering，简称HPS)[1]。
⾃1953年美国通⽤汽车公司在别克轿车上使⽤液压动⼒转向系统以来，HPS给汽车带来了巨⼤的变化，⼏⼗年来的技术⾰新使液压动⼒转向技术发展异常迅速，出现了电控式液压助⼒转向系统(Electric Hydraulic Power Steering，简称EHPS)。
1988年2⽉⽇本铃⽊公司⾸先在其Cervo车上装备EPSTM，随后⼜应⽤在Alto汽车上；1993年本⽥汽车公司在爱克NSX跑车上装备EPS并取得了良好的市场效果[4]；1999年奔驰和西门⼦公司开始投巨资开发EPS。
上世纪九⼗年代初期，⽇本铃本、本⽥，三菱、美国Delphi汽车公司、德国ZF等公司相继推出了⾃⼰的EPS，TRW公司继推出 EHPS后也迅速推出了技术上⽐较成熟的带传动 EPS和转向柱助⼒式EPSTM，并装配在Ford Fiesta 和Mazda 323F等车上，此后EPS技术得到了飞速的发展。
在国外，EPS已进⼊批量⽣产阶段，并成为汽车零部件⾼新技术产品，⽽我国动⼒转向系统⽬前绝⼤部分采⽤机械转向或液压助⼒转向，EPS的研究开发处于起步阶段。
2. 汽车动⼒转向系统的分类及特点汽车转向系统可按转向能源不同分为机械转向系统和动⼒转向系统两类。
汽车电动助力转向系统的维护与故障诊断
汽车电动助力转向系统的维护与故障诊断作者：向昌勇来源：《时代汽车》 2018年第6期1引言汽车电动助力转向系统(EPS)是近年来兴起的一种新型动力转向系统，通过应用电子控制技术，能够显著改善汽车的动态与静态性能，不仅保证驾驶的舒适，更利于汽车的安全行使，减少所产生的污染。
工作效率高、能耗少是EPS的优势所在。
同时在使用过程中，对EPS的维护检查尤为必要，特别是出现故障问题时，维修人员应当进行深入的故障分析，并采取相应的处理措施。
2汽车电动助力转向系统简介EPS系统是由ECU控制器、管柱、扭矩角度传感器、无刷电机等构成。
EPS利用无刷电机提供转向助力，当出现转向动作时，传感器可以迅速测定转向力矩大小，将信号传递给ECU。
ECU可接收到车速及发动机信号，根据信号确定电机电流，实现转向助力。
目前EPS因动力源的不同，可以分为电子控制系统和液压式转向系统。
电子控制系统是以直流电动机为动力源，在传统的机械式系统的基础上运行。
电子控制系统能够按照汽车的车速等信息对电动机的转动方向进行控制，通常包括电子控制体系、电动机、蓄电池等构成部分。
而液压式转向系统也是对传统液压动力系统的改良，在此基础上增加车速传感器等设备。
液压式转向系统在测定汽车的车速等信息后，实现对电磁阀的控制，并将转向动力放大，以利于汽车在不同速率下的助力要求。
3汽车电动助力转向系统的维护汽车行使过程中，转向是基本的运动形式，遇到障碍物、行人时，汽车必须及时改变路线，以保证安全行使。
EPS系统的应用大大节省了能耗，提高了工作效率，可控性强，而且更加便于维修。
为保证EPS的性能发挥，降低故障发生率，日常的维护检查必不可少，维修人员应注意遵循科学的维护检查方法。
3.1 日常维护检查的主要内容日常使用中对于转向盘自由间隙、转向力、EPS控制器的维护检查都是非常必要的，加强维护检查，可以降低故障发生率，促进EPS保持良好的性能。
第一，转向盘自由间隙。
维修人员应通过移动转向盘，确认转向盘是否出现声响或是松动。
电控助力转向系统ppt课件
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
2024/8/8
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
2024/8/8
❖4、电控液压式动力转向类型的种类 有
❖（1）可变量孔式液压动力转向 ❖（2）旁通式液压动力转向 ❖（3）反力式液压动力转向 ❖（4）电磁式液压动力转向 ❖（5）电动式液压动力转向
2024/8/8
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
❖也就是说，在低速行驶或转急弯 时得以很小的转向手力进行操作， 以获得较轻的转向；而在高速行 驶时，得以稍重的转向手力进行 稳定的操作，以避免转向“发 飘”，使转向的操纵性和稳定性 达到最合适的平衡状态。
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
第三节：电控动力式动力转向系统
❖一、特点
电动助力转向系统由电动机直接提供 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。
4、EPS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。
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❖4、电控液压式动力转向类型的种类 有
❖（1）可变量孔式液压动力转向 ❖（2）旁通式液压动力转向 ❖（3）反力式液压动力转向 ❖（4）电磁式液压动力转向 ❖（5）电动式液压动力转向
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❖也就是说，在低速行驶或转急弯 时得以很小的转向手力进行操作， 以获得较轻的转向；而在高速行 驶时，得以稍重的转向手力进行 稳定的操作，以避免转向“发 飘”，使转向的操纵性和稳定性 达到最合适的平衡状态。
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第三节：电控动力式动力转向系统
❖一、特点
电动助力转向系统由电动机直接提供 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。
4、EPS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。
汽车电动助力转向系统关键技术分析
汽车电动助力转向系统关键技术分析摘要：现阶段，汽车的电动助力转向系统技术，已经属于一种较为常见且成熟的应用技术，将其应用于汽车制造中，在很大程度上提升了汽车制造的质量，使得汽车制造能够更好地迎合未来汽车发展的需要。
将这一技术应用于汽车制造中，能够降低汽车在低速行驶时转弯上的阻力，从而使得整个转向操作更加轻便与灵活，同时，在汽车的高速行驶时，能够进一步加重转向重力，使得汽车的转向更加具有稳定性。
通过这种设置，能够在很大程度上避免由于转向操作失控问题而导致的汽车驾驶事故。
本文主要分析了汽车电动助力转向系统中的相关关键技术，以供参考。
关键词：汽车电动助力转向系统；控制单元；冗余设计在现代电子信息技术的高速发展推动下，当前我国汽车工业水平提升明显，现代化技术应用于现代汽车工业的生产制造中，在很大程度上提高了汽车性能，同时，也缓解了汽车转弯操作转向的问题。
电动助力转向系统在很大程度上规避了传统汽车电控系统与液压动力转向系统上存在的不足，能够进一步提升整个转向操作的安全性，突破传统转向的限制。
也因此，这种转向系统技术在汽车制造业中有着十分广泛的应用，所占据的市场比例逐渐提升，更有取代传统转向系统的趋势。
一、汽车电动助力转向系统的关键部件（一）传感器传感器是汽车电动助力系统中的关键部件之一，主要分为扭矩传感器与车速传感器两种。
其中，扭矩传感器主要负责对汽车驾驶员在传入轴上的作用力方向以及作用力的大小进行分析，其工作的主要目的在于更好地通过对驾驶员力的结构的分析，实现对汽车转向力的相应调整。
车速传感器顾名思义，是对汽车行驶速度的测量，通过对汽车行驶速度的测量，以自动化辨别转向系统应更加灵活或更加稳重。
这两种传感系统均为信号控制系统，相对而言，其工作原理较为复杂，且对精度有着极高的要求。
（二）电动机电动机的主要作用，在于为汽车电动助力转向系统提供动力，它能够将电子元件输出的控制指令转换为实际的操作提供辅助距扭，能够将控制指令转换为实际的动力元素，从而确保汽车的转向系统能够有效应用。
汽车电动助力转向系统的优化
汽车电动助力转向系统的优化在现代汽车技术的发展进程中，电动助力转向系统（Electric Power Steering System，简称 EPS）已经成为了一项关键的创新成果。
它不仅提升了驾驶的舒适性和操控性，还在能源效率和安全性方面带来了显著的优势。
然而，如同任何技术一样，电动助力转向系统仍有进一步优化的空间，以满足不断提高的汽车性能和用户需求。
电动助力转向系统的工作原理相对较为复杂，但简单来说，它是通过传感器感知驾驶员的转向意图和车辆的行驶状态，然后由电子控制单元（ECU）计算出所需的助力大小，并驱动电机提供相应的辅助力量。
这种系统相较于传统的液压助力转向系统，具有更高效、更灵活和更易于集成车辆其他电子系统的特点。
在优化电动助力转向系统时，首先需要关注的是其助力特性的优化。
助力特性直接影响着驾驶员在转向操作时的手感和车辆的响应性。
理想的助力特性应该在低速时提供较大的助力，以减轻驾驶员的转向负担，而在高速时则减少助力，保证车辆的行驶稳定性。
为实现这一目标，需要对传感器的精度和响应速度进行提升，以便更准确地获取转向信息。
同时，通过改进ECU 的控制算法，使其能够根据不同的车速、转向角度和车辆负载等因素，实时调整助力大小，从而提供更加线性和自然的转向助力感受。
电机是电动助力转向系统中的核心执行部件，其性能的优劣对整个系统的表现有着至关重要的影响。
因此，电机的优化也是一个关键的方面。
目前，一些先进的无刷直流电机在电动助力转向系统中得到了应用，它们具有更高的效率、更低的噪声和更长的使用寿命。
此外，通过优化电机的磁路设计、绕组结构和控制策略，可以进一步提高电机的输出扭矩和响应速度，同时降低能耗。
除了硬件方面的优化，软件的优化同样不可忽视。
先进的控制算法和软件程序可以使电动助力转向系统更加智能和可靠。
例如，采用自适应控制算法，系统可以根据驾驶员的驾驶习惯和车辆的使用环境，自动调整助力特性，以提供个性化的驾驶体验。
EPS电动助力转向系统分析说明书
毕业设计说明书课题名称EPS电动助力转向系统的分析系别电气电子工程学院专业汽车电子技术班级汽电0811姓名王月学号0806221105指导教师陈宁起讫时间： 10 年9 月06 日～ 11 年1月16 日（共19周）摘要现在电子技术在汽车领域被广泛应用，电子化已经成为汽车发展的必然趋势。
理想的汽车助力转向系统不仅要求操纵轻便和灵敏,而且要求驾驶员有良好的“路感”。
传统的液压助力转向系统在整个助力过程中按固定的比例提供转向助力,所以能提供有效的转向助力，但还不能根本地解决汽车驾驶员操纵“路感”不足的问题。
电动助力转向系统(Electrical Power Steering，简称EPS) 与液压助力转向系统相比它有许多优点。
例如节能环保，回正性好，效率高，路感好等。
电动助力转向是转向系统中较新的技术，在国内外发展都很快。
本文研究的目的主要针对电动助力转向的结构特点和工作原理，分析电动助力转向对汽车转向性能的影响，提出转向轻便性、转向回正性、转向稳定性。
现在电动助力转向已经成为世界汽车技术发展的热点和前沿技术之一。
关键词：电子技术；汽车；电动助力转向系统；发展前景AbstractElectronic technology is now widely used in the automotive sector, Electronic technology has become the inevitable trend of automobile development.An ideal steering system is not only easy to handle and more effective, but also providesthe best steering feel to the driver. A conventional hydraulic power steering system uses power to supplement the force requirement to steer the wheel based on a fixed assist ratio of the driver’s input. So a conventional hydraulic power steering system is capable of providing power-assisted steering, but it is difficult to supplythe best steering feel.Electric power steering system (EPS) is more appropriate to realize an ideal steering .Than a conventional hydraulic power steering system. Such as saving and environmental protection, return, good, high efficiency and good road feel. Electric power steering is the steering system in the newer technologies develop very quicklyat home and abroad.The purpose of this study focused on the structural characteristics of electric power steering and working principle,Analysis of electric power steering on the vehicle steering performance, made light of the shift, shift back to positive, steering stability.Now the world's electric power steeringhas become a hot vehicle technology development and cutting-edge technologies.Keywords: electronics;vehicle; electric power steering system; development prospects目录摘要 (2)ABSTRACT (3)第一章绪论 (5)第二章电动助力转向系统 (6)2.1电动助力转向系统的组成 (6)2.2电动助力转向系统的功能 (6)2.3电动助力转向系统的工作原理 (8)第三章电动助力转向系统的控制系统 (10)3．1EPS控制系统总体结构 (10)3．2EPS控制系统的三种基本控制方式 (10)第四章电动助力转向系统技术要求 (13)4．1电动助力转向系统总体技术要求 (13)4．2EPS的关键部件 (13)4．2．1 扭转传感器 (13)4．2．2 直流电动机 (14)4．2．3 电磁离合器 (14)4．2．4 减速机构 (15)4．2．5 车速传感器 (16)4．2．6 电子控制单元ECU (16)第五章结论 (18)参考文献 (19)致谢 (20)第一章绪论随着电子技术在汽车领域的广泛应用，电子化将成为汽车发展的必然趋势。
新能源汽车电气技术 电动助力转向系统 PPT
转向柱与动力转向电动机总 成 Nhomakorabea动力转向电动机总成内部结 构
2.2.3 减速机构 减速机构通过蜗杆和蜗轮降低动力转向电动机的转 速，并将转矩传递到转向柱轴。蜗杆由滚珠轴承支 承，以减小噪声和摩擦，如图所示。
减速机构
2.2.4 力矩传感器 力矩传感器检测扭力杆的扭曲，并把它转换 为电信号来计算扭力杆上的力矩，并将此信 号输出到动力转向 ECU。检测环 1 和检测 环 2 安装在输出轴上，检测环 3 安装在输 出轴上。输出轴和输入轴通过扭力杆连接在 一起，检测线圈和校正线圈位于各检测环外 侧，不与检测环接触形成励磁电路，如图所 示。
（5）HV ECU 发送 READY 信号到动力转向 ECU，通知 EPS 准备发电。 （6）制动防滑控制 ECU 将速度传感器的信号输出到动力转向 ECU。 （7）仪表 ECU 收到动力转向 ECU 发出的系统故障信号，仪表 ECU 点亮主警示灯，同时发送 PS（动力转向）警告，显示请求信 号到复式显示器。 （8）VSC ECU 车辆稳定控制系统工作时，制动防滑控制 ECU 发送助力力矩信号（根据联合控制传感器的信号计算出）到动力转 向 ECU。 （9）复式显示器 系统发生故障时，PS（动力转向）灯显示故障。
这 种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要
求。
1. 电动助力转向系统概述
在新能源汽车中，大多数混合动力汽车和所有纯电动汽车都采用了电动助力转向系统，因 为电动助力转向系统是完全独立于发动机运作的。仍有少数混合动力汽车使用电动液压助 力转向系统。
最常见的电动助力转向系统是由车辆 12V 系统供电，并由小型电动机支持运转的。在需 要大转向力矩的情况下，有些 12V 系统会使用电控设备将 EPS 电压升到 34V 以上。有 些混合动力汽车和纯电动汽车采用 42V 的电动助力转向系统，这些系统通常是由 DC/DC 变换器驱动的，DC/DC 变换器将动力电池电压降到电动助力转向电动机所需的电压值。
汽车电动助力转向系统的发展
汽车电动助力转向系统的发展随着汽车工业的不断发展，汽车的安全性、舒适性和智能化水平也在不断提升。
电动助力转向系统作为汽车操控性和舒适性的重要组成部分，其发展历程也是十分令人关注的。
本文将就汽车电动助力转向系统的发展历程进行介绍和分析。
第一阶段：传统液压助力转向系统在汽车诞生之初，转向系统是通过机械传动来实现转向功能的，这种传统的转向系统需要驾驶员通过自己的力量来操控方向盘，因此操控性较差，而且在操控大轮胎时需要耗费大量的体力。
为了解决这一问题，传统液压助力转向系统便应运而生。
传统液压助力转向系统通过液压原理，利用发动机提供的动力来辅助驾驶员操控方向盘，大大减轻了驾驶员操控方向盘的力量，使得转向更加轻便和方便。
传统液压助力转向系统也存在一些缺点，比如能量损耗大、油液泄露等问题，这导致了科研人员开始着手研究新的助力转向系统。
为了克服传统液压助力转向系统的缺陷，科研人员逐渐将目光投向了电动助力转向系统。
电动助力转向系统是采用电机和传感器来实现转向功能的，不再依赖于液压系统，从而极大地降低了油液泄露和动力损耗的问题。
与传统液压助力转向系统相比，电动助力转向系统具有更加精准灵敏的操控性能，而且在能源利用方面也更加高效，因此逐渐得到了汽车制造商和消费者的青睐。
电动助力转向系统的发展并非一帆风顺，在初期阶段由于技术限制和成本问题，电动助力转向系统的应用范围较为狭窄。
但是随着电子技术的不断进步和成本的降低，电动助力转向系统的应用范围也逐渐扩大，逐渐成为了一些高端汽车的标配，甚至在一些中低端汽车中也开始得到应用。
电动助力转向系统的推广应用，使得车辆的操控性大大提升，同时也为汽车制造商带来了新的发展机遇。
随着汽车技术的不断进步和人工智能技术的发展，智能化电动助力转向系统逐渐成为了汽车电动助力转向系统发展的新方向。
智能化电动助力转向系统不仅具有常规电动助力转向系统的优点，而且还具有更加智能化的功能。
智能化电动助力转向系统可以通过传感器和摄像头实时感知车辆行驶状态和路况，根据实时数据对转向力度进行实时调整，使得车辆在弯道、高速、坡道等不同路况下都能够保持最佳的操控性能。
汽车电动助力转向系统跑偏分析与解决措施
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课件
? 提供不了合适的转向力，即若要保证汽车在停车或低 速调头时转向轻便，那么汽车高速行驶时就会感到有”发 飘“的感觉；若要保证汽车在高速行驶时操纵有适度手感， 那么当其要停车或低速调头时就会感到转向太重，两者不 能兼顾。
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一室呈阀转回压需而来转具于车以固侧，线扭电阀向储力要实分自向有助停状控定油。进性力磁体时油）较现流转要稳力止态制小泵在一增杆阀用 ， 箱 降 小 转阀向求定转状，转孔：汽步加的：销转。低的向：油，的向态对向：由车加，根上子向电，转助根泵改油E还电助把发高强从据端C相盘磁柱向力据的变液是磁力U供动速了而需与连上阀塞力作有油控流：处线的给机行柱获要转，的开推就用关液制量E电于圈大转驱驶塞得开阀小转度动可，C传向阀。低的小子向U动时的高启阀齿向增控使电感控一速电。根控，，夹速适杆轮力大制扭磁控器制侧行流据制用由紧行当用轴通时阀力阀的阀和制驶进车阀于于力驶的销的 过 ，转 杆 开信一电或行速式的提通，时开子上扭使阀扭启号侧磁高线传一供过使的度刚端力作阀转较液作和阀速性感部助小得稳，性通杆用杆变小出电一压行控器份力孔此定使地过传在的形时最磁侧驶制传助液转又时转油连销递柱力，则佳阀的工，来压向加的向压接子给塞（使相力助一油况使的油所了转操反在与小的反阀反力侧压转，电信分需一向纵力一控齿背力体。转分，在磁号向配的部力感室起制轮压）与向流确根阀，到液份相。一，阀轴（较阀系转力，保据有判油压燃对侧下阀。油小杆向判按电统判适断压油油于的端体压，相控断照磁别当汽反。给转油与相反因对制，车阀出的车力反向液控连力此转阀并速一的开是室力 角流制，室 只动将和侧汽度处，
23
传统液压式助力转向系统
? 传统液压式助力转向系统（HPS）一般按液流的形式可分 为常流式和常压式两种类型。
? 常流式是指汽车在行驶中，不转动转向盘时，流量控制阀在 中间位置，油路保持畅通。
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一室呈阀转回压需而来转具于车以固侧，线扭电阀向储力要实分自向有助停状控定油。进性力磁体时油）较现流转要稳力止态制小泵在一增杆阀用 ， 箱 降 小 转阀向求定转状，转孔：汽步加的：销转。低的向：油，的向态对向：由车加，根上子向电，转助根泵改油E还电助把发高强从据端C相盘磁柱向力据的变液是磁力U供动速了而需与连上阀塞力作有油控流：处线的给机行柱获要转，的开推就用关液制量E电于圈大转驱驶塞得开阀小转度动可，C传向阀。低的小子向U动时的高启阀齿向增控使电感控一速电。根控，，夹速适杆轮力大制扭磁控器制侧行流据制用由紧行当用轴通时阀力阀的阀和制驶进车阀于于力驶的销的 过 ，转 杆 开信一电或行速式的提通，时开子上扭使阀扭启号侧磁高线传一供过使的度刚端力作阀转较液作和阀速性感部助小得稳，性通杆用杆变小出电一压行控器份力孔此定使地过传在的形时最磁侧驶制传助液转又时转油连销递柱力，则佳阀的工，来压向加的向压接子给塞（使相力助一油况使的油所了转操反在与小的反阀反力侧压转，电信分需一向纵力一控齿背力体。转分，在磁号向配的部力感室起制轮压）与向流确根阀，到液份相。一，阀轴（较阀系转力，保据有判油压燃对侧下阀。油小杆向判按电统判适断压油油于的端体压，相控断照磁别当汽反。给转油与相反因对制，车阀出的车力反向液控连力此转阀并速一的开是室力 角流制，室 只动将和侧汽度处，
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传统液压式助力转向系统
? 传统液压式助力转向系统（HPS）一般按液流的形式可分 为常流式和常压式两种类型。
? 常流式是指汽车在行驶中，不转动转向盘时，流量控制阀在 中间位置，油路保持畅通。
汽车电动助力转向系统硬件设计
汽车电动助力转向系统硬件设计摘要：绿色环保背景下电动汽车被提出，电动汽车结构与传统汽车差异较大，其中电动助力转向系统更是具备环保、节能等特性，因此，在对其进行设计时，应注重其与传统转向系统的差异，并着重注意硬件设计。
本文以汽车电动助力转向系统构成为基础，继而提出汽车电动助力转向系统的硬件设计，以供参考。
关键词：电动汽车；转向系统；硬件设计引言：近几年，电动助力转向系统（EPAS）发展迅速，国外已有全新或改进的系统投入使用。
从长远来看，为中小型车配备电动助力转向系统是汽车转向系统发展的一个重要趋势，国内对电动助力转向系统的研究也很重要。
但由于种种原因，国内的研究大多集中在电动助力转向系统的动力学分析和建模上，尚未针对电动助力转向系统种的硬件设计进行探究，为此，有必要在未来发展中对其展开深入剖析。
一、汽车电动助力转向系统构成电动助力转向系统符合现代汽车机电一体化的设计思想，主要由以下部件组成：电子控制单元（FCU）、速度和扭矩传感器、伺服电机、驱动机构和转向柱部件。
关键是电子控制单元，它在很大程度上决定了电动助力转向的控制效率。
电动转向系统的具体支持是：在车辆启动或低速时操作方向盘并将其安装在转向柱上。
扭矩传感器不断检测作用在转向柱上的扭矩，并向电子控制系统发送信号和速度信号。
处理器计算并处理输入信号以确定辅助扭矩的大小和方向，从而控制发动机的电流和方向，并最终为驾驶员提供辅助转向动力。
在如今车流密集化环境内，针对更多不同水平的驾驶人群, 汽车的操纵设计显得尤为重要，如果车速超过某个阈值或发生错误，EPAS将退出支持模式，转向系统将切换到手动转向模式[1]。
二、汽车电动助力转向系统硬件设计1.电机设计(1)EPS系统控制电路的分层设计。
嵌入式EPS系统硬件主要包括整车点火信号、功率监测、扭矩角传感器、转速传感器、负载传感器信号处理、辅助电机驱动和电流反馈、A/D转换、电磁离合器驱动等模块，系统通信和系统错误诊断。
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图5 电磁离合器工作原理图
1－滑环 2－线圈 3－压板 4－花键 5－从动轴 6－主动轮 7－滚珠轴承
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
(5) 减速机构:减速机构是用来增大电动机的输出转矩。
(6) 电子控制单元（ECU）：EPS的电子控制单元通常是一个8位单片机系统，是由一个
8位单片机，另加一个256字节的RAM、4KRAM及一个D/A转换器组成。其工作过程是当转 矩信号和车速信号输入单片机后，单片机根据这些信号计算出最优化助力转矩，然后输出 此值给D/A转换器，输出电流指令信号给电机控制电路，由控制电路以决定电动机作用的大 小和方向。 ECU还具有安全保护和故障诊断功能。
Ka随车速v的增大而成指数减小。增大Ka，相应地增加了电机提供的转向助 力。因此，Ka描述了驾驶员的转向路感。由于不同类型的汽车的转向路感不同， 所以式中的函数关系应当根据不同车型具体确定。
3.3Ka值分析
Ka值的选取必须满足式（4）中规定的条件。如果该值过大，易引起系统的不 定。
对式（l）～式（3）及式（5）进行拉普拉斯变换后，得到以下传递函数：
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
该助力特性图有如下特点：
（1）随着Ka值的不同，得到不同的助力曲线Ma-Md。Ka值越大，提供的转向助力相应增 加，即随着车速的变化，该系统能够提供不同的助力特性。 （2）在转向转矩较小的区域，提供的转向助力较小或为零，且在不同车速时，提供的助 时机不同，这就保持了较好的转向路感；在常用的快速转向行驶区间，助力效果明显， 向轻便，降低了驾驶员劳动强度。 （3）不同车速时，提供的转向助力增益不同。原地转向或车速较低时转向助力增益较大 转向最轻便。 （4）当转向盘转矩Md≥7（N.m）时，助力力矩Ma将保持不变。这与如图10-9所示的力矩 传感器输出特性有关。当其转角大于8°（Md＝7N.m）时，输出电压不再发生变化，相 助力转矩Md也不会发生变化。这使得电动机电流不致过大而烧毁电机。
2.1 电动助力转向系统结构 (1)转矩传感器： 矩传感器用于检测作用于转向盘上的转矩信号的大小与方向。
扭杆式电位计转矩传感器基本原理
在线圈的U、T两端施加连续的脉冲电压信号 Ui，当转向杆上的转矩为零时，在V、W两端的 电位差Uo＝0。如果转向杆上存在转矩时，定子 与转子的相对转角不为零，此时转子与定子间 产生角位移θ。各个极靴的磁通产生差别，电 桥失去平衡，在V、W之间出现电位差。这个电 位差与杆的扭转角θ和输入电压Ui成比例。若 比例系数为k则有
助力转向系统是指在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机通过液压泵产生的液 体压力或电动机驱动力来实现车轮转向。是一种以驾驶员操纵方向盘（转矩和转 角）为输入信号，以转向车轮的角位移为输出信号的伺服机构。
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
3.助力转向双动伺服机构
图1 助力转向双动伺服机构
4.助力转向系统的类型
该族非线性的助力曲线由不同的助力增益Ka决定。由于不同车型的参数不同，在不同车 速下所需要提供的助力值大小不同。依据对已有实车参数的拟合，提出了Ka与车速v的关 系表示如下
Ka = te kv
( ) 0 v vmax
(8)
t、k——为系数，根据不同车型以及不同电动助力转向系统取不同的值。
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
（3）具有直线行驶的稳定性，转向结束时转向盘应可自动回正；驾驶员应有 良好的“路感”。
（4）要有随动作用。转向车轮的偏转角和驾驶员转动转向盘的转角保持一定 的关系，并能使转向车轮保持在任意偏转角位置上。
（5）工作可靠。当助力转向失效或发生故障时，应能保证通过人力进行转向 操纵。
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
机中，根据预制的不同车速下“转矩－电机助力目标电流表”，确定出电机助力的目标电流， 馈电流与电机目标电流相比较，利用PID调节器进行调节，输出PWM信号到驱动回路以驱动电 生合适的助力。
✓电子控制式液压助力转向系统（EHPS） ✓传统液压助力转向系统（HPS） ✓电动助力转向系统（EPS）
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
5.对助力转向系统的要求
助力转向系统应达到如下要求：
（1）能有效减小操纵力，特别是停车转向操纵力。而行车转向的操纵力应不 大于250N。
（2）转向灵敏性好。助力转向的灵敏度是指在转向器操纵下，转向助力器产 生助力作用的快慢程度。助力作用快，转向就灵敏。
KaKs < GKm +
( ) J m 2bmKs 2 + mbsrs2 J sKm J mKs 2
( ) GJ s2bmKm
GKmJ s 2 J sbm + Jmbs
(10)
式（10）中后两项含有小参数Jm、rs，所以Ka可表示为
Ka < K
max a
GKm Ks
(11)
由此式可以看出，助力增益Ka的取值只有满足式（11）时该系统才能稳定工作。
汽车电子电气第10章汽 车电动助力转向系统
2020/11/23
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
一.概述
1.助力转向的产生背景 传统的转向系统不能很好的解决转向时“轻”与“灵”的矛盾。即高的转向灵
的操纵轻便性不可兼得。为解决这一矛盾，除采取尽量减轻自重、选择最佳轴荷 配、提高转向系统传动效率、减小主销后倾角、选择最佳转向器速比曲线等措施 外，通常都采用助力转向方式。 2.助力转向的概念
电动助力转向系统（EPS）与液压助力转向系统（HPS）相比，具有以下优点： （1）助力性能优 （2）效率高 （3）耗能少 （4）“路感”好 （5）回正性好 （6）对环境污染少 （7）可以独立于发动机工作 （8）应用范围广 （9）装配性好易于布置
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
二.电动助力转向系统结构及工作原理
★助力控制
助力控制是在转向过程（转向角增大）中为减轻转向盘的操纵力，通过减速机构把电机转矩 机械转向系（转向轴、齿轮、齿条）上的一种基本控制模式。助力控制的驱动方式为（参见图 机控制电路图）：使三极管V1导通，V2 、V3管截止，V4管斩波。该控制利用电机转矩和电机 成比例的特性，由转向盘转矩传感器检测的转矩信号和由车速传感器检测的车速信号输入控制
dm(s)= J ms2 +bms + Km
d (s)= ms 2+b s + Ks +GKm + K
rs2 该传递函数Hc定义了转向系统的跟随性能。通过对多项式Ac（s）的分析，可 得系统稳定的条件：的所有根的实部为负。
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
由赫尔维茨稳定判据可知：Δ3>0，Δ5>0。由这两个不等式可得到：
M a = f(M d ,v)
(6)
式中 Md——转向盘转矩；
v——汽车速度。 汽车电子电气第10章汽车电动助力转
在不同汽车速度下，Ma－Md为一族非线性曲线，该族曲线向表系征统了电动助力转向系统的
在实际控制系统中，转向助力Ma如下式所示。
Gx
M a = GKm
m
(7)
rs
θm、x在实际的应用中不易测得，其值最终决定于Md，而Md则可由转矩传感器测得。
2.2电动助力转向系统的工作原理
如图2所示， 不转向时，助力电动机不工作； 当方向盘转动时，与转向轴相连的转矩传感器不断地测出作用于转向轴上的转矩，并由此 产生一个电压信号；同时，由车速传感器测出的汽车车速，也产生一个电压信号。这两路信 均被传输到电子控制单元（ECU），经过其运算处理后，由ECU向电动机和离合器发出控制 令，即向其输出一个适合的电流，在离合器结合的同时使电动机转动产生一个转矩，该转矩 与电动机连在一起的离合器、减速机构减速增矩后，施加在输出轴上，输出轴的下端与齿轮 条转向器总成中的小齿轮相连，于是由电动机发出的转矩最后通过齿轮齿条转向器施加到汽 的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向助汽车力电。子电气第向10系章统汽车电动助力转
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
3.2电动助力转向系统特性分析 (1) 转向阻力 F TR的简化
F TR = K x+ Fr
(5)
K ——弹性系数； Fr——路面对轮胎产生的随机扰动。 在实际计算中，Fr作为一随机信号加人到系统中，使计算更接近于实际情况。
(2) 助力转矩Ma分析
Ma与车速和转向盘的输入转矩有关：
bm (&3m)
图6 电动助力转向系统动态模型
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
式中Mm为电动机的电磁转矩，其值决定于电动机的给定电流大小。在本系统的计 算中，Mm值由转矩传感器给出，可表示如下：
x
M m = KaKs
s
rs
( ) 0 Ka Ka max
(4)
Ka ——转向助力增益。 Ka 值定义了转向路感，合理选择Ka可得到不同的转向路感。
3.4助力特性图分析
以装有齿轮轴驱动型电动助力转向系统的中型轿车为研究对象。各参数如表1所示
汽车电子电气第10章汽车电动助力转 向系统
表1
rs
GK
i
6.67mm
18.33
117647
41.90
输入信号为Md，输出信号为Ma。根据式（1）～式（5）及式（7）～式（8）， 过对三自由度动态模型仿真，得到如图7所示的顺时针转向助力特性图，逆时针助 性图与其左右对称。
图8 转矩传感器输汽出车特性电子电气第向10系章统汽车电动助力转
（5）改变不同的电动助力转向系统的参数，应用该方法，可得到不同的助力特性。
பைடு நூலகம்
四.电动助力转向的控制方法
4.1电动助力转向的控制原理 电子控制电动动力转向的控制系统如图9所示。该系统的核心是一个有4KB RO