电动助力转向系统
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EPS工作原理EPS(Electric Power Steering)是指电动助力转向系统,它是一种现代化的汽车转向系统,通过电机来提供转向助力,取代了传统的液压助力转向系统。
EPS工作原理是通过电动助力转向系统的电机和传感器的配合,实现对车辆转向的控制和辅助。
EPS工作原理的核心是电机和传感器的协同工作。
电机主要负责提供转向助力,而传感器则用于感知驾驶员的转向意图和车辆的运动状态,从而根据这些信息来调整电机的输出力矩。
具体来说,EPS系统由以下几个主要组成部分构成:1. 电机:EPS系统中的电机通常是一种直流无刷电机,它通过电能转化为机械能,提供转向助力。
电机的输出力矩可以根据驾驶员的转向意图和车辆的运动状态进行调整。
2. 传感器:EPS系统中的传感器主要包括转向角度传感器、转向助力传感器和车速传感器。
转向角度传感器用于感知驾驶员的转向意图,转向助力传感器用于感知车辆的转向助力需求,而车速传感器则用于感知车辆的运动状态。
3. 控制单元:EPS系统的控制单元是整个系统的大脑,它接收传感器的信号,并根据这些信号来计算出电机的输出力矩。
控制单元还可以根据驾驶员的转向意图和车辆的运动状态进行实时调整,以提供最佳的转向助力。
4. 电源:EPS系统通常使用车辆的电池作为电源,通过电池向电机供电。
电源还可以通过发电机和整流器来充电,以保证EPS系统的正常工作。
EPS系统的工作过程如下:当驾驶员转动方向盘时,转向角度传感器会感知到方向盘的转动,并将这个信号传送给控制单元。
控制单元根据转向角度传感器的信号来判断驾驶员的转向意图,并计算出相应的电机输出力矩。
同时,转向助力传感器会感知车辆的转向助力需求,并将这个信号传送给控制单元。
控制单元根据转向助力传感器的信号来调整电机的输出力矩,以提供适当的转向助力。
此外,车速传感器会感知车辆的运动状态,并将这个信号传送给控制单元。
控制单元根据车速传感器的信号来调整电机的输出力矩,以提供与车速相适应的转向助力。
汽车电动助力转向系统的发展随着汽车技术的不断进步,现代汽车已经不再是简单的机械设备,而是一个复杂的电子系统。
在这个系统中,电动助力转向系统是一个非常重要的组成部分。
它的作用是通过增加转向系统的运动力,在转向时提供额外的帮助,以提高车辆的操控和舒适性。
本文将介绍汽车电动助力转向系统的发展历程。
1951年,美国波音航空公司的工程师Ralph R. Teetor发明了第一个自适应巡航控制系统,该系统基于转速表和制动器来维持车辆在一定速度范围内安全行驶。
该系统获得了广泛的关注和应用,特别是在高速公路上行驶的汽车上。
20世纪60年代,汽车生产商开始研发液压助力转向系统。
汽车液压助力转向系统使用油压力来提供转向助力。
该系统具有可靠性高、运行平稳、响应迅速等优点,很快被广泛应用于各种类型的汽车中。
在20世纪80年代,电子技术开始被广泛应用于汽车行业。
为了提高汽车的操控和驾驶舒适性,汽车制造商开始研发电动助力转向系统。
与液压助力转向系统相比,电动转向助力系统具有更高的精度和响应速度。
这是因为它使用高速电机和传感器来控制转向系统,从而可以更准确地控制转向角度,提高操控性。
现代汽车电动转向助力系统通常由三部分组成:电机、传感器、电控制器。
电机是电动转向助力系统的核心部件,它通过操控传感器信号来提供转向助力。
该系统的传感器可以检测车辆的速度、转向角度和方向盘转角等参数,并将这些数据传输到电控制器中。
电控制器可以根据传感器检测到的数据来调整电机的运行状态,从而提供适当的转向助力。
总的来说,汽车电动转向助力系统是一个比传统液压助力转向系统更为先进的技术。
它具有更高的精度、更高的响应速度和更好的操控性能。
随着电子技术的不断进步,汽车电动转向助力系统将不断地迎来新的发展。
汽车电动助力转向系统的设计第1章绪论1.1汽车转向系统简介汽车转向系是用来维持或者改变汽车行驶方向的机构,在汽车转向行驶时,保证各转向轮之间有协调的转角关系。
它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。
转向系统作为汽车的一个重要组成局部,其性能的好坏将直截了当碍事到汽车的转向特性、稳定性、和行驶平安性。
目前汽车转向技术要紧有七大类:手动转向技术〔MS〕、液压助力转向技术〔HPS〕、电控液压助力转向技术〔ECHPS〕、电动助力转向技术〔EPS〕、四轮转向技术〔4WS〕、主动前轮转向技术〔AFS〕和线控转向技术〔SBW〕。
转向系统市场上以HPS、ECHPS、EPS应用为主。
电动助力转向具有节约燃料、有利于环境、可变力转向、易实现产品模块化等优点,是一项紧扣当今汽车开展主题的新技术,他是目前国内转向技术的研究热点。
转向系的设计要求(1)汽车转弯行驶时,全部车轮应绕瞬时转向中心旋转,任何车轮不应有侧滑。
不满足这项要求会加速轮胎磨损,并落低汽车的行驶稳定性。
(2)汽车转型行驶后,在驾驶员松开转向盘的条件下,转向轮能自动返回到直线行驶位置,并稳定行驶。
(3)汽车在任何行驶状态下,转向轮都不得产生共振,转向盘没有摆动。
(4)转向传动机构和悬架导向装置共同工作时,由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。
(5)保证汽车有较高的机动性,具有迅速和小转弯行驶能力。
(6)操纵轻便。
(7)转向轮碰撞到障碍物以后,传给转向盘的反冲力要尽可能小。
(8)转向器和转向传动机构的球头处,有消除因磨损而产生间隙的调整机构。
(9)在车祸中,当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时,转向系应有能使驾驶员免遭或减轻损害的防伤装置。
(10)进行运动校核,保证转向轮与转向盘转动方向一致。
1.2EPS的特点及开展现状EPS与其他系统比立关于电动助力转向机构(EPS),电动机仅在汽车转向时才工作并消耗蓄电池能量;而关于常流式液压动力转向机构,因液压泵处于长期工作状态和内泄漏等缘故要消耗较多的能量。
收稿日期:2012-09-14作者简介:刘庚寅(1970—),男,汉,湖南邵东人,硕士研究生,研究方向:汽车电动助力转向系统。
E-mail :lgy960@ 。
电动助力转向系统中齿轮齿条传动设计与计算刘庚寅,刘晟昱,彭微君,葛阳清,康永升(株洲易力达机电有限公司,湖南株洲412002)摘要:介绍了P-EPS 电动助力转向系统的传动原理及其主要零部件。
特别是就某一车型的P-EPS 齿轮齿条的设计计算进行了详细的分析。
对不同载荷车型的齿轮齿条模数和齿数的匹配分别进行了计算,为新产品的开发提供了参考和指导。
关键词:电动助力转向系统;P-EPS ;齿轮轴;齿条轴Design and Calculation on Transmission between Pinion andRack in Electric Power Steering SystemLIU Gengyin ,LIU Shengyu ,PENG Weijun ,GE Yangqing ,KANG Yongsheng (Zhuzhou Elite Electro Mechanical Co.,Ltd.,Zhuzhu Hunan 412002,China )Abstract :The theory and main components of P-EPS electric power steering system were introduced here.Especially ,the design and calculation for rack and pinion of P-EPS about one car were analyzed in detail.Also ,matching relation between modulus and teeth number of rack and pinion were separately calculated for different car types with different weight ,so the reference and guides were provided for the devel-opment of new products.Keywords :Electric power steering system ;P-EPS ;Pinion ;Rack0前言国产电动助力转向系统(EPS )经过十几年的探索与研究,技术日趋成熟,并以其相对传统液压转向系统的突出优点而得到众多汽车厂家的认可,并在中小排量汽车上得到了广泛应用。
电动助力转向系统用扭矩传感器综述摘要:扭矩传感器是汽车电动助力转向系统(EPS)的重要组成部分,其性能的优劣直接影响到EPS系统性能的优劣。
本文介绍了目前具有代表性的几种扭矩传感器,同时预测了电动助力转向系统用扭矩传感器的发展趋势。
关键词:电动助力转向系统;扭矩传感器;电位计式;霍尔式;电感耦合式;光电式1 概述随着人们对环保问题的日益重视以及汽车电子的迅猛发展,电动助力转向系统(Electric Power Steering,EPS)这个集环保、节能、安全、舒适为一体的产品正越来越受到汽车厂商的重视。
EPS与技术成熟的HPS 相比,市场份额已初具规模。
目前全球汽车工业发展势头良好,尤其是在中国市场。
汽车电子能够极大提升汽车性能,多数汽车部件已经实现了电子化。
转向系统作为汽车的重要组成部件,电子化也必将成为今后的必然趋势。
目前,在全世界汽车行业中,EPS系统每年正以9%-10%的增长速度发展。
国家发展改革委新修订的《产业结构调整指导目录(2011年本)》于2011年6月1日起开始实施。
与上一版(2005年本)相比,新目录在汽车产业相关部分做了较大调整。
其中,汽车业的政策优待程度“鼓励类”中新增加了电动转向系统,这表明未来EPS将得到国家相关政策的大力扶持。
[1]电动助力转向系统中,通过扭矩传感器探测司机在转向操作时方向盘产生的扭矩或转角的大小和方向,并将所需信息转化成数字信号输入控制单元,再由控制单元对这些信号进行运算后得到一个与行驶工况相适应的力矩,最后发出指令驱动电动机工作,电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力。
因此扭矩传感器是EPS系统中最重要的器件之一。
2 电动助力转向系统用扭矩传感器分类按传感器的敏感元件来分类,扭矩传感器主要有接触式和非接触式两大类。
其中接触式扭矩传感器应用较广泛的主要有两种,一种是新跃仪表厂生产的悬臂梁式传感器,一种是美国BI公司生产的双圆盘式传感器。
非接触式传感器主要有基于MMT公司技术的霍尔式传感器,代表性的公司有BOSCH公司、LG公司、BI公司、Valeo公司,另外还有Hella公司设计的电感耦合式传感器,Methode electronics公司设计的电容式传感器,Lucas公司设计的光电式传感器。
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。
电动助力转向技术要求国家强制标准
电动助力转向技术是汽车制造业发展的重要方向之一,通过电子计算机控制汽车转向,能够提高驾驶员的驾驶舒适度和安全性,减少疲劳驾驶对驾驶员的身体危害,是汽车制造
业创新发展的方向之一。
为了约束和规范汽车制造业的发展,国家出台了一系列的强制性
标准,其中电动助力转向技术也有相应的标准。
国家强制标准
1、车速感知式电动助力转向系统的技术要求(GB/T 33837-2017):该标准规定了在电
子计算机的控制下,车速感知式电动助力转向系统所必须符合的技术要求。
具体包括转向
轮扭矩传感器要求、车速传感器要求、电机控制器要求、电机转矩选择要求等等。
2、车辆电子控制系统的通用技术要求(GB/T 31419-2015):该标准适用于汽车电子控
制系统的所有技术要求。
具体包括电气特性要求、功能要求、试验方法要求等等。
3、整车技术要求和试验方法(GB 7258-2017):该标准适用于机动车辆的整车技术要求和试验方法。
其中包括对电动助力转向技术的相关规定,如在不同车速下的转向稳定性要求、转向系统可靠性和安全性要求、转向精度和灵敏度要求等等。
技术要求
从技术上讲,汽车电动助力转向技术需要满足以下几个方面的要求:
1、降低驾驶员驾驶的心理负担:电动助力转向技术通过电子计算机的控制,减少驾
驶员对车辆方向的控制力度,从而可以让驾驶变得更加轻松、舒适,减少驾驶员的疲劳驾驶。
2、提高转向系统的安全性:传统的机械转向系统在转向过程中存在飞车现象,对驾
驶员的安全造成很大威胁,而电动助力转向技术可以通过电子计算机的控制来避免这种情
况的发生,提高驾驶者和车辆乘员的安全性。
■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。
2024年电动助力转向系统市场需求分析1. 引言电动助力转向系统是一种通过电动机辅助驱动车辆转向的技术。
随着汽车工业的发展,电动助力转向系统在汽车中的应用越来越广泛。
本文将对电动助力转向系统市场需求进行分析。
2. 市场概述随着人们对驾驶舒适性和驾驶安全性的要求不断提高,电动助力转向系统市场迎来了快速增长的机遇。
市场上主要的电动助力转向系统包括电子助力转向系统(EPAS)和电磁助力转向系统(EMAS)。
EPAS系统通过电子控制模块控制转向力的大小,而EMAS系统则利用电磁力来辅助转向。
3. 市场需求分析3.1 驾驶安全性需求驾驶安全性一直是汽车技术的重要关注点。
电动助力转向系统能够提供更稳定的转向力度,有效地降低因转向不足或过度而导致的事故。
因此,市场对于具备良好驾驶安全性能的电动助力转向系统的需求不断增加。
3.2 驾驶舒适性需求随着人们对于驾驶舒适性的要求不断提高,电动助力转向系统市场需求也呈现出快速增长的趋势。
相比于传统的液压助力转向系统,电动助力转向系统能够实现更轻便、灵活的转向操作,大大提升了驾驶的舒适性。
3.3 能效要求节能减排已成为全球汽车行业的关键课题。
电动助力转向系统相比传统的液压助力转向系统,在能效方面有明显的优势。
通过减少能量损失和辅助功率的精确控制,电动助力转向系统能够减少能源消耗,提高系统的能效。
3.4 新能源汽车市场需求电动助力转向系统在新能源汽车中具备广阔的市场前景。
随着全球对新能源汽车需求的不断增长,电动助力转向系统市场也将得到进一步的拓展。
新能源汽车生产商需要为其车型配备高性能、高安全性能的电动助力转向系统,以满足消费者对新能源汽车的驾驶体验需求。
4. 市场竞争情况电动助力转向系统市场竞争激烈,主要竞争对手包括博世、ZF公司、日本电装等。
这些公司拥有先进的技术和经验,不断推出创新的产品来满足市场需求。
未来,市场上将会有更多的竞争对手进入,促使市场的进一步发展。
5. 市场前景随着汽车工业的发展,电动助力转向系统市场的前景广阔。
eps工作原理
EPS(Electric Power Steering)即电动助力转向系统,是一种
利用电机代替液压助力泵提供转向力的技术。
与传统的液压助力转向系统相比,EPS具有更高的效率、更快的响应速度和更低的能耗。
EPS的工作原理如下:
1. 助力电机:EPS系统中的核心是助力电机,它安装在转向柱上。
当驾驶员转动方向盘时,助力电机会接收到信号并开始工作。
2. 助力控制器:助力控制器是控制EPS系统工作的主要设备,它通过感知方向盘的转动力度和车辆行驶速度来计算出所需的转向力。
3. 助力转向柱:助力转向柱连接了驾驶员操作的方向盘和车轮,它将驾驶员的转动力转化为电信号,传递给助力电机。
4. 助力输出:当驾驶员转动方向盘时,助力电机会根据助力控制器的指令输出相应的转向力。
这种转向力可以减小驾驶员需要施加的力量,提高操控的轻便性和舒适性。
5. 车速传感器:EPS系统通常还配备了车速传感器,它能够感知车辆行驶的速度。
通过监测车速,助力控制器可以根据实际情况调整转向力和响应速度,提供更适应不同驾驶条件的助力效果。
综上所述,EPS通过利用助力电机来提供转向力,以取代传统液压助力转向系统中的液压助力泵。
其工作原理是通过感知方向盘的转动信号和车速,计算出所需的转向力,并由助力电机输出。
这种电动助力转向系统具有高效、快速响应和低能耗的特点,提升了驾驶操控的舒适性和便利性。
电动助力转向名词解释
电动助力转向是指一种动力转向系统,使用电机提供辅助扭矩来协助驾驶员进行转向操作。
这种系统称为EPS系统,它不需要传统液压助力转向系统中使用的液压泵、管路和阀体结构。
电动助力转向系统通过减速器将电机产生的助力以纯机械的方式传递到转向系统。
它由转向管柱、扭矩传感器、伺服电机和控制模块组成。
系统工作原理是:当车辆启动后,系统开始工作;当车速低于一定速度时,控制模块根据转向盘的扭矩、转向方向和车速等数据发送控制指令给伺服电机,以输出相应大小和方向的扭矩来提供助动力;当不需要转向时,电控单元不会向伺服电机发送扭矩信号,伺服电机的电流趋近于零。
河北科技大学毕业论文题目:汽车电动助力转向系统特点与应用专业:汽车检测与维修目录引言…………………………………………………………………………………第1章汽车动力转向系统的历史发展概况……………………………………第2章汽车动力转向系统的原理及特点………………………………………第3章EPS系统的组成原理及分类……………………………………………3.1 EPS系统的组成……………………………………………………3.2 EPS系统的工作原理………………………………………………3.3 EPS系统主要部件的结构及工作原理……………………………3.4 EPS系统的分类……………………………………………………3.5 EPS系统的性能及特点……………………………………………第4章 EPS系统的发展趋势……………………………………………………引言近年来,随着电子技术的迅速发展,电子技术在汽车上的应用范围不断扩大。
汽车转向系统中愈来愈多的采用电子器件,汽车转向系统已从简单的纯机械式转向系统、液压动力转向系统(HydraulicPowerSteering,简称HPS)、电动液压助力转向系统(ElectricHydraulicPowerSteering,简称EHPS)和电控液压助力转向系统(ElecticallControlledHydraulicPowerSteering,简称ECHPS)发展到如今的更为节能及操纵性能更为优越的电动助力转向系统(ElectricalPow erSteering,简称EPS系统)。
EHPS和ECHPS系统等助力系统在汽车上的采用,改善了汽车转向力的控制特性,降低了驾驶员的转向负担,然而汽车转向系统始终处于液压机械传动阶段,EHPS相比传统HPS降低了能源损耗。
但电液动力转向系统,不论ECHPS还是EHPS都与传统的HPS一样存在液压油泄漏问题。
EPS 系统是新一代的助力转向系统,其性能特点与优势是电液动力转向系统所不能比拟的。
电动助力转向系统安装说明书1.拆卸原机械管柱总成前请检查原车况是否正常,拆卸时请先卸下电池的负极,以防止拆装过程碰线引起电源短路。
2.机械管柱的拆卸:1、拆方向盘及管柱外围的防护板,2、拆卸机械管柱总成、下转向轴总成,3、拆下机械管柱总成上的点火开关(注意保护点火开关,避免损坏)。
3.电动管柱的安装:1.把点火开关安装在电动转向管柱总成上,2、把下转向轴总成安装到转向器总成上,3、把电动转向管柱总成套上下转向轴总成万向节,4、锁紧转向管柱的安装螺丝【同时把线束中黑色线(粗线)接上打铁】,5、锁紧两头万向节的螺丝,6、安装方向盘及管柱外围的防护板。
4.控制器的安装定位:1、安装在副驾驶前方工具箱下(需拆下工具箱安装)。
5.线束的安装与连线:1、把线束中红/黑线接入点火开关(Key ON);2、线束中黑/黄(粗线)接入电瓶正极上;3、把线束中黑线(粗线)接入转向管柱总成的安装螺丝上进行打铁;4、把线束中粉红线并接到车速信号线中;6.系统通电工作前请先检查各插件是否已连接完好,要确保系统路连接无误才能通电工作,否则有可能因通电检测有故障而需要排除故障和清楚故障代码后控制器才能工作。
部分车型的车、转速信号参考接法7.注:以上接线仅供参考,具体各车型的车转速信号有可能不一样,但只要能从车上找到车速的脉冲信号和发动机转速(或点火)脉冲信号接均可。
仪表上没有转速表的一般可以分电器或点火线圈上发动发动机后电压在8V左右。
机械式里程表的电喷发动车速信号可直接从仪表上找到经转化引入发动ECU的车速线。
电动助力转向系统维护说明书、故障分析与排除方法1、电动助力转向系统维护说明汽车电动助力转向系统是一种精度较高、工作灵敏及节能、环保和高性能的电子助力转向系统,正确的使用和维护才能保证转向系统的各项性能,提高转向系统的使用寿命,使用时必须严格遵守以下规则:(1)保持电池的良好性:电池亏电会影响转向变沉重,也会使整车中其他电控系统正常工作受到影响。
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。
5.4.3 电动式电子控制动力转向系统
5.4.3.1 电动式EPS的组成与工作原理
电动式EPS通常是在机械式转向系统的基础上加装转向转矩传感器、车速传感器、电子控制单元(ECU)、直流电机等装置构成.其组成如图5-72所示。
图5-72 电动式EPS系统组成
电动式EPS以直流电动机作为助力源,电子控制单元根据车速和转向参数控制电动机通电电流强度,调节加力电动机工作力矩,进而控制转向助力强度。
电动式EPS的助力作用受电脑控制,在低速转向时的助力作用最强,随着车速的升高助力作用逐渐减弱;当车速达到42~52KM/H时电脑停止向电动机供电,并
使电磁离合器分离,转向变为完全由驾驶员人力操纵。
由此看出,电动式EPS在低速转向时,可获得比较轻便的转向特性;而在高速转向时,则可获得完全的转向“路感”,具有优越的控制特性。
5.4.3.2 电动式EPS的主要元件布置与作用
(1)转向柱在转向柱上装有1个直流电机和转矩传感器,如图5-73所示,其结构如图5-74所示。
图5-73 直流电机和转矩传感器
图5-74 结构图
转矩传感器的作用用于检测扭力杆的扭转,计算出施加于扭力杆上的转矩并转化成电信号,输出到 EMPS ECU。
结构如图5-75所示。
图5-75 转矩传感器
由三个检测环,一个扭力杆和检测线圈、修正线圈组成,检测线圈和修正线圈与检测环不接触。
其结构如图5-76、5-77所示。
图5-76转矩传感器结构A
图5-77转矩传感器结构B
其工作原理如图5-78、5-79所示
图5-78 工作原理A
图5-79 工作原理B
当驾驶员向右或向左打方向盘时,转向柱扭力杆上的转矩使检测环2和检测环3之间产生相对位移。
把转向的信号送给ECU。
(2)电动机其作用是根据EMPS ECU 信号产生转向助力,其工作控制电路如图5-80所示。
课件
图5-80 电动机控制电路
EMPS ECU根据车速信号、发动机转速信号、方向盘扭转信号、温度信号分析判断后,通过控制电路控制电动机来实现转向助力。
(3)电磁离合器电动EPS多采用单片干式电磁离合器,其结构与工作原理与空调电磁离合器相似,如图5-81所示。
图5-81 电磁离合器结构
当电流经滑环境去主动轮电磁线圈时,产生电磁力吸动从动轴上的压板压紧在主动轮上,靠摩擦力传递扭矩。
电动式EPS电磁离合器线圈的电流和电动机电流同时受电脑控制,当车速达到45KM/H左右时即不需要转向助力。
这时,电脑就停止电动机工作,并断开电磁离合器线圈电流,使离合器处于分离状态,以免电动机较大的转动惯性影响系统工作。
另外当系统发生故障致使电动机不能工作时,离合器也将自动分离,以利于进行人力转向。
(4)电子控制单元及其功能根据车速信号和发动机转速信号等不同传感器信号,驱动转向柱上的直流电机,提供转向助力。
4.3.3 三菱微型汽车电子控制电动动力转向系统的分析
三菱微型汽车电子控制电动动力转向系统简称ECPS,其组成如图5-82所示。
图5-82 三菱微型汽车电子控制电动动力转向系组成
它主要由ECPS控制装置(ECU)、直流电动机及离合器、车速传感器、转向转矩传感器和转向机总成等组成。
系统工作时,ECU根据车速变化控制电动机的工作电流,使其随车速的升高而减小,从而达到控制助力强度,改善转向“路感”的目的。
当车速达到设定车速以上时,系统自动切断转向助力变为常规转向系统;当系统发生故障时,保险功能将自动切断电动机及电磁离合器电流,使系统变为常规转向系统,同时点亮位于速度表内的ECPS警告灯。
(1)直流电动机和电磁离合器如图5-83所示。
图5-83 电动机组成
该系统的直流电动机和离合器为一体式结构,其工作电流由电脑根据车速的高低控制。
电动机的最大工作电流为30A,在发动机不工作时由蓄电池供电,发动机怠速时由发电机供电;交流发电机L端子信号的作用是向ECU提供判断发动机是否启动的信号。
当ECPS工作时,发动机处于高怠速状态。
系统的动力传递为行星齿轮式减速机构,用小齿轮驱动条式转向器。
(2)转矩传感器系统转矩传感器为无刷滑动电阻式,作用是把驾驶员施加在转向盘的转向力矩转变为线性变化的电压信号,电脑依此作为控制电动机和电磁离合器工作电流的依据之一。
(3)车速传感器系统车速传感器型式为电磁感应式,安装在变速器上。
车速传感器采用双信号线圈结构,见图5-84,工作可靠性较高。
当发生故障造成无车速信号时,ECU会使系统处于保险状态,系统变为常规转向。
图5-84 车速传感器结构
(4)ECPS控制装置(ECU) ECPS电脑是系统的控制中心,其工作情况为:
①点火开关接通为ON时,给ECU加电,电动转向装置处于待机状态。
②发动机启动后,L端子使ECU感知发动机已处于工作状态。
③汽车行驶转向时,ECPS根据车速和转矩传感器信号,经对比运算后,向电动机和电磁离合器发出控制指令(电信号),使电动机产生相应方向的转矩,经传动机构减速增扭后用于转向助力。
根据车速的不同,电脑对电动机电流的控制如图5-85所示。
图5-85 电脑对电动机电流的控制
当车速达到30km/h以上时,ECU切断电动机和电磁离合器信号,系统变为常规转向装置;当车速下降到27km/h以下时,ECU接通电动机和电磁离合器控制电流,系统变为电动式转向助力状态工作。
(5)ECPS导线插接器该系统导线插接器如图5-86所示,其中c为3针、a为11针、和b为13针3组。
图5-86 导线插接器。