汽车电动助力转向系统霍尔转角传感器

eps的主要元件结构及工作原理一、引言EPS（Electronic Power Steering）是一种电子助力转向系统，它通过电子控制单元（ECU）来控制车辆的转向力度和方向。

EPS相比于传统的液压助力转向系统，具有响应速度快、能耗低、可靠性高等优点，因此被广泛应用于现代汽车中。

二、EPS的主要元件1. 电动助力器电动助力器是EPS系统的核心元件，它通过电机驱动齿轮来提供转向助力。

电动助力器通常由电机、减速齿轮和输出齿轮组成，其中输出齿轮与转向柱相连，当驾驶员操纵方向盘时，输出齿轮会旋转并带动转向柱产生转向作用。

2. 扭矩传感器扭矩传感器用于测量驾驶员施加在方向盘上的扭矩大小，并将其信号发送给ECU。

ECU通过分析扭矩信号来判断驾驶员的意图，并控制电动助力器提供相应的转向助力。

3. 转角传感器转角传感器用于测量车辆前轮的实际转角，并将其信号发送给ECU。

ECU通过分析转角信号来判断车辆的行驶状态，并控制电动助力器提供相应的转向助力。

4. ECUECU是EPS系统的控制中心，它接收扭矩传感器和转角传感器的信号，并根据算法来控制电动助力器提供适当的转向助力。

同时，ECU还可以监测EPS系统的工作状态，并在出现故障时发出警报。

三、EPS的工作原理EPS系统的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 驾驶员操纵方向盘产生扭矩信号，扭矩传感器将信号发送给ECU。

2. ECU根据扭矩信号判断驾驶员的意图，并计算出相应的转向助力大小。

3. 转角传感器测量车辆前轮实际转角并将信号发送给ECU。

4. ECU根据转角信号判断车辆行驶状态，并调整电动助力器提供适当大小的转向助力。

5. 电动助力器通过电机驱动齿轮提供相应大小的转向助力，帮助驾驶员完成车辆转向操作。

四、结论EPS系统是一种高效、可靠的电子助力转向系统，它通过电动助力器、扭矩传感器、转角传感器和ECU等元件的协作来实现对车辆转向的控制。

EPS系统不仅能提供适当大小的转向助力，还可以根据车辆行驶状态进行自适应调整，从而提高驾驶员的驾驶体验和安全性。

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。

汽车方向盘转角传感器的开发应用张永东【摘要】汽车方向盘转角传感器,是车辆稳定性控制系统ESP和电动助力转向系统EPS的一个组成部分.本文介绍的方向转角传感器基于巨磁阻效应,从工作原理及设计方案方面对转角传感器的开发应用进行分析论证.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】2页(P40-41)【关键词】转角传感器;巨磁阻;角度;齿轮;设计方案【作者】张永东【作者单位】山西中航锦恒科技有限公司,山西太原 030032【正文语种】中文【中图分类】U463.6方向盘转角传感器（SAS）用于检测车辆行驶过程中方向盘的转动角度和角速度，来预测驾驶员的操作意图，从而为车辆的其他控制系统如ESP、EPS、AFS、ADAS、PLA等提供控制动作的依据，其精度和稳定性直接关系着行车安全。

汽车电控技术进步推动了汽车传感器技术的发展，随着市场对传感器要求的不断提高，出现了很多新型的方向盘转角传感器。

本文所涉及到的新型转角传感器属于数字非接触式绝对值转角传感器，是基于巨磁阻（GMR）效应的角度传感器。

这种传感器经过特殊设计，可以实现非接触式多圈绝对角度的检测，并通过CAN总线提供给ECU控制信号。

1 转角传感器的结构形式方向盘转角传感器通常安装在方向盘下方的转向柱或时钟弹簧上，采用3个齿轮的机械结构来测量转过的角度。

转角传感器基本组成及结构如图1所示。

主要有上、下壳体、3个齿轮组成的机械结构，两个磁铁及对应的两个磁阻角度传感器，电路板等组成。

图1 传感器基本组成及结构2 转角传感器的工作原理方向盘转角传感器安装在方向盘下方，大齿轮A（90齿）随方向盘一起转动，与两个齿数不相等的从动小齿轮B（26齿）和小齿轮C（30齿）啮合。

两个小齿轮轴与传感器外壳一起固定在车身，每个小齿轮上各设置有水平充磁的永磁体,随齿轮转动,两块永磁体上方分别放置固定不动的磁阻角度传感器，通过微处理机可采集两个小齿轮的转角。

EPS工作原理EPS（Electronic Power Steering）是一种电子助力转向系统，它通过电子控制单元（ECU）和电动助力转向器（EPAS）来提供转向辅助力。

EPS工作原理是基于传感器、机电和控制系统的协同工作。

1. 传感器EPS系统中的传感器主要包括转向角传感器和转向助力传感器。

转向角传感器用于检测驾驶员的转向操作，将转向角度信息传输给ECU。

转向助力传感器用于测量转向助力的大小，以便ECU根据驾驶员的需求调整助力输出。

2. 机电EPS系统中的机电通常是一种无刷直流机电，它通过控制转向助力的大小来提供转向辅助力。

机电的转动由ECU控制，根据传感器提供的转向角度和助力需求，调整机电的转速和扭矩。

3. 控制系统EPS系统的控制系统由ECU组成，它接收传感器提供的转向角度和助力需求信息，并根据预设的算法来控制机电的工作。

ECU还可以根据车速、转向速度和其他相关参数进行实时调整，以提供最佳的转向辅助力。

EPS工作原理的基本流程如下：a. 驾驶员进行转向操作；b. 转向角传感器检测到转向角度，并将信息传输给ECU；c. ECU根据转向角度和预设算法计算出所需的助力大小；d. ECU控制机电的转速和扭矩，提供相应的转向辅助力；e. 驾驶员感受到转向辅助力，并根据需要进行调整。

EPS工作原理的优势包括：1. 节省能源：与传统的液压助力转向系统相比，EPS系统不需要额外的液压泵和传动装置，因此能够节省能源。

2. 提高燃油经济性：EPS系统可以根据车速和转向需求进行实时调整，减少了不必要的助力输出，从而提高燃油经济性。

3. 增加驾驶舒适性：EPS系统的助力输出可以根据驾驶员的需求进行精确调整，提供更加舒适的转向感受。

4. 增强安全性：EPS系统可以与其他安全系统（如车辆稳定控制系统）进行集成，提供更好的操控稳定性和安全性。

需要注意的是，EPS系统在电源故障或者系统故障的情况下可能会失效，但通常会有备用机械转向装置以确保车辆的安全驾驶。

EPS工作原理EPS（Electronic Power Steering）是一种电动助力转向系统，它通过电子控制单元（ECU）和电动助力转向电机来提供转向力。

EPS工作原理是基于车辆转向需求的感应和控制。

1. 传感器感应EPS系统通过安装在转向柱上的转向角传感器来感应驾驶员的转向动作。

转向角传感器会测量转向柱的旋转角度，并将这些数据传输给ECU。

2. ECU计算ECU会根据转向角传感器提供的数据，计算出车辆的转向需求。

ECU还会考虑到车辆的速度、负载以及其他相关因素，以提供最佳的转向助力。

3. 电动助力转向电机根据ECU的计算结果，电动助力转向电机将提供相应的转向助力。

电动助力转向电机通常位于转向柱附近，通过与转向机构相连来产生转向力。

4. 助力转向当驾驶员转动方向盘时，电动助力转向电机会提供适当的助力来帮助转向。

助力的大小取决于驾驶员的转向力和ECU计算出的转向需求。

5. 转向力反馈EPS系统还可以通过电动助力转向电机提供转向力的反馈。

这种反馈可以让驾驶员感受到路面的情况，提高驾驶的准确性和舒适性。

6. 故障检测和安全措施EPS系统通常还具有故障检测功能，可以监测系统的工作状态。

如果系统出现故障，ECU会发送警报并切换到备用模式，以确保驾驶员的安全。

总结：EPS工作原理是通过转向角传感器感应驾驶员的转向动作，ECU计算转向需求并控制电动助力转向电机提供相应的转向助力。

EPS系统可以提供转向力的反馈，并具有故障检测和安全措施，以确保驾驶员的安全。

这种电动助力转向系统在现代汽车中得到广泛应用，提供了更轻便、灵敏和舒适的转向体验。

电动助力转向系统1、功能原理汽车电动助力转向（EPS）系统是在机械式转向系统的基础上加装电动机驱动单元构成的。

其主要的是提供助力、改善汽车转向性能、协助驾驶员完成转向操作。

2、组成具体组成原理详细EPS系统由扭矩传感器、车速传感器、电自控制单元（ECU）、助力电动机及减速机构等。

○1扭矩传感器，又称转向传感器，其作用是测定方向盘与转向器之间的相对扭矩，并转化为电信号传递给ECU。

○电动机，其功能是根据ECU的相关指令，输出适宜的转向助力矩，是EPS系统的动力源。

○减速机构，接收电动机的转矩，经减速增矩后传递给转向轴、小齿轮或齿条。

○ECU，是EPS系统的控制中心，根据扭矩传感器和车速传感器的信号进行逻辑分析与计算并发出指令，控制电动机和离合器。

3、基本工作过程汽车转向时，扭矩传感器和车速传感器将检测到的扭矩、方向信号及车速信号传递给ECU，ECU根据扭矩传感器的信号和车速传感器的信号确定电动机扭矩的大小和方向，电动机再通过离合器、减速机构等把此扭矩传递给扭杆，最终起到为驾驶员提供转向助力的效果，使汽车转向更轻便。

车速越低转向助力越大，车速越高转向助力越小。

当车速大于一定值时，取消助力，将直流电动机反接制动，目的是在汽车高速行驶时增加操作方向盘的手感，保证行驶安全。

4、EPS系统的控制方式○助力控制：助力控制是EPS的基本控制模式，包括汽车原地转向助力控制和动态转向助力控制两个方面。

○回正控制：回正控制的目的是使方向盘能够更快、更准地回到中位，避免方向盘产生不必要的抖动。

○阻尼控制：阻尼控制是为了提高汽车高速行驶时的转向稳定性的一种控制模式。

5、EPS的优点○降低了燃油消耗液压动力转向系统需要发动机带动液压油泵，使液压油不停地流动，浪费了部分能量。

相反电动助力转向系统（EPS）仅在需要转向操作时才需要电机提供的能量，该能量可以来自蓄电池，也可来自发动机。

○增强了转向跟随性在电动助力转向系统中，电动助力机与助力机构直接相连可以使其能量直接用于车轮的转向。

EPS工作原理EPS（Electric Power Steering，电动助力转向系统）是一种通过电机来辅助转向的汽车转向系统。

它取代了传统的液压助力转向系统，具有更高的效率、更低的能耗和更好的响应性能。

EPS工作原理主要包括传感器、控制单元、电机和转向机构四个部分。

1. 传感器：EPS系统中的传感器用于感知驾驶员的转向意图和车辆的运动状态。

常见的传感器包括转向角传感器、转向力传感器和车速传感器。

转向角传感器用于测量方向盘的转角，转向力传感器用于测量驾驶员施加在方向盘上的力，而车速传感器用于测量车辆的速度。

2. 控制单元：EPS系统的控制单元负责接收传感器的信号，并根据这些信号计算出相应的转向助力。

控制单元采用电子控制器和算法来实现转向助力的精确控制。

通过对转向助力的控制，控制单元可以使驾驶变得更轻松、更舒适。

3. 电机：EPS系统中的电机是实现转向助力的关键部件。

电机通常安装在转向柱上，通过与转向机构相连，产生转向助力。

电机根据控制单元的指令，调整输出的扭矩大小和方向，以满足驾驶员的转向需求。

电机通常是一种无刷直流电机，具有高效率和快速响应的特点。

4. 转向机构：EPS系统的转向机构包括齿轮、齿条和传动装置等部件。

电机通过传动装置将扭矩传递给齿轮和齿条，从而实现转向助力。

转向机构的设计和传动比例决定了转向助力的大小和灵敏度。

EPS系统工作时，传感器感知驾驶员的转向意图和车辆的运动状态，并将这些信息传递给控制单元。

控制单元根据接收到的信号计算出合适的转向助力，并通过控制电机输出相应的扭矩。

电机将扭矩传递给转向机构，从而实现转向助力。

整个过程实时进行，以保证驾驶员的转向需求得到满足。

EPS工作原理的优点包括：1. 能耗低：相比传统的液压助力转向系统，EPS系统不需要额外的液压泵和液压油路，因此能耗更低。

2. 效率高：EPS系统利用电机直接产生转向助力，无需通过液压系统传递力量，因此效率更高。

3. 响应快：EPS系统的控制单元可以根据驾驶员的转向意图和车辆的运动状态实时调整转向助力，响应更快。

电控液压助力转向系统组成和工作原理简介电控液压助力转向系统（EHPS）是现代汽车转向系统的重要部分，它结合了电子控制和液压动力，以提供更精确、更稳定的转向助力。

以下是电控液压助力转向系统的组成和工作原理的详细介绍。

一、组成电控液压助力转向系统主要由以下几个部分组成：1.转向柱：这是驾驶员操作转向的主要设备，转向柱上装有转向盘。

2.电动助力泵：该设备由电动机驱动，将油从储油罐中泵出，增加液压压力。

3.储油罐：储存液压油，同时保持液压系统的压力。

4.动力转向器：这是一个将液压能转化为机械能的装置，它利用阀控制液压油的流动，从而产生转向助力。

5.电子控制单元（ECU）：根据车速、方向盘转角等信息，控制电动助力泵的运转和提供转向助力的大小。

二、工作原理电控液压助力转向系统的工作原理可以概括为以下几点：1.电动助力泵：电动助力泵由电动机驱动，根据ECU的指令调整输出压力。

在低速时，电动机产生的助力较大，以增强转向性能；在高速时，电动机产生的助力较小，以保证稳定性。

2.液压回路：当驾驶员转动方向盘时，动力转向器中的阀会开启，使液压油流入助力缸中。

液压缸中的活塞受到液压力，推动转向柱和转向轮转动。

同时，液压回路中的单向阀确保液压油只能流向一个方向，防止回流。

3.电子控制单元：ECU根据车速、方向盘转角等信息，计算出合适的助力大小和方向。

它通过调节电动机的电流或电压，控制电动助力泵的输出压力，从而提供合适的助力。

此外，ECU还可以监控系统的运行状态，如有异常会立即采取措施。

4.反馈系统：在电控液压助力转向系统中，还设有反馈系统。

反馈系统通过传感器监测方向盘的转角和速度、车速等信息，将这些信息反馈给ECU。

ECU根据这些信息调整助力泵的工作状态，确保系统始终处于最佳工作状态。

5.液压油的循环：在系统中，液压油不断地在回油管路和助力缸之间循环流动。

回油管路中的温度传感器可以监测液压油的温度，防止过高或过低。

如果液压油的温度过高，系统会自动减少助力泵的工作时间，或者开启冷却系统降低温度。

混合动力汽车电子动力转向系统主要元件结构及其工作原理（1）转矩传感器转矩传感器检测扭转杆扭转变形，并将其转变为电子信号并输出至动力转向ECU，是电子动力转向系统的关键部件之一。

转矩传感器由分相器单元1、分相器单元2及扭转杆组成。

转子部分的分相器单元1固定于转向主轴，转子部分的分相器单元2固定于转向小齿轮轴。

当静止或直线行驶时分相器单元的转子部分输出定值信号，动力转向ECU不对动力转向电机提供电压；扭转杆扭转后，使两个分相器单元产生一个相对角度，动力转向ECU根据两个分相器的相对位置决定对动力转向电机提供多少电压。

（2）动力转向电机。

动力转向电机与齿条轴共轴，由转角传感器、定子及转子组成。

其工作原理是将无刷动力转向电机和减速机构布置在齿条处，并直接驱动齿条实现助力。

通过转角传感器检测电机的旋转角度防止转矩波动。

（3）减速机构减速机构采用滚珠式减速齿轮机构，将其固定在动力转向电机的转子上。

动力转向电机的转动传到减速机构，经过滚珠及蜗杆传到齿条轴上。

滚珠在机构内部经过导向进行循环。

为降低动力转向电机的转速，以获得更大的转矩，采取了与电机转子内壳配套的循环滚珠式减速装置。

极小的钢珠在四个极光滑的槽内循环滚动减速，将动力传递给齿条轴做直线运动，推动两个转向轮左右摆动，以驱动汽车进行转向。

由于钢珠极小，在精细加工的导槽内循环滚动，故传动噪声极微。

（4）电机转角传感器该传感器属于电磁感应式传感器，能将转向电机的转向角度信号输出到控制单元。

这个传感器转子为凸极式，转子与电机转子是连成一体的。

定子线圈呈圆环状，套在转子外，通过电磁感应原理，检测出转子的转角。

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可编辑修改精选全文完整版第1章绪论1.1 汽车转向系统简介汽车转向系是用来保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。

目前汽车转向技术主要有七大类：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发展主题的新技术，他是目前国内转向技术的研究热点。

1.1.1 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，并降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伤害的防伤装置。

(10) 进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。

1.2 EPS的特点及发展现状1.2.1 EPS与其他系统比较对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；而对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原因要消耗较多的能量。

基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证一、本文概述随着汽车工业的快速发展，电动助力转向系统（Electric Power Steering, EPS）已成为现代车辆的重要组成部分。

EPS系统不仅提高了驾驶的便捷性和舒适性，同时也对车辆的操纵稳定性和安全性起着至关重要的作用。

然而，EPS系统的设计和优化面临着众多挑战，包括系统性能的优化、安全性的保障以及成本的控制等。

因此，对EPS系统进行精确而高效的仿真分析以及硬件在环验证成为了研究和开发过程中的关键步骤。

本文旨在介绍基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证的研究方法和技术。

本文将概述EPS系统的基本原理和结构，以及其在车辆动力学中的作用。

本文将详细介绍CarSim仿真软件在EPS 系统仿真中的应用，包括建模过程、仿真参数设置以及仿真结果的分析和处理。

接着，本文将探讨硬件在环验证的重要性，以及如何在CarSim环境中实现硬件在环验证。

本文将通过实例分析，展示基于CarSim的EPS系统仿真与硬件在环验证的实际应用效果，为EPS系统的设计和优化提供有效的技术支持。

通过本文的研究，旨在为EPS系统的研究者和工程师提供一种基于CarSim的仿真与硬件在环验证的方法论，以提高EPS系统的开发效率和性能优化，为现代汽车工业的发展做出贡献。

二、EPS系统原理及CarSim仿真建模电动助力转向系统（EPS，Electric Power Steering）是一种先进的汽车转向系统，旨在通过电机提供辅助转向力矩，以提高驾驶的舒适性和安全性。

EPS系统主要由转向传感器、车速传感器、电机、电子控制单元（ECU）等组成。

当驾驶员转动方向盘时，转向传感器检测方向盘的转角和转速，车速传感器则检测车辆的速度。

这些信息被传递给ECU，ECU根据预设的控制策略计算出所需的辅助转向力矩，并控制电机产生该力矩，从而帮助驾驶员更轻松、更稳定地驾驶汽车。

为了对EPS系统进行仿真分析，我们采用了CarSim软件。

基于KMZ60的EPS转角传感器设计摘要方向盘转角信号是电动助力转向系统和车身电子稳定系统的重要输入量。

本文借鉴国内外成熟的方向盘转角测量方案，解释了游标法测量方向盘绝对转角的方法，设计以磁阻式磁场角度传感器KMZ60与MC9S08DZ60单片机为核心的硬件电路和相应的信号处理方式，开发成本低廉、能够实现多圈测量的非接触式转角传感器。

通过专用的测试平台对转角传感器进行标定，验证转角传感器能够基本满足电控系统的精度需求。

关键词转角测量；转角传感器；游标法；KMZ600 引言为了使汽车更加节能、安全、环保，越来越多的汽车开始装配电动助力转向系统(EPS)和车身电子稳定系统(ESP)。

传统的有刷电机EPS只装配转矩传感器，转向盘转速信号主要依靠估算的方法获得。

但这种方法的误差较大，限制了EPS 性能的进一步提高。

将方向盘转角传感器引入EPS，能够有效提升EPS的回正和摩擦补偿性能，改善汽车的操作稳定性。

此外，ESP等底盘电控系统需要从EPS共享转角信号，实现各自的控制功能，从而实现底盘一体化控制。

经过多年的研究和发展，方向盘转角传感器从最初的电位计式、单圈测量的传统角度传感器，发展到能够非接触式、多圈测量的智能传感器。

以博世公司LSW3为代表的游标法转角测量方案是一种比较理想的多圈测量方案，因而被多家公司应用于各自的转角传感器中。

国内高校在其基础上做过多种仿制和改进，且大多采用集成CORDIC模块的角度测量芯片，该类型芯片通常成本较高，因而难以控制转角传感器的成本。

本文借鉴LSW3的机械结构，自行开发传感器的硬件电路，设计信号的软件处理流程，研发了一款结构简单、价格低廉、精度适中、能够实现多圈测量的方向盘转角传感器。

1 测量原理通常轿车方向盘的机械行程为3圈，即1080°左右。

通用的磁场角度传感器包含各向异性磁阻型(AMR)、巨磁阻型(GMR)以及霍尔型(Hall)等类型，三者的量程通常是180°(AMR型)和360°(GMR型、Hall型)，因此，转角传感器的核心在于扩展传感器量程，采用小量程的磁场角度传感器实现多圈测量。

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。