汽车电子EPS电子助力转向系统方案-汽车电子生态圈
项目名称：EPS 电子助力转向系统
项目介绍：
EPS是提供辅助转向动力的系统。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。
该系统采用普华自主研发的ORIENTAIS TM OSEK基础软件平台，包含通信诊断协议栈、Bootloader、MCAL、集成开发环境等。主控MCU采用Infineon XC2000芯片方案，ORIENTAIS TM OSEK基础软件平台为EPS提供了通用的、高稳定性、高可靠性的运行平台，使上层的控制逻辑开发摆脱了对底层软硬件的高度依赖，增强了软件的可移植性和重用性，从而提高了开发效率、缩减了开发成本。
基于ORIENTAIS TM OSEK基础软件平台的EPS功能图：
项目概况：
基于Infineon XC2000硬件平台
支持通信诊断功能
支持Bootloader功能
包含MCAL驱动程序
支持集成开发环境
汽车电动助力转向系统(EPS)硬件设计
内容摘要 电动助力转向( Electric Power Steering, 简称EPS) 作为一种新型转向系统, 因其具有节能、环保等优点而受到世界各大汽车公司和企业的青睐, 它将逐步取代传统的液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering, 简称HPS) 。 本文以传统的转向柱助力式EPS 为研究对象, 建立EPS系统数学模型,给出了汽车电动助力系统的动力学方程。根据电动助力转向系统的工作原理及控制器可靠设计的关键技术，设计了以P87C591 单片机为主控单元的EPS系统，系统采用闭环电流控制方案, 利用目标电流技术调节电机端电压达到控制电机电流力矩的目的。EPS 控制器采用模块化设计，把信号处理电路和功率驱动电路进行分层设计,以增强系统的抗干扰能力和可靠性。在进行PWM 驱动频率的选择时，考虑开关时电流脉峰对开关管及电动机安全的影响。最后通过研究分析了EPS系统的经济性、系统硬件电路板空间与发热功耗及可靠性合理地选择散热片及其参数,提高了驱动效率和稳定运行能力。 实验表明, 该系统具有良好的电动助力特性, 满足电动助力转向要求,证明了这种系统在实际应用中的有效性。 关键词 电动助力转向; 单片机; H桥驱动; PWM斩波; 控制系统
Hardware Design of the Electric Power Assisted Steering System 050607337 Zhangqiang Instructor：Helinlin Associate professor Abstract Electric power steering is a new power steering technology for vehicles. Merit such as energy conservation , environmental protection that the person has accepts the respectively big automobiles of world company and the enterprise favour , home and abroad developing trend is to use electric power-assistance to change to the hydraulic pressure power-assistance vergence substituting tradition step by step. The mathematic model the main body of a book is established systematically with dyadic EPS of the tradition vergence post power-assistance for the object of study,has given an automobile out electric systematic power-assistance dynamics equation , has combined classics control theory and the optimization algorithm, the parameter carries out validity in applying to reality having studied , testifying this system on systematic power-assistance. This paper presents an elect ricpower steering system controlled by P87C591 microp rocessor. The motor given torque is computed by expertcontrol system. The practical output torque is closed-loop controlled.
电子动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89c51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
Abstract Electric 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 thedesign 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 unitdesigned was with stable performance, appropriate structure and excellent matchingcondition, 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
汽车电动助力转向控制系统控制器设计说明
第一章绪论 电动助力转向系统（Electric Power Steering，缩写EPS）是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元（ECU）等组成。它是近代各种先进汽车上所必备的系统之一。 1.1电动助力转向的发展 从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。 装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。
1.2 电动助力转向的分类： 机械液压助力 机械液压助力是我们最常见的一种助力方式，它诞生于1902年，由英国人Frederick W. Lanchester发明，而最早的商品化应用则推迟到了半个世纪之后，1951年克莱斯勒把成熟的液压转向助力系统应用在了Imperial车系上。由于技术成熟可靠，而且成本低廉，得以被广泛普及。 机械液压助力系统的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力，对转向系统施加辅助作用力，从而使轮胎转向。电子液压助力 由于机械液压助力需要大幅消耗发动机动力，所以人们在机械液压助力的基础上进行改进，开发出了更节省能耗的电子液压助力转向系统。这套系统的转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动，并且在之前的基础上加装了电控系统，使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关，还与车速相关。机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀，新增的电控系统包括车速传感器、电磁阀、转向ECU等。电动助力 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
电子液压助力转向系统
电子液压助力转向系统 中文名 电子液压助力转向系统 外文名 Electric Power Steering 主要构件 储油罐、助力转向控制单元等 原理 电子控制单元根据车辆 缩写 EPS 目的 低速时驾驶轻便，高速时稳定可靠 目录 1基本介绍 2主要构件 3工作原理 4优点缺点 1基本介绍 EPS电动转向 电动转向(Electric Power Steering)
电子液压助力转向系统 电动转向是用电动机直接提供助力，助力大小由电控单元(ECU)控制的动力转向系统。扭矩传感器与转向轴连接在一起，当转向轴转动时，传感器工作，将信号传给ECU，ECU，根据车速决定电动机的助力效果，以保证汽车在低速时驾驶轻便，高速时稳定可靠。 2主要构件 储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机、助力转向传感器等，其中助力转向控制单元和电动泵是一个整体结构。 3工作原理 电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。它所采用的液压泵不再靠发动机皮带直接驱动，而是采用一个电动泵，它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。 电子液压助力转向系统 简单地说，在低速大转向时，电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率，使驾驶员打方向省力；汽车在高速行驶时，液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转，在不至于影响高速打转向的需要同时，节省一部分发动机功率。是使用较为普遍的助力转向系统。 4优点缺点
现代轿车马力大、速度快，为了操纵的轻便和灵敏，中高档次的轿车转向器都加装了转向动力装置，又称为液压动力转向器。它具有工作无噪声，灵触度高体积小，能够吸收来自不平路面的冲击力，在现代轿车上得到十分广泛的应用。 液压动力转向器的主要部件包括油泵、液压分配阀和助力器。液压分配阀与油泵组合一体，助力器与转向器装在一起，中间用油路连接。发动机通过皮带带动油泵，把油压输出到助力器。助力器壳体内是一个活塞，活塞连接着转向器的齿轮，活塞两端是腔室。 当轿车直线行驶时，活塞两端压力相等，静止不动，油泵空转；当轿车转弯时，液压分配阀将油液通过变化了的通道进入了助力器的一侧，使活塞两端产生压力差，迫使活塞移动到另一侧，带动齿轮转动，“助一臂之力”。这样转动方向盘的操纵力不是直接迫使车轮转向的唯一作用力了，可由助力器辅动车轮转向，减轻了驾驶者的劳动强度，减少了方向盘的转数，特别是减少了停车转向时的操纵力。 现在已经出现了电子控制速度传感型的轿车动力转向器，它除了满足减少操纵力，提高灵触度外，还可以根据车速与行驶条件的不同而产生与之相适应的转向力。在停车时能提供足够的助力，随着车速的逐渐增加助力又可以逐渐减少，当高速行驶时则无助力但保持良好的路感。这种电子式的动力转向机构附有微处理机和电子转速表，电子转速表发出脉冲讯号，微处理机发出相应的指令控制动力转向机构。 轿车动力转向装置是50年代在美国大型轿车上出现的事物，现在已经普及开来了。它的好处正如德国奔驰汽车制造公司所描述的那样：“发动机发动后，您就得到动力转向辅助，尤其在泊车及左右移动车辆时，动力转向装置会令您能非常轻松地控制方向盘。 电动助力转向器 现在，动力转向系统已成为一些轿车的标准设置，全世界约有一半的轿车采用动力转向。随着汽车电子技术的发展，目前一些轿车已经使用电动助力转向器，使汽车的经济性、动力性和机动性都有所提高。 电动助力转向系统的英文缩写叫“EPS”（Electrical Power Steering），它利用电动机产生的动力协助驾车者进行转向。此类系统一般由扭矩传感器、电控单元（ECU）、电机、、机械转向器所组成。 汽车转向时，转矩传感器检测到转向盘的力矩和转动方向，将这些信号输送到电控单元，电控单元根据转向盘的转动力矩、转动方向和车辆速度等数据向电动机控制器发出信号指令，使电动机输出相应大小及方向的转动力矩以产生助动力。当不转向时，电控单元不向电动机控制器发信号指令，电动机不工作。同时，电控单元根据车辆速度信号，通过电液转换器确定输给转向盘的作用力，减少驾车者在高速行驶时方向盘“飘”的感觉。 由于电动助力转向系统只需电力不用液压，与机械式液压动力转向系统相比较省略了许多元件。没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油
汽车电动助力转向系统设计
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（）、液压助力转向技术（）、电控液压助力转向技术（）、电动助力转向技术（）、四轮转向技术（4）、主动前轮转向技术（）和线控转向技术（）。转向系统市场上以、、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 / 1
电动助力转向系统及其关键技术
电动助力转向系统及其关键技术 摘要: 电动助力转向 (EPS) 系统具有结构简单、节能环保等独特优势得以迅速发展; 介绍了 EPS 的工作原理及分类，分析了 EPS 系统的助力电机、减速机构、传感器、ECU 等关键部件及助力特性、控制理论等关键技术。 关键词: 电动助力转向; 关键部件; 助力特性; 控制技术 汽车转向是通过驾驶者转动转向盘，经过转向系统提供的操纵力以改变车轮角度来实现。助力转向是一种为了减轻驾驶员的操纵力而设有助力机构的转向装置。为方便驾驶员易于操纵转向系，动力转向已经作为汽车的标准装备。 助力转向最初为机械式，然后发展为液压式(HPS) ，随着现代控制技术和电子技术的发展，电动式动力转向系统 (EPS) 作为一种新的助力转向系统 ［1］ 传感器与转向轴(小齿轮轴) 连接一起，其不断检测作用于转向柱扭杆上的扭矩，当转向轴转动时，传感器把输入轴和输出轴在扭杆作用下产生的相对转动位移变成电信号传给控制装置，控制装置按照已设定的控制程序和控制策略对扭矩传感器以及车速传感器产生的信号进行运算处理，以此确定电机的旋转方向和助力电流的大小，电机经减速机构将助力转矩传递给转向系统，从而完成实时控制助力转向［2］。
迅速发展。相对 于 HPS ， EPS 有很多优 势 : ( 1) 在各种行驶工况下提 供最佳的 助力; (2) 只在转向时才提 供助力， 不像 HPS 不转向时 液 压系统的 油泵也运转， 节省燃油损耗; (3) 结构紧凑， 便于安装 和装 配; (4) 取消了液压回路， 减少了对 环境的 污染; (5) 具有自我诊断功能， 便于维修和保养; 另外， EPS 系统性能能够在不改变系统结构的 情况下， 可以通过改变系统的控制策略、编程来实现， 满足不同车型和不同驾驶感觉的 需要 。近些年 ， 国 内外汽车企业 第 7 期 ·177· 齿轮齿条式助力 (R-EPS) 等三大 基本类型， 如图 2 所示。 图 2 不同助力转向系统结构图 C-EPS 的 助力单元、控制器和传感器都集中于转向柱处， 系统比较紧凑， 易于在车辆上的 安装 ， 更容易替代原有的液压助力转向系统。一 般系统布 置在驾驶室内， 其工作环境很好， 电气元件一 般不需要 防水和隔热 措施， 但有限的 空间 可能会影响碰撞能量的 吸收， 要 求有满足碰撞法 规要 求的 结构。 P-EPS 的 助力单元固定在转向齿轮的 小齿轮轴 上端， 其电动机 和减速机 构相连， 直接驱动小齿轮进行助力。P-EPS 安装 在发动机 仓底部， 靠近排气管， 其材料和结构必须耐热 和防水。此系统的 ECU 可以 分别安装 在车厢和发动机 仓内， 目 前多数 安装 在车厢内， 但会消耗较长的 线束同时 会影响收音机 效果， 如果安装 在发动机 仓内， 要 求有辅助的 隔热装置。 R-EPS 的 减速机 构连同电机 、传感器一 起安装 在转向器与 转向小齿轮位置相对布置的 另一 侧， 另有一套小齿轮， 直接驱动齿条进行助力。根据电机与转向齿条的 位置关系可以 分 为平行 布置式、交叉布 置式、同轴布置式。当电动机与转向齿条平行布置时 ， 电机通过皮带减速器和滚珠丝杆两级减速来驱动齿条进行助力; 当电动机与转向齿条交叉布 置时 ， 电机 通过锥齿轮和滚 和高 校对 E PS 做了大 量研 究工作， 取得 了一 系列成果。 1 EPS 工作原理及分类 1. 1 EPS 工作原理 EPS 结构框图如图 1 所示， 其工作原理是: 扭矩 图 1 电动助力转向系统 1. 2 EPS 类型 依据电动机布置位置不同， EPS 系统主要可分为转向柱式助力 (C-EPS) ，小齿轮式助力 (P-EPS) ，
汽车电动助力转向机构的设计讲解
汽车电动助力转向机构的设计 引言 在汽车的发展历程中，转向系统经历了四个发展阶段：从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。 装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统[1]。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。
第1章概述 1.1电动助力转向的优点 与传统的转向系统相比，电动助力转向系统最大的特点就是极高的可控制性，即通过适当的控制逻辑，调整电机的助力特性，以达到改善操纵稳定性和驾驶舒适性的目的。作为今后汽车转向系统的发展方向，必将取代现有的机械转向系统、液压助力转向系统和电控制液压助力转向系统[2]。 相比传统液压动力转向系统，电动助力转向系统具有以下优点： （1）只在转向时电机才提供助力，可以显著降低燃油消耗 传统的液压助力转向系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力。而电动助力转向系统只是在转向时才由电机提供助力，不转向时不消耗能量。因此，电动助力转向系统可以降低车辆的燃油消耗。 与液压助力转向系统对比试验表明：在不转向时，电动助力转向可以降低燃油消耗2.5%；在转向时，可以降低5.5%。 （2）转向助力大小可以通过软件调整，能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性，回正性能好。传统的液压助力转向系统所提供的转向助力大小不能随车速的提高而改变。这样就使得车辆虽然在低速时具有良好的转向轻便性，但是在高速行驶时转向盘太轻，产生转向“发飘”的现象，驾驶员缺少显著的“路感”，降低了高速行驶时的车辆稳定性和驾驶员的安全感。 电动助力转向系统提供的助力大小可以通过软件方便的调整。在低速时，电动助力转向系统可以提供较大的转向助力，提供车辆的转向轻便性；随着车速的提高，电动助力转向系统提供的转向助力可以逐渐减小，转向时驾驶员所需提供的转向力将逐渐增大，这样驾驶员就感受到明显的“路感”，提高了车辆稳定性。
电动助力转向系统介绍
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。 ○2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。○3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。 ○4ECU，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 ○1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。 ○2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。 ○3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 ○1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。 ○2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。○3改善了转向回正特性 当驾驶员使转向盘转动一角度后松开时，该系统能够自动调整使车轮回到正中。而在传统的液压控制系统中，要改善这种特性必须改造底盘的机械结构，实现起来有一定困难。 ○4提高了操纵稳定性 ○5提供可变的转向助力 电动助力转向系统的转向力来自于电机。通过软件编程和硬件控制，可得到覆盖整个车速的可变转向力。可变转向力的大小取决于转向力矩和车速。 ○6采用"绿色能源"，适应现代汽车的要求 电动助力转向系统应用"最干净"的电力作为能源，完全取缔了液压装置，不存在液压助力转向系统中液态油的泄漏问题，可以说该系统顺应了"绿色化"的时代趋势。
电动助力转向系统
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。
汽车电动助力转向沉重故障排除复习过程
国家职业资格全省统一鉴定 汽车俢理工高级技师论文 （国家职业资格一级） 论文题目：汽车电动助力转向沉重故障排除 姓名： 身份证号： 准考证号： 所在省市：广东省茂名市 所在单位：
汽车电动助力转向沉重故障排除 【摘要】文章主要介绍了电动助力转向系统由于线路故障造成转向沉重故障的排除，由于其故障是发生在小车连续行驶大约半小时后，故障点极其隐蔽，笔者通过深入了解整个电动助力系统的组成和工作原理，各个部件检测试验，分析产生的故障的原因，故障得到排除。【关键词】电动助力转向系统（EPS）；转向盘沉重；接触不良 一、故障现象 一辆来厂维修的吉利远景汽车，车主反映，该车在连续行驶半小时左右就会出现转向沉重。经试验，该车冷车并无故障，行驶约半小时后助力转向系统无助力输出，造成转向沉重。该车配备的是电动助力转向系统。 二、电动助力转向系统（EPS） 电动助力转向系统，是由控制模块代替液压助力泵的一个转向助力系统。由于它是由电子控制，电路复杂，技术性强，且故障隐蔽，难于发现，因此，分析、研究电动助力转向系统的组成和故障检测的方法，对于本人及有关维修人员，提高维修技术水平，准确快速地排除汽车故障具有一定的参考意义。 电动助力转向系统由电子控制车速传感器，发动机转速传感器，扭矩传感器，方向机上的转向电机，各线路连接以及ECU组成，简称EPS。EPS是一种机电一体化新一代汽车智能助力转向系统。汽车在不同工况下转向时，通过电子控制装置，使转向助力电机产生所需的辅助助力，达到操纵稳定、转向轻巧、行使安全，使驾驶员行车有良好的路感。该产品具有结构精巧、紧凑、节能、环保等特点，是当今汽车助力转向中最人性化的产品。 （一）工作原理 当转动方向盘，扭矩通过输入轴被传递到扭力杆，扭力杆为弹性轴，相对输出轴产生角位移，输入轴和输出轴之间产生角位移差，通过传感器将其转换为电压信号并传送到控制模块。控制模块根据车速信号和扭矩信号的大小，按照一定的算法，控制电机电流大小和
吉利电动助力转向系统维修手册
一、概述 电动助力转向系统由电子控制模块，车速传感器，发动机转速传感器和其它安装在转向柱上的扭矩传感器、电机等部件组成，系统控制模块根据扭矩传感器和汽车速度传感器传出的信号，确定转向助力的大小和方向，并驱动电机辅助转向操作。 二、控制流程图 三、电路图及各接插件功能（附图表） 四、控制模块 控制模块是由微电脑，A/D（模拟/数字）转换，I/O（输入/输出）装置等组成的控制器，它不仅含有控制助力转向的大小和方向的主要功能，还有车载诊断系统（自我诊断功能）和安全保护功能。 五、自诊断功能： 在点火开关在ON位置和发动机起动时，控制模块可以诊断下面部件发生的故障，并通过故障指示灯显示故障结果。 1.扭矩传感器 2.车速传感器 3.发动机转速传感器 4.电机 5.离合器 6.控制模块 控制模块和故障指示灯按下述操作 当点火开关在ON位置，发动机在起动状态，诊断线接头没有接地时，在上述部件内如果没有故障存在，指示灯亮约2秒后关闭，这是检查指示灯泡和系统电路，当控制模块发现在上述部件内产生故障时，指示灯亮，警告驾驶员发生故障，同时 第 1 页共11 页·1·
在控制模块的备份存贮器里存贮故障代码。 当诊断开关接地进，通过指示灯闪动，控制模块控制故障指示灯显示故障代码。 当检查故障时，发动机必须运转。 六、安全防护功能，当出现异常的DTC时，控制模块将关闭电机和离合器。 七、VSS（转速传感器） 车速传感器根据车速大小产生成比例的信号（有的传感器信号可直接输入模块），车辆里程表将这些信号转换出相应的车速读数，同时也把它转换成双倍周期的方波信号输入控制模块。 八、发动机速度信号 点火线圈的点火信号，作出发动机转速信号，通过ECU转换成数字信号，其一端送仪表，另一端输入控制模块。 九、诊断（附图故障代码表） 在故障诊断中的注意事项 1.当产生两个或更多的故障，故障诊断代码总是从最小的代码开始依次显示。 2.当点火电开关打开和发动机不起动时，显DTC22（发动机速信号），但是当发动机起动时，如果显示正常变化，就意味着正常。 3.由于故障诊断代码（DTC）存储在控制模块的备份存储器中，所以在维修后，一定要清除存储器中的代码，清除方法是将故障诊断线接地，显示故障代码三次。 4.参阅故障代码诊断表，记下显示的故障代码，对故障进行处理。 5.故障诊断代码（DTC）的显示 (1)找到故障诊断线“A2” (2)将故障诊断线“A2”接地 (3)起动发动机（如发动机没起动，将显示DCT22） (4)当产生两个或更多的故障时，故障诊断代码（DTC）总是从最小的代码开始依次显示。 十、“EPS”指示灯线路检查（在点火开关打开时，“EPS”指示灯不亮） 1、蓄电池 2、主保险丝 3、点火开关 4、电路保险丝（15A） 5、控制模块 6、EPS灯 7、主保险丝 8、控制盒插座 9、接插件 第 2 页共11 页·2·
电动助力转向系统原理简介
电控电动转向助力系统EPS 由装在转向器输入端的转矩传感器、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。电脑EPS-ECU 根据转向盘的转向转矩信号、车速信号及驱动电机转速信号的高低，判断发动机是否工作，以决定EPS 系统是否投入工作，在驱动电机静止的情况下EPS 系统停止工作。经过判断和处理后，根据存储器中事先确定好的助力特性，确定和输出助力转矩电流的大小和方向（助力电动机的正、反转，工作时间及工作频率）。低速时助力作用大，转向轻便；高速时减小助力，以提高路感和操纵稳定性（无发飘手感）。 工作原理描述： 当系统检测到点火开关闭合后，首先对整个EPS 系统进行自 检，确保系统能正常工作，然后分别将继电器与电机离合器闭合，此 时系统处于正常工作状态。检测转矩信号、车 电机 变速机 构 转矩传感 器 转向轴 电动助力转 向控制器
速信号、发动机转速信号处理后送八EPS控制器的控制端口。单片机根据设定好的助力模型，以及接收的端13信号，确定助力的大小及方向，并产生相应的PWM信号驱动直流电动机进行助力转向。当系统出现异常时，故障指示灯亮，并切断继电器和离合器，从而保护直流电机系统结构图： 系统结构原理图： EPS程序流程图：
EPS软件设计功能： 信号的采集及处理、采样车速、根据助力特性计算目标助力电流、根据助力模式控制电机进行助力控制和阻尼控制等。根据系统控制软件所要实现的功能要求，本系统控制软件设计采用软件轮询、中断及
其子程序调用相结合的结构形式，即主程序轮询加中断服务子程序的形式，其中主程序主要实现系统初始化、各状态标志位的轮询并发出相应的控制指令；根据转矩信号方向标志控制电机助力的转向等。中断服务子程序主要是采样车速。子程序主要是根据系统助力特性方程计算当前电机目标助力电流的大小。
汽车电动助力转向系统EPS原理详解
汽车电动助力转向系统EPS原理详解 1、综述 电动助力转向系统EPS(electricPowersteering)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,与传统的液压助力转向系统 HPS(hydraulicpowersteering)相比,EPS系统具有很多优点：仅在需要转向时才启动电机产生助力,能减少发动机燃油消耗；能在各种行驶工况下提供最佳助力，减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力向系的扰动，改善汽车的转向特性,提高汽车的主动安全性；没有液压回路,调整和检测更容易,装配自动化程度更高,且可通过设置不同的程序，快速与不同车型匹配,缩短生产和开发周期；不存在漏油问题,减小对环境的污染。 EPS系统是未来动力转向系统的一个发展趋势。 图1 EPS结构图 如图1所示，EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。通过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。扭矩传感器的种类有很多，主要有电位计式扭矩传感器、金属电阻应变片的扭矩传感器、非接触式扭矩传感器等，随技术的进步将会有精度更高、成本更低的传感器出现。 2、电位计式扭矩传感器
电位计式扭矩传感器主要可以分为旋臂式、双级行星齿轮式、扭杆式。其中扭杆式测量结构简单、可靠性能相对比较高，在早期应用比较多。 2.1EPS中扭杆式扭矩传感器的结构、原理 扭杆式扭矩传感器主要由扭杆弹簧、转角-位移变换器、电位计组成。扭杆弹簧主要作用是检测司机作用在方向盘上的扭矩，并将其转化成相应的转角值。转角-位移变换器是一对螺旋机构，将扭杆弹簧两端的相对转角转化为滑动套的轴向位移，由刚球、螺旋槽和滑块组成。滑块相对于输入轴可以在螺旋方向上移动，同时滑块通过一个销安装到输出轴上，可以相对于输出轴在垂直方向上移动。因此，当输入轴相对于输出轴转动时，滑块按照输入轴的旋转方向和相对于输出轴的旋转量，垂直移动。当转动方向盘的时候，钮矩被传递到扭力杆，输入轴相对于输出轴方向出现偏差。该偏差是滑块出现移动，这些轴方向的移动转化为电位计的杠杆旋转角度，滑动触点在电阻线上的移动使电位计的电阻值随之变化，电阻的变化通过电位计转化为电压。这样扭矩信号就转化为了电压信号。 2.２扭杆式扭矩传感器的设计 扭杆是整个扭杆扭矩传感器的重要部件，因而扭杆式扭矩传感器的设计关键是扭杆的设计。扭杆通过细齿形渐开线花键和方向盘轴连接，另外的一端通过径向销（直径D）与转向输出轴连接，基本结构如图2所示。 图2 圆柱截面扭杆结构图 图2 圆柱截面扭杆结构图 扭杆细齿形渐开线花键端部结构外直径 d0=(1.15~1.25)d,长度L=（0.5~0.7）d，为了避免过大的应力集中，采用过度圆角时，半径R= （3~5）d，扭杆的有效长度为l，d为扭杆有效长度的直径。 扭杆的扭转刚度k是扭杆的一个重要的物理量，可以参照下面的公式计算。 当其受到扭矩Ｔ的时候，其扭转的切应力τ和变形角φ分别为： 其扭转刚度为： 其中d-扭杆直径，有效长度，Ip惯性矩，Zi抗扭截面系数
(完整版)丰田卡罗拉电动助力转向系统(EPS)
丰田卡罗拉电动助力转向系统（EPS）一、功能 电动助力转向系统( EPS) 将最新的电力电子技术和高性能的电机控制技术应用于汽车转向系统,能显著改善汽车动 态性能和静态性能、提高行驶中驾驶员的舒适性和安全性、减少环境污染等。因此,该系统一经提出,就受到许多大汽车公司的重视,并进行开发和研究。未来的转向系统中, EPS 将成为主流。与其他转向系统相比,该系统的突出优势体现在: ①不转向时不消耗功率,与液压转向系统相比,可降低燃油消耗3 %～5 %; ②改善车辆操纵性能,助力大小可通过控制单元中的软件来控制,容易实现随车速等的变化而变化; ③结构 紧凑、重量轻;④工作噪音小; ⑤结构比液压转向系统简洁,无油泵、液压油、橡胶软管、油罐等; ⑥符合环保要求,车辆报废时,不需处理液压油、橡胶软管等,也无液压油的泄漏问题; ⑦安装简化(特别对于发动机后置和中置的车辆,可节省装配时间) 。 二、组成 1、卡罗拉EPS由以下部件构成(见下图) : 1) 转向扭矩传感器。它通过检测弹性扭转杆因方向盘的扭矩所产生的变形角度来测量方向盘操纵力矩,并将其转变为电子信号并输出至EPS ECU ,ECU 据此决定对EPS马达提供多大的电压。这是转向控制的重要信号。
2) 转向电机。装于转向管柱的中部,是助力转向的动力来源。 3) 减速装置。采取与电机转子内壳配套的循环滚珠式减速机构,将电动机传来的转速降低,获得更大的转动扭矩,以便足以驱动车轮转向。 4) 转角传感器。向EPS ECU 反馈转向助力电机的转角大小和转向,便于EPS ECU 对整个转向过程进行准确控制。 5) 齿条轴的外壳。 6) 左右横拉杆。 7) EPS ECU 。 2.转向扭矩传感器的结构与工作原理
ESP-电动助力转向系统介绍
EPS，电动助力转向。也可以叫EPAS。其最大优点是可以随速控制助力，在低速时提供较大助力，保证轻便转向；在高速时减小助力，提供驾驶员足够的路感。EPS只在转向时发挥作用，因此不像液压转向会一直对发动机造成额外负担，从而减小油耗，同时没有不可回收件，更加绿色，从各方面满足环保的需求。 EPS系统主要分成几个部件： 【图1.EPS结构】 1）传感器： 包括方向盘扭矩传感器，测量驾驶员施加在方向盘上的扭矩； 方向盘转角位置传感器，测量方向盘的角度位置，为自动回正功能提供支持，另外ESP稳定控制，主动巡航，自动泊车等系统也需要更精确的方向盘转角信号，因此有时由这些系统提供CAN信号给EPS。 2）执行器： EPS顾名思义，采用电机作为执行器，目前主要考虑的有直流有刷和直流无刷电机。有关这两种的区别其他帖子里有过介绍。 3）减速机构： 电机输出的扭矩经过减速机构加载到转向系统上。形式有蜗轮蜗杆式，循环球式，差动轮系和摇臂机构等等，前两者比较常见，也跟EPS的形式有关（参见EPS分类）。 4）电子控制单元： EPS的电子控制单元可以跟车上其他部件通信，处理传感器信号，通过程序计算出需要的助力大小，并转换成控制信号输出给驱动电路，驱动电动机输出扭矩。Q 5）转向机构： 跟常规转向机构类似。 EPS的分类： 主要分3大类，根据电机在转向机构中耦合位置和方式的不同。 1）转向柱式（Column EPS，C-EPS） 直接在转向柱上安装，可以从常规转向改进而来，简单，成本低；缺点是噪音大，振动不好
控制，会直接传到方向盘上，传递扭矩也较小。 【图2.C-EPS】 2）小齿轮式（Pinion EPS，P-EPS） 结构较紧凑，且提高了系统的刚度；但电子部分工作环境差（安装位置距离前桥近），要求耐温，防水，抗干扰等性能高，提高了成本。 【图3.P-EPS】