【技术】汽车电动助力转向系统
４８２ 现代企业教育 Ｍ
ＯＤＥＲＮ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ＥＤＵＣＡＴＩＯＮ汽车电动助力转向系统
段 燕 张明宇（牡丹江市道路运输管理处 黑龙江 牡丹江 １５７０００）
摘 要：对目前汽车配置的助力转向系统做了简要比较，指出了机械液压和电子液压助力的缺点。介绍了电动助力转向系统的构成、工作
原理以及主要设计参数和控制特性。
关键词：电动助力转向 电子控制单元 永磁同步电动机汽车 技术 １．助力转向系统概述
由于助力转向系统具有转向轻便和响应性好等优点。已经在汽车上广泛使用。目前汽车配置的助力转向系统可分为以下３类。
１．１机械式液压助力转向系统
机械式液压助力转向系统在汽车上的应用最为广泛，系统的核心部件是机械液压泵，液压泵通过传动皮带由发动机驱动，属于固定助力效果的助力转向系统，其明显的缺点是：转向系统的助力效果在车速较低时能够起到很好的作用，但是当车速不断升高时，固定的助力效果会使转向盘过于灵敏，不利于驾驶者对方向进行控制。
１．２电子液压助力转向系统
电子液压助力转向系统是机械式液压助力的改进，通过电子控制技术在助力转向系统上增加了车速感应式转向功能，以实现车辆低速行驶时助力力矩大和高速行驶时助力力矩小的效果。缺点是结构过于复杂。
１．３电动助力转向系统电动助力转向系统（ＥＰＳ）是在机械转向系统的基础上，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，根据作用在转向盘上的转矩信号和车速信号，通过电子控制装置使电机产生相应大小和方向的辅助力，协助驾驶员进行转向操作，并获得最佳转向特性的伺服系统。ＥＰＳ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，减少环境的污染。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，未来的转向系统中电动助力转向将成为转向系统主流。
２．ＥＰＳ的组成及工作原理
ＥＰＳ的组成如图ｌ所示，主要控制方法如图２
所示。
图１ ＥＰＳ主要组成
３．ＥＰＳ系统的优势
３．１降低了燃油消耗
在液压动力转向系统中液压泵不停地运转，浪费了部分能量。而ＥＰＳ仅在需要转向操作时电动机才运转，并且，能量的消耗与转向盘的转向及当前的车速有关，是真正的“按需供能型”（ｏｎ－ｄｅｍａｎｄ）系统。装有ＥＰＳ的车辆和装有液压助力转向系统的车辆对比实验表明，在不转向情况下，装有ＥＰＳ的车辆燃油消耗降低２．５％，在使用转向情况下，燃油消耗降低了５．５％。
３．２增强了转向跟随性
在电动助力转向系统中，
电动机与助力机构直接相连可以使其能
图２ ＥＰＳ系统框图
量直接用于车轮的转向。该系统利用惯性减振器的作用，使车轮的反转和转向前轮摆振大大减小，因此转向系统的抗扰动能力大大增强，和液压助力转向系统相比，旋转力矩产生于电
动机，没有液压助力系统的转向迟滞效应，增强了转向车轮对转向盘的跟随性能。
３．３改善了转向回正特性
在ＥＰＳ控制单元中存储了一簇从最低车速到最高车速的回正特性曲线，使得该系统与车辆动态性能相匹配的转向回正特性得到显著的提高。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。
３．４提高了操纵稳定性
采用ＥＰＳ的车辆，给高速行驶（
例如１００ｋｍ／ｈ）的汽车一个过渡的转角迫使它侧倾，在短时间的自回正过程中，由于采用了微机控制，使得汽车具有更高的稳定性，驾驶员有更舒适的感觉。
３．５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动机，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。对于传统的液压系统，可变转向力矩获得非常困难而且费用很高，要想获得可变转向力矩，必须增加额外的控制器和其他硬件。
３．６采用了“绿色能源”
适应现代汽车的要求，电动助力转向系统使用“最干净”的电力作为能源，完全取消了液压装置，不存在液压助力转向系统中液态油的泄漏问题，顺应了“绿色化”的时代趋势。
４．ＥＰＳ系统的应用及生产
２０世纪９０年代初期，日本铃木、三菱、本田、美国ＴＲＷ（天合）、ＤｅｌｐｈｉＳａｇｉｎａｗ（萨吉诺）公司和德国ＺＦ公司相继推出各自的电动助力转向系统。虽然有多种产品，但是控制原理是相似的，只是结构上的不同，主要分为转向柱式、齿轮式、齿条式、循环球式等结构。
参考文献：［１］周林福．汽车底盘构造与维修［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００５．
［２］常明．汽车底盘构造［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００５．［３］谢刚．汽车电动助力转向系统控制器双机容错研究［Ｊ］．汽车技术２００６，（６）：１１－１３．
汽车电动助力转向系统
作者：段燕， 张明宇
作者单位：牡丹江市道路运输管理处黑龙江牡丹江 157000
刊名：
现代企业教育
英文刊名：Modern Enterprise Education
年，卷(期)：2014(12)
本文链接：https://www.360docs.net/doc/a47935762.html,/Periodical_xdqyjy201412457.aspx
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.
汽车电动助力转向机构的设计
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。
汽车电动助力转向系统的设计
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（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。
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
某款纯电动汽车电动助力转向系统设计开发
某款纯电动汽车电动助力转向系统设计开发 0 引言 以某款汽油车型改款纯电动汽车为例，探讨转向系统在纯电动车型上的开发设计。由于汽车动力系统改变，取消了内燃机，同时取消了由内燃机驱动的液压助力泵，因此需要寻找新的结构来实现转向助力功能。对于纯电动车最优选方案是全部采用电气化设备，即选用EPS（Electrical Power Steering System，电动助力转向系统），依靠电机提供辅助扭矩的转向助力。 1 转向系统介绍 电动助力转向系统可选择的方案有3 种：EHPS （Electrically Powered Hydraulic Steering System，电动液压助力转向），C-EPS（Column Type Electrical Power Steering System, 转向轴式电动助力转向），R-EPS（Rack Type Electrical Power Steering System, 齿条式电动助力转向）。3 种方案的优缺点对比见表1。 综合考虑功能实现、成本优化、批量生产等因素，最终在公司现有车型上选择借用C-EPS 方案。C-EPS 是在转向管柱上加装转向助力模块，通过电机达到助力效果。助力模块
包含扭矩和角度传感器、助力电机、减速机构和ECU（Electronic Control Unit ，电子控制单元）。EPS 的工作原理是驾驶员操控转向盘进行转向时，扭矩传感器检测到转向盘的扭矩；车速传感器测出车辆的行驶速度，将这个信号输送到ECU，ECU 根据内置的控制策略，计算出助力力矩，以电流信号形式向电机控制器发出指令；电机输出相应的转向助力扭矩，经过减速机构作用在机械式转向系统上，和驾驶员的操纵力矩一起克服转向阻力矩，实现车辆转向。 2 结构设计 C-EPS 转向系统是基于原车型基础开发，为保证整车布置变化量最小，转向系统硬点不变。由于转向管柱总成集成电子助力模块，导致体积增大，需考虑部件的空间布置。同时，转向管柱总成重量增加，需对其下安装支架进行重新设计，仪表横梁支架的刚性需要相应增大。综合考虑整车通用化及相关部件变更最小化，转向管柱总成的安装形式仍采用原车型的4 点式固定方式，满足强度要求。考虑车辆碰撞法规要求，管柱的溃缩行程需不小于50 mm。 C-EPS 转向传动轴所传递的扭矩相比原车型更大，因此轴的直径增加，外径由Φ22.5 mm 增加至Φ24 mm。由于硬点不变，相位角保持在（19.5±1.5）°，小于设计要求值30 °，有利于转向力矩波动控制在±5%范围内。 采用机械式转向机替换原车液压式齿轮齿条转向机，所以取消液压缸，齿轮室没有油孔，小齿轮无需配置油路，相比原结构简化。机械式齿条直径由Φ24 mm 增加至Φ25 mm，以输出更大扭矩，同时线角传动比增大，改善转向响应。汽油车与电动车的转向部件实物对比见表2。
电动助力转向系统的建模与仿真技术.
第37卷第1期吉林大学学报(工学版 Vol. 37No. 12007年1月 Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition J an. 2007 收稿日期:2006203216. 基金项目:北京市科学技术委员会项目(D0305002040111 . 作者简介:施国标(1972 , 男, 讲师, 博士. 研究方向:车辆系统动力学与电子控制. E 2mail :sgb@https://www.360docs.net/doc/a47935762.html,. cn 电动助力转向系统的建模与仿真技术 施国标1, 申荣卫1,2, 林逸1 (1. 北京理工大学机械与车辆工程学院, 北京100081; 2. 邢台职业技术学院汽车系, 河北邢台054035 摘要:概述了电动助力转向系统(EPS 的结构和工作原理, 并介绍了电动助力转向系统助力 特性的设计方法。在分析了电动助力转向系统各组成部分数学模型的基础上, Simulink 的电动助力转向系统仿真模型。采用了PID 流进行闭环跟踪控制。仿真结果表明:间的矛盾, 同时, 。关键词:; ; :167125497(2007 0120031206 Modeling and simulation of electric pow er steering system Shi Guo 2biao 1, Shen Rong 2wei 1,2, Lin Y i 1 (1. School of
Mechanical and V ehicle Engineering , B ei j ing I nstitute of Technolog y , B ei j ing 100081China; 2. De partment of A utomobile , X ingtai V ocational and Technical College , X ingtai 054035, China Abstract :The st ruct ure and working p rinciple of t he elect ric power steering (EPS system were summarized and t he design met hod of t he assistance characteristic of t he EPS system was int roduced. From t he analysis of t he mat hematical models of t he component modules of t he EPS system a simulation model based on Simulink was built. The clo se 2loop cont rol st rategies of PID and PWM were adopted to cont rol t he target current of t he motor of t he EPS system. The simulation result s show t hat t he designed assistance characteristic alleviates t he contradiction between t he steering agility and t he road feel , and t he act ual current of t he motor follows p recisely t he target current , proving t he validity of t he cont rol st rategy. K ey w ords :vehicle engineering ; elect ric power steering (EPS ; assistance characteristic ; modeling ; simulation 电动助力转向系统的开发一般包括系统总体设计、建模仿真、试验台试验、实车试验、性能优化等环节[1]。其中, 建模仿真的任务主要是用数学分析的方法建立电动助力转向系统各组成部分的数学模型, 然后利用仿真软件建立整个系统的仿真模型。通过仿真分析, 可以初步完成系统的设计, 减少开发成本, 加快开发进程。作者开发了基 于Simulink 的电动助力转向仿真模型, 为便于仿真, 引入了驾驶员模型模拟驾驶员的操作。利用该模型可进行电动助力转向系统的稳定性分析、助力特性研究以及控制策略的验证等重要工作, 初步完成电动助力转向系统的匹配设计和基本控制参数的标定, 为以后控制器的开发、试验台试验和实车试验打下基础 。
汽车电动助力转向系统开发项目资料
汽车电动助力转向系统开发项目 简要说明 一、项目概要及背景 研制开发汽车电动助力转向系统（简称EPS）。产品包括转向柱式、齿轮齿条式、小齿轮式三大系列，产品技术水平达到国际先进。项目从xx年10月开始，计划xx年5月完成。xx年开始批量生产，达产后年产汽车电动助力转向系统30万套。 汽车电动转向系统是一种新型助力转向装置，它用电机提供助力，助力大小由电控单元(ECU)控制。它用于汽车转向系统上，可以使汽车转向操作轻便、灵活、可靠，从而获得最佳动力控制，改善转向系统性能，提高安全性；它能节约燃料，有利于环保，是现代汽车发展的高新技术，也是轿车动力转向技术未来发展方向。国外EPS的研究已经有20多年历史，近年来随着电子技术的发展，EPS成为发展最快的高科技汽车零部件产品之一。目前日本、欧洲已迅速推广，预测2010年后，顶级轿车将全部安装EPS，全世界30％新开发车型将安装电动助力转向系统。 For personal use only in study and research; not for commercial use 目前我国EPS研发处于起步阶段,产品技术处于国外20世纪90年代中期水平,技术落后，软硬件依赖进口，只有少数厂家可以进行以组装为主的EPS 生产。国内汽车厂商配套主要依赖于进口。 随着汽车工业的发展，我国到2010年汽车产销量将达到1000万辆以上，
可以安装EPS的轿车、微型面包车、轻型客车、轻型货车年产量超过400万辆。我国汽车转向行业“十一.五”专题发展规划,到2010年电动助力转向装置需求量约为100万套。汽车电动助力转向系统已列入《中国汽车零部件“十一五”专项发展规划》重点发展的产品。 本项目研发的EPS适用于国内大多数中小排量乘用车。 For personal use only in study and research; not for commercial use 二、研制开发的目的和意义 目前国内1.6升以下乘用车的转向系统主要是机械转向。机械转向驾驶员劳动强度大，操控安全性低，容易疲劳，易发安全事故。本产品的应用，可大大提高国内汽车装备水平、安全性和驾驶舒适度。 我国目前是汽车零部件制造大国，但具有核心技术和自主知识产权的产品凤毛麟角，该产品的推出，可大大提高国内汽车转向系统技术水平，提高汽车零部件产品附加值。 通过对产品关键技术和零部件的研究开发，将提升我国汽车整车和零部件企业的自主创新能力，打造民族工业的国际化品牌，提高企业竞争力。 研发成果转化成30万套生产能力，将加速EPS的普及，使我国整车厂摆脱依赖进口，降低整车成本；同时创造就业机会，增加财政收入。 三、国内外相关技术发展概况和趋势 自80年代以来，国外电动助力转向技术经过20多年的发展，已比较成熟。 在电机技术方面，最早采用有刷直流电机，功率相对较小， 2003年开始
电动助力转向系统的设计
电动助力转向系统的设计（初稿） 重庆大学工程硕士学位论文 学生姓名：刁小旭 指导教师：邓兆祥教授 兼职导师：高工 工程领域：车辆工程 重庆大学机械工程学院 二O一一年八月
Research on construction design and comprehensive evaluation about H logistics park in ChongQing. A Thesis Submitted to Chongqing University In Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of Engineering By Wang Chen Supervisor by Prof. Zhu Cai Chao Pluralistic Supervisor by Senior Eng.Mao You Jun Major: M echanical Engineering College of Mechanical Engineering Chongqing University August 2011
重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 铝护套作为高压电缆生产工艺中的重要环节之一，具有铠装、静电屏蔽、阻水和导通故障电流等多种作用。铝护套的质量对保证电缆的安全运行有着重要的作用，这也是本文写作的动因。 铝护套的生产工艺比较多，大致上可以分为：保护焊连续生产工艺、液压铝棒式连续生产工艺以及铝杆式连续挤压生产工艺。由于铝护套生产工艺属于连续生产的项目，需要从铝杆放线、电缆放线、前后牵引以及挤压成型、冷却轧纹、收线成盘等几大部分。面面俱到的进行项目介绍有一定难度，所以本文重点就铝护套成型的定径模及相关工艺进行介绍。 本文依托某大型电缆企业的双铝杆式铝护套挤压机的调试和产品试制，主要分析了铝护套的生产工艺、模具设计。本文通过对各项工艺参数和模具设计的深入分析，运用模具设计理论及材料的合理选择，行成完整的研究方案。 本文的研究结论和成果对国内铝护套生产，在理论和实践两方面有借鉴意义。 关键词：铝护套，连续挤压，模具
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·
(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
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
电动助力转向系统开发简介
电动助力转向系统开发 简介 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
正文 本文从六个方面介绍电动助力转向系统的相关知识，主要针对EPS转向系统的必要性、常用类型、重要参数分析、开发基本流程和异响问题的对策方法等方面进行了简要的阐述： 一、动力转向系简介 1、辅助动力转向的必要性 使用大而宽的轮胎以及前轴载荷（整车载荷）增加、转向时需要较大的力、人没有转动的力，所以为了改善驾驶人的操控性，很有必要增加辅助转向机构。 2、辅助动力转向的目的 增加辅助动力转向的目的是减轻操舵力和提高驾驶时的操稳性（稳定性、操控性）； 二、动力转向系的分类 1、类型 ①液压式(HPS) Y1W ②电动液压式(EHPS) ③电动式(EPS)： 管柱式（C-EPS）: YC5、 YL1、YAE、YFE 小齿轮输入轴式（P-EPS）： YN5、YY5 齿条助力式（R-EPS）:无 2、EPS型式 管柱辅助小齿轮辅助齿条辅助 三、动力转向系关重分析 1、EPS系统简图
2、 扭矩传感器 扭矩传感器是通过扭力杆扭转后使两个分相器单元产生一个相对角度。 3、 控制器逻辑（ECU ） 驾驶员操作方向盘时，连接方向盘的扭杆产生形变，其形变角度与方向盘的转矩成正比，转矩传感器将扭杆形变的角度转化为线性的电压输出信号T ，并与车速信号V ，发动机转速信号W ，点火信号G 送入到控制器ECU 进行综合、分析、判断和运算后，输出电流信号控制助力电机。助力电机通过传动机构产生助力转矩，该助力扭矩施加到转向轴上，从而辅助驾驶员完成转向操作。 ECU 控制策略主要包括: 助力控制、回正控制和阻尼控制。 项目 功 能 电机反馈电流 目标电流 车速增大 MCU 控制软件模块转向轴助力 控制算法 电机减速器 总成 转矩传感器车速传感器点火信号 发动机转速T V W G I
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) ，
电动助力转向系统的开发研究
电动助力转向系统的开发研究 电动助力转向系统(Electric power steering，简称EPS)是世界汽车电子控制技术发展的研究热点和前沿技术之一。国外汽车电动助力转向已部分取代传统液压动力转向(Hydraulic power steering，简称HPS)。目前国内清华大学、合肥工业大学等高校正从事该方面的研究，并取得了阶段性的成果，争取进一步改进与完善，早日实现商品化。EPS 通过对控制器软件的设计，十分方便地调节系统的助力特性，使汽车能在不同车速下获得不同的助力特性，以满足不同的驾驶情况的需求。同时，EPS 用电动机直接提供助力，它能 节约燃料，提高主动安全性，有利于环保。 1、助力转向系统的类型及EPS的基本控制策略 1.1 助力转向系统的类型 （1）传统液压动力转向 液压动力转向的控制阀采用滑阀式，即控制阀中的阀以轴向移动来控制油路。这种滑阀式控制结构简单，生产工艺性好，操纵方便，宜于布置，使用性能较好。但是滑阀式控制阀灵敏度不够高，后来逐渐被转阀代替。 （2）电控液压动力转向 电控液压动力转向系统的种类很多，但其原理基本上都是通过在油泵或转向器上加装电子执行机构或辅助装置，根据车速信号来控制液压系统的流量或压力。
表1 电控液压动力转向系统的种类 （3）电动助力转向系统(EPS)的工作原理 图1 EPS的控制系统示意图 1—车轮2—拉杆3—齿条4—小齿轮5—离合器6—动力开关 7—输出轴8—扭杆9—转矩传感器10—输入轴11—方向盘 12—转矩信号13—电机14—电流控制15—控制单元16—车速信号 电动助力转向系统的基本组成包括：扭矩传感器、车速传感器、控制元件、电动机和减速机构等。图1 所示为配用齿轮齿条式转向器的EPS。信号控制器根据各传感器的输入信号确定助力扭矩的幅值和方向，并且直接控制电机。电机的输出扭矩由减速齿轮放大，并通过万向节、转向器中的传送装置把输出扭矩送到齿条，使之向转向轮提供助推扭矩。
汽车电动助力转向系统电机选择及控制系统设计
汽车电动助力转向系统电机选择及控制系统设计 摘要：电动助力转向系统是对传统机械转向系统的创新，操控性能好，操作轻便，转配迅速，消耗动能少，燃油经济。分析比较了几种常见的电动助力系统结构的优缺点，给出了相应的电机选择原则，并进一步做出了相应的电机控制方案。 关键词：电机；助力；转向系统；功率 Abstract: electric power steering system is on the traditional mechanical steering system innovation, control good performance, convenient operation, ZhuanPei rapidly, less kinetic energy consumption, fuel economy. Analysis and comparison of several common electric power system and the advantages and disadvantages of the structure, the corresponding motor selection principle, and further make the corresponding motor control scheme. Keywords: motor; Power; Steering system; power 1．引言 电动助力转向系统EPS（Electric Power Steering）是在传统的机械式转向系统的基础上，利用直流电机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和车速等信号控制电机转矩的大小和转动方向。与传统的液压转向系统相比，电动助力转向系统直接通过电动机的输出给驾驶员提供助力，电动机只有在转向时才工作，在不进行转向时几乎没有动力消耗，使汽车具有更好的燃油经济性；同时具有轻型小巧，转配迅速，易于调整，噪声及废油、废气污染小等优点。本文参考已有的研究成果，在分析比较几种常见电动助力系统结构的优缺点基础上，给出了助力系统的电机选择原则，并设计了一种基于单片机的电机控制方案，这对于开展电动助力转向系统的研究具有一定的参考价值。 2 电机选择 2.1 电动机布置位置选择 根据电动机布置位置不同，EPS 可分为转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式3 种。这3 种方案各有特点，具体车型采用何种型式依据前轴的空间大