汽车电动助力转向系统的研究与开发研究
汽车电动助力转向系统的研究与措施
摘要：现代汽车技术追求高效节能，高舒适性和高安全性三大目标。
作为汽车最重要的子系统之一，转向系统的发展也一直努力追求达到这些目标。
与传统液压助力转向系统<HPS）相比，电动助力转向系统<EPS）能节省油耗约3%~5%,具有结构精巧、节能环保、安全舒适等优点，是汽车助力转向系统的发展方向。
英飞凌作为世界第二大车用半导体供应商，一直致力于开发新的产品以适应于电动助力转向系统的发展。
本文首先介绍转向系统的市场分析以及EPS的分类及其基本功能，然后在此基础上介绍英飞凌对于基于两种不同电机的EPS系统的解决方案及其产品，最后本文分析了EPS的两个新方向以及英飞凌将采用的解决方案和新的产品技术。
1.转向系统市场分析在汽车的发展历程中，转向体经历了四个阶段：从简单的纯机械式转向系统<Mechanical Steering,MS）发展到液压助力转向系统<Hydraulic Power Steering,HPS），然后又出现了电液助力转向系统<Electrically Powered Hydraulic Steering,EHPS），而目前正开始广泛应用的是电动助力转向系统<Electric PowerSteering,EPS）。
与传统的液压动力转向系统相比，电动助力转向系统主要有以下几个方面的优势：1.能耗少：EPS没有转向油泵，且只在转向时电动机才提供助力，所以动力消耗和燃油消耗均可降到最低。
比液压助力转向系统可节约燃油3%~5%,因而燃油经济性有了很大的提高。
2.路感好：EPS能在各种行驶工况下提供最佳力，减小路面不平度所引起的对转向系的扰动。
且由于EPS 系统内部采用刚性连接，系统的滞后特性可以通过软件加以控制，因此有较好的路感。
3.安装方便：EPS取消了油泵、皮带、密封件、液压软管、液压油及密封件等零件，并且其电机和减速机构安装在转向柱或装在转向器内，从而使整个转向系统的重量减轻、结构紧凑且安装方便。
电动助力转向系统μ分析与综合控制及试验研究的开题报告
电动助力转向系统μ分析与综合控制及试验研究的开题报告开题报告题目：电动助力转向系统μ分析与综合控制及试验研究1. 研究背景电动助力转向系统是车辆驾驶过程中非常重要的子系统之一，其作用在于提供给驾驶员最佳的转向力和转向力矩，辅助驾驶员轻松完成转向操作，提高车辆的可控性和安全性。
目前，随着汽车技术的不断发展，电动助力转向系统逐渐被广泛应用于各类汽车中，而μ分析是一种有效的电动系统控制方法，可以对电动助力转向系统进行深入的分析和优化。
2. 研究内容本研究旨在基于μ分析方法，对电动助力转向系统进行深入研究，主要包括以下内容：（1）建立电动助力转向系统的框图、数学模型和控制环节；（2）采用μ分析方法对电动助力转向系统进行系统分析和稳定性分析，并进行系统优化和控制器设计；（3）搭建电动助力转向系统实验平台，验证μ分析方法的有效性和控制器的性能。
3. 研究方法本研究将采用系统理论、控制理论、信号处理技术等多学科知识来研究电动助力转向系统。
具体采用的研究方法包括：（1）系统建模方法：建立电动助力转向系统的框图和数学模型，分析系统的结构和性能；（2）μ分析方法：对电动助力转向系统进行系统分析，评估系统的稳定性和性能；（3）控制器设计方法：根据μ分析结果，设计电动助力转向系统的控制器，优化系统性能；（4）实验方法：搭建电动助力转向系统实验平台，进行实验验证和结果分析。
4. 研究意义本研究将对电动助力转向系统的分析和控制方法进行深入研究，对提高汽车转向控制的精度和可靠性具有重要的理论和应用价值。
具体意义包括：（1）深入研究电动助力转向系统的特性和性能，为其控制和优化提供理论支持；（2）采用μ分析方法对电动助力转向系统进行稳定性分析和系统设计，提高系统的稳定性和精度；（3）搭建实验平台，验证研究结果的正确性和可行性，为电动助力转向系统的实际应用提供技术支持。
5. 研究计划本研究计划完成以下阶段性任务：（1）准备阶段：收集和整理电动助力转向系统的相关文献资料，熟悉系统的结构和控制原理；（2）建模阶段：建立电动助力转向系统的数学模型和框图，进行系统建模和控制器设计；（3）分析阶段：采用μ分析方法对系统进行稳定性分析和性能优化，获取系统参数和控制器参数；（4）实验阶段：搭建电动助力转向系统实验平台，进行实验验证和结果分析。
纯电动汽车电动助力转向系统机理研究与设计
纯电动汽车电动助力转向系统机理研究与设计纯电动汽车电动助力转向系统机理研究与设计随着环保意识的增强和对汽车性能的要求不断提升，纯电动汽车（EV）已逐渐成为一种重要的替代能源汽车。
纯电动汽车相对于传统内燃机汽车在动力系统上的差异可不仅仅停留在功率来源上，还涉及到诸多部件、系统的变化。
其中，电动助力转向系统是纯电动汽车中一项重要的安全和操控性能关键技术。
传统的机械助力转向系统会采用液压助力装置，通过液压助力油泵和助力缸组成的系统，实现转向助力。
而纯电动汽车则在机械助力转向系统的基础上进一步发展，采用电动助力转向系统，将电机作为驱动力源，通过控制器调节电机输出扭矩，实现转向助力。
电动助力转向系统能够提供更好的操控性能、更灵敏的响应速度和更高的安全性。
电动助力转向系统的工作原理主要分为三个环节：感应器、控制器和电动机。
感应器通过监测车辆的转向角度和转向速度等参数，将转向信号传递给控制器。
控制器则根据感应器的信号进行数据分析，并对电动机的输出扭矩进行控制。
电动机作为一个核心部件，负责提供足够的扭矩以及转速，来驱动转向系统实现转向助力。
在纯电动汽车中，电动助力转向系统的设计需要考虑到诸多因素，如电机参数的选取、控制策略、电池能量管理等。
首先，电机参数的选取直接决定了系统的性能。
需要考虑到电机扭矩输出范围、功率密度、效率和成本等因素。
其次，控制策略的设计是系统中的关键点，它决定了转向助力的响应速度和操控性能。
控制策略需要考虑到转向信号的采样频率、滤波算法和反馈控制等。
最后，电池能量管理也是设计过程中必须要考虑的因素之一。
电池能量管理需要根据转向系统的需求来合理分配电池的能量，以提供足够的电能供给电动助力转向系统。
为了验证纯电动汽车电动助力转向系统的性能，可以通过仿真和试验两种方法进行验证。
仿真可以用来预测系统的性能和优化参数，试验则可以对系统进行实际测试和验证。
通过有效的仿真设计和合理的试验方案，可以不断优化电动助力转向系统的设计和性能。
浅析汽车电动助力转向系统开发与验证
浅析汽车电动助力转向系统开发与验证摘要：随着我国科技的发展，汽车电动助力转向系统也得到了发展，汽车底盘正由传统底盘向线控底盘过渡。
为了追求更高的执行精度、更快的响应速度及更好的安全性，智能驾驶汽车要求底盘系统能够尽可能取消执行机构间的机械连接，用电信号来传递指令。
其中，线控转向是线控底盘中控制横向运动的核心部件，是汽车高阶智能驾驶的重要执行机构。
关键词：引言乘用车转向系统的发展历经纯机械转向系统—液压助力转向系统—电动助力转向系统3个阶段,目前已全面进入电动助力时代。
根据助力形式的不同,电动助力转向系统可分为转向轴助力式、单齿轮助力式、双齿轮助力式、带传动单齿条助力式4种。
选择助力形式的一个关键因素是最大齿条力等力学特性参数,因此转向系统的力学特性分析对电机选型至关重要。
目前对于转向系统的研究大都聚焦于转向控制的策略,对于力学特性特别是齿条力的实车测试方面的分析还比较少。
1汽车电动助力转向系统特征分析1.1耗能量低汽车电动助力转向系统相较于传统汽车转向系统而言，具有耗能量低的特征。
具体而言，传统液压动力转向系统需通过电动机带动液压油流动而产生转向动力，液压油等资源浪费严重，转向能量消耗量大。
而汽车电动助力转向系统则可更好地控制能量输出，在汽车转向时进行能量的输出，实际能耗量低，大大提升了汽车与运行期间的经济效益及安全效益。
1.2转向跟随力强汽车电动助力转向系统的转向跟随力更强，在系统实际运行过程中，电动机与其他结构直接相连，使车轮转向期间前后摆振率降低，切实提高了汽车专项时的效率，对驾驶员的人身安全提供了重要保障。
不仅如此，对传统液压转向系统相比，汽车电动助力转向系统中迟滞效应小，抗扰能力强。
1.3稳定性高汽车电动助力转向系统具有稳定性高的特征。
以汽车高速运行转向情况为判断汽车稳定性的重要依据，采用汽车电动助力转向系统可帮助汽车在方高速行驶期间迅速回正，通过计算机网络系统的全程控制，确保汽车转向期间的安全性，提高驾驶员驾驶体验。
浅析汽车电动助力转向系统开发与验证
浅析汽车电动助力转向系统开发与验证摘要：随着社会的发展，人们对汽车安全、节能与环保方面的要求越来越高，传统的汽车转向系统逐渐不能满足当下消费者的使用需求。
最早的汽车转向系统是机械结构，方向盘和转向轮之间传动比是固定的，汽车的转向动力学与运动学特性较差，同时，机械转向系统还具有转向力矩大，驾驶员难以操控的缺点。
随着液压助力转向系统出现，汽车转向的轻便性与灵活性显著提高，但其依靠发动机作为动力，能耗较高。
紧接着电子技术在汽车领域得到了广泛应用，汽车科技工作者开发出电动助力转向系统，其在一定程度上提高了汽车的转向稳定性，目前仍在多种车型上广泛应用。
但由于有转向传动轴的存在，在发生交通事故时，驾驶员会受到来自传动轴的碰撞力，对其造成严重伤害。
因此，本文以汽车线控转向系统为研究对象，对其控制算法进行研究。
关键词：电动助力转向系统;行驶跑偏;中位标定;转向回正引言汽车电动助力转向系统（简称ＥＰＳ系统）根据转向盘转矩和车速等参数调整转向助力，提高了汽车高速行驶时的路感以及低速行驶时轻便性，同时降低了不平路面及系统内部等因素对转向系统的影响，提高了汽车操作的稳定性和安全性。
汽车ＥＰＳ系统控制性能对整车控制性能具有重要作用，因此，针对汽车ＥＰＳ系统控制性能研究一直是国内外研究热点，对ＥＰＳ系统的转向性能进行了较为客观地评估，如转向的轻便性和敏感度、转向盘中部区域性能和抖动抑制能力。
采用模糊控制与ＰＩＤ控制相结合的方法对电动助力转向系统进行控制。
将ＰＤ控制与模糊控制相结合，利用遗传算法实现了ＥＰＳ的多目标优化。
1助力特性电动助力转向系统的助力特性是电动助力转向的关键技术之一。
助力特性是指助力力矩随汽车运动状况变化而变化的规律，对动力转向系统的转向轻便性、回正性及路感等有重要影响。
理想的助力特性能充分协调好转向轻便性与路感的关系，并给驾驶员提供与手动转向尽可能一致和可控的转向特性，使助力特性最终达到在低速行驶时转向轻便和高速行驶时有转向“路感”的目的。
汽车电动助力转向系统研究与开发
汽车电动助力转向系统研究与开发摘要：在我国科学技术不断进步的情况下，为了进一步提高汽车电动助力转向系统的快速、精确及稳定性控制,本文利用直流电动机为汽车的转电动助力转向系统向系统提供辅助动力,并通过电子控制单元等相关硬件电路,进行数字信号采集、脉宽调制输出等,然后根据单电动助力转向系统片机相关指令对电动机进行实时控制,并最终由机械传动装置实现助力转向。
本文阐述了电动助力转向系统的电动助力转向系统工作原理和结构特点,用ARM7S3C44B0X单片机为控制电路的核心部件,并实现该控制器的硬件和软件设计,电动助力转向系统实验结果表明该控制系统是有效的。
关键词：汽车电动；电动助力转向系统；研究；开发引言：随着科学技术的不断发展，汽车技术领域实现了进一步的电动助力转向系统创新，而汽车电子化则成为汽车技术当前主要发展方向。
其中，电动助力转向系统电动助力转向系统（EPS）的诞生与在汽车中的应用，能够借电动助力转向系统助这一全新动力转向系统来提升汽车操纵的轻便性与稳定性，电动助力转向系统解决了传统液压动力转向系统所存在的不足。
与以往所采用的电动助力转向系统液压转向系统相比较而言，采用电动助力转向系统能够借助电动机直接将助电动助力转向系统力提供给驾驶员，而处于非转向状态下所产生的消耗几乎为零，电动助力转向系统进而节省了燃油，同时装配应用简单、方便。
但基于目前尚未电动助力转向系统针对电动助力转向系统建立标准的模型，本文就此展开研究。
1汽车电动助力转向系统特征分析1.1耗能量低汽车电动助力转向系统相较于传统汽车转向系统而言，具电动助力转向系统有耗能量低的特征。
具体而言，传统液压动力转向系统需通过电动助力转向系统电动机带动液压油流动而产生转向动力，液压油等资源浪费严电动助力转向系统重，转向能量消耗量大电动助力转向系统。
而汽车电动助力转向系统则可更电动助力转向系统好地控制能量输出，在汽车转向时进行能量的输出，实际能耗电动助力转向系统量低，大大提升了汽车与运行期间的经济效益及安全效益。
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，汽车的设计和制造技术也在不断改进。
汽车转向系统一直是汽车工程师们努力改进和优化的一个领域。
而电动助力转向系统作为汽车转向系统的一种重要形式，在近年来得到了广泛的应用和发展。
本文将从电动助力转向系统的基本原理、发展历程和未来趋势等方面来进行探讨。
我们先了解一下电动助力转向系统的基本原理。
电动助力转向系统通过电机辅助转向，提供给驾驶员所需的力量来控制车辆的转向。
这种系统一般由电机、传感器、控制器和助力器等组成。
电机通过传感器检测车辆的转向角度和转速等信息，经过控制器计算后，驱动助力器提供相应的辅助力来帮助驾驶员进行转向操作。
相较于传统的液压助力转向系统，电动助力转向系统具有响应速度快、能效高、结构简单、维护成本低等优点。
电动助力转向系统并非一蹴而就，它经历了多个阶段的发展。
最早的起源可以追溯到20世纪50年代，当时的电动助力转向系统还仅仅是一个概念，并没有得到实际的应用。
直到20世纪60年代末，一些汽车制造商开始尝试将电动助力转向系统应用到实际的汽车上。
由于当时的电动助力转向系统技术水平有限，以及成本较高等原因，应用范围有限。
直到20世纪90年代末，随着电子技术和电动机技术的快速发展，电动助力转向系统得到了广泛的技术应用和市场推广。
随着电动助力转向系统技术的逐步成熟，它在汽车上的应用也得到了极大的拓展。
目前，几乎所有的汽车制造商都在他们的车型中应用了电动助力转向系统。
无论是高端的豪华车，还是中低端的普通家用车，都可以看到它的身影。
这主要得益于电动助力转向系统具有响应速度快、节能环保、可靠稳定、结构简单等优势。
由于电动助力转向系统可以与其他的车辆电子系统集成，如车辆稳定控制系统、自适应巡航控制系统等，可以提供更为全面的驾驶辅助功能，进一步提高了汽车的安全性和驾驶舒适性。
未来，随着智能汽车、自动驾驶技术的快速发展，电动助力转向系统也将朝着更加智能化、自动化的方向发展。
汽车电动助力转向控制系统的研究与开发
１绪论 １ Ｅ Ｓ 绍 １ Ｐ 介 Ｅ Ｓ由扭 矩 传感 器 、速度 传感 器 、转 向角传 感 器、 电子控 制装 置、 电 Ｐ 动 机 、离 合器 、减 速 器 和 齿 轮 齿 条 转 向机 构 等 组 成 。 其工作是 由检 测传感装 置将所需信 息输入控制 单元， 再由控 制单元对 这些 信 号进行运算 后得到…个 与行驶情 况相适 应的力矩， 最后 发 出指令 使 电动 机工 作 。 １ Ｐ 优点 ２ Ｅ Ｓ ＥＳ Ｐ 具有 以下优点 ： １ 节约 了能源 消耗 （） （） ２ 对环 境无 污染 （） ３ 增强 了转 向 跟 随性 （ ） ４ 改善 了回正特 性 （ ） ５ 提高 了操纵 稳定性 （ ） 统结构 简单 。 ６系 ２ Ｅ Ｓ系统 总体 设计 Ｐ ２ １ Ｐ 的设计 总体框 架 Ｅ Ｓ 汽车在 启动或 发动机运 行 时， 如果 驾驶 员操纵汽 车方 向盘 ， 此时在 方向盘 下侧的 扭矩传 感器会产 生 ～个与扭 矩成正 比的 电信号 。此时通 过主控 芯片 的 Ａ 模块来 对其进 行采样 并且对 汽车 的发动 机的信 号 以及 车速 信号进行 采集测 Ｄ 量它们的频 率信 号（ 设计 中不涉及 ） 同时对驱 动 电路 获取 电机的 电流信 号， 本 ， 这 样可 以获得负载 的大 小。然后 通过预 设在 主控芯 片 内的控制 算法对 所获得 的汽 车 信 号进 行 处 理、计 算来 得 到需 给 出 目标的 电流 值 。然后 该值 通 过计 算 公式转 换成对应 的 Ｐ Ｍ 号 的占空 比值给驱 动芯 片传输 Ｐ Ｍ Ｗ信 Ｗ 信号 。 当驱 动 芯片 Ｔ３ ０ Ｄ ４ 收到 Ｐ Ｍ信号后， ｗ 驱动 上 Ｆ 臂的两 对 一Ｍ Ｓ Ｅ 管 ， 电机提 供 桥 ＯＦＴ 给
ｍ ｔｒ ｏ ｏ ．Ｕ ｉ ｇ Ｆ ｅ ｓ ａ ｅ ｓ Ｍ ９ １ Ｄ １ ８ ｏ ｔ ｏ ｃ ｐ ａ ｄ ｄ ｉ ｅ ｈ ｐ Ｔ ３ ０ Ｔ ｔ ｃ ｉ ｖ ｒｉ ｅ ｉ ｃ ｔ Ｆ ｎ ｌ ｙ ｃ ｍ ｌ ｔ ａ ｏ ｅ ｔ ｅ ｎ ｓ ｎ ｒ ｅ ｅ ｌ ’ Ｃ Ｓ ２ Ｇ ２ ｃ ｎ ｒ ｌ ｈｉ ｎ ｒ ｖ ｒ ｃ ｉ Ｄ ４ Ｓ ｏ ａ ｈ ｅ ｅ ｄ ｖ ｃ ｒ ｕｉ ． ｉ ａ ｌ ， ｏ ｐ ｅ ｅ ａ ｃ ｒ ｐ ｗ ｒ ｓ ｅ ｒｉ ｇ
汽车电动助力转向系统研究与设计
汽车电动助力转向系统研究与设计作者姓名马东霞专业自动化指导教师姓名杜永专业技术职务讲师摘要汽车电动助力转向系统（Electric Power Steering）简称EPS，是近些年来出现的新型动力转向系统。
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（HPS）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。
与液压动力转向（HPS）相比，汽车电动助力转向系统(EPS)结构简单、成本低、灵活性好、能充分的满足汽车转向性能的要求，在转向操作的舒适性、安全性和节能、环保等方面显示出显著的优越性。
同时可以通过软件加以改变，硬件资源利用高；低速行驶时转向轻便，高速行驶时转向有稳重感；助力电机只在汽车转向时才工作，节约能源。
汽车电动助力转向系统主要由扭矩传感器、车速传感器、电子控制单元、无刷直流电动机、电磁离合器和减速机构等部分组成。
通过传感器探测机探测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。
本文根据电动助力转向系统的特点，采取PIC16F877单片机作为核心，采用传感器信号采集技术和无刷直流电动机专用芯片等，实现信号采集和助力电机的控制。
关键词：电动助力转向单片机控制系统ABSTRACTElectric Power Steering System (Electric Power Steering) referred to as EPS, is a new power steering system,which emerged in recent years. The system is provided directly by the electric power steering machine, eliminating the need for hydraulic power steering system (HPS) necessary for power steering pumps, hoses, hydraulic oil, belt and the pulley mounted on the engine, both to save energy and protect the environment. Comparing with hydraulic power steering (HPS), the electric power steering (EPS)system of the automobiles is simpler in structure,more flexible,and call fully meet the requirements of steering performances. At the same time can be changed by software, hardware resource utilization high; low speed when turning light, high speed, moved to a stable sense; power steering motor only when the work in the automotive, energy conservation.Electric power steering (EPS) system mainly combines the torquesensor ,velocity sensor, electric control unit,electromagnetic clutch and gear down machine etc. Detection by sensors detecting machine operation in the steering wheel torque generated by the magnitude and direction or angle, and the required information into digital signal input control unit, control unit by the operations on these signals to get a post with the driving cycle suitable moment, finally sending instructions drive the electric motor, the motor output torque is assisted through the role of gear.EPS system use PIC16F877 as the control core,adopted sensor signal collection technology and the chip which is a special control chip for no-brush DC motor.Key words：electronic power steering ; single chip micro-computer; control system目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (7)1.1 引言 (7)1.2 电动助力转向系统国内外研究现状 (7)1.3 课题研究的目的、意义 (8)1.4 本文所做的主要工作 (9)第二章电动助力转向系统的组成和原理 (10)2.1 EPS的系统介绍 (10)2.2电动助力转向系统的组成 (10)2.2.1 扭距传感器 (10)2.2.2车速传感器 (12)2.2.3 电磁离合器 (12)2.2.4 电子控制单元（ECU） (13)2.2.4.1 ECU的基本构成单元 (13)2.2.4.2 电子控制单元的内部模块 (14)2.2.4.3 系统自检和安全 (15)2.2.5 减速机构 (15)2.3 电动助力的工作原理 (16)2.3.1 EPS的控制原理 (16)2.3.2 EPS的助力特性 (16)2.4 电动助力转向系统的分类 (17)第三章电动助力转向系统数学模型和控制策略分析 (18)3.1 电动助力转向系统的数学模型 (18)3.1.1 转向盘和转向柱输入轴数学模型 (18)3.1.2 输出轴的数学模型 (18)3.1.3 传感器的数学模型 (19)3.1.4 电动机的数学模型 (20)3.2 EPS控制策略分析 (21)3.2.1 助力控制 (22)3.2.2 回正控制 (22)3.2.3 阻尼控制 (22)3.3 直流电动机电流控制算法 (23)3.3.1 常规PID算法 (23)3.3.2 模糊自适应PID控制 (23)3.3.3 H 控制 (25)第四章电动助力转向控制系统的硬件设计 (26)4.1 中央处理单元（MCU）的设计 (26)4.1.1 中央处理单元核心部分设计 (26)4.1.2 系统控制芯片选型 (26)4.1.2.1 单片机的资源介绍 (26)4.1.2.2 单片机的电源 (28)4.1.2.3 单片机的复位电路 (29)4.2.1 电动机PWM调压控制 (30)4.2.2 电机驱动电路 (31)4.2.3 电机电流采样电路 (32)4.3 继电器控制电路 (33)4.4 系统硬件抗干扰措 (33)第五章电动助力转向控制系统的软件设计 (34)5.1 主程序设计 (34)5.2 子程序设计 (36)5.2.1 ADC程序设计 (36)5.2.3 PWM程序设计 (38)第六章总结 (40)参考文献 (41)致谢 (42)第一章绪论1.1引言随着现代汽车技术的迅猛发展，人们对汽车转向操纵性能的要求也日益提高。
浅谈汽车电动助力转向系统
浅谈汽车电动助力转向系统汽车电动助力转向系统是指通过电动装置来辅助驾驶员转动方向盘，以减小驾驶员所需的转向力，提高驾驶的舒适性和安全性。
随着汽车科技的不断发展，电动助力转向系统已经成为现代汽车中不可或缺的一部分。
本文将就汽车电动助力转向系统的原理、优点和发展前景进行浅谈。
汽车电动助力转向系统的原理是利用电动机作为辅助力来提供操纵方向盘所需的转向力，使得驾驶员在转向时可以更加轻松自如。
一般来说，电动助力转向系统由电动助力转向机械组件、传感器和控制单元组成。
当驾驶员转动方向盘时，传感器会感知到转向力的变化并传输给控制单元，控制单元再根据传感器的信号来调节电动助力转向机械组件的工作状态，从而提供相应的辅助力来减小驾驶员的转向力。
汽车电动助力转向系统相较于传统的液压助力转向系统有着诸多优点。
电动助力转向系统无需使用液压油液，从而减小了系统的复杂性和维护成本，使得汽车更加环保和节能。
电动助力转向系统响应速度更快，能够根据驾驶状况实时调整辅助力大小，提高了转向的灵活性和精准度。
电动助力转向系统还能够根据车速和驾驶环境的变化来调整助力的大小，使得驾驶更加平稳和舒适。
可以说汽车电动助力转向系统在提高驾驶舒适性和安全性方面具有明显的优势。
未来，随着汽车科技的不断发展，汽车电动助力转向系统也将迎来更大的发展空间和市场前景。
随着自动驾驶技术的不断成熟，电动助力转向系统将成为实现自动驾驶的重要技术支持，更加智能化的控制系统将为驾驶员带来更加便利和舒适的驾驶体验。
电动助力转向系统将与电动化、智能化等技术相结合，为汽车的节能减排和环保做出更大的贡献。
随着人工智能技术的不断演进，电动助力转向系统也将在智能驾驶、智能交通等领域发挥更加重要的作用，为人类出行带来更加便捷和安全的出行体验。
汽车电动助力转向系统作为现代汽车中的重要技术之一，具有明显的优势和广阔的发展前景。
未来，随着科技的不断进步和创新，相信汽车电动助力转向系统将为人们的出行带来更加便捷、安全和舒适的体验。
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汽车电动助力转向系统的研究与开发研究
作者：方淑娟
来源：《科技与创新》2016年第16期
摘要：关于电动助力转向系统方面的研究还尚处于初级阶段，要想充分发挥出这一机电一体化系统的优势作用，则首先需要实现这一系统的完善设计与开发。
对汽车电动助力转向系统的研究与开发问题进行了分析，并提出了相应的设计与开发思路。
关键词：汽车电子化；电动助力转向系统；传感器；驱动电路
中图分类号：U463.5 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.16.122
随着科学技术的不断发展，汽车技术领域实现了进一步的创新，而汽车电子化则成为汽车技术当前主要发展方向。
其中，电动助力转向系统（EPS）的诞生与在汽车中的应用，能够借助这一全新动力转向系统来提升汽车操纵的轻便性与稳定性，解决了传统液压动力转向系统所存在的不足。
与以往所采用的液压转向系统相比较而言，采用EPS能够借助电动机直接将助力提供给驾驶员，而处于非转向状态下所产生的消耗几乎为零，进而节省了燃油，同时装配应用简单、方便。
但基于目前尚未针对EPS建立标准的模型，本文就此展开研究。
1 EPS所呈现出的优势特点
EPS所呈现出的优势特点主要表现在以下几方面：①操纵性能得到了优化。
EPS能够借助电动机直接提供转向助力，且能够对这一转向力进行个性化设置。
在实际操纵汽车的过程中，通过助力的有效提供来提高操作的主动性、安全性和稳定性，且确保在停车时提供最大的转向力，在低速时保证了转向的轻便性。
②降低燃油，减少污染。
与传统的液压动力转向系统相比而言，EPS的另一大优势在于只有在操作时才会产生能耗，通过按需提供动力的方式来节省汽车燃油，同时有了该系统，并不需要液压回路系统，因此就规避了漏油的问题，在最大程度上降低汽车能耗的同时减少了环境污染。
③转向的跟随性提升，且更加安全、可靠。
应用EPS 后，转动惯量增加，同时也不存在转向迟滞问题，汽车在转向过程中前轮摆振大幅度降低，加上该系统具备故障自诊功能及保护功能，所以在提升跟随性的同时，为进一步保障行车转向的安全性和可靠性奠定了基础。
④结构简单且质量轻，易于安装使用。
应用该系统后，整个系统的构件被大大简化，质量随之降低，便于安装，且因该系统的自动化程度较高，所以使用方便，并且维修难度也大大降低。
2 EPS的结构与原理
EPS的基本工作原理为：当系统接收到汽车打火信号后，在确定信号有效性的基础上，转向轴启动，相应的扭矩传感器实现信号的输出，而控制单元接收到这一信号后，基于扭矩转角
信号及车速信号等进行计算，进而明确助力电机的运转方向，同时定位相应的电流量。
在此基础上，发挥了助力转向控制功能。
3 EPS的设计与开发
3.1 EPS控制器的设计
3.1.1 转矩信号采集电路的设计
输入相应信号幅值0～0.5 V，基于S3S44BOX的A/D转换器，相应的电压输入范围在0～2.5 V。
在处理这一信号的过程中，要在采用滤波处理技术的基础上实现分压处理。
在研究的过程中，样本的滤波电路采用的是二阶低通有源滤波电路。
在设计的过程中，以阻值相同的
R1与R2对输入信号进行分压处理。
此时，相应的幅值发生了改变，为原先的1/2.在此基础上，将R1与C1组合，将R2与C2组合，形成2个一阶低通滤波。
在运行过程中，一阶低通滤波则充当一个电压跟随器来有效发挥其作用。
3.1.2 电流信号采集电路的设计
所使用的传感器为霍尔电流传感器，其输出电流信号在0～50 mA自检，而应用EPS需要将电流信号转换为电压信号，因此要在传感器输出端引脚上将100 Ω的电阻接入，进而在获得电压信号后，经由滤波电路输送，由相应的ARM芯片A/D端口接收。
3.1.3 车速信号采集电路的设计
在实际设计的过程中，以脉冲信号模拟车速信号，将这一信号输入到单片机中。
而单片机本身在信号处理的过程中，其相应的电压为2.5 V，所以需要针对信号的电平匹配设计。
一般设计一个钳位分压电路即可，而为了提升这一电路的安全性和可靠性，相比而言，采用光电耦合器更为合理，且设计简单、方便。
3.1.4 电机驱动控制系统的设计
在设计的过程中，选用OR2110来实现驱动电路的搭建，而一般需要2个IR2110来实现驱动，且不需要进行隔离设计，因此整个电路相对简单。
同时，因其自身无法产生负偏压，需要将负偏压电路接入，并为了实现其保护功能的发挥，则需要进行接地处理。
3.2 系统软件的具体设计与开发
3.2.1 A/D转换程序的设计
该单元软件主要承担的功能为信号采集、电压与电流监测等。
在设计时，要基于转换前进行初始化设置，然后针对其采样与转换功能需求，先设置相应的数据与控制寄存器，并基于后者进行上下输入通道的设计。
3.2.2 PWM控制程序的设计
ARM单片机能够对PWM波形进行控制，而这一控制程序的实现需要基于EPS模型进行计算，以明确控制电机转速的目标电压值。
输出的波形信号能够实现对功率驱动电路的控制，进而促使电动机转速能够得到有效控制。
这样才能够使得助力转向电动机提供相应的助力。
4 总结
综上，基于EPS，为了充分发挥这一系统在汽车转向中的助力作用，并提升汽车操作的轻便性与安全性，实现节油环保的目标，就需要实现EPS的完善设计与开发。
基于EPS的结构与工作原理，需要实现控制器与软件这两大部分的全面设计，进而才能够确保该系统优势功能够在实际应用中得到充分发挥。
参考文献
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[3]刘敏，臧怀泉，田超，等.汽车电动助力转向系统的开发与设计[J].电子测试，2008（05）：71-74.
〔编辑：刘晓芳〕。