汽车电子与控制技术-5 底盘电控系统(EPS)
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《汽车电器与电子技术》汽车新型电子控制系统详解
传统的机械装置，腾出车上的空间，减轻重量，而且还简化了装配作业，可谓好处良多。
第五节 数字化革命
国外称汽车为“轮子上的计算机”，预计将来评价一辆汽车的先进程度，不是看其发 动机的功率有多大，而主要看其芯片的计算能力有多强。计算机是用来进行数字运算与 传送的，用计算机专业人士的话来说，计算机可以处理的一切问题都是被数字化了的问 题，或者说“问题的数字化”。 历史上机械工程师一直主宰着汽车的命运，可现在电气工程师成了主宰。随着电子技 术中融进更多微机的功能，计算机软件的创造者和供应者将起新的更大的作用。专家预 言，我们将看到国际商用机器公司和惠普（HP）公司等计算机行业的大户跻身于主要汽 车零部件供应商的队伍中；而且我们还将看到在汽车制造厂家和软件供应商之间爆发一 场权利之争，汽车软件设计的知识产权归谁所有？也许你能通过安装一个新的软件程序
第14章
汽车新型电子控制系统
1.车载导航系统 2.整车综合控制系统 3.汽车稳定性控制系统（VSC）
第一节
车载导航系统
车载导航系统简单地说就是车载导航的受信系统。该系统通过全球定位系统（GPS） 天线，接受从人造卫星传来的电波，经计测速度回转仪对车速的计算，解析出目前自 己所处的位置的数据，由收录了地图的只读式紧凑光盘（CD-ROM）进行检索回原，最
4.驾驶员智能支持系统 日本本田公司的一项正在开发中的技术，它可以大大减轻在高速公路行驶中的驾驶 员的疲劳，因为它不但会与前车保持一定车距，而且会认路。
图14-15 驾驶员智能支持系统
本田公司围绕汽车安全性的研究集中于如何使车辆在实际行驶中避免因驾驶员的 错误而造成伤害；它有一个研究项目叫做先进安全车辆（ASV），而HIDS则是从ASV中 演变出来的一个项目。这个系统，可以侦查到前方有无车辆并相应地控制 HIDS车的速 度，可以识别道路上的车道标志并在车辆偏离车道时作出调整。这将有助于驾驶员轻 松地照顾到前方及两边的路况，减少由于驾驶疲劳而出现的误操作。 ★控制车速及与前车的距离 ★控制HIDS车在车道中心位置 ★偏移警告
汽车eps简介介绍
eps的组成
• EPS系统主要包括转向盘、转向器、电机、控制器 等组成。
eps的特点
节能环保
相比传统的液压助力转向系统，EPS系统能够显著降低能 源消耗和排放，因为它是通过电机来产生助力的，而不是 通过液压系统。
高效稳定
EPS系统的电机可以根据车辆行驶状态和驾驶者的转向操 作来实时调整助力大小，使得转向操作更为准确、稳定、 高效。
eps的执行器
助力电机
根据电子控制单元的指令，产生 助力扭矩，辅助驾驶员转向操作 。
电磁阀
控制助力油液的流动，实现助力 扭矩的调节。
eps的工作流程
01
02
03
04
驾驶员转动转向盘时，转向盘 角度传感器将信号传递给电子
控制单元。
电子控制单元根据车速和横摆 角速度传感器的信号，判断车 辆的行驶状态和驾驶员的转向
THANK YOU
轻量化
为了提高车辆的燃油效率和性能，轻量化成为EPS行业的重要发展方向。轻量化的EPS能够减少车辆的重 量，提高车辆的操控性和燃油效率。
eps面临的挑战
01
技术壁垒
EPS技术含量较高，存在一定的技术壁垒。由于技术水平的限制，部分
企业难以生产出性能优良、质量可靠的EPS产品。
02 03
市场竞争
随着汽车市场的竞争加剧，EPS企业的竞争压力也越来越大。为了在激 烈的市场竞争中脱颖而出，企业需要不断提高产品的性能和质量，同时 降低成本，提高市场竞争力。
04
eps发展趋势和挑战
eps的发展趋势
电动化
随着环保意识的提高和新能源汽车的快速发展，电动化成为EPS行业的发展趋势。电动转向系统具有节能、环保、性 能优良等优点，未来将逐渐取代传统的液压转向系统。
汽车电子与控制技术-5底盘电控系统(eps)
实验结果展示
在实际EPS系统上应用设计的控制算法，并进行实验验证。通过实验数据的分析和处理，可以进一步 评估控制算法的实际效果和性能表现。同时，实验结果也可以为算法的改进和优化提供有价值的参考 信息。
05 EPS系统性能评价与优化 方向
性能评价指标体系建立
操控稳定性
EPS系统应能够提供稳定的操控 性能，包括转向灵敏度、回正 性能和路感传递等。
排除故障实践案例分享
01
02
03
案例一
一辆汽车出现转向沉重故 障，经过检查发现EPS电 机损坏，更换电机后故障 排除。
案例二
一辆汽车出现转向异响故 障，经过检查发现转向机 构磨损严重，更换转向机 构后故障排除。
案例三
一辆汽车出现转向失灵故 障，经过检查发现EPS控 制模块内部故障，更换控 制模块后故障排除。
07 总结与展望
本次项目成果回顾
实现了底盘电控系统的基本功能
01
在本次项目中，我们成功实现了底盘电控系统（EPS）的基本功
能，包括转向助力控制、稳定性控制、节能控制等。
优化了系统性能
02
通过对EPS系统的优化，提高了系统的响应速度、控制精度和稳
定性，进一步提升了车辆的操控性和安全性。
完成了实验验证
转向异响故障
可能原因有转向机构磨 损、电机轴承磨损、控 制模块内部故障等，导 致转向时产生异常噪音。
转向失灵故障
EPS系统完全失效，方 向盘变得非常沉重且无 法转动，可能原因包括 电机损坏、控制模块故 障、电源故障等。
故障诊断流程和方法介绍
故障诊断流程
首先进行初步检查，包括检查EPS系统电源、保险丝、连接器等是否正常；然后进行系 统自诊断，利用专用诊断仪读取故障代码和数据流；最后根据故障代码和数据流进行故
在实际EPS系统上应用设计的控制算法，并进行实验验证。通过实验数据的分析和处理，可以进一步 评估控制算法的实际效果和性能表现。同时，实验结果也可以为算法的改进和优化提供有价值的参考 信息。
05 EPS系统性能评价与优化 方向
性能评价指标体系建立
操控稳定性
EPS系统应能够提供稳定的操控 性能，包括转向灵敏度、回正 性能和路感传递等。
排除故障实践案例分享
01
02
03
案例一
一辆汽车出现转向沉重故 障，经过检查发现EPS电 机损坏，更换电机后故障 排除。
案例二
一辆汽车出现转向异响故 障，经过检查发现转向机 构磨损严重，更换转向机 构后故障排除。
案例三
一辆汽车出现转向失灵故 障，经过检查发现EPS控 制模块内部故障，更换控 制模块后故障排除。
07 总结与展望
本次项目成果回顾
实现了底盘电控系统的基本功能
01
在本次项目中，我们成功实现了底盘电控系统（EPS）的基本功
能，包括转向助力控制、稳定性控制、节能控制等。
优化了系统性能
02
通过对EPS系统的优化，提高了系统的响应速度、控制精度和稳
定性，进一步提升了车辆的操控性和安全性。
完成了实验验证
转向异响故障
可能原因有转向机构磨 损、电机轴承磨损、控 制模块内部故障等，导 致转向时产生异常噪音。
转向失灵故障
EPS系统完全失效，方 向盘变得非常沉重且无 法转动，可能原因包括 电机损坏、控制模块故 障、电源故障等。
故障诊断流程和方法介绍
故障诊断流程
首先进行初步检查，包括检查EPS系统电源、保险丝、连接器等是否正常；然后进行系 统自诊断，利用专用诊断仪读取故障代码和数据流；最后根据故障代码和数据流进行故
《汽车EPS简介》课件
结论和总结
汽车EPS系统是一项重要的汽车技术，它提供了更轻便、精确和灵敏的转向操控感，提高了驾驶的舒适性和安 全性。未来，EPS将随着电动化和智能化的发展趋势，进一步提升汽车驾驶的体验和安全性。
《汽车EPS简介》PPT课 件
这个PPT课件将带您了解汽车EPS系统的定义、作用、工作原理和应用领域， 还会介绍EPS的优点和特点，以及相关技术和研究方向。让我们一起来探索这 个令人兴奋的话题吧！
EPS的定义和作用
EPS（Electric Power Steering）是一种利用电动助力提供转向力的技术，通过 电机代替传统的液压助力系统，为驾驶员提供更轻便、精确和灵敏的转向操 控感。EPS的作用是提高驾驶的舒适性和安全性。
EPS的工作原理
1
扭矩传感器
检测驾驶员施加在方向盘上的扭矩。
2
EC U （电控单元）
根据扭矩传感器的信号控制电机产生适当的转向助力。
3
电机
根据ECU的控制信号提供适当的转向助力。
EPS的优点和特点
燃油经济性
相较于液压助力系统，EPS使用电能而非机械能， 能够减少燃油消耗。
可调性
EPS的助力特性可以根据驾驶场景进行调整，提 供不同的转向感觉。
安全性
融入先进的安全技术，如车道保 持和碰撞预警，提高驾驶员的安 全性。
EPS的相关技术和研究方向
1 电机控制算法
优化转向助力特性和稳定性的算法研究。
2 能量回收
利用EPS系统回收制动能量，提高能效。
的操控方式。
4 EPS与自动驾驶
研究EPS在自动驾驶汽车中的适应性和性能优 化。
电子化
EPS系统可以与其他电子系统进行集成，提升整 车的智能化水平。
汽车底盘电控技术-5-电控悬架系统
使弹簧刚度和减振阻尼变成“硬”状态。该 项控制能抑制汽车加速时后仰，使汽车的姿 势变化减至最小
使弹簧刚度变成“硬”状态和使减振阻尼变 成“中”状态。该项控制能改善汽车高速行驶时 的稳定性和操纵性
弹簧刚度和减振阻尼控制
不平整道路 控制
颠动控制
使弹簧刚度和减振阻尼视需要变成“中”或“ 软”状态，以抑制汽车车身在悬架上下跳动， 改善汽车在不平坦道路上行驶时的乘坐舒适 性
光电耦合元件的状态与车高的对照表
车高
1
光电耦合元件的状态
2
3
车高范围
计算结果
4
OFF
OFF
ON
OFF
15
过高
高
OFF
OFF
ON
ON
14
ON
OFF
ON
ON
13
ON
OFF
ON
OFF
12
高
ON
OFF
OFF
OFF
11
ON
OFF
OFF
ON
10
ON
ON
OFF
ON
9
普通
ON
ON
OFF
OFF
8
ON
ON
ON
OFF
一般原理：
利用传感器（包括开关）检测汽车行驶时路面的状况和车 身的状态，输入ECU后进行处理，然后通过驱动电路控制 悬架系统的执行器动作，完成悬架特性参数的调整。
二、传感器的结构与工作原理
转向盘转角传感器
传感器位置
加速度传感器
车身高度传感器 加速度传感器
车身高度传感器
1、转向盘转角传感器
【作用】检测转向盘的中间位置、转动方向、转向角 度和转动角度。以判断转向时侧向力的大小和方向， 以控制车身的侧倾。
使弹簧刚度变成“硬”状态和使减振阻尼变 成“中”状态。该项控制能改善汽车高速行驶时 的稳定性和操纵性
弹簧刚度和减振阻尼控制
不平整道路 控制
颠动控制
使弹簧刚度和减振阻尼视需要变成“中”或“ 软”状态，以抑制汽车车身在悬架上下跳动， 改善汽车在不平坦道路上行驶时的乘坐舒适 性
光电耦合元件的状态与车高的对照表
车高
1
光电耦合元件的状态
2
3
车高范围
计算结果
4
OFF
OFF
ON
OFF
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过高
高
OFF
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ON
ON
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ON
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ON
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ON
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ON
9
普通
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OFF
8
ON
ON
ON
OFF
一般原理：
利用传感器（包括开关）检测汽车行驶时路面的状况和车 身的状态，输入ECU后进行处理，然后通过驱动电路控制 悬架系统的执行器动作，完成悬架特性参数的调整。
二、传感器的结构与工作原理
转向盘转角传感器
传感器位置
加速度传感器
车身高度传感器 加速度传感器
车身高度传感器
1、转向盘转角传感器
【作用】检测转向盘的中间位置、转动方向、转向角 度和转动角度。以判断转向时侧向力的大小和方向， 以控制车身的侧倾。
汽车底盘电控技术电子控制动力转向系统
根据其控制方式的不同，可分为流量控制式、反作用力 控制式和阀灵敏度控制式三种形式。
3.2.1 流量控制式EPS系统
动力转向 液压泵
车速 电磁阀 传感器
点火开关 熔丝（ECU -IG）
易熔线 车速
蓄电池 传感器
电磁阀
EPS ECU
整体式动力 转向控制阀
汽车底盘电控技术电子控制动力转向 系统
§ 电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室的油道之间，
在低速时有较大的 放大倍率，可以减 轻转向操纵力，使 转向轻便、灵活。
在高速时则适当减小 放大倍率，以稳定转 向手感，提高高速行 驶的操纵稳定性。
汽车底盘电控技术电子控制动力转向 系统
电子控制动力转向系统
A
解决转向轻便与转向灵 活的矛盾。
提高行驶安全性和舒适 B 性。
汽车底盘电控技术电子控制动力转向 系统
当电磁阀的阀芯完全开启时，两油道就被电磁阀旁路。
§ EPS ECU根据车速传感器的信号，控制电磁阀阀芯的开
启程度，从而通过控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液 压油流量来改变转向助力。
§ 当车速很低时，EPS ECU输出的脉冲控制信号占空比很
小，通过电磁阀线圈的平均电流很小，电磁阀阀芯开启程 度也很小，旁路液压油流量小，液压助力作用大，使转向 盘操纵轻便。
§ 当车速提高时，EPS ECU输出的脉冲控制信号占空比增
大，使电磁阀线圈的平均电流增大，电磁阀阀芯的开启程 度增大，旁路液压油流量增大，从而使液压助力作用减小， 以提高操纵稳定性。
汽车底盘电控技术电子控制动力转向 系统
3.2.2 反作用力控制式EPS系统
储油箱 转向液压泵
扭力杆
转向盘 转阀阀杆 控制阀阀体
3.2.1 流量控制式EPS系统
动力转向 液压泵
车速 电磁阀 传感器
点火开关 熔丝（ECU -IG）
易熔线 车速
蓄电池 传感器
电磁阀
EPS ECU
整体式动力 转向控制阀
汽车底盘电控技术电子控制动力转向 系统
§ 电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室的油道之间，
在低速时有较大的 放大倍率，可以减 轻转向操纵力，使 转向轻便、灵活。
在高速时则适当减小 放大倍率，以稳定转 向手感，提高高速行 驶的操纵稳定性。
汽车底盘电控技术电子控制动力转向 系统
电子控制动力转向系统
A
解决转向轻便与转向灵 活的矛盾。
提高行驶安全性和舒适 B 性。
汽车底盘电控技术电子控制动力转向 系统
当电磁阀的阀芯完全开启时，两油道就被电磁阀旁路。
§ EPS ECU根据车速传感器的信号，控制电磁阀阀芯的开
启程度，从而通过控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液 压油流量来改变转向助力。
§ 当车速很低时，EPS ECU输出的脉冲控制信号占空比很
小，通过电磁阀线圈的平均电流很小，电磁阀阀芯开启程 度也很小，旁路液压油流量小，液压助力作用大，使转向 盘操纵轻便。
§ 当车速提高时，EPS ECU输出的脉冲控制信号占空比增
大，使电磁阀线圈的平均电流增大，电磁阀阀芯的开启程 度增大，旁路液压油流量增大，从而使液压助力作用减小， 以提高操纵稳定性。
汽车底盘电控技术电子控制动力转向 系统
3.2.2 反作用力控制式EPS系统
储油箱 转向液压泵
扭力杆
转向盘 转阀阀杆 控制阀阀体
汽车电子与控制技术-5 底盘电控系统(EPS)
Td
G3
G2
G1
电机
对EPS助力特性的补偿
忽略电机和传感器的一阶环节，得到：
B
K
电机助力
Kb 反电动势参数
6.3.3 对EPS助力特性的补偿
系统固有频率
阻尼
助力特性影响系统的动态响应：
响应时间、超调、稳定性
6.3.3 对EPS助力特性的补偿
仅采用比例助力特性的系统响应
6.2.4 液压助力转向的缺点
结构复杂 功率消耗大 泄漏
6.2.4 电动助力转向系统
特点
精确转向——根据车速、转向盘快慢等提供最佳助力 节能 助力获得方便 助力功率较小
6.2.4 电动助力转向系统
基本构成
6.2.4 电动助力转向系统
转矩传感器
补偿线圈：补偿温度、电磁噪声
6.2.4 电动助力转向系统
补偿控制 1 引入微分控制：降低助力增益变化对系统响应 的影响 2 引入方向盘转速补偿：转速 补偿电流
6.4.2 各种模式下电流控制
回正控制 回正特点：低速时侧向力和回正力矩小，回正慢
高速时回正力大，容易引起摆振
回正操作的判断：方向盘力矩微分 回正电流控制：
低速时电流快速衰减 高速时电流逐渐衰减
小齿轮助力
布置方便、助动力大 转向盘与转向器间有万向节，助力特性控制困难
齿条助力
助动力最大，用于大转向轴载荷
6.3 EPS助力特性
定义
助力随汽车运动状态和方向盘手力变化而变化的规律
目标
停车和低速时转向轻便，高速时操纵稳定性
转向系的设计制约
《汽车底盘电控技术》—教学教案
《汽车底盘电控技术》教学教案一、教学目标1. 知识目标（1）了解汽车底盘电控技术的基本概念和发展历程。
（2）掌握汽车底盘电控系统的组成和作用。
（3）熟悉常见汽车底盘电控系统的原理及应用。
2. 技能目标（1）能够分析汽车底盘电控系统的工作原理。
（2）具备诊断和修复汽车底盘电控系统故障的能力。
3. 情感目标培养学生的创新意识和团队合作精神，提高学生对汽车行业的兴趣。
二、教学内容1. 汽车底盘电控技术概述（1）汽车底盘电控技术的基本概念。
（2）汽车底盘电控技术的发展历程。
2. 汽车底盘电控系统的组成与作用（1）发动机控制单元（ECU）的功能与结构。
（2）变速器控制单元（TCU）的功能与结构。
（3）制动控制单元（BCU）的功能与结构。
（4）悬挂控制单元（SCU）的功能与结构。
3. 常见汽车底盘电控系统原理及应用（1）电子控制防抱死制动系统（ABS）。
（2）电子稳定程序（ESP）。
（3）电子控制悬挂系统（ECS）。
（4）自动变速器控制系统。
三、教学方法1. 讲授法：讲解汽车底盘电控技术的基本概念、发展历程和系统组成。
2. 案例分析法：分析典型汽车底盘电控系统的工作原理和故障案例。
3. 实践操作法：引导学生参与汽车底盘电控系统的诊断和修复实践。
四、教学资源1. 教材：《汽车底盘电控技术》相关教材。
2. 课件：PowerPoint 或其他演示软件制作的课件。
3. 汽车底盘电控系统实物或模型：用于展示和讲解。
4. 诊断工具：如OBD诊断仪等。
五、教学评价1. 课堂参与度：评估学生在课堂上的发言和提问。
2. 作业完成情况：评估学生课后作业的完成质量。
3. 实践操作能力：评估学生在实践操作中的表现。
4. 期末考试：测试学生对汽车底盘电控技术的掌握程度。
六、教学安排1. 课时：共计40课时，每课时45分钟。
2. 课程安排：第1-8课时：汽车底盘电控技术概述及发展历程。
第9-16课时：汽车底盘电控系统的组成与作用。
第17-24课时：常见汽车底盘电控系统原理及应用。