EPS电动助力转向系.精品资料
eps的主要元件结构及工作原理
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
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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。
EPS
齿轮助力式
助力位置在转向器小齿轮处。该方案的助 力转矩也经过了转向器放大，因此要求电机的 减速机构传动比也相对较小；电机安装在发动 机舱内，工作环境较差，对电机的密封要求较 高；由于电机的安装位置距离驾驶员有一定距 离，对电机的噪声要求不是太高；同时，电机 的力矩波动不太容易传到转向盘上，驾驶员手 感适中；助力转矩不通过转向管柱传递，因此 对转向管柱的刚度和强度要求较低。这种助力 方式比较适合用于前轴负荷中等的轻型轿车。
齿条助力式
助力位置在齿条上。该方案的助力转矩作 用在齿条上，助力转矩没有经过转向器的放大， 因此要求电机的减速机构具有较大的传动比， 减速机构相对较大；电机布置在发动机舱内， 工作环境差，对其密封要求也较高；由于电机 的安装位置距离驾驶员较较远，对电机的噪声 要求不高；同时，电机力矩波动不易传到转向 盘上，驾驶员具有良好的手感；助力转矩不通 过转向管柱传递，因此对转向管柱的刚度和强 度要求较低。这种助力方式比较适合用于前轴 负荷较大的高级轿车和货车上。
（二）电动助力转向技术的发展概况
NSK开发的电动助力转向 开发的电动助力转向
光洋精工开发的电动助力转向
本田公司开发的电动助力转向
装有EPS的铃木轿车 的铃木轿车 装有
（二）电动助力转向技术的发展概况
欧美
开发较晚，但起点高、力度大。 开发较晚，但起点高、力度大。TRW及Delphi、Bosch、ZF都相继 及 、 、 都相继 推出电动助力转向。 Delphi将电动助力转向作为扩大其在全球汽车零 推出电动助力转向。 将电动助力转向作为扩大其在全球汽车零 配件市场销售的重点产品。 配件市场销售的重点产品。Mercedes_Benz和Siemens Automotive共同 和 共同 投资6500万英镑用于电动助力转向的开发。 万英镑用于电动助力转向的开发。 投资 万英镑用于电动助力转向的开发
EPS工作原理
EPS工作原理EPS，即电子助力转向系统（Electric Power Steering System），是一种利用电子技术来辅助汽车转向的系统。
它通过电子控制单元（ECU）控制电机来提供转向助力，取代了传统的液压助力转向系统。
EPS工作原理主要包括电机控制、转向力传感器、转向角传感器和ECU等组成部分。
1. 电机控制：EPS系统中的电机主要负责提供转向助力。
当驾驶员转动方向盘时，ECU接收到信号后，控制电机旋转，产生相应的转向助力。
电机的转向助力大小由ECU根据车速、转向角度和驾驶员的转向力需求进行调节。
2. 转向力传感器：转向力传感器用于感知驾驶员施加在方向盘上的转向力。
它将转向力的大小转化为电信号，并传输给ECU。
ECU根据转向力的大小来调整电机的转向助力，使驾驶员感到舒适且符合预期的转向感觉。
3. 转向角传感器：转向角传感器用于感知方向盘的转动角度。
它将方向盘的转动角度转化为电信号，并传输给ECU。
ECU根据转向角度的变化来判断驾驶员的转向意图，并相应地调整电机的转向助力。
4. ECU：ECU是EPS系统的核心控制单元，负责接收和处理来自转向力传感器和转向角传感器的信号，并根据驾驶员的转向需求来控制电机的转向助力。
ECU 还可以根据车速和驾驶条件进行自适应调节，以提供最佳的转向助力效果。
EPS工作原理的优势：1. 节能环保：相比传统的液压助力转向系统，EPS系统不需要使用液压泵，减少了能源消耗和油液的污染。
2. 操控灵活：EPS系统可以根据驾驶员的转向意图和驾驶条件进行实时调节，提供更灵敏、准确的转向助力，使驾驶更加轻松和舒适。
3. 故障自诊断：EPS系统具有故障自诊断功能，可以监测系统的工作状态，并在出现故障时提供相应的故障代码，方便维修和排除故障。
4. 安全可靠：EPS系统在车辆发生碰撞时可以自动断电，避免电流对车辆和人员造成损伤。
此外，EPS系统还可以通过与车辆稳定控制系统（如ESP）的联动，提供更好的车辆稳定性和操控性能。
EPS
5.电子控制单元
电子控制单元ECU是整个EPS系统控制的核心，它根
据扭矩传感器、车速传感器、轴重传感器以及电动
机电流传感器等输入信号，进行分析计算，得出最 佳控制参数，发出控制指令，控制电动机与电磁离 合器的动作。 此外，ECU还应具备安全保护与自我诊断功能。汽车
行进中ECU不断采集各部件工作信号，一旦系统某部
个EPS性能影响很大。
要求：良好的动态特性、调速特性和随动特性并易 于控制，还要求输出波动小、低转速大转矩、转动惯 量小、尺寸小质量轻等。 常采用无刷式永磁直流电动机。
3.电磁离合器
电动式EPS一般都是工作在一个设定的范围。 原理：当车速低于某一值时，提供转向助力，保证转向 的轻便性；当车速高于某一值时，提供阻尼控制，保 证转向的稳定性；而当车速处于两个设定值之间时， 电动机停止工作，离合器分离，切断辅助动力。另外，
• 2、转向助力大小通过调整，能够兼顾低速时 的转向轻便性和高速时的操纵稳定性
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 着车速的提高转向助力可以逐渐减小，转向时驾驶 员所需转向力将逐渐增大，这样驾驶员就感受到明
一、电动式电控动力转向系统的结构
组成：扭矩传感器、电动机、电子控制单元、
减速机构和电磁离合器 1．扭矩传感器 —— 测量转向盘与转向器之间的相
对转矩作为电动助力的依据之一。
主要有两种形式：
电阻式：价格低，但体积大，易于磨损
非接触式：成本低，精度高、体积小且寿命长
2.电动机
助力电动机是EPS系统的动力源，它根据 ECU输出的 控制指令，在不同的工况下输出不同助力转矩，对整
电动转向助力EPS使用说明书
7.1 诊断故障代码（DTC）的显示 1） 将诊断端子 B2 与电源（蓄电池）负极端子用维修导线连接。 2） 用木楔楔住左右车轮（轮胎），拉起停车制动。 3） 起动发动机（发动机未起动，将显示 DTC22）。 4） EPS 指示灯开始显示所有故障代码，故障代码（DTC）总是从最小的代 码号开始依次显示，每种代码显示 3 次。
2.1.5 方向盘转动速度：10 周/分 ～ 15 周/分
2.2 总成机械性能
2.2.1 动摩擦力矩：≤1.0 N·m
2.2.2 动摩擦力矩波动: ≤0.85N·m
2.3 输入力矩－输出力矩特性（零车速）
测试项目
合格值
评价标准
1.输入力矩-电机电流特性（图 1） （5.9±0.7）N·m－25A 符合合格值；
正常状况下浮空，接电源负极有效 正常状况下浮空，接电源负极有效 电压为 12VDC 的电平信号，高电平有效 峰峰值为 12V 的方波信号或脉冲信号 峰峰值为 12V 的方波信号 电压为 12VDC 的电平信号，高电平有效 电压为 12VDC 的持续供电电源（蓄电池）正 极
B8 电源－
输入
电压为 12VDC 的持续供电电源（蓄电池）负 极
点火线圈上的信号（或电喷 ECU 上的信号），作为发动机转速信号，通过 抑躁器(或其它的电子部件)被传递到 EPS 控制器。 1.5 汽车电动助力转向器有如下优点：
1）效率高。传统液压助力转向系统为机械和液压连接，效率低，一般为 60%～70%；而电动助力转向系统为机械与电机连接，效率较高，可达 90%以上。
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株洲易力达机电有限公司
的旋转方向产生角向位移，使滑块在轴向方向产生移动。这些偏差使滑块在轴 向移动，这些轴向的移动转换为电位器的旋转角度，通过电位器再将旋转角度 信号转变为电压信号并传递到 P/S 控制器。控制器即可接受到方向盘上操作力 大小和方向的信号。 1.3 VSS（汽车速度传感器）
EPS简介
4、电机位置传感器：ECU通过电子位置传感器获取转子位置信息，用 于FOC控制。
5、电流采样：ECU通过电流采样获取控制电流大小，用于闭环伺服控 制。
EPS控制器软件结构
一、基本助力
基本助力控制：根据扭矩信号大小，设计合理的助力曲线，兼顾低速的 转向轻便性和告诉的稳定性。
注： ID_set、IQ_set的设置需根据电机型号及实际标定数据确定。
三、控制算法
谢谢聆听
五、各类型转向器的应用范围
EPS控制器硬件结构
一、关键控制信号
EPS对电机控制及信号的要求非常高，任何一点波动、卡顿信号： 1、扭矩传感器：ECU通过扭矩传感器获取方向盘转矩大小，用于基础 助力控制。
2、转角传感器：ECU通过转角传感器获取方向盘角度，用于回正功能、 极限功能控制。
3、缺点：助力偏小、电机波动直接传递到方向盘
二、PEPS：齿轮式电动助力转向器
1、结构：PEPS的电机布置在小齿轮与齿条啮合处。 2、优点：结构更加紧凑，节省布置空间 3、缺点：助力偏小、只适合于小型车
三、DP-EPS：双小齿轮式电动助力转向器
1、结构：DP-EPS由两个小齿轮与齿条啮合，一个是电机驱动，一个是方向盘受力驱动。 2、优点：结构紧凑，助力水平大于PEPS 3、缺点：机械结构复杂
1、电机助力过大，转向过轻，丧失路感；助力过小，转向沉重，引起不适。 2、电机输出力大小应随着转向力矩的增大而增大 3、同一转向力矩、电机输出力应随着车速的增大而减小
二、补偿控制
1、回正控制：EPS转向应具有主动回正功能 2、阻尼补偿：提高车辆的稳定性，改善转向手感柔顺度 3、摩擦补偿：补偿系统摩擦 4、惯量补偿：提高转向动态性能、启动平顺性
EPS工作原理
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。
○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。
(最新整理)第十章汽车电动助力转向系统
生的反电动势形成阻碍电机继续旋转的阻尼转矩，改变占空比，即改变了阻尼转矩的
大小。
2021/7/26
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三、电动助力转向的控制逻辑
图10 助力电动机控制逻辑
2021/7/26
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四、电动助力转向的控制流程
2021/7/26
图11 控制软件流程图
21
10.4电动助力转向系统实例
一、富士重工电动助力转向系统
控制三极管基极电流
信号触发端
a1端得到输入信号时电动机 有电流通过而正转
a2端得到输入信号时电动机 有电流通过而反转
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4、离合器：离合器采用干式电磁式离合器，其功能是保证EPS在预先设定的车速范围内闭合。
当车速超出设定车速范围时，离合器断开，电动机不再提供助力，转入手动转向状态。另外，当 电动机发生故障时，离合器将自动断开。
3、控制系统的功能
（1）控制助力转矩的功能
车速感应控制型助力转向系统是由车速控制
助力转矩的系统，在每一种车速下都可以获得最优化的转向助力转矩。
2021/7/26
图13 全电子控制的助力转向系统助力转矩特性曲线
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系统还可根据转向转矩变化率、转向角速度和转向角进行控制，以 改善瞬态转向灵敏度.
图14 控制功能框图
的变化，把主副两个系统的脉冲信号传送给ECU，由于是两个系统，因此信号的可靠性提高 了。
3、电动机: EPS的动力源是电动机，通常采用无刷永磁式直流电动机，其功能是根据ECU
的指令产生相应的输出转矩。转向助力用的电动机需要正反转控制。一种比较简单适用的转
向助力电动机正反转控制电路如图4所示。
图420电21/动7/2机6 正反转控制电路
图10-3 电动助力转向系统 结构示意图