EPS电动助力转向系统的标定
汽车电动助力转向特性分析-标准排版的本科论文
汽车电动助力转向特性分析摘要：汽车电动助力转向系统(Electric Power Steering System简称EPS)是近年来发展起来的种新型动力转向系统，具有节能、质量轻、安全、环保等一系列优点，正逐步取代传统的液压助力转向系统，成为未来汽车转向系统的发展方向，其出现并迅速成为世界汽车技术研究的热点。
汽车转向系统的发展经历了从简单的纯机械转向系统、液压助力转向系统，电控液压助力转向系统，到更为节能、操纵性能更好的电动助力转向系统这几个阶段。
本文论述了EPS的特点、工作原理、结构组成、国内外的研究现状，通过对EPS各组成部分和汽车转向系统的分析出了EPS性能评价指标，并对三种助力特性曲线的特点进行了分析和比较。
EPS系统作为今后汽车转向系统的发展方向，这给EPS带来了更加广阔的应用前景。
关键词：电动助力转向；特性；发展Electric Power Steering Characteristics were AnalyzedAbstract ：EPS is a new type of automobile steering system，which has the advantages of saving fuel，light，safety and producing less pollution. EPS is taking the place of HPS gradually and becoming the trend of steering system. It is rapidly become the hotspots in the research of automobile technology of the world.The developing process of steering system has experienced several phases from the simple Mechanical Steering System, Mechanical-Hydraulic Steering System to Electric-Hydraulic Steering System，till the Electric Power Steering System(EPS) with lower energy consumption and higher performance.The article discusses the characteristics of EPS，working principle，composition and the research status of domestic and abroad. Through the analysis of components of EPS system and the steering system, then the state function of the combination system model was deduced and the model for simulation was built in this paper. Given the EPS performance evaluation，analysis and compare the three types of assist characteristic，and then design a new type of assist curve in order to reduce the steering force which based on the parameters of a certain type of car. EPS has a great use in future.Keyword: Electric power steering Characteristic Development目录1 绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外发展状况 (3)1.2.1国外发展状况 (3)1.2.2 国内发展状况 (4)2转向系统的概述 (6)2.1转向系统的发展过程 (6)2.1.1机械式转向系统 (6)2.1.2液压式助力转向系统(HPS) (7)2.1.3电液式助力转向系统(EHPS) (8)2.2电动助力转向系统 (10)2.2.1电动助力转向系统的结构 (10)2.2.2电动助力转向系统的工作原理 (11)2.2.3电动助力转向系统的类型 (13)2.2.4电动助力转向的关键技术 (14)2.2.5电动助力转向系统的优点 (15)3 电动助力转向系统受力与性能分析 (17)3.1电动助力转向系统受力 (17)3.2 理想转向盘力矩的研究 (18)3.3电动助力转向系统性能的主要评价指标 (19)3.3.1 转向回正能力评价 (19)3.3.2 转向轻便性评价 (19)3.3.3 转向盘中间位置操纵稳定性评价 (20)3.3.4 转向盘振动评价 (20)3.3.5 转向路感及路感强度 (21)4 电动助力转向助力特性研究 (22)4.1助力特性曲线定义 (22)4.2转向助力特性曲线设计概述 (22)4.3电动助力特性曲线类型 (23)4.3.1直线型 (24)4.3.2折线型 (25)4.3.3曲线型 (25)4.4不同助力特性曲线参数的影响 (26)5 结论与发展 (29)5.1结论 (29)5.2发展 (29)参考文献 (30)1绪论随着我国经济的持续发展，人民生活水平不断提高，汽车渐渐走入人们生活中，成为现代步伐的工具，而随着汽车保有量的增加以及由此带来的一系列问题，使得“安全、节能、环保”成为未来汽车发展的三大主题。
大众电子助力转向EPS 双齿轮电动助力转向系统
Totalrack force:Drive and servo total9000 N.
所有黑色的元件可以更换 电机和控制单元也可以个别更换，但现在不考虑
转向小齿轮 转向力矩传感器G269
黑色的可以单独更换
动力转向控 制单元J500
电子动力转 向电机V187
蠕动齿轮
驱动小齿轮
J104 （带EDS的ABS单元）
G28
G44-G47
J220/J623（汽油机） /J248 （柴油机）
J533数据总线诊断接口
J527转向柱电子 控制单元
G85
J285组合仪表 K161故障指示灯
输入信号 输出信号
15#正电
J500电子助力转向控制单元
CAN
G269转向力矩传感器
V187电子助力转向电机
转向助力是通过存储在控制单元中的不变的特性图程序控 制的，控制单元中最多可存储16种不同的特性图。特性图 是在生产厂根据不同的整车装备分别设置的（如整车重
电动助力转向系统
无电刷电机 无扭矩波动 低噪音 无磁性材料 抗泥污 无额外摩擦 宽的转速范围 宽的温度范围 平均工作电流2.5 A 最大电流80A
E l e c t ric Power Steering 异步电机
Torque 扭矩4.1 Nm
异步马达结构简单（无碳刷），因此运行非常安全。 异步马达的优点在于，它可以在无电压状态下通过转
方向盘输入的旋转力矩 电机的助力力矩 有效的输出力矩
5、这样在高速公路上为实现变换车道，由电机驱动 6、施加在方向盘上的力矩和“最小” 的第二个小齿轮（驱动小齿轮）提供能量产生“小” 的助力转向力矩的总和是在高速公路 的转向助力，驱动转向齿条；或者根本就不助力。 上变换车道时最终驱动转向齿条上的
电动机械式液压助力转向系统 (EPS)
电动机械式液压助力转向系统 (EPS)电动机械式助力转向系统 (EPS) 与传统液压助力转向机构在转向助力上有所区别。
EPS 通过一个电动伺服马达而非通过一个液压驱动装置对驾驶员提供支持。
只在转向时，此伺服马达才激活。
因此，该伺服马达在直线行驶时不消耗功率。
电动机械式助力转向系统具有下列优点：- 驻车时转向力较低- 集成式、视车速而定的转向助力（伺服转向助力系统）- 转向时冲击较低以及方向盘旋转振动较低- 主动式方向盘复位- 节约燃油达 0.3 l/100 km 并因此降低 CO 2 排放- 不需要液压油电动机械式助力转向系统包含下列装备系列：电动机械式助力转向系统 (EPS)：12 伏特供电（和以前相同）电动机械式助力转向系统 (EPS)，配备一体化主动转向控制 (AL) 和电动马达/变速箱特定组合：由发动机室内的外部起动接线柱进行 12 伏供电电动机械式助力转向系统 (EPS)，配备一体化主动转向控制 (AL) 和电动马达/变速箱特定组合（重量集中在前桥）：由辅助电池、断路继电器和具有 DC/DC 转换器的辅助电池充电装置进行 24 伏特供电显示的为带主动转向控制的电动机械式助力转向系统索引说明索引说明1转向器2转向阻力矩传感器EPS 控制单元4集成有马达位置传感器的伺服马达5EPS 单元部件简短描述将描述电动机械式助力转向系统的下列部件：EPS 单元EPS 单元由下列部件组成：- EPS 控制单元- 集成有马达位置传感器的伺服马达EPS 控制单元是电动机械式助力转向系统的一部分。
EPS 控制单元通过 2 个插头连接与车载网络连接。
转向阻力矩传感器通过另一个插头连接与 EPS 控制单元连接。
在 EPS 控制单元中存储了多条用于伺服助力装置、主动式方向盘复位以及减震特性的特性线。
根据输入端参数计算出的数值与相应的特性线一起得出必要的转向助力。
根据不同的装备系列，为 EPS 单元提供不同的总线端 Kl. 30。
【03】4-2-2电动助力转向系统的助力特性
谢谢观看Biblioteka 电动助力转向系统的助力特性
EPS的助力特性是指助力电机提供的助力随汽车车速和转向盘转矩以 及车辆运动状态变化而变化的规律。由于助力力矩大小与电机电流
成比例，所以一般用转向盘力矩为横坐标，电机电流或输出扭矩为 纵坐标，同时考虑车速的变化，用它们之间的关系曲线来表示EPS的 助力特性。
在助力控制模式下，助力特性曲线的设计是控制策略主要的设计目 标，这与传统的HPS是完全不同的，HPS当制造完成后，其特性曲线 是固定且不能调整的，不再随外部条件的变化而变化，除非调整底 盘的结构。而EPS是首先通过理论的分析，得到一组特定的理想特性 曲线，然后，ECU根据车速、扭矩等传感器信号通过一定的算法确定 助力电机的电流，以获得合适的助力转矩，跟踪某条理想的助力特 性曲线，因此EPS的特性曲线是可以通过软件来调整的。
早期的EPS产品，均属于低速型的产品，只在低速和原地转向时提供 一定的助力，车速高于一定值时（一般30km/h左右）就停止助力， 其优点是算法和控制比较简单，对硬件的要求相对较低；缺点是无
法改善车辆的高速操纵稳定性，在车速切换点附近时，转向盘力矩
会突变而导致驾驶不适，其典型代表如韩国万都的早期产品。而目 前EPS产品均属于全速型产品，EPS在任何车速下都提供助力。全速 型的优点是车辆的高速操纵稳定性好，缺点是算法复杂，对控制系 统的硬件要求较高等，本项目开发的是全速型的EPS。 对EPS助力电机输出转矩进行控制是EPS控制器的主要任务。利用电 动机转矩和电枢电流成正比的特性，控制器中的微处理机检测转矩
转向助力标定
转向助力标定
转向助力标定是对转向系统的性能进行标定和校准的过程，以确保转向系统的性能符合车辆设计要求和驾驶员的期望。
检查车辆转向助力系统的方法如下：
拉动方向盘。
将汽车启动后，试着拉动方向盘，如果方向盘比较轻松，转动起来很容易，那么就说明该车具备转向助力；如果方向盘转动比较困难，需要用力才能转动，那么就说明该车没有转向助力。
观察车辆型号。
现代汽车一般都会在车辆型号上标注是否具备转向助力，可以查看汽车的车辆说明书或在汽车的驾驶室内寻找相关标识，如果车辆型号上标注了“EPS”、“EHPS”等字样，那么就说明该车具备转向助力。
检查发动机舱。
打开汽车的发动机舱，可以看到转向助力泵的位置，转向助力泵通常位于发动机正前方，靠近前保险杠的位置。
如果发现该位置有一台泵，那么就说明该车具备转向助力。
P-Eps(PinionElectricPowerSteering)齿轮式电动助力转向系统
P-Eps (Pinion Electric Power Steering) 齿轮式电动助力转向系统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。
【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。
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） C-EPS转向柱式(Column Electric Power Steering)：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。
2） P-EPS小齿轮式(Pinion Electric Power Steering)：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。
电动助力转向实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在了解电动助力转向系统（EPS）的工作原理、性能特点以及与传统液压助力转向系统的差异。
通过实验，验证EPS在提高转向效率、降低能耗、提升驾驶舒适性和安全性等方面的优势。
二、实验原理电动助力转向系统（EPS）是一种利用电动机作为动力源的新型动力转向装置。
与传统液压助力转向系统相比，EPS省去了液压泵、油管等液压部件，采用电机直接驱动转向机构，从而实现转向助力。
EPS系统主要由以下几部分组成：1. 信号传感装置：包括扭矩传感器、转角传感器和车速传感器，用于检测驾驶员的转向意图、方向盘转角和车速等信息。
2. 转向助力机构：包括电机、减速器、离合器等，用于根据驾驶员的转向意图和车速，提供相应的转向助力。
3. 电子控制单元（ECU）：根据扭矩传感器、转角传感器和车速传感器的信号，控制电机的旋转方向和助力电流的大小，实现实时助力转向。
三、实验内容1. EPS系统组成及工作原理讲解。
2. EPS系统与传统液压助力转向系统的对比实验。
3. EPS系统在不同车速下的转向助力性能测试。
4. EPS系统在转向过程中抗干扰性能测试。
四、实验步骤1. 准备实验设备：EPS系统实验平台、扭矩传感器、转角传感器、车速传感器、数据采集器等。
2. 搭建实验平台，连接实验设备。
3. 根据实验要求，设置实验参数。
4. 进行EPS系统与传统液压助力转向系统的对比实验，记录数据。
5. 在不同车速下进行EPS系统的转向助力性能测试，记录数据。
6. 在转向过程中进行EPS系统的抗干扰性能测试，记录数据。
7. 分析实验数据，得出结论。
五、实验结果与分析1. EPS系统与传统液压助力转向系统的对比实验结果显示，EPS系统在转向效率、能耗、驾驶舒适性和安全性等方面均优于传统液压助力转向系统。
2. EPS系统在不同车速下的转向助力性能测试结果显示，EPS系统在不同车速下均能提供稳定的转向助力，且转向助力大小与车速成正比。
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。
-3-
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）
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Ts max
Tz
助力电机在某恒定车速下应输出的最大助 m力ax 矩
Th max
试验时，我们先在没有助力系统的车 上测出0km/h和80km/h时的最大阻力矩，按 照上述方法设计出直线型助力特性，0km/h 和80km/h之间的整数车速度 10km/h,20km/h……按角度等分。其它的车 速可用插值运算得到。
道路试验客观评价：
原地转向轻便性试验 蛇行试验 稳态回转试验
EPS系统的标定
EPS控制 策略
• EPS系统需要根据车速，转向盘转矩给定合适的助力 • 加装EPS的转向系统会增加回正时的摩擦阻力，需进行摩
擦补偿控制 • 避免高速转向时回正超调，需进行阻尼控制 • 为了减小 EPS 系统电机减速器总成的惯量影响,提高快速
转向响应能力，需进行惯性控制 • 为避免高温环境下继续以较大电流助力，超出半导体器件
以及电机所能承受的极限状态，则根据温度信号对电机助 力电流进行限制，需进行超载保护控制
EPS标定系统 参数
检测参数：
标定参数：
• 转向盘扭矩
• 助力增益
• 转向盘转速和方向 • 主动回正系数
• 当前车速
• 力矩微分系数
• 实标际定目电的流：在值一（定的反车馈速下对上•述E阻PS参尼数补调整偿、优系化数并确 信定 要最求号终的）电性动能助。力转向系统的各种运•行惯控制性参数补，偿最终系达数到所
标定系统设备
标定软件平台 车速传感器 转向盘扭矩传感器 电机电流传感器
EPS助力特性的标定
从坐标原点到T1之 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为无助力区。
T1到T2之间为助力 可变区。
T2之后为助力饱和 区。
T1—启动助力时的操纵力 矩 T2—驾驶员在恒定车速下 可提供的最大力矩
• 标定需确定T1，T2，斜率K T1可由实验获得，如某轿车为1N·M T2经验值确定 不K同车T速s m下ax 斜率K的T确zma定x ：Thmax Tsmax
EPS 系统参数标定取值范围
• 助力增益： 0—2 • 主动回正系数：0—3 • 力矩微分系数：0—0.2 • 阻尼补偿系数：0—0.02 • 惯性补偿系数：0—0.002 • 摩擦补偿系数：0—2
实验评判标准
• 主动回正系数：不同车速段，方向盘恰好 回正，没有不足也不回正超调。
• 力矩微分系数：不同车速段，加速转向系 统的动态响应，且保证高速时不发飘。
• 阻尼补偿系数：不同车速段，改善路感， 高速时加重方向盘，不平路面抑制横摆振 动。
• 惯性补偿系数：不同车速段，提供力矩补 偿，角加速度不等于0时，进行动态补偿。
• 摩擦补偿系数：消除转向过程中摩擦对人
标定评价
道路主观评价：
主要根据试车员的主观感觉对 EPS 系统 辅转矩大小及转向顺滑性参数进行调整。