电动助力转向简介

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电动助力转向系统

电动助力转向系统

第1章绪论1.1电动助力转向系统概述随着科学技术的飞速发展,汽车各方面的性能都有了很大的发展,但同时人们对汽车的性能也有了更高的要求。

为了取得更好的汽车性能,充分利用机械和电子两方面的优势,提供机电一体化的解决方案,日益被业界人士推崇为有效的应对策略。

虽然汽车是机械技术的完美再现,但是由于机械技术在短期内不会再有很大的突破,而电子技术正越来越体现出其相对而言更优越的地方,所以研制机、电相结合的汽车相关部件正成为当前的主要趋势。

转向系统作为汽车的一个重要组成部分,也同样顺应这样的发展趋势。

就目前而言,应当说也已经找到了比较完美的解决方案。

汽车助力转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。

其作用是使汽车在行驶过程中能够按照驾驶员的意图,适时地改变其行驶方向,能与行驶系统配合共同保持汽车持续稳定地行驶。

汽车方向盘助力系统经历了从机械助力到液压助力(hydraulic Power steering HPS)再到电子液压助力系统(electric hydraulic power steering EHPS)这三个阶段的演变。

经过多年的探索,电动助力转向(Electric Power Steering ,简称EPS)作为一种全新的动力转向模式走入了业界的视野,并且很快成为动力转向系统研究与开发的的热点。

由于电动助力转向系统相对于液压动力转向系统有着诸多的优点,因此电动助力转向系统及其相关配套的部件的研究与开发正愈来愈备受各主要汽车生产企业的青睐。

电动助力转向系统(EPS,Electric Power Steering)是未来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,又保护了环境。

另外,电动助力转向系统还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。

正是因为由于有了这些优点,电动助力转向系统作为一种新的转向技术,部分取代了液压动力转向系统(Hydraulic Power Steering,简称HPS)。

汽车电动助力转向系统

汽车电动助力转向系统

汽车电动助力转向系统一,汽车电动助力转向系统电动助力转向(简称EPS)系统利用直流电动机提供转向动力,辅助驾驶员进行转向操作。

电动助力转向系统根据其助力机构的不同可以分为电动液压式(简称EPHS)和电动机直接助力式两种。

二,助力转向系统助力转向系统使转向操作灵活、轻便,在设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性增大,能吸收路面对前轮产生的冲击等优点,助力转向系统是指在驾驶员的控制下,借助于汽车发动机通过液压泵产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向。

助力转向是一种以驾驶员操纵转向盘(转矩和转角)为输入信号,以转向车轮的角位移为输出信号的伺服机构。

三,EPS的特点电动助力转向系统的最大特点就是能实现“精确转向”,它能够在汽车转向过程中根据不同车速和转向盘转动的快慢,精确提供各种行驶路况下的最佳转向助力,减小由路面不平引起的对转向系统的扰动。

不但可以减轻低速行驶时的转向操纵力,而且可大大提高高速行驶时的操纵稳定性,并能精确实现人们预先设置的在不同车速、不同转弯角度所需要的转向助力。

通过控制助力电机,可降低高速行驶时的转向助力,增大转向手力,解决高速发飘问题,成本相对较低。

四,传统转向系统传统的汽车转向系统是机械系统,汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘,通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。

普通的转向系统建立在机械转向的基础上。

常用的有两种是齿轮齿条式和循环球式(用于需要较大的转向力时)。

这种转向系统是我们最常见的,目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。

五,传统转向系统的缺点虽然传统转向系统工作最可靠,但是也存在很多固有的缺点,传统转向系统由于方向盘和转向车轮之间的机械连接而产生一些自身无法避免的缺陷:①汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重;②转向传动比固定,提供不了合适的转向力;③液压助力转向系统经济性差,一般轿车每行驶一百公里要多消耗0.3~0.4升的燃料;另外,存在液压油泄漏问题,对环境造成污染,在环保性能被日益强调的今天,无疑是一个明显的劣势。

汽车转向新技术-四轮转向和电动助力转向

汽车转向新技术-四轮转向和电动助力转向

汽车电动助力转向技术一、技术概述电动助力转向系统是把电动机的驱动力传递给转向轴或齿条,进行转向助力的机构。

该系统由转向扭矩传感器、车速传感器、控制器、电动机、离合器和减速机构组成。

比起传统的液压助力转向,它的优点是:系统中的电机只在需要转向助力时才工作,汽车大部分时间正常行驶时电机并不工作,这样能量消耗很小,而传统的液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成,为保持压力,不论是否需要转向助力,系统总要处于工作状态,能耗较高。

据估计,电动助力转向只是液压助力转向能耗的1/2,前者比后者使整车油耗下降3%。

二、现状及国内外发展趋势汽车电动助力转向技术近年来发展很快,美国德尔福等国际上大的汽车零部件公司,都已开发出产品,并在一些车上装用。

三、主要研究内容主要研究内容:传感器技术;控制技术;电机、离合器、减速机构技术等。

汽车电子控制四轮驱动与四轮转向技术一、技术概述--汽车电子控制四轮驱动技术(4 Wheels Driving System 4WD)汽车的驱动力来源于轮胎对地面的附着,四轮驱动充分利用了车轮对地面的附着,当然会获得好的驱动性能。

但因转向时各轮的转弯半径不同,车轮转动的速度也就不同(内外、前后),四个轮不能通过刚性传动系统连接,必须在左右两轮间,在前后驱动轴间设置差速器。

带来的问题是四个轮的驱动力受与地面摩擦力最小的轮的限制,需要再设置差速锁。

汽车电子控制四轮驱动技术是通过传感器感知四个轮路面的情况,通过微电脑进行分析判断,通过电磁阀驱动,改变黏液偶合器的特性,在前后驱动轴之间,在左右轮上分配驱动力。

--汽车电子控制四轮转向技术(4 Wheels Steering System 4WS )汽车在行驶中转向时,由于受恻向力的作用,前轮有不足转向的特性,后轮有过度转向的倾向。

后者会引起汽车失去转向行驶的稳定性,车速越高问题越明显,甚至出现侧滑翻车。

解决措施一般是通过使后轮在与前轮相同的方向转动1-2度角进行补偿。

电控电动助力转向系统实训

电控电动助力转向系统实训

电控电动助力转向系统实训电控电动助力转向系统是一种应用于汽车转向系统的技术,它通过电子控制单元(ECU)和电动助力转向器件实现对车辆转向的辅助控制。

本文将介绍电控电动助力转向系统的原理、结构和工作方式。

一、电控电动助力转向系统的原理电控电动助力转向系统是利用电动助力转向器件辅助传统机械液压转向系统,实现对车辆转向力的控制。

它通过ECU对车辆转向的需求进行感知,并通过控制电动助力转向器件提供相应的助力。

二、电控电动助力转向系统的结构电控电动助力转向系统主要由以下几个部分组成:1. 电动助力转向器件:包括电动助力转向电机和传感器等组件。

电动助力转向电机负责提供转向助力,传感器负责感知车辆转向的需求。

2. 电子控制单元(ECU):负责控制电动助力转向器件的工作,实现对车辆转向的辅助控制。

ECU通过接收传感器信号,对电动助力转向电机进行控制,提供相应的转向助力。

3. 转向角传感器:用于感知车辆转向的角度,将转向角信号传输给ECU。

4. 转向力传感器:用于感知车辆转向时需要施加的力,将转向力信号传输给ECU。

三、电控电动助力转向系统的工作方式电控电动助力转向系统的工作方式如下:1. 系统初始化:当车辆点火后,ECU进行自检,并将电动助力转向器件初始化为初始位置。

2. 转向需求感知:当驾驶员转动方向盘时,转向角传感器感知到转向角度的变化,并将信号传输给ECU。

3. 助力输出计算:ECU根据转向角度信号和其他传感器的信号,计算出所需要施加的转向助力。

4. 助力输出控制:ECU通过控制电动助力转向电机的转动,实现对转向助力的输出。

根据转向角度的变化和转向力的大小,电动助力转向电机提供相应的转向助力。

5. 助力调节和补偿:ECU对转向助力进行调节和补偿,以满足不同驾驶条件和需求。

6. 助力结束控制:当驾驶员转动方向盘回到初始位置或转向动作结束时,ECU停止对电动助力转向电机的控制,助力输出结束。

电控电动助力转向系统的优势在于提供了更加舒适和精确的转向操控感受。

简述汽车电动助力转向系统的工作原理

简述汽车电动助力转向系统的工作原理

简述汽车电动助力转向系统的工作原理汽车电动助力转向系统是一种用电动助力器件来辅助驾驶员转动方向盘的系统。

它的工作原理是通过感应车辆行驶状况,并根据驾驶员的输入信号,控制电动助力器件的力量,从而改变转向盘的阻力,实现转向的轻松和灵活。

该系统主要由电动助力器件、转向传感器、转向控制单元和电源组成。

其中,电动助力器件是系统的核心部件,它通过电动机、齿轮传动和蜗杆传动装置来提供转向辅助力。

转向传感器负责感知车辆行驶状况,如车速、转向力和方向盘转角等信息,并将这些信息传输给转向控制单元。

转向控制单元根据传感器的信号,结合预设的控制逻辑,计算出合适的转向助力力度,并通过电流控制电动助力器件的工作方式,从而实现理想的驾驶操控效果。

电源则为整个系统提供电能。

在车辆行驶过程中,当驾驶员转动方向盘时,转向传感器会感知到方向盘的转动,并将转动角度信息传输给转向控制单元。

转向控制单元根据转动角度的大小和速度,以及车辆行驶速度等信息,来判断驾驶员的意图和当前路况,并通过电流控制电动助力器件的力量,从而改变方向盘的阻力。

当驾驶员稍微转动方向盘时,电动助力器件会自动提供一定的助力,使得方向盘转动更加轻松和灵活。

当驾驶员转动方向盘的力度增大或者路况变复杂时,电动助力器件会相应地提供更大的助力,以帮助驾驶员更好地控制车辆的转向。

汽车电动助力转向系统的工作原理可以总结为感知驾驶员的方向盘输入,感知车辆行驶状况,并根据这些信息通过电动助力器件提供合适的助力,从而改变方向盘的阻力,实现轻松和灵活的转向。

与传统的液压助力转向系统相比,电动助力转向系统具有响应速度快、能耗低、操作性好和可靠性高等优点。

它能够根据不同的驾驶需求自动调整助力大小,并且可以与车辆的其他电子控制系统进行信息交换,实现更加智能化的驾驶辅助功能。

同时,它也可以实现对转向力的主动控制,比如在紧急情况下提供额外的助力来辅助驾驶员进行紧急避让。

总之,汽车电动助力转向系统通过电动助力器件对方向盘提供助力,从而帮助驾驶员更好地控制车辆的转向,提高驾驶操控的舒适性和安全性。

电动助力转向实验报告(3篇)

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。

微型汽车电动式助力转向设计原理

微型汽车电动式助力转向设计原理微型汽车电动式助力转向是一种通过电动机来辅助驾驶员转动方向盘的技术,它在微型汽车中得到广泛应用。

本文将介绍微型汽车电动式助力转向的设计原理。

我们需要了解什么是助力转向。

助力转向是指通过一种装置来减小驾驶员操纵方向盘时所需要的力量,从而提高操纵的轻便性和舒适性。

传统的助力转向系统通常采用液压助力装置,而微型汽车电动式助力转向则采用电动机来实现。

微型汽车电动式助力转向的设计原理如下:1. 传感器感知:车辆的电动式助力转向系统首先需要通过传感器感知车辆的转向角度和转向力矩。

传感器可以采用角度传感器和扭矩传感器来测量这些参数。

2. 控制器计算:通过传感器感知到的转向角度和转向力矩,控制器会根据预设的算法进行计算,确定需要施加的助力转向力大小。

3. 电动机输出:控制器根据计算结果,控制电动机输出适当的转矩,以辅助驾驶员转动方向盘。

电动机通常通过齿轮传动或直接连接到转向柱上,转动方向盘。

4. 助力力反馈:为了使驾驶员能够感知到助力力的大小和方向,通常会在转向柱上安装一个助力力反馈装置。

这个装置可以通过机械连接或电子信号的方式将助力力传递给驾驶员。

微型汽车电动式助力转向的设计原理相比传统的液压助力转向系统具有以下优势:1. 节能环保:电动式助力转向系统不需要使用液压油,减少了对环境的污染,并且具有更好的能源利用效率。

2. 精确控制:电动式助力转向系统通过控制器的计算和电动机的输出,可以实现对助力力的精确控制,提供更加灵敏和精准的转向操纵。

3. 故障诊断:电动式助力转向系统可以通过控制器对传感器和电动机进行实时监测和故障诊断,提高了系统的可靠性和安全性。

4. 多功能性:电动式助力转向系统可以通过调整算法和参数,实现不同的转向特性,满足不同驾驶条件下的需求。

微型汽车电动式助力转向通过电动机的辅助来减小驾驶员操纵方向盘所需要的力量,提高了操纵的轻便性和舒适性。

它具有节能环保、精确控制、故障诊断和多功能性等优势,是微型汽车中常用的转向系统。

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。

电控助力转向系统的原理

电控助力转向系统的原理电控助力转向系统是一种通过电子控制单元(ECU)控制的汽车转向系统。

它利用电动机在驾驶员操纵转向盘时提供额外的助力,帮助驾驶员更轻松地转向车辆。

本文将详细介绍电控助力转向系统的原理和工作方式。

一、电控助力转向系统的原理电控助力转向系统由电动助力转向机构、传感器和控制单元组成。

其中,电动助力转向机构是系统的核心部件,它通过电机和齿轮装置实现助力转向。

传感器用于感知驾驶员的转向意图,并将信号传输给控制单元。

控制单元根据传感器信号,控制电动助力转向机构提供适当的助力。

二、电控助力转向系统的工作方式1. 感知转向意图电控助力转向系统通过安装在转向柱上的转向传感器感知驾驶员的转向意图。

转向传感器可以感知转向盘的转动角度和转速,并将这些信息传输给控制单元。

控制单元根据转向传感器的信号判断驾驶员的转向意图。

2. 提供助力根据驾驶员的转向意图,控制单元计算出相应的助力需求,并向电动助力转向机构发送指令。

电动助力转向机构根据控制单元的指令,通过电机和齿轮装置提供额外的助力。

助力的大小根据转向盘的转动力度和速度来调节,以满足驾驶员的需求。

3. 实时调整电控助力转向系统能够实时调整助力的大小,以适应不同驾驶条件和车辆状态。

例如,在低速行驶时,系统可以提供更大的助力,以增加转向的灵活性和舒适性。

而在高速行驶时,系统可以减小助力,以提高转向的稳定性和操控性。

三、电控助力转向系统的优势1. 提高操控性能电控助力转向系统可以根据驾驶员的转向意图提供适当的助力,使驾驶员更轻松地操控车辆。

尤其是在低速行驶和停车时,系统的助力能够显著减小驾驶员的转向力度,提高操控的精确性和灵活性。

2. 提升驾驶舒适性电控助力转向系统的助力能够根据驾驶员的需求进行实时调整,使转向更加轻盈和平稳。

驾驶员在长时间驾驶或疲劳驾驶时,能够减少对肌肉的负担,提高驾驶的舒适性和乘坐的舒适性。

3. 增加安全性电控助力转向系统能够根据驾驶员的转向意图提供适当的助力,并且具有实时调整能力。

电动助力转向系统原理简介

电控电动转向助力系统EPS 由装在转向器输入端的转矩传感器、电磁离合器、电动机及变速器(减速机构)、电脑(EPS-ECU )等元件组成。

电脑EPS-ECU 根据转向盘的转向转矩信号、车速信号及驱动电机转速信号的高低,判断发动机是否工作,以决定EPS 系统是否投入工作,在驱动电机静止的情况下EPS 系统停止工作。

经过判断和处理后,根据存储器中事先确定好的助力特性,确定和输出助力转矩电流的大小和方向(助力电动机的正、反转,工作时间及工作频率)。

低速时助力作用大,转向轻便;高速时减小助力,以提高路感和操纵稳定性(无发飘手感)。

工作原理描述:当系统检测到点火开关闭合后,首先对整个EPS 系统进行自 检,确保系统能正常工作,然后分别将继电器与电机离合器闭合,此 时系统处于正常工作状态。

检测转矩信号、车电机变速机构转矩传感器 转向轴电动助力转向控制器速信号、发动机转速信号处理后送八EPS控制器的控制端口。

单片机根据设定好的助力模型,以及接收的端13信号,确定助力的大小及方向,并产生相应的PWM信号驱动直流电动机进行助力转向。

当系统出现异常时,故障指示灯亮,并切断继电器和离合器,从而保护直流电机系统结构图:系统结构原理图:EPS程序流程图:EPS软件设计功能:信号的采集及处理、采样车速、根据助力特性计算目标助力电流、根据助力模式控制电机进行助力控制和阻尼控制等。

根据系统控制软件所要实现的功能要求,本系统控制软件设计采用软件轮询、中断及其子程序调用相结合的结构形式,即主程序轮询加中断服务子程序的形式,其中主程序主要实现系统初始化、各状态标志位的轮询并发出相应的控制指令;根据转矩信号方向标志控制电机助力的转向等。

中断服务子程序主要是采样车速。

子程序主要是根据系统助力特性方程计算当前电机目标助力电流的大小。

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电动助力简介■何谓EPS电动转向系统EPS就是英文Electric Power Steering System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,又保护了环境。

另外,还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。

正是有了这些优点,电动助力转向系统作为一种新的转向技术,将挑战大家都非常熟知的、已具有50多年历史的液压转向系统。

驾驶员在操纵方向盘进行转向时,转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小,将电压信号输送到电子控制单元,电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等,向电动机控制器发出指令,使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩,从而产生辅助动力。

汽车不转向时,电子控制单元不向电动机控制器发出指令,电动机不工作。

■技术优势1、节能环保由于发动机运转时,液压泵始终处于工作状态,液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加了3%~5%,而EPS以蓄电池为能源,以电机为动力元件,可独立于发动机工作,EPS几乎不直接消耗发动机燃油。

EPS不存在液压动力转向系统的燃油泄漏问题,EPS通过电子控制,对环境几乎没有污染,更降低了油耗。

2、安装方便EPS的主要部件可以配集成在一起,易于布置,与液压动力转向系统相比减少了许多元件,没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等,元件数目少,装配方便,节约时间。

3、效率高液压动力转向系统效率一般在60%~70%,而EPS的效率较高,可高达90%以上。

4、路感好传统纯液压动力转向系大多采用固定放大倍数,工作驱动力大,但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。

而EPS系统的滞后特性可以通过EPS控制器的软件加以补偿,使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。

5、回正性好EPS系统结构简单,不仅操作简便,还可以通过调整EPS控制器的软件,得到最佳的回正性,从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性。

■主要结构产品由转向传感装置、车速传感器、助力机械装置、提供转向助力电机及微电脑控制单元组成。

■工作原理微电脑控制单元根据转向传感装置和车速传感器传出的信号,确定转向助力的大小和方向,并驱动电机辅助转向操作。

助力转向系统随着汽车技术的发展,传统的机械式转向系统已经被具有助力功能的动力转系统所取代。

目前,助力转向系统主要有三种形式:液压助力转向系统(HPS)、电控液压助力转向系统(EHPS)和电动助力转向系统(EPS)。

助力转向系统发展进程的几个典型阶段:液压助力转向阶段:HPS是在传统机械式转向器的基础上,通过增加控制阀、动力缸、油泵、储油罐和进回油管路等液压动力装置来提供转向助力。

HPS具有如下优点:(1)提高转向轻便性,减小驾驶员驾驶疲劳强度;(2)液压系统的阻尼作用可以衰减道路不平度对方向盘的冲击;(3)如果在汽车高速行驶时发生爆胎,将导致汽车方向盘难以把握,应用HPS可以使驾驶员较容易地把握方向盘,提高行驶的安全性;(4)液压执行机构可以提供较大的助力,允许转向车轮承受更大的负荷,不会引起转向沉重的问题;(5)技术成熟,结构紧凑,工作安全可靠,价格比较便宜。

同时HPS也有很多不足:(1)选定参数、设计完成之后,助力特性就确定了,不能再进行调节与控制,因此很难协调汽车转向轻便性和路感之间的矛盾;(2)无论汽车是否转向,只要发动机工作,油泵就一直运转,浪费燃料,使整车的燃油经济性变差;(3)存在渗油问题,泄漏的液压油会对环境造成污染;(4)对工作温度有一定的要求,低温工作性能较差。

电控液压助力转向阶段:电控液压助力转向系统的原理:采用车速传感器把车速信号传递给控制器,控制电液转换装置改变动力转向的助力特性,使驾驶员的手力可以根据车速和汽车行驶工况的变化而变化,由此便可以做到在低速行驶和急转弯时助力显著增加,能以很小的手力操纵转向;而高速和小角度转弯时能以稍重的手力操纵转向,获得较强的路感以提高汽车的操纵性能,这样使汽车的操纵性和稳定性达到最佳的平衡状态。

电控液压助力转向的优点:(1)该系统是在原有的液压助力转向系统的基础上发展而来的,原有的系统都可利用,不需更改布置方案。

(2)低速急转弯时的转向效果不变,高速时可自动根据车速逐步减小助力,增强路感,提高车辆的操纵稳定性。

(3)采用电动机驱动油泵,节约能源。

(4)有失效保护系统,电子元件一旦失灵则还可以利用原液压系统安全工作,保证了系统的可靠性。

电控液压助力转向的缺点:即使如此,液压装置的存在使得该系统仍有难以克服的缺点,如存在压力油的渗漏;零件增加后管路设计复杂,不便于安装维修及检测;同时在原有系统上增加了电子系统,增加了成本。

电动助力转向系统:其工作原理是:扭矩传感器感知出驾驶员施加到转向盘上的转向力矩后送控制单元,控制单元根据力矩大小结合车速等信号确定应当提供的助力大小和方向,再通过电机驱动部件驱动电机提供辅助转向力。

有以下几个优点:1、液压动力转向系统为机械和液压连接,效率低,而电动助力转向系统为机械与电机连接,效率较高;2、方向盘的转向特性、转向手感和汽车的稳定特性,可以通过软件来进行调节和优化,所以其功能显然优于传统液压助力系统;3、在低速时,助力系统提供较大的助力.助力大小随车速的增加而逐渐减小,而传统的液压系统在高速时往往会趋于产生过度的助力;4、能耗少,电动助力转向系统仅在需要转向时才启动电机产生助力,使汽车油耗得到降低;5、装配性好,一体式模块系统,便于总装』装配,降低装配成本。

EPS的零部件数日少,电动机,传感器和电子控制单元(ECU)均町以组合在一起,因此整体外形尺寸减小了;6、“路感”好,由丁EPS内部采用Ⅲ性连接,系统的滞后特性可通过软件来控制.而且可以根据驾驶蛐的操作习惯进行调节;7、对环境污染小。

液压动力转向系统的液压回路中有液压软管和接头,往往存在油液泄漏问题,而且液压软管是不可回收的,对环境有一定的污染,而电动助力转向系统对环境几乎没有污染;8、可独立于发动机工作。

即使发动机熄火,电动助力转向系统还能照常工作,冈此很适用于将来的电动汽车或电汽混合动力型车。

电动机安装位置的不同,EPS系统可以分为四种基本类型,转向柱助力式、单齿轮助力式、双齿轮助力式和齿轮齿条助力式。

EPS可靠性测试系统研究试验台的工作原理试验系统主要由工控机、运动控制部分、数据采集部分、速度信号发生部分组成,其结构原理EPS可靠性测试系统结构原理图IPC是整个测试系统的主控系统,它负责试验过程中试验条件的控制,向速度信号发生器、步进电机和磁粉制动器发送控制信号,使EPS工作在规定的试验工况下。

同时IPC对试验数据进行采集,将采集到的试验数据进行分析处理后在计算机屏幕上以数字和曲线的形式实时显示出来。

在试验中, EPS要工作在不同的工况条件下, EPS在试验台架上的工况包括输入端的模拟转向操作、输出端的转向负载变化、汽车的发动机转速以及行驶速度。

EPS输入端的转向操作采用步进电机来模拟,步进电机的转速和转角均可由计算机通过运动控制卡来控制。

EPS的输出端载荷采用磁粉制动器产生的制动力来模拟,计算机通过向磁粉制动器的控制器发送模拟量控制信号即可以实现制动器的制动力矩大小控制。

车速和发动机转速也是EPS工作的一个重要参数, EPS在不同的车速下有不同的助力特性,在该试验台中采用了脉冲信号发生卡来产生与汽车速度相对应的车速和发动机信号。

在试验中要对试验状态进行实时监控,因此数据采集也是该试验台的一个重要部分,在EPS可靠性试验中主要采集的试验参数是输入端的力矩,使用动态扭矩传感器来采集试验过程中的扭矩值,将采集到的扭矩值送入到计算机的数据采集卡,计算机通过分析采集到的扭矩值来实时调整试验状态,实现可靠性试验状况的自动监控。

EPS可靠性测试系统外形结构测试系统软件开发该测试系统的软件采用Visual Basic语言开发,软件使用了模块化结构。

整套EPS可靠性测控软件包括数据采集显示模块、电机运动控制模块、磁粉制动力矩加载模块、信号模拟模块。

可靠性测试系统的软件界面如图所示。

测控软件界面数据采集显示模块在试验过程中要采集EPS输入端的扭矩信号值来判断试验状态,从而及时调整步进电机的转动状态和磁粉制动器的制动力矩。

在试验中扭矩传感器输出的是模拟量信号,其范围是±5 V。

计算机通过数据采集显示模块读取该信号,通过换算得出EPS输入端的扭矩值。

在得到扭矩值后,数据采集显示模块将采集到的数据在计算机上以数据和曲线的形式显示出来。

电机运动控制模块在该测试系统中, EPS的输入端依靠步进电机来驱动。

计算机通过控制安装在PCI插槽中的运动控制卡来控制步进电机的运动。

当需要改变电机的运动状态时,计算机通过调用该控制模块即可及时调整EPS输入端的步进电机的运动状态。

磁粉制动力矩加载模块在试验过程中, EPS转动到不同的位置时磁粉制动器所需产生的阻力矩是不同的。

因此,在试验中要实时调整磁粉制动器的制动力矩以便更加准确地模拟EPS输出端的转向阻力。

在该软件中设计了专门的控制程序模块,当需要改变制动力矩时,通过调用该模块,修改模块里面的力矩参数即可改变制动力矩的大小。

信号模拟模块EPS的正常工作需要汽车的点火信号、车速信号,有些EPS还需要使用到汽车的发动机信号。

在该测试系统中,这些信号都是通过计算机控制相关的板卡来模拟的。

点火信号为数字量信号,车速和发动机信号为脉冲信号。

计算机通过该模块修改相关参数即可调整脉冲信号的频率,从而模拟不同的速度信号。

测控软件的工作方式当测试系统的软件进入试验状态后,软件先读取人机交互接口上试验人员输入的试验参数,试验将依据这些参数进行。

软件初始化计算机中的各种板卡,在初始化板卡成功后,计算机开始采集试验数据,控制模块向EPS发送点火信号、车速和发动转速信号;然后测控软件将按照试验设定的参数控制步进电机和磁粉制动器的工作,同时数据采集模块不间断地采集试验数据,监控试验进程和状态,直至完成设定的试验循环次数后测试才结束。

如图所示为测控软件的工作流程。

EPS系统助力特性与控制策略助力特性与控制策略是电动助力转向系统的两大关键环节,助力特性决定了控制器的控制程序所依据的力学模型,即电控单元根据车速与转向盘转矩信号,由助力特性决定电动机输出助力的大小,以满足汽车在不同行驶路况下的要求。

控制策略则是电动助力转向系统的另一个重要环节。

由于EPs系统通常都处于复杂多变的工作环境,传感器噪声、电压波动、转矩波动、路面干扰、发动机热辐射以及电磁干扰等因素都可能对系统产生影响,这些因素的存在对EPS系统控制策略的设计提出了很高的要求。

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