新能源汽车电气技术 电动助力转向系统 PPT
转向柱与动力转向电动机总 成 Nhomakorabea动力转向电动机总成内部结 构
2.2.3 减速机构 减速机构通过蜗杆和蜗轮降低动力转向电动机的转 速，并将转矩传递到转向柱轴。蜗杆由滚珠轴承支 承，以减小噪声和摩擦，如图所示。
减速机构
2.2.4 力矩传感器 力矩传感器检测扭力杆的扭曲，并把它转换 为电信号来计算扭力杆上的力矩，并将此信 号输出到动力转向 ECU。检测环 1 和检测 环 2 安装在输出轴上，检测环 3 安装在输 出轴上。输出轴和输入轴通过扭力杆连接在 一起，检测线圈和校正线圈位于各检测环外 侧，不与检测环接触形成励磁电路，如图所 示。
（5）HV ECU 发送 READY 信号到动力转向 ECU，通知 EPS 准备发电。 （6）制动防滑控制 ECU 将速度传感器的信号输出到动力转向 ECU。 （7）仪表 ECU 收到动力转向 ECU 发出的系统故障信号，仪表 ECU 点亮主警示灯，同时发送 PS（动力转向）警告，显示请求信 号到复式显示器。 （8）VSC ECU 车辆稳定控制系统工作时，制动防滑控制 ECU 发送助力力矩信号（根据联合控制传感器的信号计算出）到动力转 向 ECU。 （9）复式显示器 系统发生故障时，PS（动力转向）灯显示故障。
这 种情况下可以无危险地继续行驶。通过本任务的学习，熟悉新能源汽车国家高压法规相关要
求。
1. 电动助力转向系统概述
在新能源汽车中，大多数混合动力汽车和所有纯电动汽车都采用了电动助力转向系统，因 为电动助力转向系统是完全独立于发动机运作的。仍有少数混合动力汽车使用电动液压助 力转向系统。
最常见的电动助力转向系统是由车辆 12V 系统供电，并由小型电动机支持运转的。在需 要大转向力矩的情况下，有些 12V 系统会使用电控设备将 EPS 电压升到 34V 以上。有 些混合动力汽车和纯电动汽车采用 42V 的电动助力转向系统，这些系统通常是由 DC/DC 变换器驱动的，DC/DC 变换器将动力电池电压降到电动助力转向电动机所需的电压值。
转矩传感器
检测环 1 和检测环 2 的功能是校正温度，检测温度变化并校正温度变化引起的误差。 检测线圈包括输出 VT1 信号（力矩传感器信号 1）和 VT2 信号（力矩传感器信号 2）的对耦电路。 动力转向 ECU 根据这 2 个信号控制助力的大小，同时检测传感器故障。 （1）直线行驶时 如果车辆沿直线行驶且驾驶人没有转动转向盘，则此时动力转向 ECU 会检测输出的规定电压，指示 转向的自由位置，因此它不向动力转向电动机供电。
2018
新能源汽车电气技术
相关知识
任务1 电动助力转向系统的功能与组件更换
新能源汽车的高电压组件采用了自安全设计结构，其控制系统能够可靠识别会给车主和技术 人员带来危险的故障，并立即关闭高电压系统，确保工作部件上不再有危险电压。即便只取
下高 个电故压障部时件没的有一直个接盖电向危板动系险，助统。高力概高电转述电压压系系统统也的会自自丰诊动电转田断关现动向普功闭一助系锐能。力统斯确高定电故压障系后统会采将比用电转其亚容动向记迪错助系录设力统e在5计故结障构码，存因储此器仅内出，
输 出 电 压 与 助 力 力 矩 关 系
2.2.5 动力转向 ECU （1）EPS 控制
动力转向 ECU 接收各传感器的信号，判断车辆当前的状况，并测定施加到动力转向电动机上 相应的助力电流。 对于装有车辆稳定控制系统（VSC）的车型，根据制动防滑控制 ECU 信息，联合控制转向助力 力矩，使驾驶人的转向操作更灵便，提高转向稳定性。 （2）动力转向 ECU 温度传感器 动力转向 ECU 中的温度传感器用于检测 ECU 是否过热。如果温度传感器检测到 ECU 过热， 则动力转向电动机上的助力电流会减小。 （3）诊断 如果动力转向 ECU 检测到 EPS 故障，则与出现故障的功能相关的主警告灯点亮，提示驾驶人 出现故障。同时，DTC（诊断故障码）存储到存储器中。 （4）安全保护 如果动力转向 ECU 检测到 EPS 故障，则组合仪表上的主警告灯点亮，且蜂鸣器鸣响。同时， 动力转向 ECU 使 PS 警告出现在复式显示器上以提示驾驶人，并进入安全保护模式。EPS和手动 转向以相同方式工作。 出现故障时，安全保护功能被激活，ECU 会影响各种控制。
2.2 基本组成部件的构造 2.2.1 转向柱总成 动力转向电动机总成、减速机构和力矩传感器都安装在转向柱上，如左图所示。 2.2.2 动力转向电动机总成 动力转向电动机总成由直流电动机和减速机构组成，安装在转向柱壳体上（如左图所示）。动力转向电动机总成采用低惯性的直流电动机，该电
动机由转子、定子和电动机轴组成。电动机产生的转矩通过联轴节传递到蜗杆，转矩通过蜗轮传递到转向柱轴，如右图所示。
2. 丰田普锐斯电动助力转向系统 丰田公司的普锐斯轿车，其转向系统是在齿轮齿条式转向机构的
基础上采用了车速感应型EPS，因此具有良好的转向操纵性能。
E P S 的 基 本 组 成
2.1 电动助力转向系统的基本组成及功用 EPS 的基本元件布置情况，如图所示。EPS 根据各种传感 器的信号，通过电动助力转向控制单元（以下简称动力转 向 ECU）控制装在转向柱总成上的直流电动机（即动力转 向电动机），由该电动机放大转向操纵力。 （1）转矩传感器 检测扭力杆的扭曲，并把它转换成电信号，以计算施加到 扭力杆上的转矩，再将此信号输出到动力转向 ECU。 （2）动力转向电动机 根据动力转向 ECU 的信号产生转向助力。 （3）减速机构 通过蜗轮降低动力转向电动机的转速，并将它传递到转向 柱轴。 （4）动力转向 ECU 根据各传感器（包括车速传感器）发出的信号，起动转向 柱上的动力转向电动机，以提供转向助力。
（2）转向时 驾驶人向左或向右转动转向盘时，扭力杆的扭曲就会在检测环 2 和检测环 3 之间产生相对位移。
该变化随后转换为 VT1 和 VT2 信号，并发送到动力转向 ECU。转向盘左转时，输出如图所示的 比自由位置输出电压低的电压。这样就可以根据转向助力检测到转向方向，决定转向助力输出值 的量级。
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汽车电动助力转向系统课件
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。
新课讲授：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，现代汽车上普遍采用助力转向
系统
• 助力转向系统于1955年在Buick上首次采用，解决了转向 •轻便性问题助，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。
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。
台山市敬修职业技术学校
汽车电动助力转向系统
讲授：苏新蕾
新课引入
•
在汽车行驶中，转向运动是最基本的运动。我们通
ห้องสมุดไป่ตู้
过方向盘来操纵和控制汽车的行驶方向，从而实现自己的
行驶意图。
• 在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一， 它也是决定汽车主动安全性的关键总成。
• 如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能， 始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。特别是在车辆 高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更 多不同的驾驶人群，汽车的操纵性设计显得尤为重要。
新课讲授：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，现代汽车上普遍采用助力转向
系统
• 助力转向系统于1955年在Buick上首次采用，解决了转向 •轻便性问题助，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。
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。
台山市敬修职业技术学校
汽车电动助力转向系统
讲授：苏新蕾
新课引入
•
在汽车行驶中，转向运动是最基本的运动。我们通
ห้องสมุดไป่ตู้
过方向盘来操纵和控制汽车的行驶方向，从而实现自己的
行驶意图。
• 在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一， 它也是决定汽车主动安全性的关键总成。
• 如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能， 始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。特别是在车辆 高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更 多不同的驾驶人群，汽车的操纵性设计显得尤为重要。
汽车电动助力转向系统
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汽车电动助力转向系统
第十一章 汽车行驶安全性控制系统
ASR系统的主要控制方式
ASR系统的控制目标参数是驱动轮滑转率，主要的控制方式 有：
(1)对发动机输出转矩进行控制：
合理地控制发动机的输出转矩，可以获得最大驱动力。 发动机输出转矩的控制手段主要有调节燃油喷射量、调整 点火时间及调整进气量三种，从加速圆滑和减少污染的角 度看，调整进气量最好，但反应速度较慢，通常辅以其他 控制方式。
(2)对驱动轮进行制动控制：
对驱动轮进行制动控制是对发生滑转的驱动轮直接施以 制动，使车轮的滑转率控制在目标值范围内，这时，非滑 转车轮仍有正常的驱动力，从而提高了汽车在滑溜路面上 的起步、加速的能力及行驶方向的稳定性。
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汽车电动助力转向系统
第十一章 汽车行驶安全性控制系统
(2)对驱动轮进行制动控制：
是，继续增大制动力矩，滑动率超过最优滑动率后进入不稳
定区域，车轮的滑转程度不断增加，制动附着系数将减少，
侧向附着系数将迅速降低。最终使车轮速度大幅度减少直至
车轮抱死，这期间的车轮减速度非常大。轮胎印迹的变化经
历了车轮自由滚动、制动和抱死三个过程。
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汽车电动助力转向系统
第十一章 汽车行驶安全性控制系统
汽车电动助力转向系统
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2020/11/23
汽车电动助力转向系统
第十章 汽车电动助力转向系统
传统液压助力 液压式动力转向系统由于工作压力和工作灵敏度 较高，外廓尺寸较小，因而获得了广泛的应用。
电子控制液压助力
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汽车电动助力转向系统
第十章 汽车电动助力转向系统
丰田EPS电子助力转向概要ppt
03
EPS系统的控制策略
助力特性曲线设计
基于驾驶员输入和车辆状态变量的助力需求
利用传感器实时监测驾驶员转向输入和车辆状态信息，根据这些信息设计助力特 性曲线，为系统提供最佳的助力输出。
助力曲线与反助力曲线的平衡
助力特性曲线设计需考虑与反助力曲线的平衡，以实现最佳的驾驶体验和车辆稳 定性。
主动回正控制策略
EPS系统的作用
EPS系统可以提高车辆的操控性和稳定性，同时减小驾驶员的 转向力度，从而提高驾驶舒适性。
EPS系统的基本组成和工作原理
EPS系统的基本组成
EPS系统主要由传感器、控制器和助力电机组成。
工作原理
当驾驶员进行转向操作时，传感器会检测到转向动作，并将信号传送给控制 器。控制器根据转向角度、车速等信息，控制助力电机产生适当的辅助扭矩 ，从而减小驾驶员的转向力度。
阻尼控制的自适应调整
根据车辆状态和驾驶员操作习惯，自适应调整阻尼控制策略，以提供最佳的 驾驶体验。
其他控制策略
滑模控制
利用滑模控制算法进行助力控制，以提高系统的响应速度和鲁棒性。
模糊逻辑控制
基于模糊逻辑理论，对助力特性曲线进行优化，以实现最佳的驾驶体验和车辆稳 定性。
04
EPS系统的性能测试
测试内容及方法
显的性能下降。
05
EPS系统的应用车型和市场规模
EPS系统的应用车型及装配情况
丰田旗下车型
包括卡罗拉、雷凌、凯美瑞、汉兰达等众多车型
其他品牌车型
包括本田、日产等日系车
EPS系统的市场规模及增长趋势
丰田EPS系统全球市场规模：达到数十亿美元
增长趋势：由于汽车智能化和电动化的不断发展，EPS系统的市场规模将不断扩 大
09电动助力转向系统 汽车电子控制技术课件
第二节 电动助力转向系统的控制方法
助力控制
助力控制是在转向过程（转向角增大）中为减轻方向 盘的操纵力，通过减速机构把电机转矩作用到机械转向系 统（转向轴、齿轮、齿条）上的一种基本控制模式。控制 系统利用电机转矩和电机电流成比例的特性，由方向盘转 矩传感器检测的转矩信号和由车速传感器检测的车速信号 输入控制器单片机中，根据预制的不同车速下“转矩－电 机助力目标电流表”，确定电机助力的目标电流，通过对 反馈电流与电机目标电流相比较，利用PID调节器进行调 节，输出PWM信号到驱动回路，以驱动电机产生合适的 助力。
的定子产生不均匀磁场等来提高电机的性能。
离合器
离合器采用干式电磁离合器，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，电机不再提供助 力，转入手动转向状态。另外，当电机向系统工作原理
助力转向系统的工作原理是：不转向时，助力电机不 工作；而当方向盘转动时，与转向轴相连的转矩传感器不 断地测出作用于转向轴上的转矩，并由此产生一个电压信 号；同时，由车速传感器测出的汽车车速，也产生一个电 压信号。这两路信号均被传输到电子控制单元(ECU)，经 过其运算处理后，由ECU向电机和离合器发出控制指令， 即向其输出一个适合的电流，在离合器接合的同时使电机 转动产生一个转矩，该转矩经与电机连在一起的离合器、 减速机构减速增扭后，施加在输出轴上，输出轴的下端与 齿轮齿条转向器总成中的小齿轮相连，于是由电机发出的 转矩最后通过齿轮齿条转向器施加到汽车的转向机构上， 使之得到一个与工况相适应的转向助力。
EPS系统中所用电机的电枢电感很小，产生的感 应电动势可忽略不计。若将电机短路（电机线圈引出 线接在一起），则有
i(t) K(t)
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