EPS组成相关介绍.ppt

电动助力转向技术 杨成 3071103043 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。 一、电动液压助力转向系统 　电动液压助力转向系统的液压泵（齿轮泵）通过电动机驱动，与发动机在机械上毫无关系，助力效果只与转向盘角速度和行驶速度有关，是典型的可变助力转向系统。其特点是由ECU提供供油特性，汽车低速行驶时助力作用大，驾驶员操纵轻便灵活；在高速行驶时转向系统的助力作用减弱，驾驶员的操纵力增大，具有明显的“路感”，既保证转向操纵的舒适性和灵活性，又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感。 二、直接助力式电动转向系统 　直接助力式电动转向系统是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的动力转向系统，可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力。 直接助力式电动转向系统的结构和工作原理 当转向轴转动时，转矩传感器开始工作，把两段转向轴在扭杆作用下产生的相对转角转变成电信号传给电子控制单元（ECU），ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，并将指令传递给电动机，通过离合器和减速机构将辅助动力施加到转向系统（转向轴）中，从而完成实时控制的助力转向。 （四）电动助力转向系统的工作原理 电动助力转向系统框图 转矩传感器检测作用在输入轴的力矩，ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号控制电动机的旋转方向和助力电流的大小，电动机的力矩通过减速机构作用到小齿轮上，实现助力转向。 （四）电动助力转向系统的分类 根据助力电机布置位置的不同，电动助力转向分为转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式。 转向轴助力式 齿轮助力式 齿条助力式 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。 （五）电动助力转向的系统组成 电动助力转向系统一般由扭矩传感器、电控单元（微处理器）、电动机与电磁离合器、减速器等组成。 （五）电动助力转向的系统组成 （1）电动机；（2）蜗杆；（3）蜗轮；（4）力矩传感器机构；（5）电位器；（6）电动机接插线；（7）力矩传感器接插线；（8）吸能套管；（9）转向盘锁装置；（10）开关支架；（11）下支架；（12）减振垫片 （五）电动助力转向的系统组成 转向盘转矩传感器——测量转向盘转矩大小和方向。电动助力转向系统中转矩传感器有接触式和非接触式。考虑到成本，一般采用接触式转矩传感器。 1－输入轴；2－扭杆；3－信号输出端； 5－电位计，6－转向器小齿轮；7－滑环 1－小齿轮；2－差分变压器；3－接口电路；4－输入轴；5－扭杆；6－传动齿轮；7－直流发电机 （五）电动助力转向的系统组成 助力电机及减速机构 助力电机用来实现转向系统的助力，对助力电机的基本要求是：助力转矩大、转矩波动小、转动惯量小，功率密度大、可靠性高，易控制。目前电动助力转向系统普遍采用永磁直流有刷电机和直流无刷电机。直流无刷采用电子换向，无需维护，功率密度大，但成本较高；直流有刷电机技术成熟，控制器简单，成本低。 1—离合器；2—电动机；3—传感器轴；4—扭杆；5—滑块；6—球槽；7—连接杆； 8—钢球；9—蜗轮；10—蜗杆 1—循环球；2—滚珠螺杆；3—螺旋齿轮； 4—拔叉；5—电刷；6—转子 不同电机技术特点的比较 （五）电动助力转向的系统组成 电子控制单元（ECU） ECU的功能是根据扭矩传感器信号和车速传感器信号，进行逻辑分析与计算后，发出指令，控制电动机和离合器的动作。此外，ECU还有安全保护和自我诊断功能，ECU通过采集电动机的电流、电动机电压、发动机工况等信号判断其系统工作状况是否正常，一旦系统工作异常，助力将自动取消，同时ECU将进行故障诊断分析。 （六）电动助力转向控制策略 电动助力转向的控制过程 目标电流决策 电流伺服控制 上层控制 下层控制 （六）电动助力转向控制策略 操作步骤如下： 输入由车速传感器测得的车速信号； 输入由转向盘转矩传感器测得的转向盘力矩大小和方向； 根据车速和转向盘力矩，由助力特性得到电动机目标电流； 通过电动机电流控制器控制电动机输出力矩。 电动助力转向的基本助力控制过程 3．直接助力式电动转向系统的主要优缺点