1、汽車電器與電子控制系統主講：伍時和三亞學院 理工學院第十章 汽車電動助力轉向系統第十章 汽車電動助力轉向系統.第一節 概述第二節 電動助力轉向系統的構造及任務原理第三節 電動助力轉向系統的簡單模型與運動特性第四節 電動助力轉向的控制方法第五節 電動助力轉向系統實例第六節 電動助力轉向系統性能臺架實驗第十章第十章 汽車電動助力轉向系統.第一節 概述一、對助力轉向系統的要求二、助力轉向系統的功用3具有執行行駛的穩定性。自動回正功能4有隨動作用。汽車轉向角與駕駛員的支配方向角一致。5可靠。可以保證大力轉向的可靠性1可以有效減小支配力。支配力小于250Nm2轉向性能好。助力作用快，轉向性能好。1功用：

2、以駕駛員支配方向盤為輸入信號，以車輪的角位移為輸出信號的伺服機構由液壓系統實現。2產生一定的反向作用力矩，使得司機具有支配手感。缺陷：具有固定倍率的轉向系統汽車高速轉向角顯得過小，反之低速時顯得過大。電子阻力轉向系統可以抑制這一缺陷。3可以吸收路面對前輪的沖擊力。.制動力分配圖第一節 概述.第一節 概述一、對助力轉向系統的要求二、助力轉向系統的功用的組成.第一節 概述三、助力轉向系統的類型1傳統液壓式助力轉向系統2電子控制式液壓助力轉向系統下頁圖10-21常流式：汽車行駛過程中，方向盤是不轉動時，流量控制閥堅持在中間位置，油路堅持暢通。2常壓式：汽車行駛過程中，無論方向盤能否轉動，整個液壓系一

3、致直堅持高壓。按液流方式分類缺陷：假設汽車高速運轉調整方向盤力感，低速時顯得力感過大。反之，那么在高速時，會感到方向盤處于飄拂覺得。電子阻力轉向系統可以抑制這一缺陷。 電子阻力轉向系統可以引入速度信號反響，可以根據車速的情況，改動調理阻力轉向安裝的反響力感，可以抑制這一缺陷。.第一節 概述2電子控制式液壓助力轉向系統組成：電子控制系統、轉向齒輪箱、油泵、分流閥組成。控制電磁閥。三、助力轉向系統的類型低速電流大，回流大，高速電流小，回流小。.電子控制器：檢測輪速信號，判別車輛運轉工況停頓、高速、低速對電磁閥的電流進展線性控制，從而到達控制阻力轉向的目的。 力感調理：低速和大轉角時，電流大，電磁閥

4、吸力添加，液壓調理用的油回流較多，作用在柱塞油壓降低，支配閥軸油壓降低，支配桿力感較小。反之那么產生相反的效果。第一節 概述三、助力轉向系統的類型2電子控制式液壓助力轉向系統助力過程：在轉向盤的轉向力作用下，扭桿就可以產生一定的扭矩作用在與驅動小齒輪固定在一同的旋轉閥轉過一定的角度，使得兩閥的通道口相通，動力缸遭到壓力油的作用，驅動缸內的活塞左右挪動，產生轉向助力。.電動助力轉向系統EPS：利用電動機的作用作為助力源。 根據車速、轉向等參數，由電子控制單元完成助力控制。第一節 概述三、助力轉向系統的類型3電動助力轉向系統系統組成轉矩傳感器、車速傳感器、電子控制電源、電動機、離合器、減速機構、轉

5、向軸、手動齒輪組成。電動助力轉向系統EPS分類：轉向柱助力式、齒輪助力式、齒條助力式。齒輪助力式電動機固定在轉向柱一側，經減速機構與轉向軸相連，直接驅動助力轉向。轉向柱助力式電動機經減速機構與小齒輪相連，直接驅動齒輪助力轉向。齒條助力式電動機經減速機構驅動齒條產生助力轉向。.1性能優第一節 概述四、電動助力轉向系統的特點2效率高3油耗小4路感好5回正好8運用范圍廣9裝配性好，且易于布置6對環境污染小7可以獨立于發動機任務.系統的組成系統的組成：轉矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元、電動機、離合器、減速機構、轉向軸。手動齒輪條式轉向器構成。第一節 概述三、助力轉向系統的類型2電子控制式液壓助力轉

6、向系統.原理：不轉向時，助力電機不任務，轉向盤轉動時，與轉軸相連的轉矩傳感器，不斷地測出作用于轉軸上的轉矩，并由此產生一個對應的電壓信號；同時，車速傳感器測出車速信號電壓量，這兩路信號被傳送到ECU控制單元，經處置后，產生控制指令，控制電機轉速，離合器的離合力矩。產生助力輸出。一、電動助力轉向系統構造第二節 電動助力轉向系統的構造及任務原理系統的組成.一、電動助力轉向系統構造第二節 電動助力轉向系統的構造及任務原理1轉矩傳感器轉矩傳感器 在線圈W、V兩端施加脈沖電壓Ui(1)接觸式轉矩傳感器接觸式和非接觸式轉矩的大小正比于轉角，輸出電壓也正比于，丈量輸出電壓就可以反映轉矩的大小。.一、電動助力

7、轉向系統構造第二節 電動助力轉向系統的構造及任務原理(1)非接觸式轉矩傳感器1轉矩傳感器轉矩傳感器 在線圈W、V兩端施加脈沖電壓Ui轉矩的大小正比于轉角，輸出電壓也正比于，丈量輸出電壓就可以反映轉矩的大小。.采用電磁感應式車速傳感器，安裝在變速器上，傳感器根據車速的變化，把主、副兩個系統的脈沖信號傳送給ECU，由于是兩個系統，因此信號的可靠性提高了。一、電動助力轉向系統構造第二節 電動助力轉向系統的構造及任務原理2、車速傳感器.一、電動助力轉向系統構造第二節 電動助力轉向系統的構造及任務原理3電動機EPS電動助力轉向，的動力源是電動機。，功能是根據ECU發出的指令，調整助力的大小，產生相應的輸

8、出轉矩。電動機具有正反轉控制功能。控制電路如下圖。.一、電動助力轉向系統構造第二節 電動助力轉向系統的構造及任務原理4離合器 1滑環外引線銜接器，2線圈，3壓板，4花鍵，5從動軸，6自動輪， 7滾子軸承，8電動機。在車速的設定范圍內，線圈2通 以直流12V電壓，將壓板吸合離合，電動機由ECU根據司機的操作方向運轉，帶動自動輪旋轉，帶動花鍵上的從動輪旋轉產生轉向助力。車速超出設定范圍時，線圈2斷電，轉為司機無助力轉向操作。.第二節 電動助力轉向系統的構造及任務原理5減速機構6電子控制單元作用：添加電動機的輸出轉矩。1蝸輪蝸桿減速機構2雙行星齒輪式減速機構方式：用于：齒輪助力式及齒條助力式轉向系統

9、。用于：轉向助力式轉向系統。8位CPU，256zb內存RAM，4k的只讀存儲器ROM硬盤以及一個D/A轉換器組成。要求：控制算法是關鍵，呼應速度快。.第二節 電動助力轉向系統的構造及任務原理二、電動助力轉向系統任務原理電子控制器：不轉向時，助力電機不任務，轉向盤轉動時，與轉軸相連的轉矩傳感器，不斷地測出作用于轉軸上的轉矩，并由此產生一個對應的電壓信號；同時，車速傳感器測出車速信號電壓量，這兩路信號被傳送到ECU控制單元，經處置后，產生控制指令，控制電機轉速，離合器的離合力矩。產生助力輸出。.第三節 電動助力轉向系統的簡單模型與運動特性一電動助力轉向的控制原理.第二節 電動助力轉向系統的構造及任

10、務原理二電動助力轉向系統的任務原理1助力控制3阻尼控制2回正控制電動機理想模型的根本方程為 助力控制的過程是經過減速機構電動機轉矩作用到機械轉向系統轉軸、齒輪、齒條上的一種控制方式。圖10-6電動機控制電路。 阻尼控制是汽車運轉時為提高高速運轉直線穩定性的一種控制方式。汽車高速運轉時，假設轉向過于靈敏，會影響汽車高速行駛的穩定性，為此，設置在死區范圍內進展阻尼控制。 改善轉向回正特性的一種控制方式。根據轉向盤轉矩和轉動的方向可以判別轉向盤能否處于回正形狀。普通用于低速行駛形狀時的轉向控制。.第三節 電動助力轉向系統的簡單模型與運動特性二電動助力轉向的控制戰略3阻尼控制電動機理想模型的根本方程為

11、因此，用一定占空比的PWM信號在電動機控制電路內部使電機短路電機旋轉產生的反電動勢構成妨礙電動機繼續旋轉的阻尼轉矩，改動占空比，既可以改動阻尼轉矩的大小。.第三節 電動助力轉向系統的簡單模型與運動特性三、電動助力轉向的控制邏輯 計算機控制的電動轉向系統車速感應控制型。隨著車速的升高，助力轉向系統的助力轉矩應該減小，反之，低速時，助力轉矩可以提高，故此，構成如下圖的理想控制邏輯組合關系。.第三節 電動助力轉向系統的簡單模型與運動特性四、電動助力轉向的控制流程圖1010控制軟件流程圖。.第三節 電動助力轉向系統的簡單模型與運動特性四、電動助力轉向的控制流程圖1010 控制軟件流程圖。采集轉矩信號.

12、第四節 電動助力轉向的控制方法一、富士重工電動助力轉向系統1系統的構造特點 .第四節 電動助力轉向的控制方法一、富士重工電動助力轉向系統1系統的構造特點 2系統的控制過程 3控制系統的功能.第四節 電動助力轉向的控制方法一、富士重工電動助力轉向系統3控制系統的功能1控制阻力轉矩的功能 .第四節 電動助力轉向的控制方法一、富士重工電動助力轉向系統3控制系統的功能2自診斷和平安功能 .第四節 電動助力轉向的控制方法一、富士重工電動助力轉向系統4全電子控制電動助力轉向系統的特點1可以非常靈敏地修正轉矩、轉向角和車速信號的軟件控制邏輯。可以經過軟件自在的設置轉向特性。2根據轉向角進展回正控制，根據轉向

13、角速度進展阻尼控制，可以利用軟件設置轉向助力特性。3由于只需需求時，電動機才進展運轉，故此助力損耗和燃油損耗均可以降到最低。4可以利用電動機慣性的質量阻尼效應，可以使轉向軸的抖顫抖動降低到最小。.第四節 電動助力轉向的控制方法二、三菱“米尼卡車電子控制電動助力轉向系統 l一車速傳感器，2一速度表引出電纜的部位，3傳動軸，4一副駕駛員腳下部位，5一車速信號(主) ，6一車速信號(副) ， 7一EcPs電子控制器，8一點火電源信號，9一蓄電池信號，10一發電機信號，11一指示燈電流信號，12一提高怠速電流信號，13一電動機電流信號，14一離合器電流信號，15轉矩信號(主)，16一轉矩信號(副) ，

14、17一電動機，18一扭桿，19一齒條，20一小齒輪，2l傳動齒輪，22一電動機齒輪，23一離合器，24一轉矩傳感器，25一轉向器齒輪總成，26一電動機與離合器，27一發動機電子控制器， 28一怠速提高電磁閥，29一指示燈，30一交流發電機(L端子)，31熔絲，32一點火開關。 .第四節 電動助力轉向的控制方法二、三菱“米尼卡車電子控制電動助力轉向系統.第四節 電動助力轉向的控制方法二、三菱“米尼卡車電子控制電動助力轉向系統圖1015 電子控制器電路表示圖1一點火開關(IGI), 2一交流發電機(L端子) , 3一易熔線,4一電動機與離合器,41一電動機,42一離合器,5一轉矩傳感器,51一副傳

15、感器,52一主傳感器,6一自我修正控制，7一發電檢測，8一電源電路，9一電流極性控制，10一驅動電路，1l一中間、轉向、支配力的檢測，主、副轉矩傳感器之差，128bit單片機，13傳感器、執行部件缺點檢測，14一電動機任務檢測，15一車速、加減速基準車速的對比，主副車速傳感器之差，16自診斷測用端子，17一二極管，18一車速傳感器。.第四節 電動助力轉向的控制方法二、三菱“米尼卡車電子控制電動助力轉向系統.第五節 電動助力轉向系統性能臺架實驗1電動助力轉向系統性能實驗臺1一蓄電池，2一轉向盤，3模擬車速信號，4一模擬發動機轉速信號，5一計算機數據采集系統，6一壓力傳感器，7一EPS控制器，8一

16、電動機， 9一轉矩傳感器，10一轉向器，11一彈簧加載箱。圖1017 電動助力轉向系統性能實驗臺.第五節 電動助力轉向系統性能臺架實驗1電動助力轉向系統性能實驗臺 圖1018控制器信號接口圖1一點火信號接口， 2一車速接口， 3一轉矩傳感器電源正接口， 4一未用接口，5一缺點指示燈接口，6一離合器正接口， 7一發動機轉速接口，8一轉矩主信號接口，9一轉矩傳感器電源負接口， 10轉矩缺點判別接口，11一離合器負接口， 12一缺點碼接口， 13一電視正接口 ，14一電視負接口，5一蓄電池正接口 ， 16一蓄電池負接口。.第五節 電動助力轉向系統性能臺架實驗2電動機電流傳感器的標定.第五節 電動助力轉向系統性能臺架實驗2電動機電流傳感器的標定3轉矩傳感器輸出特性1電動助力轉向系統性能實驗臺.第五節 電動助力轉向系統性能臺架實驗4電動助力轉向系統助力特性圖1020轉矩傳感器輸出特性.第五節 電動助力轉向系統性能臺架實驗4電動助力轉向系統助力特性.第五節 電動助力轉向系統性能臺架實驗4電動助力轉向系統助力特性.第五節 電動助力轉向系統性能臺架實驗4電動助力轉向系統助力特性.第五節 電動助力轉向系統性能臺架實驗4電動助力轉向系統助力特性.第六節 電動助力轉向系統檢測實驗一、實驗目的與要求二、實驗用品三、實驗技術規范及規范四、實驗內容與方法.第六節 電動助力轉向系統檢測實驗1、實驗用品圖102