汽车电动助力转向(EPS)技术的介绍论文

汽车电动助力转向(EPS)技术的介绍论文 汽车电动助力转向(EPS)技术的介绍 分析 *** (。。。。。。。。。学院热能与动力 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 专业，北京100044) 摘要:随着当代电子技术不断的发展与不断取得的伟大成就，EPS应运而生，一套可以空间占用更小，反应更灵敏，更加节能的电动助力转向将会成为未来汽车的必备装置。本文详细介绍了EPS的控制理论与基本原理，未来发展趋势与应用前景分析。 关键词:EPS电动助力转向发展趋势 Theintroductionandanalysisofautomobileelectricpowersteering(E PS)technology **** (。。。。。。ThermalEnergyandPowerEngineering,Beijing100044) Abstract:Withmodernelectronictechnologycontinuestodevelopandcontinuouslymadegreatachi evements,EPScameintobeing,asetofspaceoccupiedbysmaller,moreresponsive,moreenergy-eff icientelectricpowersteeringwillbecomethefutureautomotivemust-device.Thispaperdescribesthe controloftheEPStheoryandbasicprinciplesoffuturedevelopmenttrendsandapplicationprospects. Keywords:EPS,ElectricPowerSteering,trends 1EPS可以解决的问题与作用 1.1综述 现代汽车的转向系统已经从最初的机械式转向、液压助力转向(HydraulicPowerSteering，HPS)发展到电动助力转向(ElectricalPowerSteering，EPS)技术。随着微电子控制技术在汽车领域的广泛使用，以及世界节能环保两大主题的推广，EPS的优越性越来越突出，成为转向技术研究的重点和热点内容。早在1980年代，国外就已经研制成功EPS并装车使用。据美国天合(TRW)公司预测:到2010年，全球范围内电动助力转向器的装车率将超过30,E“ 。我国对EPS的研究起步较晚，但目前已有十多家高等院校和科研单位正在进行该项技术的研究，并已取得了较大的进展。EPS的助力特性、电动机、传感器和ECU等关键技术也有了突破性的进展。 1.2EPS可解决的问题 可以有效地解决传统机械式助力转向结构复杂、占用空间大、费油的问题等 1.3 EPS作用 1效率可高达90,以上，液压动力转向效率一般在60,,70,; 2路感和回正性好，EPS结构简单，内阻小、回正性好，改善了汽车操纵稳定性; 3能耗少。EPS只在转向时电机才提供助力，汽车油耗可降低3,左右; 4可独立于发动机工作，EPS以蓄电池为能源，以电机为动力元件与发动机无关， 5对环境无污染。液压助力转向系统液压管路接头存在油泄漏问题且液压管路不可回收: 6装配性好，易于布置，由于EPS主要部件(电机、减速器、传感器、电控单元等)可集成在一起，便于整车布置和装配， 7应用范围少，主要用于轿车和轻型货车，对电动汽车、混合动力车、燃料电池车是最佳选 择。 2 EPS的控制系统结构和工作原理 2.1EPS的系统结构 EPS系统是在传统机械式转向系统的基础上设计而成的，主要由转向盘转矩和转角传感器、车速传感器、轴重传感器、电子控制单元(ECU)、电动机、电磁离合器和减速机构等组成。如图1所示为一种转向轴助力 式的EPS系统结构框图，它依 靠电动机对转向轴实现助力作 用。 2.2 EPS的工作原理 工作原理:汽车不转向时，电动 机不工作。当驾驶员操纵转向盘 转向时，安装在转向轴上的转矩 和转角传感器将所检测到的转 矩和转角的大小和方向信号输 入给ECU。车速传感器、轴重 传感器等也将各自检测到的信 号输入给ECU。ECU根据这些 信号，并结合所检测到的助力电 动机的电流反馈信号，进行运算 处理，确定电动机助力电流的大 小和方向。该电流即为所需的助力转矩，由电磁离合器通过减速机构减速增矩后，加在转向轴上使之得到一个与汽车行驶工况相适应的转向作用力。当ECU检测到异常信号时，立即断开电磁离合器，退出助力模式，同时点亮故障指示灯。 3主要传感器和执行器的选型和结构 3(1转锄转龟传惑器 转矩,转角传感器的作用是采集驾驶员施加在转向盘上的力矩大小、方向和转向角度的信号，经处理后输入给ECU。该信号是EPS的主要控制信号之一，其准确性和可靠性直接影响EPS的助力输出特性。EPS以前主要使用转矩传感器，只能检测转向盘的转向转矩不能检测转向盘转动的角度和角速度从而实现精确控制，因此其发展趋势倾向于将转矩传感器和转角传感器集成化，并采用非接触式结构。如磁环一霍尔式、光电式、微波式、磁阻式传感器等，能满足EPS对制造成本、尺寸、精度和抗干扰性等方面的严格要求，还能适应汽车智能化和集成化的发展。 3(2ECU ECU是EPS的控制核心，它根据各传感器的输入信号进行计算分析，得出控制参数的最佳值，然后发出控制指令给电动机和离合器，控制其动作。ECU的控制系统和控制算法也是EPS的关键技术之一，要求控制系统抗干扰性好，能进行实时控制，还应具备安全保护和故障自诊断功能等。ECU采用以8位或16位单片机为核心的硬件系统，编写适当的控制程序实现对转向盘力矩、转向速度、转向回正特性、转向路感和电动机电流等的控制。 ECU的控制信号除转向盘转角、转向盘转矩和车速等基本信号外，还有汽车横摆角速度或侧向加速度、前轴负荷和点火等多种信号。ECU的控制算法很多，目前研究较多的主要有比例加微分控制、最优二次型控制、鲁棒性控制、模糊控制和神经网络控制等。这些算法在控制性能上各有优势:比例加微分控制可以提高EPS的助力力矩、改善系统的跟随性能;最优二次型控制易于构建最优的闭环控制系统;鲁棒性控制理论以EPS系统精确的数 学模型为基础，易受模型不确定性因素的影响，但设计简单、易于实现;模糊控制根据经验或试验数据近似反映人的控制行为，不依赖系统参数，而且编程简单易于修改，很适合EPS的动态控制;神经网络控制可以提高助力电流的准确性。因此，在确定采用哪种或几种控制算法时，可以根据EPS系统功能的要求进行选择 3(3电动机 电动机的作用是根据ECU的控制指令输出合适的助力转矩，它是EPS的动力源。汽车转向时的路感与电动机的性能密切相关，要求小转角时助力增加慢、大转角时助力增加快、低速时助力大高速时助力小，而且转向轮对转向盘的跟随性好。可见电动机是EPS的关键技术之一，必须具有控制性能好、转速低转矩高、响应快波动小、尺寸小和可靠性高等特点。常用的电动机有永磁同步电机和无刷直流电机两类，它们既保留了普通直流电动机优良的机械特性和调节特性，而且结构简单运行可靠隅]。 永磁同步电机转矩脉动小、响应快、结构紧凑;而且若能保证产生恒定的磁场，永磁同步电机用最简单的PWM方式调节电枢电流就可以获得所需的助力力矩，从而简化ECU的软硬件设计[9A0j，因此正成为研究的热点 4所要解决的主要问题和关键技术, 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的可行性分析 4.1能解决的主要问题 4.1.1柔性转向能消除转向干涉问题，为实现多功能全方位的自动控制，以及汽车动态控制系统和汽车平顺性控制系统的系统集成提供了显著的先决条件。 4.1.2舒适性得到提高。在刚性转向系统中路面不平和转向轮的不平衡，可以回传到转向轴，而柔性系统不能。 4.1.3转向回正力矩能够通过软件依据驾驶员的要求进行调整。因此在不改变设计的情况下，可以个性化地适合特定的驾驶者和驾驶员环境，与转向有关的驾驶行为都可以通过软件来实现。 4.1.4消除了碰撞事故中转向柱引起伤害驾驶员的可能性，不必设置转向防撞机构。 4.1.5驾驶员腿部活动空间增加，出入更方便自由。 4.2关键技术 4.2.1提高操纵轻便性和高速稳定性”0’对汽车转向系统的基本要求是低速时转向操纵轻 便，高速时转向稳定。早期的低速型EPS在车速高于设定值时停止助力，现在研究的EPS多是全速型的，在任何车速下都能提供最佳助力，即在汽车原地或低速转向时，使转向操纵轻便;而在高速转向时产生良好的转向路感，提高行驶的稳定性。而液压助力转向系统HPS在汽车高速转向时仍提供较大的助力作用，会使驾驶员丧失路感，影响了行驶的稳定性。 4.2.2节能环保”’ HPS系统中，转向油泵是由发动机驱动的，只要发动机在运转，油泵就会工作。而EPS系统由电动机提供助力，电动机可以由发动机驱动也可以由蓄电池驱动，在不转向时几乎不消耗发动机的功率，降低了燃料消耗。对比试验 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:装备EPS的汽车其燃料消耗量比装备HPS的汽车降低了5(5,E”。EPS还取消了HPS中的转向油罐、油管等，质量减小，结构更紧凑;也没有液压油的消耗和泄漏问题，减小了对环境的污染。EPS中95,的组件都是 可回收再利用的，而HPS系统的回收率只有85,左右。 4.2.3提供可变的转向助力特性，适用范围广EPS系统可在程序软件中方便地修改转向助力特性使系统具有不同的助力性能，快速地与不同车型匹配，以适应各种类型汽车转向助力的需要，从而缩短EPS产品的开发周期(而且转向助力的大小是随车速、转向快慢、路面条件等的变化实时调整的，保证始终获得良好的转向路感和操纵?瞠能。而HPS系统中要改变转向助力的大小非常困难而且费用很高，必须增加额外的控制器和其他硬件。 4.2.4提高主动安全性 一方面，电动机具有弹簧阻尼的作用，可以减小路面不平对转向系统的冲击和振动。另一方面，ECU具有安全保护和故障自诊断功能，一旦发现所监测的传感器或执行器出现异常，就会取消助力，同时ECU进行故障自诊断分析。此外EPS还具有集成度高安装维修方便等优点 4.3可行性分析 由于传统机械式助力转向与液压式均有不同程度的缺点，综上所述，电子助力转向在未来十年内必然会替代机械式与液压式，就像今天的电喷已经完全取代化油器式。 5应用前景分析 自动转向和全电动转向系统 无人驾驶汽车已经成为汽车产业的热门领域，适应无人驾驶的自动转向系统是汽车电子控制技术的重要内容，成为汽车智能转向的发展趋势之一。随着现代通讯技术和智能交通系统ITS的进一步完善，自动转向系统的性能将更加卓越。 全电动转向技术取消了转向盘与转向轮之间的机械连接，完全由电能实现转向。SBW系统主要由转向盘总成、控制器和前轮转向机构等部分组成，转向盘总成把转向信号等输入给控制器，控制器则对采集的信号如转向盘转角转矩、车速、横摆角速度、加速度和转向器位移等进行分析处理，然后发出指令控制转向电机和转向回正电机的工作，使汽车实现转向并提供给驾驶员相应的路感。控制器还对驾驶员的操作指令或汽车的状态进行判断，必要时自动进行驾驶控制，使汽车恢复稳定行驶。与EPS相比，SBW提供的操纵稳定性更佳;主动和被动安全性更高;转向性能设计更自由;乘坐舒适性更好。未来汽车正在向着低排放汽车、零污染燃料电池汽车等方向发展，SBW的研究既可以为其提供良好的技术平台，自身的应用前景也将更加广阔。 [参考文献] [1]秦天(无刷直流电机控制系统的控制 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 研究[J](太原科技，2008(10):42—43 [2]林逸，施国标(汽车电动助力转向系统的现状与发展[J](公路交通科技，2001，18(3):81—82( [3]苗立东，等(汽车电动转向技术发展综述[J](长安大学学报，2004(24(1):79—81 [4]王锋(电动助力转向系统的控制策略研究[D](镇江:江苏大学，2007( [5]赵燕，王睿(新型MR传感器的研究[J](传感技术学报，2006，19(6):2453—2456(