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1、汽车EPS系统原理从上世纪50年代出现了汽车助力转向系统以来,经历了机械式、液压式、电控液压式等阶段,80年代人们开始研制电子控制式电动助力转向系统,简称EPS(ElectricPowerSteering)。EPS在机械式助力转向系统的基础上,用输入轴的扭矩信号和汽车行驶速度信号控制助力电机,使之产生相应大小和方向的助力,获得最佳的转向特性。EPS用仅在转向时才工作的助力电机替代了在汽车运行过程中持续消耗能量的液压助力装置,简化了结构,降低了能耗,动态地适应不同的车速条件下助力的特性,操作轻便,稳定性和安全性好,同时,不存在油液泄漏和液压软管
2、不可回收等问题。可以说,EPS是集环保、节能、安全、舒适为一体的机电一体化设计。..电动助力转向系统EPS是当前世界最发达的转向助力系统,20世纪80年代,日本铃木公司首次开发。因其具有独特的按需助力、随动跟踪、反映路感、节能高效、环保免维护、系统成本低等一系列优点,在中小排量汽车中即将以较大产品份额取代液压助力转向总成(HPS)。与传统的转向系统相比较,汽车电动助力转向系统(EPS)结构简单,灵活性好,能充分满足汽车转向性能的要求,在操作的舒适性、安全性和节能、环保等方面显示出显著的优越性。EPS的特点及工作原理(1)EPS系统的特点。随着
3、电子技术的发展,电子技术在汽车上的应用越来越广泛。电动助力转向已成为汽车动力转向系统的发展方向。由于采用动力转向可以减少驾驶员手动转向力矩,改善汽车的转向轻便性,因此在商用车、中高级轿车和轻型车上得到广泛的应用。传统的动力转向系大多采用固定放大倍数的液压动力转向,缺点是不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。为了克服以上缺点,研制出电子控制液压动力转向系(EHPS),使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。但EHPS系统结构更复杂、价格更昂贵,而且效率低、能耗大。EPS是一种机电一体化的新一代汽车智能转向助力系统。与液压动力转向系统(
4、HPS)相比,有如下优点:1效率高,HPS系统效率一般为60%~70%,而EPS系统效率可达90%以上;2能耗少,对于HPS系统,汽车燃油消耗率增加4%~6%;而EPS系统汽车燃油消耗率仅增加0.5%左右;3路感好,使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力;4回正性好,EPS系统内部阻力小,可得到最佳的回正特性;5对环境污染少,EPS对环境几乎没有污染;6可以独立于发动机工作,EPS系统只要电源电力充足,即可产生助力;..7应用范围广,尤其对于环保型的纯电动汽车,EPS系统为其最佳选择。(2)EPS工作原理。EPS原理是控制模块根据扭矩传感器
5、和汽车速度传出的信号,确定转向助力的大小和方向,并驱动电机辅助转向操作,如图1所示[1]。EPS系统由控制模块、转向柱管、电机成、扭矩传感器、汽车速度传感器(VSS)及抑噪器等部件组成。控制模块的基本控制原理为:转向时,扭矩通过输入轴传递到扭力杆,输入轴和输出轴之间的旋转方向角度出现偏差,这些角度变化转换为扭矩传感器电压变化,并传送到控制模块。..1.转向盘 2.输入轴 3.扭力杆 4.控制模块 5.电机 6.离合器 7.输出轴 8.中间传动轴 9.下传动轴 10.转向齿条11.横拉杆 12.车轮
6、 图1EPS转向系统控制模块根据扭矩传感器检测到的扭矩信号和车速信号以及反馈电机电压和电流信号,判断汽车的转向状态,向驱动单元发出控制指令,给电机一定占空比的电压,..使电机按方向盘转动的角度和方向产生相应大小的辅助力,通过蜗轮蜗杆传递给输出轴,协助驾驶员进行转向操纵。(3)P/S控制模块结构简介。P/S控制器按功能可分为微电脑、A/D转换器和I/O装置;按模块可分为微处理器、扭矩传感器信号处理模块、电源及电源控制模块、直流永磁电机
7、PWM驱动模块、电磁离合器驱动模块、发动机转速信号处理模块、扭矩传感器信号处理模块、车速信号处理模块及EPS灯处理模块等组成。其主要功能是控制转向助力的大小和方向,此外,还有自我诊断功能和安全防护功能。如图2所示。当接通12V稳压电源,打开点火开关,此时EPS控制器电路板进入自检状态。当EPS灯亮3s后熄灭、电机工作1s后停止。则表示EPS控制器电路板自检已通过。否则,则表示EPS控制器电路板自检未通过。P/S控制模块根据输入的扭矩电压、车速信号及发动机信号,产生脉冲调宽信号(PWM),确定电机的输出扭矩。..EPS关键技术1控制模块控制原理
8、控制电机电流信号的原理如图3所示,控制单元采用了闭环反馈调节,利用PID调节器,将电机的实际电流反馈回来与来自单片机的目标电流相比较,经过转换从而得到控制电机的斩波
