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1、四川工业学院学报JournalofSichuanUniversityofScienceandTechnology文章编号:100025722(2004)增刊20149203电动助力转向系统的开发与研究姬广斌,唐 岚(西华大学交通与汽车工程学院,四川成都 610039) 摘 要:作者介绍了电动助力转向系统的特点、工作原理与主要结构,建立了动力转向的数学模型,进行了PID仿真控制,指明了电动助力转向系统的发展前景。关键词:电动助力转向;结构;模型;PID控制 中图分类号:U463文献标识码:A0 前言电动助力转向系统(ElectricPowerSteering缩写为EPS),指
2、在机械转向系统中,用电池作为能源,利用电动机产生的动力协助驾车者进行转向。它可广泛应用于轻型汽车及普通型轿车上,并可提高轿车的操纵稳定性和操纵轻便性。1EPS系统的结构与工作原理EPS是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,此类系统一般由三大部分构成:信号传感装置(包括扭矩传感器和车速传感器),转向助力机构(电机、离合器、减速传动机构)及电子控制装置。不同类型的EPS基本原理是相同的(如图1所来决定转向助力的大小。它具有检测方向盘的操示):扭矩传感器与转向轴(小齿轮轴)连接一起,当转纵方向和操纵力的功能。向轴转动时,扭矩传感器开始工作,把输人轴和输出轴扭矩传感器(图2)感
3、应部分包括两个线圈和一个在扭杆作用下产生的相对转动位移变成电信号传给ECU,ECU根据车速传感器和扭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,从而完成实时控制助力转向。因此它可以很容易地实现在车速不同时提供电动机不同的助力效果,保证汽车在低速行驶时轻便灵活,高速行驶时稳定可靠。因此EPS转向特性的设置具有较高的自由度。111 车速传感器车速传感器常采用电磁感应式传感器,安装在变速箱上。该传感器根据车速的变化,把主副两个系统的脉冲信号传送给ECU,由于是两个系统,因此信号的可靠性提高了。112 扭矩传感器滑套(铁芯)。轴助力式转向系统的转向轴从中间断开,助力转向控制系统
4、利用扭矩传感器作为主要输入上段为输入轴,下段为输出轴。输入轴与输出轴之间用收到日期:2004209229作者简介:姬广斌(19802),男,山东省济宁市人,西华大学交通与汽车工程学院2003级研究生,主要从事电动助力转向系统的研究。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.150四川工业学院学报 2004年扭杆连接。感器滑套被套在输出轴外,固定在扭杆上的2 电动助力器的工作特性导向销插入传感器滑套的斜槽中。导向销既可随输出电动助力转向器输出最大力矩M为5kNm,转
5、向轴一同转动,也能沿传感器滑套的斜槽作上下移动。当盘手动力矩M<5Nm,回正率Kz、路感强度E值、对道路阻力较小,转动转向盘后,滑套和转向输出轴一同称度KE符合专业推荐标准(ZBT23008289)的要求。转动,滑套不作上下运动。当道路阻力较高时,转向力电动助力器的工作特性曲线如图4所示,特征曲线反矩增大,扭杆发生扭转。输入轴和输出轴的转角不同,映了各工作段特点。相应的导向销和滑套的转角也不同,导向销将迫使滑套A段是输入力矩很小的区域,相当于汽车直线行上下移。这时滑套(铁芯)外围的两个线圈可检测到运驶,希望助力部分的输出越小越好,曲线平低而平直。动的大小和方向,从而获得转矩的大
6、小和方向。C段曲线陡而直,为车辆原地转向或调头及当转向扭113 电动机、离合器、减速机矩足够大后应发挥最大的转向效果。此时转向力矩达EPS上所用的电动机是在一般汽车用电动机基础到最高额定值。B段为常用的快速转向行驶区域,助上加以改进后得到的.为了改善操纵感、降低嗓声和减力效果明显.曲线斜率的变化要大。少振动,有的电动机转子外圈表面开有斜槽,有的则改D段为ABC三段的过渡区。应表现为平滑曲线。变定子碰铁的中心处或端部的厚度。曲线的左右部分应有良好的对称性。高速转向以及在动力的工作范围则限定在某一速度区域内,如果崎岖的路面上重转向时转间盘上应有比较明显的路超过规定速度.则离合器使电
7、动机停转,且离合器分离感。转向控制系统根据来自各传感器的信号按照上述不再起传递动力的作用。在不加助力的情况下,离合A2D各区段及其它要求做出相应处理,以控制助力力器可以清除电动机惯性的影响。同时,在系统发生故矩的大小及柔顺性,以达到电助力器的使用要求,系统障时,因离合器分离,又可以恢复手动控制转向。为了还设有故障诊断功能,一旦某部分或某元件出现故障减少加与不加助力时驾驶车辆感觉的差别,设法使离则系统立即终断输出,驱动器停止工作以确保安全。合器具有滞后输出特性,同时还使其具有半离合状态此时执行
