EPS電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究

李 強

[摘要]理想的汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅要求操縱輕便和靈敏,而且要求駕駛員有良好的“路感”。傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在整個助力過程中按固定的比例提供轉(zhuǎn)向助力,只能夠提供有效的轉(zhuǎn)向助力,但還不能根本地解決汽車駕駛員操縱“路感”不足的問題。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比它有許多優(yōu)點

[關(guān)鍵詞]汽車 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 性能評價

一、研究目的

1.汽車電子化是當前汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。繼電子技術(shù)在發(fā)動機、變速器、制動器和懸架等系統(tǒng)得到廣泛應用之后,EPS在轎車和輕型汽車領(lǐng)域正逐步取代傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并向更大型轎車和商用客車方向發(fā)展,它己成為世界汽車技術(shù)發(fā)展的研究熱點和前沿技術(shù)之一,所以它具有廣泛的應用前景。

2.按轉(zhuǎn)向動力能源不同,汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。

3.傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是由簡單的機械來傳遞動力,主要的組成是有方向盤、轉(zhuǎn)向器總成、以及轉(zhuǎn)向拉桿等零件組成。

4.隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電子控制式機械—液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應運而生,該系統(tǒng)在某些性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),但仍然無法根除液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有缺憾就是管內(nèi)壓力和油的泄露。替液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的趨勢。

二、EPS的工作原理及組成

1.EPS的工作原理

EPS主要由部分組成:電子控制單元 (簡稱ECU)、扭矩傳感器、電動機以及帶有離合器的減速機構(gòu)。其基本工作原理是:不轉(zhuǎn)向時,電動機不工作;當轉(zhuǎn)向時,扭矩傳感器將檢測到的作用于轉(zhuǎn)向盤上的扭矩信號傳送給ECU, ECU同時接收車速傳感器傳來的車速信號,ECU對輸入信號進行處理后,向電動機發(fā)出指令,電動機據(jù)此輸出相應大小及方向的扭矩以產(chǎn)生助力,從而實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向的實時控制。

2.部件組成及功能

扭矩傳感器用于檢測作用于轉(zhuǎn)向盤上的扭矩信號的大小與方向;車速傳感器常采用電磁感應式傳感器通過感應電流改變磁場的大小,安裝在變速箱上;EPS的動力源是電動機,通常采用無刷永磁式直流電動機,其功能是根據(jù)ECU的指令產(chǎn)生相應的輸出扭矩;離合器采用干式電磁式離合器,其功能是保證EPS在預先設(shè)定的車速范圍內(nèi)閉合;當車速超出設(shè)定車速范圍時,離合器斷開,電動機不再提供助力,轉(zhuǎn)入手動轉(zhuǎn)向狀態(tài)。減速機構(gòu)是用來增大電動機的輸出扭矩,主要有兩種形式:蝸輪蝸桿減速機構(gòu)和雙行星齒輪減速機構(gòu);EPS的電子控制單元通常是一個8位單片機系統(tǒng),是由一個8位單片機,另加一個256字節(jié)的RAM, 4KROM及一個D/A轉(zhuǎn)換器組成;ECU還具有安全保護和故障診斷功能。

三、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀趨勢

國外趨勢。由于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有以上諸多優(yōu)點,國外許多汽車及零部件生產(chǎn)商紛紛致力于該技術(shù)的研究。在此之后,電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)如雨后春筍般得到迅速發(fā)展。轉(zhuǎn)向的趨勢電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。相比之下,國內(nèi)的EPS的研究起步較晚。

四、技術(shù)現(xiàn)狀研究

1.傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機械系統(tǒng),汽車的轉(zhuǎn)向運動是由駕駛員操縱方向盤,通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車輪而實現(xiàn)的。

2.電液動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以分為兩大類:(1)電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EHPS。(2)電控液壓助力轉(zhuǎn)向ECHPS。

3.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS把一個機械的系統(tǒng)和一個電控的電動馬達結(jié)合在一起形成的一個動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。根據(jù)助力位置不同分為三種形式:(1)轉(zhuǎn)向柱助力式。(2)輪助力式。(3)齒條助力式。

4. EPS提高了汽車的操縱性

(1)非助力裝置的輸入輸出特性

汽車轉(zhuǎn)向行駛時,駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤的作用力(亦稱操舵力)克服的主要阻力有:車輪與地面的摩擦(滾動和滑動);主銷后傾角與主銷內(nèi)傾角所形成的回正力矩;轉(zhuǎn)向傳動系統(tǒng)中存在的各種類型的摩擦力和力矩。

(2)助力裝置的理想助力特性

裝有助力裝置的系統(tǒng),應盡可能的不悖于駕駛員原有的駕駛習慣,這樣駕駛員才能在轉(zhuǎn)向時得心應手。

5.EPS提高了汽車的穩(wěn)定性能

EPS系統(tǒng)的汽車和普通轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車相比,前者的橫擺角速度穩(wěn)態(tài)增益也就是所說的轉(zhuǎn)向靈敏度,反應時間等要小于后者。

6.改善駕駛員的路感

汽車在不同的行駛速度時,在相同的轉(zhuǎn)向角情況下,由于電機提供的助力值大小不同,使轉(zhuǎn)向盤力的大小發(fā)生變化,駕駛員不但感到轉(zhuǎn)向輕便,同時又能充分感受到路面的信息。

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