EPS電動助力轉向系統的研究

李 強

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

[關鍵詞]汽車 電動助力轉向系統 性能評價

一、研究目的

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

2.按轉向動力能源不同,汽車轉向系統可分為機械式轉向系統和動力轉向系統兩大類。

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

4.隨著電子技術的發展,電子控制式機械—液壓動力轉向系統應運而生,該系統在某些性能方面優于傳統的液壓動力轉向系統,但仍然無法根除液壓動力轉向系統的固有缺憾就是管內壓力和油的泄露。替液壓動力轉向系統的趨勢。

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。其基本工作原理是:不轉向時,電動機不工作;當轉向時,扭矩傳感器將檢測到的作用于轉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,向電動機發出指令,電動機據此輸出相應大小及方向的扭矩以產生助力,從而實現助力轉向的實時控制。

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ECU的指令產生相應的輸出扭矩;離合器采用干式電磁式離合器,其功能是保證EPS在預先設定的車速范圍內閉合;當車速超出設定車速范圍時,離合器斷開,電動機不再提供助力,轉入手動轉向狀態。減速機構是用來增大電動機的輸出扭矩,主要有兩種形式:蝸輪蝸桿減速機構和雙行星齒輪減速機構;EPS的電子控制單元通常是一個8位單片機系統,是由一個8位單片機,另加一個256字節的RAM, 4KROM及一個D/A轉換器組成;ECU還具有安全保護和故障診斷功能。

三、國內外發展現狀趨勢

國外趨勢。由于電動助力轉向系統具有以上諸多優點,國外許多汽車及零部件生產商紛紛致力于該技術的研究。在此之后,電動助力轉向技術如雨后春筍般得到迅速發展。轉向的趨勢電動轉向系統作為一種新型的轉向系統。相比之下,國內的EPS的研究起步較晚。

四、技術現狀研究

1.傳統轉向系統傳統的汽車轉向系統是機械系統,汽車的轉向運動是由駕駛員操縱方向盤,通過轉向器和一系列的桿件傳遞到轉向車輪而實現的。

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

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

汽車轉向行駛時,駕駛員操縱轉向盤的作用力(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傾角所形成的回正力矩;轉向傳動系統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,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向時得心應手。

5.EPS提高了汽車的穩定性能

EPS系統的汽車和普通轉向系統的汽車相比,前者的橫擺角速度穩態增益也就是所說的轉向靈敏度,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,在相同的轉向角情況下,由于電機提供的助力值大小不同,使轉向盤力的大小發生變化,駕駛員不但感到轉向輕便,同時又能充分感受到路面的信息。

參考文獻:

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