第4章 转向系统新技术PPT.pptVIP

4.1 电动转向系统(Electrical Power Steering，简称EPS (1)概述 所谓电动转向( EPS) , 就是在机械转向系统中, 电动机为动力, 以转向盘的转速和转矩以及车速为输入信号, 通过电子控制装置, 协助人力转向, 并获得最佳转向力特性的伺服系统。EPS用电动机直接提供助力, 助力大小由电子控制单元( ECU) 控制。 ;（2）电动助力转向系统的基本工作原理： 汽车在转向时, 扭矩传感器会“ 感觉”到转向盘的力矩和拟转动的方向。这些信号会发给电子控制单元, 电控单元会根据传动力矩、拟转的方向和车辆速度等数据信号, 向电动机控制器发出动作指令。电动机就会根据需要输出合适大小的转动力矩以产生助动力, 实现助力转向的实时控制。如果不转向, 则本套系统处于休眠状态等待调用。由于它不转向时不工作, 所以也节省了能源。;（3）EPS 的主要部件： 1) 扭矩传感器: 由力矩传感器和旋转传感器组成。力矩传感器感知转向盘的转向力矩大小, 旋转传感器感知转向盘的旋转速度（检查是否转向很急）, 并把感知的这两个信号传递到电子控制单元。目前采用较多的扭矩传感器是扭杆式电位计传感器。 ;2) 车速传感器: 用于检测汽车的行驶速度,并进行自诊断, 把检测到的信号送入电子控制单元。常采用电磁感应式传感器, 安装在变速箱。（车速不同，响应不同） ;4) 电子控制单元( ECU) ： 它是整个控制系统的核心, 完成对各个传感器输入信号的处理, 依据控制规则计算出所需的参数值, 通过驱动电路, 实现对电机的控制。 分析下图： ;5) 减速机构: 用来增大电动机的输出扭矩。主要有两种形式: 蜗轮蜗杆减速机构和双行星齿轮减速机构。前者主要用于转向轴助力式转向系统, 后者主要用于齿轮助力式和齿条助力式转向系统。 ;3）改善了转向性能。在EPS中, 电动机产生助力转矩, 通过适当的控制方法,可以针对不同的转向需求产生不同的助力效果。 同时可以消除液压助力系统的转向迟滞效应, 增强了转向车轮对转向盘的随动性能。 ;4）轻量化显著。液压动力系统因有液压缸、油泵、转阀、液压管道等部件, 使系统结构复杂,零件数目多, 占用空间大, 布置不方便。EPS 则表现出了明显的优势, 系统结构紧凑、质量减轻、无油渗漏问题、系统易于布置等。;4.2汽车线控转向系统 线控转向完全颠覆了传统的机械转向设计理念，取消了转向盘和转向轮的机械连接，取而代之的是电子线路控制，从而彻底摆脱了传统转向系统所固有的弊端，更利于和其他系统集成并进行统一协调与控制。线控转向现已成为当今汽车转向系统的研究热点和未来的发展趋势。;线控技术是从应用于航空驾驶上的“Fly-By-Wire”发展而来，即由电线或者电信号实现传递控制，而不是通过机械连接装置。线控技术将驾驶员的动作转化为电信号，由此来传递指令操纵汽车。 ;1）线控转向系统的工作原理： 汽车线控转向系统的工作原理是：转向盘转角传感器将检测到的转向数据信号以及汽车运动中的各种信息通过数据总线传递给电控单元，电控单元对这些信息综合分析，根据自身的内部控制策略，向转向执行系统发出指令，进行转向操作。;同时，电控单元通过分析转向盘转角、车轮转角等信号，控制转向盘回正电机，从而模拟出相应的“路感”。 路感指驾驶时候路面通过车身，方向盘对驾驶者作出的反馈，一般运动型轿车和跑车的话，路感都很清晰，也就是说不用看，就能清晰感觉出自己刚才走过了一段什么路，你甚至能感受轮胎压过石子的感觉。 ;2）线控转向系统的结构： 汽车线控转向系统主要由转向盘模块、转向执行模块和电控单元(ECU)三个部分组成。典型的前轮线控转向系统结构下图所示。;转向执行模块： 转向执行模块主要包括前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件。转向执行模块的主要功能是，转角传感器将测得的车轮转角信号反馈给电控单元，并接受电控单元的指令，通过转向电机控制器控制转向车轮转动，实现驾驶员的转向意图。 ;电控单元： 电控单元对转向盘转角、前轮转角以及车速等信号进行分析处理，判别汽车的运动状态，向转向盘回正电机和转向执行电机发送指令，控制电机协调工作，保证汽车在各种工况下都具有理想的动态响应，从而减轻驾驶员的负担。 ;另外，电控单元还可以对驾驶员的操作指令进行识别，判断在当前状态下驾驶员的转向操作是否合理，当驾驶员发出不合理指令，汽车趋于非稳定状态时，线控转向系统会屏蔽驾驶员的错误指令，强行介入转向操作，自动进行稳定控制，以合理的方式自动驾驶车，使之尽快恢复到稳定状态。 线控转向系统的优点： 1)提高汽车操纵稳定性 ;操纵稳定性是判断转向系统优劣的第一要素。具有变传动比特点的线控系统，可以根据车速、发动机转速以及其它相关参数的变化来不断调整传动比，当汽车低速行驶时，调低传