电动助力转向系统 汽车电子控制技术课件技术方案.pptVIP

第九章 电动助力转向系统 ; ① 能有效减小操纵力，特别是停车转向操纵力。行车转向的操纵力应不大于250N。 ② 转向灵敏性好。助力转向的灵敏度是指在转向器操纵下，转向助力器产生助力作用的快慢程度。助力作用快，转向就灵敏。 ③ 具有直线行驶的稳定性，转向结束时方向盘应自动回正；驾驶员应有良好的“路感”。 ④ 要有随动作用。转向车轮的偏转角和驾驶员转动方向盘的转角保持一定的关系，并能使转向车轮保持在任意偏转角位置上。 ⑤ 工作可靠。当助力转向失效或发生故障时，应能保证通过人力进行转向操纵。 ;第一节 电动助力转向系统结构及工作原理 ;转矩传感器; EPS的动力源是电机，通常采用永磁同步无刷直流电机，其功能是根据ECU的指令产生相应的输出转矩。电机是影响EPS性能的主要因素之一，不仅要求低转速大转矩、波动小、转动惯量小、尺寸小、质量轻，而且要求可靠性高、控制性能好。在电机设计时，应着重考虑如何提高路感、降低噪声和振动，如在电机转子周缘开设不对称或螺旋状的环槽、靠特殊形状的定子产生不均匀磁场等来提高电机的性能。 ; 离合器采用干式电磁离合器，其功能是保证EPS在预先设定的车速范围内闭合。当车速超出设定车速范围时，离合器断开，电机不再提供助力，转入手动转向状态。另外，当电机发生故障时，离合器将自动断开。 ; 助力转向系统的工作原理是：不转向时，助力电机不工作；而当方向盘转动时，与转向轴相连的转矩传感器不断地测出作用于转向轴上的转矩，并由此产生一个电压信号；同时，由车速传感器测出的汽车车速，也产生一个电压信号。这两路信号均被传输到电子控制单元(ECU)，经过其运算处理后，由ECU向电机和离合器发出控制指令，即向其输出一个适合的电流，在离合器接合的同时使电机转动产生一个转矩，该转矩经与电机连在一起的离合器、减速机构减速增扭后，施加在输出轴上，输出轴的下端与齿轮齿条转向器总成中的小齿轮相连，于是由电机发出的转矩最后通过齿轮齿条转向器施加到汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向助力?? ;第二节 电动助力转向系统的控制方法 ; 助力控制是在转向过程（转向角增大）中为减轻方向盘的操纵力，通过减速机构把电机转矩作用到机械转向系统（转向轴、齿轮、齿条）上的一种基本控制模式。控制系统利用电机转矩和电机电流成比例的特性，由方向盘转矩传感器检测的转矩信号和由车速传感器检测的车速信号输入控制器单片机中，根据预制的不同车速下“转矩－电机助力目标电流表”，确定电机助力的目标电流，通过对反馈电流与电机目标电流相比较，利用PID调节器进行调节，输出PWM信号到驱动回路，以驱动电机产生合适的助力。 ; 回正控制是为改善转向回正特性的一种控制模式。汽车在行驶过程中转向时，由于转向轮主销后倾角和主销内倾角的存在，使得转向轮具有自动回正的作用。随着车速的提高，回正转矩增大，而轮胎与地面的侧向附着系数却减小，二者综合作用使得回正性能提高。根据方向盘转矩和转动的方向可以判断方向盘是否处于回正状态。回正控制主要用于低速行驶，此时电机控制电路实行断路，保持机械系统原有的回正特性。对于高速行驶，为防止转向回正超调，采用阻尼控制方式。 ; 阻尼控制是汽车运行时为提高高速直线行驶稳定性的一种控制模式。汽车高速行驶时，如果转向过于灵敏，会影响汽车的行驶稳定性。为提高直线行驶的稳定性，在死区范围内进行阻尼控制。 ;式中 u(t)、i (t) — 分别为电机的端电压和电枢电流； ; EPS系统中所用电机的电枢电感很小，产生的感应电动势可忽略不计。若将电机短路（电机线圈引出线接在一起），则有;电动助力转向的控制逻辑