汽车EPS系统精解

电动助力转向系统EPS（ElectricalPowerSteering）1转向系的功能与组成2电动转向的基本概念3电动转向器及各总成的结构4电动转向系统发展与现状1转向系的功能转向系的功用是保证汽车按照驾驶员的意志进行转向行驶或保持稳定的直线行驶。汽车顺利并轻便转向，需要解决两个基本问题。一是汽车转向时，所有车轮需要绕着一个转向中心转动；二是必须通过某种方式增大驾驶员操纵转向盘的手力，形成足够的作用力使转向车轮偏转一定的角度，实现汽车转向。SteeringwheelSteeringcolumnPitmanarmSteeringgearDraglinkSteeringarmSteeringknuckleTrackarmTrackrod1转向系的组成增大操纵转向盘的手力Pinion小齿轮rack齿条angleoftheinnerwheel内轮转角转向节臂SteeringarmTierod横拉杆？转向“轻便”与“灵活”机械转向器转向摇臂转向拉杆转向节梯形臂转向横拉杆转向油罐转向油泵转向控制阀转向动力缸Powersteeringsystem液压动力转向系统动力转向器l.转向操纵机构2.转向控制阀3.机械转向器与转向动力缸总成4.转向传动结构5.转向油罐6.转向油泵R.转向动力缸右腔L.转向动力缸左腔高速行驶过程中产生的转向盘“发飘”电控液压动力转向系统(速度敏感型)1）何为电动转向2）电动转向器基本构成与基本原理3）电动转向与液压转向的比较4）电动转向器的分类5）电动转向的基本原理2电动转向的基本概念与基本原理1）何为电动转向电动转向是一种简称，它有别于电动液压转向。前者指的是一种纯电机助力转向装置，后者指的是一种电控液压助力转向装置。一般讲电动转向助力装置包含电动转向器的机械部分、控制器、电机和传感器等。其相对关系可以不同。2）电动转向器基本构成与基本原理控制器（ECU）扭矩（角度）传感器直流电机（带或不带电磁离合器）减速装置机械转向器部分EPS显示灯线束及接插件转向传动轴2）电动转向器基本构成与基本原理电动转向器提供助力的装置。助力的大小由控制器（ECU）通过输出电流对电机进行控制，提供最理想的电流。ECU采集的信号来自扭矩传感器、车速传感器和发动机的信号。转向力的扭矩大小与扭杆的扭转角度成正比；车速传感器安装在轿车变速器上，也可以直接从电子仪表盘上取得，反映的是变化的汽车行驶速度。发动机信号取自发动机点火线圈。3）电动转向与液压转向的比较1能耗降低。电动助力转向系统无液压装置，是“按需型”系统，既只有转向时系统才工作，消耗较少的能量。在各种行驶工况下均可节省发动机能源3～5%左右。2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。电动助力转向系统则表现出了明显的优势，系统结构紧凑，重量减轻，无油渗漏问题，系统易于布置等。3优化助力控制特性。液压助力的增减有一定的滞后性，反应敏感性较差，随动性不够。电动助力转向系统由于采用电子控制，可以使转向系统的转向性能得到优化，增强随动性。4系统安全保护。当电动助力转向系统出现故障时，即切断电动机与助力齿轮机构的动力传送，迅速转入人工—机械转向状态。5精确助力转向。就是在汽车转向过程中，该转向器根据不同车速、转向盘转动的快慢，准确的提供各种行驶路况下的最佳转向助力或阻尼，这都是在计算机（ECU）控制下实现的。？操纵稳定性中的两大问题A汽车高速行驶过程中产生的转向盘发飘。B汽车行驶过程中转向盘撒手回正时产生的前轮摆头现象。液压助力转向解决了汽车转向轻便性问题，解决不了“发飘”和“摆头”问题。1）电动转向系统可根据车速通过控制助力电机，降低高速行驶时转向助力，增大转向手力，甚至于加大高速转向时的转动阻力，这样才能真正解决高速发飘问题2）高水平的控制器已经具有增加转向轴回正阻力的能力，增加了从方向盘到车轮的整个弹性系统的阻尼，能使转向盘撒手回正时产生的摆头现象衰减的更快。随着带角度信号传感器的使用，可以使车轮更快的回正到零位。电动转向的优点提高了汽车操纵稳定性有较好的汽车转向轻便性有较好的汽车安全性降低了发动机功率损耗节省了油料减少了污染提高了转向系统低温工作性能4）电动转向器的分类5）电动转向的基本原理汽车电动转向器动作原理框图电动转向理想的转向手力模型随转向盘力矩增大，电机电流（转矩）按一定规律增大；随汽车车速增大，电机电流（转矩）按一定规律减小；随转向盘转动速度增大，电机转速增加；随转向盘转动方向不同，电机转动方向不同.利用转向手力模型的实例1）电动转向装置的结构2）控制器的结构3）电机的结构4）传感器的结构5）汽车的故障代码实例3电动转向器及各总成的结构1）电动转向装置的结构轴助力式C-EPS小齿轮助力式P-EPS齿条助力式R－EPS齿条助力式DD－EPSC-EPS总成图北斗星电动转向管柱北斗星汽车EPS2）控制器新控制器3）电机4）传感器(电位器式）电位器式传感器特性曲线电磁感应式传感器电位器式(NSK)电感式(KOYO)电位器式电位器式蜗轮蜗杆式减速机构5）日本铃木“北斗星”汽车的故障代码实例日本铃木“北斗星”汽车的故障代码实例电动助力转向系统自1988年3月首次在日本铃木汽车公司的塞尔沃轿车上使用以来，紧接着在大发汽车公司的米勒、三菱汽车公司的米尼卡、铃木汽车公司的奥拓等轿车上相续采用。目前，国外几家大公司（如德国的ZF，英国卢卡斯—伟利达，美国的德尔福、Saginaw、TRW，日本的NSK、Koyo等）都竟相推出自己的电动助力转向系统。1998年北京第五届国际汽车博览会和2000年北京第六届国际汽车博览会上德国的ZF公司展出了电动助力转向系统。1）电动助力转向的发展历史4电动转向系统发展与现状德国ZF电动助力转向系统（2000北京国际汽车展览会）日本大发电动助力系统国内外电动转向系统现状2）结构的发展（1）在安装液力转向系统困难的紧凑型小车上，发展C-EPS。（2）由于更强调环保和节能的趋势，P-EPS将会成为未来电动助力转向系统的重点发展方向。多用于轻型轿车。（3）电动助力转向系统应用向中型吨位车型发展。R-EPS型和DD-EPS型电动转向器得到了发展。（4）电动助力转向系统应用向卡车发展，发展出X-EPS（循环球电动转向器）3）产品发展现状（1）2000年昌河汽车之北斗星厢式车安装电动转向器，掀开我国汽车转向器历史上新的一页。（2）到现在已有12家大专院校、研究院所和28家国营和民营企业立项或独自开发该种产品。其中大部分单位在研制和生产C-EPS，少部分在研制P-EPS、R-EPS和X-EPS。（3）到现在已有8家企业在发展电机，大部分生产有刷电机，小部分生产无刷电机。（4）到现在已有2家生产电位计式传感器，还有几家生产相位差式传感器、电磁感应式传感器、霍尔元件式传感器。4）EPS未来的发展趋势改善环境．模块化．集成控制．增加路感．无刷电机．使用42V电压．发展高输出力高速比的R－EPS采用变速比齿轮齿条转向器＼变速比循环球转向器．采用转向角度传感器,可以反映转向角度的大小和车轮的方向,能够用于开发EPS的其他作用,可以为EPS提供新的功能.如优化转向控制,提高整车操纵稳定性。