汽车电器与电子技术孙仁云电子课件 第十章 汽车电动助力转向系统.ppt

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1、第十章汽车电动助力转向系统1.概述2.电动助力转向系统结构和工作原理3.电动助力转向的控制方法4.电动助力转向系统实例5.电动助力转向系统性能台架试验6.电动助力转向系统检测试验传统的转向系统不能很好的解决转向时“轻”与“灵”的矛盾。即高的转向灵敏性和好的操纵轻便性不可兼得。为解决这一矛盾，除采取尽量减轻自重、选择最佳轴荷分配、提高转向系统传动效率、减小主销后倾角、选择最佳转向器速比曲线等措施外，通常都采用助力转向方式。一、对助力转向系统的要求10.1概述助力转向系统应达到如下要求：（1）能有效减小操纵力，特别是停车转向操纵力。而行车转向的操纵力应不大于

2、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，转向结束时转向盘应可自动回正；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转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。图1助力转向双动伺服机构助力转向系统是指在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机通过液压泵产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向。是一种以驾驶员操纵方向盘（转矩和转角

3、）为输入信号，以转向车轮的角位移为输出信号的伺服机构。二、助力转向系统的功用1.传统液压式助力转向系统（HPS）2.电子控制式液压助力转向系统(EHPS)3.电动助力转向系统(EPS)三、助力转向系统的类型图10-2　电子控制式液压助力转向系统1—锁销　2—小齿轮轴　3—左腔　4—右腔　5—活塞　6—动力缸　7—横拉杆　8—齿条9—小齿轮　10—转向齿轮箱　11—柱塞　12—油压反力室　13—电磁阀　14—油泵　15—储油罐16—分流阀　17—阻尼孔　18—旋转阀　19—扭杆　20—控制阀轴3.电动助力转向系统（EPS）EPS是利用电动机作为助力源，根据

4、车速和转向参数等，由电子控制单元（ECU）完成助力控制。图2电动助力转向系统结构示意图1－转向盘2－转向轴3－电动机4－离合器5－齿条6－小齿轮7－横拉杆8－输出轴9－减速机构10－转矩传感器四、电动助力转向系统的特点电动助力转向系统（EPS）与液压助力转向系统（HPS）相比，优点：(1)助力性能优EPS能在各种行驶工况下提供最佳助力，减小由路面不平所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性，减轻汽车低速行驶时的转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性；并且可通过设置不同的转向手力特性来满足不同使用对象的需要。(2)效率高H

5、PS为机械和液压连接，效率较低，一般为60%～70%；而EPS为机械与电动机直接连接，效率高，有的可高达90%以上。(3)耗能少汽车在实际行驶过程中，处于转向的时间约占行驶时间的5%。(4)“路感”好由于EPS内部采用刚性连接，系统的滞后特性可以通过软件加以控制，且可以根据驾驶员的操作习惯进行调整。(5)回正性好EPS结构简单，内部阻力小，回正性好，从而可得到最佳的转向回正特性，改善汽车操纵稳定性。(6)对环境污染少HPS液压回路中有液压软管和接头，存在油液泄漏问题，而且液压软管不可回收，对环境有一定污染；而EPS对环境几乎没有污染。(7)可以独立于发动

6、机工作EPS以电池为能源，以电动机为动力元件，只要电池电量充足，不论发动机处于何种工作状态，都可以产生助力作用。(8)应用范围广EPS可用于各种汽车，目前主要用于轿车和轻型载货汽车上；而对于环保型纯电动汽车，由于没有发动机，EPS为最佳选择。(9)装配性好且易于布置因为EPS系统零部件数目少，主要部件均可以组合在一起，所以整体外形尺寸比HPS小，这为整车布置带来方便，且易于在装配线上安装。10.2电动助力转向系统结构及工作原理一、电动助力转向系统结构图10-3　电动助力转向系统结构示意图1—转向盘　2—转向轴　3—电动机4—离合器　5—齿条　6—小齿轮7

7、—横拉杆　8—输出轴9—减速机构　　10—转矩传感器图3转矩传感器基本原理图转矩传感器用于检测作用于转向盘上的转矩信号的大小与方向。在线圈的U、T两端施加连续的脉冲电压信号Ui，当转向杆上的转矩为零时，在V、W两端的电位差Uo＝0。如果转向杆上存在转矩时，定子与转子的相对转角不为零，此时转子与定子间产生角位移θ。各个极靴的磁通产生差别，电桥失去平衡，在V、W之间出现电位差。这个电位差与杆的扭转角θ和输入电压Ui成比例。若比例系数为k则有由V、W两端的电位差Uo就可以知道转向盘杆的扭转角，从而便可以知道转向盘杆的转矩。扭杆式电位计转矩传感器基本原理1、转矩

8、传感器：图10-5　非接触式转矩传感器1—检测环　2—输入轴3—检测线圈　4—输