3.1 EPS 的结构及工作原理 电动助力式转向系统在不同车上的结构部件尽管不尽一样, 但是基本原理是一致的。它一般是由转矩(转向)传感器、电子控制单元ECU、电动机、电磁离合器以及减速机构构成, 其机构示意如图1所示。 其基本工作原理是: 当转向轴转动时, 扭矩传感器将检测到的转矩信号转化为电信号送至电子控制单元ECU, ECU 再根据扭矩信号、车速信号、轴重信号等进行计算, 得出助力电动机的转向和助力电流的大小, 完成转向助力控制, EPS 系统控制框图如图2 所示。 3.2 EPS 的关键部件 3.2.1 扭矩传感器 扭矩传感器用来检测转向盘转矩的大小和方向, 以及转向盘转角的大小和方向, 它是EPS 的控制信号之一。精确、可靠、低成本的扭矩传感器是决定EPS 能否占领市场的关键因素。扭矩传感器主要有接触式和非接触式两种。常用的接触式(主要是电位计式)传感器有摆臂式、双排行星齿轮式和扭杆式三种类型, 而非接触式转矩传感器主要有光电式和磁电式两种。前者的成本低, 但受温度与磨损影响易发生漂移、使用寿命较低, 需要对制造精度和扭杆刚度进行折中, 难以实现绝对转角和角速度的测量。后者的体积小, 精度高, 抗干扰能力强、刚度相对 较高,易实现绝对转角和角速度的测量, 但是成本较高。因此扭矩传感器类型的选取根据EPS 的性能要求综合考虑。微孔板孵育器
3.2.2 电动机
电动机根据ECU 的指令输出适宜的转矩一个度导航, 一般采用无刷永磁电动机, 无刷永磁电机具有无激磁损耗、效率较高、体积较小等特点。电机是EPS 的关键部件之一, 对EPS 的性能有很大的影响。由于控制系统需要根据不同的工况产生不同的助力转矩, 具有良好的动态特性并容易控制, 这些都要求助力电机具有线性的机械特性和调速特性。此外还要求电机低转速大扭矩、波动小、转动惯量小、尺寸小、质量轻、可靠性高、抗干扰能力强。
3.2.3 电磁离合器
电磁离合器是保证电动助力只在预定的范围内起作用。当车速、电流超过限定的最大值或转向系统发生故障时, 离合器便自动切断电动机的电源气钉, 恢复手动控制转向。此外, 在不助力的情况下,离合器还能消除电动机的惯性对转向的影响。为了减少与不加转向助力时驾驶车辆感觉的差别, 离合器不仅具有滞后输出特性, 同时还具有半离合器状态区域。
3.2.4 减速机构
减速机构用来增大电动机传递给转向器的转矩。它主要有两种形式: 双行星齿轮减速机构和
蜗轮蜗杆减速机构。由于减速机构对系统工作性能的影响较大, 因此在降低噪声, 提高效率和左右转向操作的对称性方面对其提出了较高的要求。 4 EPS 的电流控制 EPS 的上层控制器用来确定电动机的目标电流。根据EPAS oadm
的特点, 上层控制策略分为助力控制、阻尼控制和回正控制。 EPS 的电流控制方式控制过程为: 控制器根据转向盘转矩传感器的输出Th 和车速传感器的输出V由助力特性确定电动机的目标电流ImO, 然后电流控制器控制电动机的电流Im, 使电动机输出目标助力矩。因此EPS 的控制要解决两个问题:( 1) 确定助力特性;( 2) 跟踪该助力特性。整个控制器可分为上、下两层,上层控制器用来根据基本助力特性及其补偿调节, 进行电动机目标电流的决策,下层控制器通过控制电动机电枢两端的电压, 跟踪目标电流。 4.1 助力控制 助力控制是在转向过程(转向角增大)中为减轻转向盘的操纵力, 通过减速机构把电机转矩作 用到机械转向系(转向轴、齿轮、齿条)上的一种基本控制模式。
步骤如下:(1) 输入由车速传感器测得的车速信号;(2) 输入由转向盘转矩传感器测得的转向盘力矩大小和方向;(3) 根据车速和转向盘力矩,由助力特性得到电动机目标电流;(4) 通过电动机电流控制器控制电动机输出力矩。在这一基本控制过程中, 助力特性曲线确定系统的控制目标,决定着EPS 系统的性能。EPS 的助力特性曲线属于车速感应型, 在同一转向盘力矩输入下,电动机的目标电流随车速的增加而降低, 能较好地兼顾轻便性与路感的要求。分体挂壁式空调
4.2 回正控制
当汽车以一定速度行驶时, 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。驾驶员松开转向盘后, 随着作用在转向盘上的力的减小, 转向盘将在回正力矩的作用下回正。在转向盘回正过程中, 有两种情况需要考虑:( 1) 回正力矩过大, 引起转向盘位置超调;( 2) 回正力矩过小, 转向盘不能回到中间位置。对前一种情况,可以利用电动机的阻尼来防止出现超调。后一种情况需要对助力进行补偿, 以增加回正能力。
根据转向盘转矩和转动的方向可以判断转向盘是否处于回正状态。回正控制的内容有: 低速行驶转向回正过程中, EPS 系统H 桥实行断路控制, 保持机械系统原有的回正特性; 高速行
驶转向回正时, 为防止回正超调, 采用阻尼控制。
4.3 阻尼控制
阻尼控制是针对汽车高速直线行驶稳定性和快速转向收敛性提出的。汽车高速直线行驶时,如果转向过于灵敏、“ 轻便”, 驾驶员就会有通常说的“ 飘”的感觉,这给驾驶带来很大的危险。为提高高速行驶时驾驶的稳定性, 提出在死区范围内进行阻尼控制,适当加重转向盘的阻力,最终体现在高速行驶时手感的“ 稳重”。汽车高速行驶时,由于路面偶然因素的干扰引起的侧向加速度较大, 传到方向盘的力矩比低速行驶时要大,为了抑制这种横摆振动,必须采用阻尼控制; 此外,转向盘转向后回到中间位置时,面包包装袋由于电动机的惯性存在,在不加其他控制情况下,助力系统的惯性比机械式转向系统的惯性大,转向回正时不容易收敛,此时,也需采用阻尼控制。采用阻尼控制时,只需将电动机输出为制动状态,就可使电动机产生阻尼效果。
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