汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計

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1、 摘要 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用于改變或保持汽車行駛方向的專門機構(gòu)，以其卓越的性能，成為轉(zhuǎn)向技術(shù)研究的重點和熱點。其作用是使汽車在行駛過程中能按照駕駛員的操縱要求而適時地改變其行駛方向，并在受到路面?zhèn)鱽淼呐既粵_擊及汽車意外地偏離行駛方向時，能于行駛系統(tǒng)配合保持汽車能繼續(xù)穩(wěn)定行駛。因此，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接影響著汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性。本文針對電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上應(yīng)用的日趨廣泛和普及，對其原理、工作特點，各部件的組成及其配合進行解剖和分析，并對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗臺架進行介紹，分析了EPS關(guān)鍵技術(shù)的性能特點以及發(fā)展趨勢。 關(guān)鍵字：EPS，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，發(fā)展，工作原理，基

2、本結(jié)構(gòu) Abstract The car turned system is used to change or remain with the car in the direction of specialized agencies. its function is to the car in the process to be in accordance with the pilot's control demand and time to change its speed and direction under t

3、he road to the shocks and the car accident knocked off the road in be able to keep the road system to continue steady cooperation. therefore, to the system of the performance of the direct impact on the manipulation of stability and security. The paper against the power steering system in the car is

4、 wide application of standards and popularization of its principles, work, and the parts of the anatomy and coordination on and analysis, and the electric power steering system a review. Keywords：EPS,steering system，tracert，Makefile，test-bed 目 錄 摘要.................

5、.............................................................................................................Ⅰ Abstract………………………………………………………………………...........Ⅱ 1 設(shè)計總則....................................................................................................................1 1.1 課題的來源..

6、.............................................................................................1 1.2 設(shè)計背景...................................................................................................1 1.2.1 EPS原理介紹..........................................................................

7、....1 1.2.2 國內(nèi)外發(fā)展的狀況…….……………………………………….3 1.3 特點綜合分析以及設(shè)計目的……...……………………………………8 　　 1.4 EPS的關(guān)鍵部件及關(guān)鍵技術(shù)……………………………………………10 1.4.1 扭距傳感器…………....……………………………….……...…13 1.4.2 電磁離合器………..…....………………………………………..13 1.4.3 減速機構(gòu)…...………….…………………………………………14 1.4.4 電動機…......……….....………………………………………….15 1.4.5

8、 電子控制單元..............................................................................16 1.5 電動助力轉(zhuǎn)向的控制方法.....................................................................16 1.5.1 阻尼控制.......................................................................................20 1.5.2 回正控制............

9、...........................................................................20 1.5.3 助力控制.....................................................................................20 1.6 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障現(xiàn)以及正確使用方法................................22 1.7 EPS試驗臺架的介紹................................................

10、.............................23 1.7.1 臺架的主要部件裝置.................................................................24 1.7.2 實驗數(shù)據(jù)的采集.........................................................................25 1.7.3 實驗目的...................................................................................

11、..25 1.7.4 電動機電流傳感器的標定.........................................................26 1.7.5 轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性.................................................................26 1.7.6 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)臺架試驗的結(jié)論.........................................27 致謝.......................................................

12、.............................................28 參考文獻......................................................................................29 1.1 課題來源 本課題《汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的綜合分析》來源于十堰職業(yè)技術(shù)學院圖書館 1.2 設(shè)計背景 1.2.1 EPS原理介紹 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一直存在著“輕”與“靈”的矛盾，即汽車低速時需要“輕” 的轉(zhuǎn)向力，高速時需要“靈”的轉(zhuǎn)向效果。同時，轉(zhuǎn)向力與路感也相互制約

13、。 本課題將通過合適的綜合控制方法，設(shè)計合適的控制系統(tǒng)，以提高汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 的操縱穩(wěn)定性和路感，并為以后的深入研究EPS的工作打下良好的基礎(chǔ)。 EPS的英文全稱是英文全稱是Electronic Power Steering，中文翻譯為電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 它利用電動機產(chǎn)生的動力協(xié)助駕車者進行動力轉(zhuǎn)向。目前市場市場上的EPS結(jié)構(gòu)都大致相同。一般是由轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)向)傳感器、電子控制單元、電動機、減速器、機械轉(zhuǎn)向器、以及畜電池電源所構(gòu)成。電動式EPS是利用直流電動機作為動力源，電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車速等信號，控制電動機扭矩的大小和方向。電動機的扭矩由電磁離合器通過減速機構(gòu)減速增扭后，加在

14、汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，使之得到一個與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。 而且EPS直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 省去了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動力轉(zhuǎn)向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發(fā)動機上的皮帶輪，既節(jié)省能量，又保護了環(huán)境。另外，還具有調(diào)整簡單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉(zhuǎn)向助力的特點。 與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)HPS(hydraulicpowersteering)相比,EPS系統(tǒng)還具有其他很多優(yōu)點：僅在需要轉(zhuǎn)向時才啟動電機產(chǎn)生助力,能減少發(fā)動機燃油消耗；能在各種行駛工況下提供最佳助力，減小由路面不平所引起電動機的輸出轉(zhuǎn)矩通過傳動裝置的作用而助力向系的擾動，改善汽車的轉(zhuǎn)向特性,提高汽

15、車的主動安全性；沒有液壓回路,調(diào)整和檢測更容易,裝配自動化程度更高,且可通過設(shè)置不同的程序，快速與不同車型匹配,縮短生產(chǎn)和開發(fā)周期；不存在漏油問題,減小對環(huán)境的污染。 正是有了這些優(yōu)點，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新的轉(zhuǎn)向技術(shù)，將挑戰(zhàn)大家都非常熟知的、已具有50多年歷史的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。EPS電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是未來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。 1.2.2 國內(nèi)外發(fā)展的狀況 電動式EPS是汽車技術(shù)發(fā)展的研究熱點和前沿技術(shù)之一，有利于汽車在不 同車速下獲得不同的靜態(tài)助力特性，提高駕駛員轉(zhuǎn)向時的路感和操縱穩(wěn)定性。 EPS不僅能使系統(tǒng)的低速和高速性能都得到明顯改善，而且還能能提高燃油經(jīng)濟 性，可

16、節(jié)約燃料3％～5％。顯然，EPS的研究與汽車發(fā)展中的安全、環(huán)保、節(jié)能 三大主題相吻合。據(jù)美國TRW公司估計，到2010年，全世界轎車的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，EPS占1/3。英圍盧卡斯公司認為，EPS在轎車上正在成為標準配置，而不是選裝件，自1996至2006年，歐洲市場上的A、B、C級轎車安裝EPS的比例將由35％增加到70％。據(jù)報導，到2005年，EPS的產(chǎn)量由目前的150萬套增加到800萬套，2007年將達到1140萬套，即產(chǎn)量正以以130—150萬套/年的速度在增加，按此增長速度發(fā)展下去，用不了幾年EPS將完全占領(lǐng)轎車市場，并向微型車、輕型車和中型車擴展。 2000年9月，我國科技部、財政

17、部和國家稅務(wù)總局聯(lián)合公布，將EPS列為 汽車零部件“高新技術(shù)產(chǎn)品”之一。該項目是與國際同步雖屬于國際前沿的研究課題之一，不僅具有較高的學術(shù)價值，丙且有著廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景。因此，更有效的將先進使用的控制理論與方法運用到EPS及控制系統(tǒng)中，自主創(chuàng)新汽車及電 子控制技術(shù)的知識，為EPS的實際應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)，是國內(nèi)在汽車工程界面臨的重大課題，這必須將對提升我國汽車產(chǎn)品的質(zhì)量起積極推動作用，帶來顯著的經(jīng)濟和社會效益。 目前各大汽車公司對汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究有20多年的歷史。隨著近年來電子控制技術(shù)的成熟和成本的降低，EPS越來越受到人們的重視，并以其具有傳統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)點，迅速邁

18、向了應(yīng)用領(lǐng)域，部分取代了傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Hydraulic Power Steering，簡稱HPS)。 在汽車的發(fā)展歷程中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：從最初的機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Manual Steering，簡稱MS)發(fā)展為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Hydraulic Power Steering，簡稱HPS)，然后又出現(xiàn)了電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electro Hydraulic Power Steering，簡稱EHPS)和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric Power Steering，簡稱EPS)。 裝配機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車，在泊車和低速行駛時駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱負擔過于沉

19、重，為了解決這個問題，美國GM公司在20世紀50年代率先在轎車上采用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。但是，液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法兼顧車輛低速時的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，因此在1983年日本Koyo公司推出了具備車速感應(yīng)功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這種新型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以隨著車速的升高提供逐漸減小的轉(zhuǎn)向助力，但是結(jié)構(gòu)復雜、造價較高，而且無法克服液壓系統(tǒng)自身所具有的許多缺點，是一種介于液壓助力轉(zhuǎn)向和電動助力轉(zhuǎn)向之間的過渡產(chǎn)品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轎車Cervo上配備了Koyo公司研發(fā)的轉(zhuǎn)向柱助力式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng);1990年，日本Honda公司也在運動型轎車NSX上采用了自主研發(fā)

20、的齒條助力式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，1993年本田汽車公司在愛克NSX跑車上裝備EPS并取得了良好的市場效果；1999年奔馳和西門子公司開始投巨資開發(fā)EPS。上世紀九十年代初期，日本鈴本、本田，三菱、美國Delphi汽車公司、德國ZF等公司相繼推出了自己的EPS，TRW公司繼推出 EHPS后也迅速推出了技術(shù)上比較成熟的帶傳動EPS和轉(zhuǎn)向柱助力式EPSTM，并裝配在Ford Fiesta和Mazda 323F等車上，此后EPS技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 在國外，EPS已進入批量生產(chǎn)階段，并成為汽車零部件高新技術(shù)產(chǎn)品，而我國動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前絕大部分采用機械轉(zhuǎn)向或液壓助力轉(zhuǎn)向，EPS的研究開發(fā)處于起步階段。

21、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自20世紀80年代中期初提出以來，已大量裝備于日本美國歐洲的中小排量車中，國內(nèi)的本田飛度，昌河北斗星，夏利，吉利等車型也采用電動助力系統(tǒng)EPS。作為今后汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向，必將取代現(xiàn)有的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電控制液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 EPS使用量分布圖 1.3 特點綜合分析以及設(shè)計目的 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將最新的電力電子技術(shù)和高性能的電機控制技術(shù)應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能顯著改善汽車動態(tài)性能和靜態(tài)性能、提高行駛中駕駛員的舒適性和安全性、減少環(huán)境的污染等。因此，該系統(tǒng)一經(jīng)提出，就受到許多大汽車公司的重視，并進行開發(fā)和研究，未來的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電動助力轉(zhuǎn)向?qū)⒊蔀檗D(zhuǎn)向系

22、統(tǒng)主流，與其它轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)突出的優(yōu)勢體現(xiàn)在： (1)．降低了燃油消耗。液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動機帶動液壓油泵，使液壓油不停地流動，浪費了部分能量。相反電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）僅在需要轉(zhuǎn)向操作時才需要電機提供的能量，該能量可以來自蓄電池，也可來自發(fā)動機。而且，能量的消耗與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向及當前的車速有關(guān)。當轉(zhuǎn)向盤不轉(zhuǎn)向時，電機不工作，需要轉(zhuǎn)向時，電機在控制模塊的作用下開始工作，輸出相應(yīng)大小及方向的轉(zhuǎn)矩以產(chǎn)生助動轉(zhuǎn)向力矩，而且，該系統(tǒng)在汽車原地轉(zhuǎn)向時輸出最大轉(zhuǎn)向力矩，隨著汽車速度的改變，輸出的力矩也跟隨改變。該系統(tǒng)真正實現(xiàn)了“按需供能”，是真正的“按需供能型”（on-demand）系統(tǒng)。汽

23、車在較冷的冬季起動時，傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)反應(yīng)緩慢，直至液壓油預熱后才能正常工作。由于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計時不依賴于發(fā)動機而且沒有液壓油管，對冷天氣不敏感，系統(tǒng)即使在-40℃時也能工作，所以提供了快速的冷起動。由于該系統(tǒng)沒有起動時的預熱，節(jié)省了能量。不使用液壓泵，避免了發(fā)動機的寄生能量損失，提高了燃油經(jīng)濟性，裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛和裝有液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛對比實驗表明，在不轉(zhuǎn)向情況下，裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國輛燃油消耗降低2.5%，在使用轉(zhuǎn)向情況下，燃油消耗降低了5.5%。 (2)．增強了轉(zhuǎn)向跟隨性。在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，電動助力機與助力機構(gòu)直接相連可以使其能量直接用于車輪的轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)利

24、用慣性減振器的作用，使車輪的反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向前輪擺振大大減水。因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的抗擾動能力大大增強和液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，旋轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生于電機，沒有液壓助力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向遲滯效應(yīng)，增強了轉(zhuǎn)向車輪對轉(zhuǎn)向盤的跟隨性能。 (3)．改善了轉(zhuǎn)向回正特性。直到今天，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的發(fā)展已經(jīng)到了極限，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的回正特性改變了這一切。當駕駛員使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動一角度后松開時，該系統(tǒng)能夠自動調(diào)整使車輪回到正中。該系統(tǒng)還可以讓工程師們利用軟件在最大限度內(nèi)調(diào)整設(shè)計參數(shù)以獲得最佳的回正特性。從最低車速到最高車速，可得到一簇回正特性曲線。通過靈活的軟件編程，容易得到電機在不同車速及不同車況下的轉(zhuǎn)矩特性，這種轉(zhuǎn)矩特性使得該系統(tǒng)能

25、顯著地提高轉(zhuǎn)向能力，提供了與車輛動態(tài)性能相機匹配的轉(zhuǎn)向回正特性。而在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中，要改善這種特性必須改造底盤的機械結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)起來有一定困難。 (4)．提高了操縱穩(wěn)定性。通過對汽車在高速行駛時過度轉(zhuǎn)向的方法測試汽車的穩(wěn)定特性。采用該方法，給正在高速行駛（100km/h）的汽車一個過度的轉(zhuǎn)角迫使它側(cè)傾，在短時間的自回正過程中，由于采用了微電腦控制，使得汽車具有更高的穩(wěn)定性，駕駛員有更舒適的感覺。 (5)．提供可變的轉(zhuǎn)向助力。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力來自于電機。通過軟件編程和硬件控制，可得到覆蓋整個車速的可變轉(zhuǎn)向力?？勺冝D(zhuǎn)向力的大小取決于轉(zhuǎn)向力矩和車速。無論是停車，低速或高速行駛時，它

26、都能提供可靠的，可控性好的感覺，而且更易于車場操作。對于傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)，可變轉(zhuǎn)向力矩獲得非常困難而且費用很高，要想獲得可變轉(zhuǎn)向力矩，必須增加額外的控制器和其它硬件。但在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，可變轉(zhuǎn)向力矩通常寫入控制模塊中，通過對軟件的重新編寫就可獲得，并且所需費用很小。 (6)．采用“綠色能源”，適應(yīng)現(xiàn)代汽車的要求。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用“最干凈”的電力作為能源，完全取締了液壓裝置，不存在液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中液態(tài)油的泄漏問題，可以說該系統(tǒng)順應(yīng)了"綠色化"的時代趨勢。該系統(tǒng)由于它沒有液壓油，沒有軟管、油泵和密封件，避免了污染。而液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油管使用的聚合物不能回收，易對環(huán)境造成污染。 (7)．系

27、統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，布置方便，性能優(yōu)越。由于該系統(tǒng)具有良好的模塊化設(shè)計，所以不需要對不同的系統(tǒng)重新進行設(shè)計、試驗、加工等，不但節(jié)省了費用，也為設(shè)計不同的系統(tǒng)提供了極大的靈活性，而且更易于生產(chǎn)線裝配。由于沒有油泵、油管和發(fā)動機上的皮帶輪，使得工程師們設(shè)計該系統(tǒng)時有更大的余地，而且該系統(tǒng)的控制模塊可以和齒輪齒條設(shè)計在一起或單獨設(shè)計，發(fā)動機部件的空間利用率極高。該系統(tǒng)省去了裝于發(fā)動機上皮帶輪和油泵，留出的空間可以用于安裝其它部件。許多消費者在買車時非常關(guān)心車輛的維護與保養(yǎng)問題。裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車沒有油泵，沒有軟管連接，可以減少許多憂慮。實際上，傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，液壓油泵和軟管的事故率

28、占整個系統(tǒng)故障的53%，如軟管漏油和油泵漏油等。 (8)．生產(chǎn)線裝配性好。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、流量控制閥、儲油罐等部件，零件數(shù)目大大減少，減少了裝配的工作量，節(jié)省了裝配時間，提高了裝配效率。 (9)．裝配性好且易于布置。因為EPS系統(tǒng)零部件數(shù)目少，主要部件均可以組合在一起，所以整體外形尺寸比HPS小，這位整車布置帶來方便，且易于在裝配線上安裝。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自20世紀80年代中期初提出以來，已大量裝備于日本美國歐洲的中小排量車中，國內(nèi)的本田飛度，昌河北斗星，夏利，吉利等車型也采用電動助力系統(tǒng)EPS。作為今后汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向，必將取代現(xiàn)有的機械轉(zhuǎn)向系

29、統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電控制液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 本課題研究的重點是對汽車EPS電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行詳細解析。 1.4 EPS的關(guān)鍵部件及關(guān)鍵技術(shù) EPS主要由扭距傳感器、車速傳感器、電子控制單元、電磁離合器 、減速機構(gòu)、電動機、等組成。 (1). 高性價比的傳感器技術(shù) EPS要向駕駛員提供良好的駕駛路感，提高輛行駛安全性，必須以獲得準確的車輛狀態(tài)信息和駕駛員指令為前提。因而可靠而耐用且成本低廉的傳感器成為影響EPS成本和性能的重要因素。 （2）．控制策略開發(fā) 傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要起到助力轉(zhuǎn)向、降低駕駛員負荷的作用，而車輛高速行駛時轉(zhuǎn)向過輕等一些影響車輛高速行駛穩(wěn)定性

30、和安全性的問題在液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中難以解決。而在EPS中，這一問題可以通過合理設(shè)計控制策略來解決。 （3）. 助力電機 隨著EPS逐漸在中高級轎車上的應(yīng)用，電機 的輸出扭矩和輸出功率也越來越大，而車輛所能提供安裝空間的有限性和車輛輕量化設(shè)計的要求使得減小電機體積、提高電機比功率成為EPS電機開發(fā)的重要課題?；贓PS對電機高比功率和低噪聲的特殊要求，無刷直流電機已經(jīng)成為各中高檔EPS的必然選擇，開發(fā)高性價比的無刷電機將是影響EPS應(yīng)用范圍的重要因素之一。 （4）. ECU硬件開發(fā) ECU是EPS的核心控制部件，ECU故障直接影響車輛的行駛安全和使用。有由于車輛布置的需要，ECU不得不布

31、置在發(fā)動機艙內(nèi)，車外環(huán)境溫度也隨季節(jié)和輛所處的地理位置在大范圍內(nèi)變化，同時由于ECU本身的工作電流導致其發(fā)熱，ECU必須能在一40～125℃ 甚至150 oC下穩(wěn)定工作，此外ECU必須具有良好的防水性能。 (5). 故障診斷和處理技術(shù) EPS需要根據(jù)來自車速傳感器、方向盤扭矩傳感器、方向盤力矩傳感器的各種信號決定控制策略。高端的EPS甚至可能用到車輛側(cè)向加速度信號、車輛橫擺角速度信號，以及來自ABS、ESP的各種信號。每種傳感器信號甚至控制器本身都有一定的故障概率，EPS必須能夠識別各種可能的故障，區(qū)分故障等級，并做出適當處理，以保證車輛的行駛安全性。 (6). 蝸輪蝸桿傳動機構(gòu) 電機

32、特性決定其高效率輸出區(qū)域為高速低扭矩，同時由于電機體積的限制，其輸出扭矩不可能很大，要滿足轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求必須對其進行減速增扭，蝸輪蝸桿減速機構(gòu)以其較小的體積和大減速比而成為EPS減速機構(gòu)的唯一選擇。但是蝸輪蝸桿減速機構(gòu)的效率較低、磨損嚴重等因素成為影響EPS性能的重要因素。為了提高其傳動效率、降低磨損，EPS用蝸輪蝸桿減速機構(gòu)都采用雙頭蝸桿。在設(shè)計時，合理選擇蝸輪蝸桿嚙合區(qū)域、調(diào)整嚙合線形狀，使之更容易形成承載油膜。目 前EPS用蝸輪多采用具有良好潤滑性和耐磨性的尼龍材料制造。 (7). 齒輪齒條嚙合設(shè)計 EPS中齒輪齒條的受力狀態(tài)與傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有非常大的區(qū)別。在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，多

33、數(shù)情況下駕駛員的轉(zhuǎn)向力矩只有3～5 Nm，齒輪與齒條之間的接觸力只有600—1 000 N。而在管柱式、小齒輪式、雙小齒輪式EPS中齒輪與齒條之間的接觸力將達到5 000 N甚至10 000 N。因而EPS對齒輪的強度和齒輪齒條耐磨性能的要求將遠高于傳統(tǒng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在參數(shù)設(shè)計、材料選擇、制造工藝控制等方面也需要更加嚴格。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的布置圖 1.4.1扭矩傳感器 扭矩傳感器的功能是測量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩大小與方向，以及轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小和方向。車速傳感器的功能是測量汽車行駛速度。這些信號都是 的控制信號。扭矩測量系統(tǒng)比較復

34、雜且成本較高，所以精確、可靠、低成本的扭 矩傳感器是決定能否占領(lǐng)市場的關(guān)鍵因素之一。目前采用較多的是在轉(zhuǎn)向軸位置加一扭桿，通過測量扭桿的變形得到扭矩。另外也有采用非接觸式扭矩傳感器所示的非接觸式扭矩傳感器中有一對磁極環(huán)，其原理是：當輸入軸與輸出軸之間發(fā)生相對扭轉(zhuǎn)位移時，磁極環(huán)之間的空氣間隙發(fā)生變化，從而引起電磁感應(yīng)系數(shù)變化。非接觸式扭矩傳感器的優(yōu)點是體積小，精度高，缺點是成本較高。

35、 非接觸式扭矩傳感器 1.4.2電磁離合器 離合器采用干式電磁離合器，其功用是保證EPS在預先設(shè)定的車速范圍內(nèi)閉合。當車速超出設(shè)定范圍時，離合器斷開，電動機不再提供

36、助力，轉(zhuǎn)入手動狀態(tài)。為了提高性能，離合器設(shè)計成具有辭遲滯特性，并可實現(xiàn)無級離合。干式單片電磁離合器的工作原理如圖所示。工作電壓為DC12V,額定轉(zhuǎn)速時傳遞的轉(zhuǎn)矩為15N.M,線圈電阻(20攝氏度時)為19..5d。當電流通過滑環(huán)進入離合器線圈時，主動輪產(chǎn)生電磁吸力，帶花鍵的壓板被吸引與主動輪壓緊，電動機的動力經(jīng)過電動機軸、主動輪、壓板、花鍵、從動軸傳遞給執(zhí)行機構(gòu)。 電磁離合器 由于轉(zhuǎn)向助力的工作范圍限定在某一定速度區(qū)域內(nèi)，所以離合器一般設(shè)定一個車速范圍，例如當車速超過30KM/h時，離合器便分離，電動機也停止了工作，這時就沒有輔助轉(zhuǎn)向的作用。當電動機停止了工作時，為了不使電動機

37、和離合器的慣性影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作，離合器也應(yīng)及時分離，以切斷腹主動力。當系統(tǒng)中電動機等發(fā)生故障時，離合器會自動分離，這時仍可以恢復手動控制轉(zhuǎn)向。為了減少與不加轉(zhuǎn)向助力時駕車感覺上的差異，離合器不僅具有滯后輸出的特性，同時還聚喲半離合器狀態(tài)區(qū)域。 1.4.3 減速機構(gòu) 減速機構(gòu)是用來增大電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，主要有兩種形式：蝸輪蝸桿減速機構(gòu)和雙行星齒輪減速機構(gòu)。前者主要是用于轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后者主要用于齒輪助力式和齒條助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。為了抑制噪聲和提高耐久性，減速機構(gòu)中的齒輪油的采用樹脂材料制成，有的采用特殊齒形。 1.4.4 電動機 EPS的動力源是電動機，通常采用無刷式用詞

38、式直流電動機，其功用是根據(jù)ECU的指令產(chǎn)生相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。電動機是影響EPS性能的主要因素之一，不僅要求低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩、波動小、轉(zhuǎn)動慣量小、尺寸小、質(zhì)量輕。而且要求可靠性能高、控制性能好。在電動機設(shè)計時。應(yīng)著重考慮如何提高路感、降低噪聲和振動，如在電動機轉(zhuǎn)子周緣開設(shè)不對稱或螺旋狀的環(huán)巢、考特殊形狀的釘子產(chǎn)生不均勻磁場等來提高電動機的性能。 轉(zhuǎn)向助力用的電動機粗要正反轉(zhuǎn)控制。一種比較簡單適用的轉(zhuǎn)向助力電動機正反轉(zhuǎn)控制電路如圖。 電動機正反轉(zhuǎn)控制電路 圖中Q4、Q2為觸發(fā)信號端，從微機系統(tǒng)的D/A轉(zhuǎn)換器得到俄直流信號輸入到Q4、Q2端，用以觸發(fā)電動

39、機產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)。當Q2端得到輸出信號時，Q2處晶體管導通，Q3處得到基極電流而導通，電流經(jīng)Q3處晶體管的發(fā)射極和集電極、電動機M、Q2的集電極和發(fā)射極搭鐵，電動機有電流通過而正轉(zhuǎn)。當Q4端得到輸入信號時，晶體管Q4晶體管導通歐冠，Q1晶體管得到基極電流而導通，電流經(jīng)過Q1晶體管的發(fā)射極和集電極、電動機M、Q4晶體管的集電極和發(fā)射極搭鐵，電動機有反向電流通過二反轉(zhuǎn)?？刂朴|發(fā)信號端的電流大小，就可以控制電動機通過電流的大小。 1.4.5 電子控制單元 EPS的電子控制單元（ECU）通常是一個8位單片機系統(tǒng)，由一個8位單片機，另加一個256B的RAM、4KB的ROM及一個D/A 轉(zhuǎn)換器組成

40、。其工作過程是：當轉(zhuǎn)矩信號和車速信號輸入單片機后，單片機根據(jù)這些信號計算出最優(yōu)化助力轉(zhuǎn)矩，然后輸出此值給D/A轉(zhuǎn)化器，輸出電流指令信號給電動機控制電路，由控制電路決定電動機作用的大小和方向。此外，ECU的關(guān)鍵之一，控制系統(tǒng)應(yīng)具有強抗干擾能力，控制算法應(yīng)快速準確，以滿足實時控制的要求。ECU還具有安全保護和故障診斷功能。ECU通過采集電動機電壓、轉(zhuǎn)速等信號判斷其系統(tǒng)工作狀況是否正常，一旦系統(tǒng)工作異常，ECU將進行故障診斷分析，單片機將記錄下故障類型，電量儀表盤上的故障燈，同時ECU上的故障碼顯示燈點亮，離合器斷開，助力被取消，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入人工轉(zhuǎn)向狀態(tài)。 1.5電動助力轉(zhuǎn)向的控制方法 電子控制

41、電動助力轉(zhuǎn)向的控制系統(tǒng)如圖所示。該系統(tǒng)的核心是一個有4KB ROM和256B RAM的8bit微機。 轉(zhuǎn)矩傳感器 車速傳感器 電子控制單元 A/D 接口電路 接口電路 接口電路 車載電源 電磁離合器 故障診斷 助力電機 電源電壓反饋信號 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制框圖 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號和車速信號經(jīng)過輸入接口送入微機，隨著車速的升高，微機控制相應(yīng)的降低助力電動機電流，以減小助力轉(zhuǎn)矩。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號也被送入微機，當發(fā)動機處于怠速時，由于供電不足，助力電動機和離合器不工作。點火開關(guān)的通斷（ON/O

42、FF）信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換接口送入電動機和離合器的驅(qū)動放大電路中，控制電動機的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向和離合器的離合。電動機的電流經(jīng)驅(qū)動放大回路、電流表A、A/D轉(zhuǎn)換接口反饋給微機，將電動機的實際電流與按微機指令應(yīng)給的電流相比較，調(diào)節(jié)電動機的實際電流，是兩者接近一致。隨著汽車車速和轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)矩的變化，助力電動機通過的電流也應(yīng)變化。 EPS系統(tǒng)可以對轉(zhuǎn)向過程中的每個環(huán)節(jié)（轉(zhuǎn)向、回正、中間位置）進行精確控制，從而提高汽車轉(zhuǎn)向助力性能。微機可以根據(jù)各種傳感器的信號，判斷轉(zhuǎn)向狀態(tài)，選擇執(zhí)行不同控制模式，并根據(jù)這些要求制定EPS的控制策略。 開始 選擇采樣通道 設(shè)置采樣通道 啟動A/D 轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束？ 保存

43、轉(zhuǎn)換結(jié)果到P[i] 采樣次數(shù)大于5？ 加權(quán)平均數(shù)字慮波 返回轉(zhuǎn)換結(jié)果 A/D轉(zhuǎn)換 A/D采集程序流程圖 1.5.1阻尼控制 阻尼控制是汽車運行時為提高高速直線行駛穩(wěn)定性的一種控制模式。汽車在高速行駛時，如果轉(zhuǎn)向過于靈敏，駕駛員就會有通常說的“飄”的感覺,這給駕駛帶來很大的危險。為提高高速行駛時駕駛的穩(wěn)定性,在方向盤轉(zhuǎn)矩處于死區(qū)范圍(方向盤接近或已回到中間位置)內(nèi)進行阻尼控制,適當加重方向盤的阻力,增加駕駛員在高速轉(zhuǎn)向時的手感。同時,高速行駛時,由于路面偶然因素的干擾引起的側(cè)向加速度較大,傳到方向盤的力矩比低速行駛時要大,為了抑制這種橫擺振動,必須采

44、用主動阻尼控制。當方向盤轉(zhuǎn)向后回到中間位置時,由于電動機的慣性存在,在不加其它控制的情況下,助力系統(tǒng)的慣性比機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的慣性大,轉(zhuǎn)向回正時不容易收斂,此時也需采用阻尼控制。采用阻尼控制時,只需將電動機輸出為制動狀態(tài),就可使電動機產(chǎn)生阻尼效果,即利用電動機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反電動勢形成阻礙電動機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的阻尼轉(zhuǎn)矩。 1.5.2回正控制 回正控制是為改善轉(zhuǎn)向回正特性的一種控制模式。汽車在行駛過程中轉(zhuǎn)向時，由于轉(zhuǎn)向輪注銷后傾角和主銷內(nèi)傾角的存在，使得轉(zhuǎn)向輪具有自動回正的作用。隨著車速的提高，回正轉(zhuǎn)矩增大，而輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)卻減小，二者綜合作用使得回正性能提高。根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動的方向可

45、以判斷轉(zhuǎn)向盤是否處于回正狀態(tài)?；卣刂浦饕怯糜诘退傩旭?，此時電動機控制電路實行斷路，即四個晶體管均處于截止狀態(tài)，保持機械系統(tǒng)原有的回正特性。對于高速行駛，為防治轉(zhuǎn)向戶政超調(diào)，采用阻尼控制方式。 1.5.3 助力控制 助力控制是在轉(zhuǎn)向過程（轉(zhuǎn)向角增大）中為減輕轉(zhuǎn)向盤的操縱力，通過減速機構(gòu)把電動機轉(zhuǎn)矩作用到機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（轉(zhuǎn)向軸、齒輪、齒條）上的一種基本控制模式。該控制利用電動機轉(zhuǎn)矩和電動機電流成比例的特性，有轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器檢測的轉(zhuǎn)矩信號和由車速傳感器檢測的車速信號輸入控制器單片機中，根據(jù)預測的不同車速下“轉(zhuǎn)矩-電動機助力轉(zhuǎn)向目標電流表”，確定電動機助力的目標電流，通過對反饋電流與電動機

46、目標電流相比較，利用PID調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)，輸出PWM信號到驅(qū)動回路，以驅(qū)動電動機產(chǎn)生合適的助力。 開 始 輸入比較緩沖寄存器1的值 初始化定時器端口 使能中斷 定時器1中斷設(shè)置 設(shè)定定時器1配置寄存器 設(shè)定計數(shù)緩沖寄存器1的值 設(shè)定緩沖寄存器1的值 更新倒計時寄存器1的值 定時器1使能 結(jié) 束 PWM控制程序流程圖 1．6 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障現(xiàn)象以及正確使用方法 轉(zhuǎn)向沉重多是由于轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)不起作用引起的，它與轉(zhuǎn)向機械部分無 關(guān)。導致轉(zhuǎn)向沉重的具體原因有： 1．液壓系統(tǒng)油量不足、油路密封

47、性能差、有空氣進入液壓系統(tǒng)內(nèi)部、液壓泵的齒輪泵腔磨損嚴重或帶動液壓泵的皮帶齒輪損壞，這些都可導致轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)不起作用。 2．轉(zhuǎn)向跑偏現(xiàn)象多是由于檢修轉(zhuǎn)向機時裝配或調(diào)整不當引起的，特別是轉(zhuǎn)向機渦輪蝸桿及液壓油分配閥的裝配與調(diào)整不當，都能引起轉(zhuǎn)向跑偏。 3．轉(zhuǎn)向發(fā)擺現(xiàn)象多是由于轉(zhuǎn)向鏈接機構(gòu)松曠、前輪定位不當及兩前輪胎的差異引起的。 4．轉(zhuǎn)向時有異響噪聲多是由于驅(qū)動皮帶輪松曠、固定轉(zhuǎn)向泵的螺栓松動或儲寸 器的頁面過低引起的。 不少司機在駕駛帶有助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛時，時常會將方向打死，這樣做很容易對助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)造成損失。 使用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（包括機械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電控式液壓助力轉(zhuǎn)向

48、），若將方向打到頭，助力系統(tǒng)內(nèi)的液壓油因方向打死，通道接近封閉，造成泵軸轉(zhuǎn)動皮帶傳遞至發(fā)動機。如果這是發(fā)動機是怠速情況，很容易造成怠速不穩(wěn)或熄火。通常在液壓助力轉(zhuǎn)向泵上有一個壓力感應(yīng)器，它會把壓力情況傳到行車電腦（ECU），行車電腦會加大發(fā)動機的噴油量，提高轉(zhuǎn)速，防止熄，但行車電腦所給出的加大噴油量是有限的，如果方向打死時間過長，發(fā)動機最終還是會因轉(zhuǎn)速過低而熄火，這時，駕駛員通常會人為地加大油門，這樣做會使助力泵的油路系統(tǒng)壓力過高，造成助力泵壽命減短或損壞。而使用電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，若方向長時間處于打死狀態(tài)，極易造成電動機燒毀。 正確使用轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法為：打方向時不要將方向打死，如果發(fā)

49、現(xiàn)方向打到死，要稍微回一下方向，這樣不僅不影響轉(zhuǎn)向效果，而且還能保護助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不受損壞。如果注意聽的話，當把方向打死時，發(fā)動機的聲音和助力泵（或電動機）的聲音會和平常情況下有所不同，稍微會一點兒方向，這種聲音就會消失。無論是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，海華絲電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，若遇到必須將方向打死的情況， 打死方向的時間盡量不要超過5S。 1.7 EPS試驗臺架的介紹 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗臺架可以精確地模擬在高速中不同路面狀況下，路面對輪胎的沖擊作用以及由此而引起的輪胎動載荷的變化：可以測量不同車速、級路面狀況下的輪胎回正力矩的大小，據(jù)此可以重新設(shè)計EPS的助力特性。通過臺架實驗可以探索電動機的

50、助力規(guī)律，檢驗助力控制程序的運行效果，分析EPS與汽車協(xié)調(diào)性能之間的關(guān)系。電動助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒炁_包括三個部分，分別為臺架部分、助力電動機的控制系統(tǒng)和信號采樣分析系統(tǒng)。 1、輪胎負重加載箱 2、前輪定位均分梁 3、動力輸入裝置 4、輪距測量滾動臺 5、滾動臺限位導向機構(gòu) 6、激振器 7、齒輪齒條轉(zhuǎn)向裝置 電動助力轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)圖 臺架試驗總體結(jié)構(gòu)框圖 1.7.1 臺架的主要部件裝置包括： 1．一套齒輪齒條式電動助力轉(zhuǎn)向裝置（帶轉(zhuǎn)矩傳感器和助理電動機） 2．自行設(shè)計開發(fā)的EPS控制器ECU 3．研究PCI-1713數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一套 4．帶調(diào)速控制器的調(diào)速電機

51、一臺，用于驅(qū)動輪胎的轉(zhuǎn)動 5．脈沖信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生與調(diào)速電機相應(yīng)的車速信號 6．用于測量輪胎唉轉(zhuǎn)向力矩和回正力矩大小的轉(zhuǎn)矩測量滾動臺 7．附屬設(shè)備，包括蓄電池、電源開關(guān)等 實驗開始后，信號采樣分析系統(tǒng)自動啟動。采樣系統(tǒng)的PC機兼視試驗臺的各種傳感器的信號變化。一旦轉(zhuǎn)動方向盤，齒條帶動輪胎主銷作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)矩測量滾動臺的四根拉力彈簧被拉緊，轉(zhuǎn)向負荷隨著轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的變化而變化，直至達到該行駛工況下所能達到的最大值。隨著轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的增加，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號逐漸增大，當其超過開始助力的門限制時，電控系統(tǒng)指令電動機開始助力，電動機的工作電流的大小由控制程序根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號、車輛行駛速度、車輛負重載

52、荷、路況確定。當一個轉(zhuǎn)向周期結(jié)束后數(shù)據(jù)集系統(tǒng)會繪制出轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角以及電流變化，在不同負重載荷、路況情況下的變化曲線。分析電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力效果、助力特性曲線的變化情況。 1.7.2 實驗數(shù)據(jù)的采集 對實驗數(shù)據(jù)的采集和分析是臺架試驗的重要環(huán)節(jié)，是分析和改進所研究的EPS系統(tǒng)的重要依據(jù)。一般使用的數(shù)據(jù)采集卡是臺灣研發(fā)的PCI-1713數(shù)據(jù)采集卡。PCI-1713具有12位的A/D轉(zhuǎn)換器，最高采樣數(shù)據(jù)達到100KHZ，它可用作32個單通道的數(shù)據(jù)采集，也可用作16個雙通道的數(shù)據(jù)采集。同時，還配有相應(yīng)的開發(fā)程序，用戶可在此基礎(chǔ)上進行采樣的相關(guān)設(shè)置，如采樣通道的選取、采樣的頻率以及

53、觸發(fā)方式等。 1.7.3 實驗目的 臺架實驗主要目的是所設(shè)計的控制器的可行性和所研究的控制策略的有效性。在實驗過程中，一方面可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計的控制器存在的問題，改進控制器的功能；調(diào)試所編寫的軟件，完善系統(tǒng)軟件功能。另一方面可以研究分析所采用的控制策略的有效性和穩(wěn)定性，為EPS控制策略的進一步研究奠定基礎(chǔ)。此外還要對設(shè)計的EPS進行以下規(guī)定的性能實驗。 (1) .輸入、輸出特性實驗 將被試裝置安裝在試驗臺架上，系統(tǒng)工作正常，吧輸出端剛性固定或加彈性 載荷，設(shè)定不同車速，分別向兩個方向勻速轉(zhuǎn)動輸入軸，轉(zhuǎn)到輸入力矩至設(shè)定值位止，同時記錄各個車速下輸入力矩與輸出力矩關(guān)系曲線。做出不同車速

54、下的轉(zhuǎn)向手動特性；分別測出不同車速下左右最大轉(zhuǎn)動力矩；分別計算出各車速下曲線的對稱度。 (2) .助力電流特性實驗 將被實驗裝置安裝在試驗臺架上，系統(tǒng)工作正常。勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，使輸入端載荷達到額定載荷，設(shè)定不同車速，記錄輸入載荷與電流變化關(guān)系。做出不同車速下的電流特性；分別測出各車速下最大行程時的左右最大電流。 (3) .反向沖擊實驗 將被試裝置安裝在試驗臺架上，系統(tǒng)工作正常，當轉(zhuǎn)向盤處于直線行駛位置時，在轉(zhuǎn)向器輸入端施加一個角階躍輸入，時間不超過10毫秒，記錄沖擊時的電流響應(yīng)時間和方向。 1.7.4 電動機電流傳感器的標定 由直流電動機特性可知，電動機輸出轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比

55、，因此助力電流 是表征電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性的重要參數(shù)之一。被試電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU，在其與電動機連接的回路中串聯(lián)一精密電阻，通過運算放大電路來測量該電阻兩端電壓即得到參與控制計算的反饋Md, 所以要求與電動機串聯(lián)的電阻阻值很小，且阻值不隨環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生較大變化。 1.7.5 轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 根據(jù)作用轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)矩信號和車速信號控制電動機沉聲相應(yīng)的助力轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)矩傳感器的輸出特性（轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)矩Ts與輸出電壓Uo的關(guān)系）對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。進行轉(zhuǎn)矩傳感器輸出特性試驗時，固定轉(zhuǎn)向管柱下端，將轉(zhuǎn)矩標定盤固定在轉(zhuǎn)向盤上，左右連續(xù)加載和卸載，

56、測得該系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩傳感器輸出電壓與加載轉(zhuǎn)矩Ts的關(guān)系。 該傳感器的輸出特性呈良性的線性，轉(zhuǎn)向盤在中間位置（未施加作用力）時，傳感器的輸出電壓為2.5V ；轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到左、右極限位置時，傳感器的輸出電壓分別為1.1V和3.9V，轉(zhuǎn)矩傳感器的標定系數(shù)為10N.m/V。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器可根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器輸出地電壓的大小（=2.5V、>2.5V或<2.5V）判斷是否在進行轉(zhuǎn)向及其轉(zhuǎn)動的方向。 1.7.6 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)臺架試驗的結(jié)論： (1).相同車速下，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力值從死區(qū)至飽和點隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩的增加 基本呈現(xiàn)性增大。 (2).相同負載下，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力曲線斜率隨車速

57、的增加而減小。當車 速超過80KM/H，電動機助力很小，且?guī)缀醪浑S車速而變化。 (3).電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩傳感器以2.5V作為輸出零點，左右呈線性變化，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到左右極限位置時，輸出電壓分別為1.1V和3.9V。 (4).為提高轉(zhuǎn)向盤中間位置時的路感，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩死區(qū)范圍為+-1N.M，及在此轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，電動機不提供助力。 致 謝 本文在劉偉濤老師的悉心指導下完成的，他嚴謹治學態(tài)度令我深感欽佩，對我學習上的幫助使我終身難忘，在論文完成之際表示衷心的感謝和誠摯的敬意。在畢業(yè)設(shè)計期間，老師淵

58、博的理論知識和敏捷的思維，嚴謹求實、刻意創(chuàng)新的治學精神，工作踏實、對事業(yè)無私奉獻的作風，使我受益匪淺。在此向劉老師表示衷心的感謝，并致崇高的敬意！ 感謝老師提供此課題，給我提供了一個做關(guān)于汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)科學研究的機會。感謝汽車教研室的老師們，為我提供了良好的學習研究環(huán)境！他們誨人不倦的敬業(yè)，深深的感染了我。從他們身上我學會了該如何去做科學研究，并體會到了科學研究的真正意義和價值。他們不但是傳授科學知識的導師，同時也是傳授人生觀、價值觀的良師益友。 同時，感謝在論文撰寫過程中提出過寶貴的建議的陸興旺同學，在計算機、英語方面給與的幫助的錢杰和雷虎、夏楠同學，對所有在完成論文過程中提供過幫

59、助和支持老師和同學們表示深深的謝意。 最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參與論文答辯的各位老師表示深深感謝。 僅以此文獻給所有曾經(jīng)關(guān)心和幫助過我的老師和朋友們! 參考文獻 1．余卓平，孟濤等。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢[J]汽車技術(shù)，2005(9)． 2．吳浩。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模及其助力特性的研究[D]吉林大學碩士論文，2003(2) 3．吳定才．汽車電子控制系統(tǒng)構(gòu)造與維護。北京-人民交通出版社，2000年9月 4．麻有良，丁家棟。汽車電器與電子控制系統(tǒng)，北京-機械工業(yè)出版社，2003年1月 5．楊孝劍，何仁，苗立東。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力學分析與控制研究

60、，合肥工業(yè)大學碩士學位論文，2003年 6．馮櫻，肖生發(fā)。汽車電子控制式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展。湖北汽車工業(yè)學院學報 ，2001年3月 7．李書龍，徐超。汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)硬件設(shè)計。2004年2月 8．吳文江，溫立志。汽車電動轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)研究。石家莊鐵道學院學報。2004年3月 9．孫仁云，汽車電器與電子控制技術(shù)。機械工業(yè)出版社，2004年 10．王菊，汽車線控專項技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展前景。高等教育出版社。2002年 11．林逸，施國標， 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力控制策略的研究。汽車技術(shù)。2002年月 12．龔小平，杜志強．動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展的新動向［ J。上海汽車，2003 13．張輝，唐厚軍．汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計［ J］。工業(yè)控制計算，2001