電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與分析報(bào)告

1、目錄前言 3第 1 章概述. 71.1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 71.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷程 71.3 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) 81.4 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無功損耗研究的重要性 91.5 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及發(fā)展趨勢(shì) 9第二章電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 112.1 控制器. . 122.2 傳感器. 122.3增壓電機(jī) 13第三章 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略與驗(yàn)證 153.1 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略 153.2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略試驗(yàn)驗(yàn)證 19第四章以飛度汽車為例，說明電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理及故障診斷 244. 1本田飛度轎車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 24電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)診斷 27第五章 電動(dòng)助力

2、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無功耗探討 285. 1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗狀況 285.2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗路徑分析 285.3 無功損耗指標(biāo)研究 325.4 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能方法探討 33第六章 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 356.1 舒適特性. 356.2 安全特性. 36第七章未來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 397.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理 397.2.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) 407.3 汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 417.4 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性 417.5 汽車線控轉(zhuǎn)向技術(shù)前景 42第 8 章：基于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)無線轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的假設(shè). 448.1 技術(shù)基礎(chǔ). 448.2 現(xiàn)實(shí)模型. . 44第 9

3、章結(jié)束語. 47參考文獻(xiàn). . 48配件部分EPS系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備彩圖第一部分 49Part 2 外語翻譯（想稱霸世界的小車企） 50第三部分 原文外文翻譯 55前言自19世紀(jì)末汽車誕生以來的100多年里，汽車工業(yè)從無到有，以驚人的速度發(fā)展，書寫了人類現(xiàn)代文明史上的重要篇章。汽車是數(shù)量最多、最普遍、活動(dòng)范圍最廣、運(yùn)輸量最大的現(xiàn)代交通工具?？梢哉f，沒有任何機(jī)械產(chǎn)品能像汽車那樣對(duì)社會(huì)產(chǎn)生如此廣泛而深刻的影響。汽車從“無馬車”的雛形，經(jīng)過無數(shù)次的精心雕琢，演變成精致的高薪科技產(chǎn)品。近20年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、設(shè)計(jì)理論、檢測(cè)技術(shù)、新材料、工藝技術(shù)等方面的成就，不僅改變了汽車的外觀，也改變了汽車產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能

4、。汽車產(chǎn)品的現(xiàn)代化，首先是汽車運(yùn)行的電子控制。 1980年代初期，電子設(shè)備僅占汽車成本的2%，而現(xiàn)在，在一些高級(jí)汽車上，這一指標(biāo)已超過15%。電子設(shè)備可用于提高性能并自動(dòng)化汽車中的幾乎所有系統(tǒng)。例如，電控發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、帶電子驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)（ETS）的電控自動(dòng)變速器、制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、智能懸架、速度感應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ SSS）、電控防撞系統(tǒng)、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）等應(yīng)用大大提升了安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、通過性、平順性。近年來，人們對(duì)汽車的安全性、舒適性和可靠性提出了更高的要求，特別是對(duì)主動(dòng)安全性提出了更高的要求。轉(zhuǎn)

5、向系統(tǒng)是汽車主動(dòng)安全最關(guān)鍵的總成，因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究顯得尤為重要。一個(gè)好的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅大大提高了汽車的主動(dòng)安全性，而且對(duì)提高汽車的舒適性、通過性、乘坐舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性等方面也起著非常重要的作用。一個(gè)優(yōu)秀的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是評(píng)價(jià)車輛性能的重要指標(biāo)之一。如何設(shè)計(jì)汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操控性能，一直是我國汽車技術(shù)人員、汽車制造商和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。尤其是在汽車高速行駛、駕駛員不專業(yè)化、車流密集的今天，汽車的控制設(shè)計(jì)對(duì)于更多不同層次的駕駛員來說非常重要。與傳統(tǒng)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，通過對(duì)無功損耗的研究發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能量損失的方式，無功損失轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概念，電

6、動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的理論模型更具有實(shí)用價(jià)值。在無功損耗的基礎(chǔ)上，研究線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和無線轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更具理論性、實(shí)用性和可行性。在寫這篇文章的過程中所追求的目標(biāo)是盡量做到理論性和實(shí)用性兼?zhèn)洌M可能地應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中。在寫這篇文章的過程中，王愛紅老師給了我很多指導(dǎo)，提出了很多寶貴的意見和建議。在這里我要表達(dá)我誠摯的謝意。由于本論文非常貼近實(shí)際，將對(duì)人們的生活，特別是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)起到一定的指導(dǎo)作用。但是因?yàn)樯婕暗姆矫嫣啵瑔栴}也太多，受限于我自己的水平，很難深入分析到嚴(yán)謹(jǐn)全面。另外，由于時(shí)間倉促，資料匱乏，以及自身水平的限制，存在很多不足甚至錯(cuò)誤。也希望同學(xué)們和老師們批評(píng)指正。 概括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

7、已被廣泛使用。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）由控制器、方向盤扭矩傳感器、車速傳感器、電流傳感器（在控制器中）、助力電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)、機(jī)械轉(zhuǎn)向器和電池組成. EPS的控制系統(tǒng)主要由控制器、傳感器和信號(hào)處理電路、增壓電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路組成。詳細(xì)闡述了飛度汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成、工作原理和故障診斷方法。本文通過對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗的分析，指出了能耗的途徑，提出了無功損耗的指標(biāo)，并探討了節(jié)能的途徑。同時(shí)提出了一種實(shí)用的測(cè)試方法和理想的按需轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概念，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。從舒適功能和安全功能兩個(gè)方面探討了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)軟件的發(fā)展趨勢(shì)；從結(jié)構(gòu)、工作原理、功能和可靠性等方面介紹了未來

8、主要的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：電力控制轉(zhuǎn)向摘 要電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）由控制器、方向盤扭矩傳感器、速度傳感器、電流傳感器（在控制器中）、電動(dòng)機(jī)和減速器、機(jī)械轉(zhuǎn)向器和電池等 EPS控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器和信號(hào)處理電路、電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路等介紹了FIT汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成和工作原理。詳細(xì)，并為其提供故障診斷方法。本文將電能消耗分析了動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，提出了評(píng)估不可用功的指標(biāo)，并討論了節(jié)能方法。此外，提出了一種切實(shí)可行的測(cè)試方法，并介紹了理想的“按需”轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概念。對(duì)設(shè)計(jì)節(jié)能型電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)很有幫助。從舒適性功能和安全功能方面探討了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)軟件的

9、發(fā)展趨勢(shì)，從動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、功能和可靠性等方面探討了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)軟件的發(fā)展趨勢(shì)。未來，將引入線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 控制 節(jié)能第一章概述1.1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在行車過程中，需要根據(jù)駕駛員的意愿經(jīng)常改變汽車的行駛方向，這就是所謂的汽車轉(zhuǎn)向。就我們常見的輪式汽車而言，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的方式是駕駛員使用一套專門設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)，使汽車的轉(zhuǎn)向軸（通常是前軸）上的車輪（方向盤）相對(duì)于車輪偏轉(zhuǎn)。汽車的軸線。某個(gè)角度。汽車在直線行駛時(shí)，方向盤往往會(huì)受到路面橫向干擾力的影響，自動(dòng)偏轉(zhuǎn)以改變?cè)瓉淼男旭偡较颉＿@時(shí)，駕駛者也可以利用這一機(jī)構(gòu)，使方向盤向反方向偏轉(zhuǎn)，從而恢復(fù)汽車原來的行駛方向。這套用于改

10、變或恢復(fù)汽車行駛方向的特殊機(jī)構(gòu)稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。因此，車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用是保證車輛按照駕駛員的意愿進(jìn)行轉(zhuǎn)向和駕駛。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向能量的不同可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能量，其中所有的傳力部件都是機(jī)械的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是利用駕駛員的體力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力作為轉(zhuǎn)向能量的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。一般情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需的能量只有一小部分是由駕駛員提供的，大部分是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過轉(zhuǎn)向加力燃燒室提供的。但是，當(dāng)轉(zhuǎn)向助力裝置發(fā)生故障時(shí)，駕駛員一般應(yīng)該能夠獨(dú)立承擔(dān)汽車的轉(zhuǎn)向任務(wù)。因此，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)向助

11、力裝置而形成的。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定主動(dòng)安全的關(guān)鍵總成。如何設(shè)計(jì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操縱性能，一直是我國汽車技術(shù)人員、汽車制造商和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。尤其是近年來，隨著汽車高速化、駕駛員不專業(yè)化、車流密集化的趨勢(shì)，汽車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于更多不同層次的駕駛員來說顯得尤為重要。1.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展歷程傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)行由駕駛員控制。通過轉(zhuǎn)向齒輪和一系列桿傳遞到方向盤的圓盤在 1940 年代被轉(zhuǎn)向。此后，為了減輕駕駛員的體力負(fù)擔(dān)，在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS），由于工作可靠、技術(shù)成熟，至今仍被廣泛使用。近年來，由于電子技

12、術(shù)的發(fā)展，越來越多的電子元件被用于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電液動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）是在液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。由于驅(qū)動(dòng)部分與發(fā)動(dòng)機(jī)分離，降低了油耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能；驅(qū)動(dòng)電機(jī)由控制單元控制，因此助力特性可根據(jù)轉(zhuǎn)向速度、車速等參數(shù)設(shè)計(jì)為可變助力特性。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS) 是一種機(jī)械系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上添加了電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。電動(dòng)助力取代了液壓助力系統(tǒng)。與液壓助力系統(tǒng)相比，除節(jié)能外，取消液壓系統(tǒng)減少了安裝空間，提高了環(huán)保性能，在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的各種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，改變了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳遞特性，有效地減輕了駕駛員的身體負(fù)擔(dān)，提高了車輛的穩(wěn)定性。汽車技術(shù)和電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新進(jìn)步，使汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)

13、歷了機(jī)械轉(zhuǎn)向、液壓助力轉(zhuǎn)向、電控液壓助力轉(zhuǎn)向到今天的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的發(fā)展過程。與目前汽車使用的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢(shì)。因此，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向已成為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。1.3 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)際上是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了電機(jī)作為動(dòng)力源，主要由控制器、方向盤扭矩傳感器、車速傳感器、助力電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)組成，機(jī)械式舵機(jī)、離合器和電池等組成。與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)中的電機(jī)只在需要轉(zhuǎn)向輔助時(shí)工作，而汽車大部分時(shí)間正常行駛時(shí)電機(jī)不工作，因此能耗非常小，和傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)由液壓泵、管路和油缸組成。為了保壓，無論是否需要轉(zhuǎn)向助力，系統(tǒng)

14、都必須始終處于工作狀態(tài)，能耗相對(duì)較高。本田飛度轎車采用了目前比較成熟的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)，所以本文以本田飛度實(shí)車為例，介紹電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理和故障維修診斷。在發(fā)展初期，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅作為微型汽車的應(yīng)用，專注于降低油耗，很難安裝液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。目前，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用。目前有幾款新車型配備了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。如：普銳斯、本田飛度、大眾途安、長安雨燕等。 起初，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出了更高的要求，使汽車在可靠性、安全性和舒適性上更高。希望它能夠擁有更優(yōu)越的硬件，更強(qiáng)大的軟件，并能進(jìn)一步集成為新功能，加入更強(qiáng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向，擁有更強(qiáng)更好的被動(dòng)安全功能。整套系統(tǒng)由廠家提供給整車廠家，

15、可直接安裝；對(duì)于不同的成套系統(tǒng)，廠家一并提供給整車廠家，可直接安裝；可通過軟件修改所需的不同轉(zhuǎn)向輔助要求，方便快捷。1.4 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無功損耗研究的重要性電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向與液壓助力轉(zhuǎn)向的節(jié)能對(duì)比研究較多。雖然定量結(jié)果不同，但節(jié)能效果的定性結(jié)論是一致的。事實(shí)上，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并不是真正的按需轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的例子是，當(dāng)電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)（相當(dāng)于舵）狀態(tài)時(shí)，它也會(huì)消耗電能以提供必要的輔助，但它不對(duì)外作用。因此，有必要對(duì)該系統(tǒng)的能耗進(jìn)行深入分析，探索進(jìn)一步的節(jié)能途徑。本文主要討論和研究電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的無功損耗。當(dāng)能量緊張，汽車自身攜帶的能量有限時(shí)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不會(huì)竊取汽車的能量。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

16、的無功損耗對(duì)于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用尤為重要。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能量來自汽車上的電源（電池或發(fā)電機(jī)）。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)消耗的能量不僅用于外部做功，還會(huì)消耗一部分。在研究過程中，我們通過對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機(jī)能耗的分析，得出了降低能耗的方法，提出了衡量無功損耗的指標(biāo)，節(jié)能的技術(shù)方法提出，提出了能量按需轉(zhuǎn)向的理想概念。這為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或助力電機(jī)的節(jié)能設(shè)計(jì)提供了有益的思路。1.5 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及發(fā)展趨勢(shì)詳細(xì)研究電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及發(fā)展趨勢(shì)，主要通過電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制原理以及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略的研究從電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的調(diào)心算法入手。進(jìn)行深入的分析和研究。電動(dòng)助力

17、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要集中在汽車的舒適性、安全性和可靠性方面的研究。國外的電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無論是扭矩傳感器、電機(jī)還是ECU ，都會(huì)有性能更好的硬件，功能更強(qiáng)大，可靠性更高。隨著車輛現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的發(fā)展，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將集成許多新功能，如主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向、自動(dòng)泊車等，從而進(jìn)一步提高車輛的安全性和舒適性。隨著技術(shù)的成熟，電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ Steering通過線- SBW ）將是這些功能的好工具。隨著“冗余設(shè)計(jì)”和“離合器”理念的引入，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性得到了極大的提升， SBW必將成為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的替代品。第六章電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)隨著汽車底盤控制系統(tǒng)的發(fā)展，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被賦予了更

18、多的使命。希望他能整合更多的功能，讓我們的車輛更舒適、更安全。發(fā)展初期，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只是作為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的替代品，應(yīng)用于注重降低油耗、安裝難度大的微型車上。目前電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用，很多新車都配備了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，如普銳斯、本田飛度、大眾途安、鈴木雨燕等。在過去的兩年里，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向幾乎不可抗拒地取代了液壓助力轉(zhuǎn)向。人們開始對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出更高的要求，希望它能夠擁有更優(yōu)越的硬件、更強(qiáng)大的軟件，也希望能夠進(jìn)一步集成新的、更主動(dòng)的功能。6.1 舒適功能不同升壓特性圖的存儲(chǔ)和選擇針對(duì)特定車型，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可完美匹配。但在同一系列車型中，由于配置不同，車型也有很多不同，性

19、能也有很大的變化。同一組主曲線無法滿足同系列不同車型的需求。即使是同一車型，由于駕駛員的駕駛習(xí)慣不同，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要特性也有不同的要求。因此，有必要在ECU中存儲(chǔ)多種助力特性圖，以供整車廠商和駕駛員選擇。自動(dòng)泊車功能在車庫停車時(shí)，由于停車面積小，駕駛員必須反復(fù)調(diào)整車輛的位置，才能將車輛準(zhǔn)確地停在停車位。為了減輕駕駛員的操控負(fù)擔(dān)，自動(dòng)泊車系統(tǒng)可以根據(jù)車輛周圍的環(huán)境情況自動(dòng)控制方向盤的角度和速度，從而實(shí)現(xiàn)車輛的泊車和存放。通過本系統(tǒng)的運(yùn)行，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)停車和倉儲(chǔ)兩種日常典型情況：一個(gè)。車位與道路平行；灣。停車位與道路垂直。6.2 安全功能(1) 主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向功能的實(shí)現(xiàn)可以

20、基于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)?；陔妱?dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)，必須保證控制系統(tǒng)的運(yùn)行不干擾駕駛員的正常轉(zhuǎn)向操作。因此，需要對(duì)現(xiàn)有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使電機(jī)的轉(zhuǎn)向操作和駕駛員的轉(zhuǎn)向操作獨(dú)立進(jìn)行。 ，互不干擾。解決方法是在轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向小齒輪之間串聯(lián)一個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)向柱的角度輸入通過太陽輪傳遞給轉(zhuǎn)向小齒輪，轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸入角度傳遞給轉(zhuǎn)向小齒輪。通過齒圈到達(dá)轉(zhuǎn)向小齒輪。主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向可以執(zhí)行以下功能：a、線路的保持功能該系統(tǒng)采用CCD攝像頭和實(shí)時(shí)圖像處理算法，在駕駛員因各種不可抗拒的原因（如如醉酒、疲勞駕駛等），系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)分為兩級(jí)：系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲和閃燈信號(hào)；當(dāng)駕駛員沒有反應(yīng)

21、時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)一步振動(dòng)方向盤和座椅。如果駕駛員沒有對(duì)所有的報(bào)警信號(hào)做出反應(yīng)，線路保持系統(tǒng)將自動(dòng)接管車輛，以確保安全駕駛。b、側(cè)風(fēng)補(bǔ)償功能車輛高速行駛時(shí)，若有側(cè)風(fēng)干擾，車輛會(huì)偏離正常行駛方向。側(cè)風(fēng)補(bǔ)償功能可在車輛受到側(cè)風(fēng)干擾時(shí)，施加與側(cè)風(fēng)方向相反的方向盤轉(zhuǎn)角，修正車輛的偏航，使車輛保持直線行駛狀態(tài)，使車輛獲得更高的側(cè)風(fēng)安全性.側(cè)風(fēng)擾動(dòng)的檢測(cè)可以通過多種方法實(shí)現(xiàn)，其中最有效的是使用風(fēng)壓傳感器。圖 22 顯示了風(fēng)壓傳感器的示意圖。圖24 風(fēng)壓傳感器示意圖傳感器可以安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙上方或車頂上。側(cè)風(fēng)的大小由應(yīng)變儀測(cè)量，側(cè)風(fēng)的方向由電位器測(cè)量。檢測(cè)側(cè)風(fēng)的側(cè)風(fēng)力和方向，可以清楚地看出側(cè)風(fēng)對(duì)車輛操縱穩(wěn)定性的影響

22、。這時(shí)，只要對(duì)車輛的前輪施加一個(gè)轉(zhuǎn)向角，就可以產(chǎn)生輪胎產(chǎn)生的橫擺力矩和側(cè)風(fēng)產(chǎn)生的橫擺力矩。平衡，這達(dá)到了我們需要的理想狀態(tài)。C。對(duì)面道路防剎車跑偏功能當(dāng)車輛在對(duì)面道路上緊急制動(dòng)時(shí)，即使車輛配備了ABS，車輪也不會(huì)抱死，但由于左右車輪的路面附著系數(shù)不同，左右車輪的制動(dòng)力矩是不同的。 ，必然會(huì)出現(xiàn)剎車跑偏現(xiàn)象。此時(shí)，可以通過橫擺率傳感器和橫向加速度傳感器測(cè)量車輛的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，然后通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向功能反饋給主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向控制器，給前輪施加合適的轉(zhuǎn)向角，糾正車輛的偏航，使車輛返回安全行駛方向。圖 23 顯示了控制系統(tǒng)的框圖圖25 主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)框圖其中，是方向盤轉(zhuǎn)角；是車輛前輪角度；

23、r 為車輛橫擺率； y是車輛橫向加速度。低附著系數(shù)道路穩(wěn)定性控制功能在附著系數(shù)較低的道路上（如冰雪路面），如果車輛橫向加速度過大，會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)情況（達(dá)到側(cè)滑極限），可應(yīng)用于車輛前輪.附加的，改進(jìn)的前輪拐角，將車輛的橫向加速度控制在極限值以下，從而提高車輛在低附著系數(shù)路面上的穩(wěn)定性。相關(guān)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)表明，將控制功能應(yīng)用到車輛上后，即使是見習(xí)司機(jī)，也能輕松在冰雪路面上行駛。(2)可變傳動(dòng)比系統(tǒng)當(dāng)采用可變比系統(tǒng)時(shí)，轉(zhuǎn)向比根據(jù)車速而變化。在低速時(shí)，可以使用較小的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比來提高車輛的機(jī)動(dòng)性，并減少駕駛員在車庫停車時(shí)必須操作方向盤的轉(zhuǎn)數(shù)。在高速行駛時(shí)，使用較大的傳動(dòng)比可以讓駕駛者輕松控制車輛，而不會(huì)過于緊張

24、。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的大小也與方向盤轉(zhuǎn)角的大小有關(guān)。在中間位置（on-center），采用較大的傳動(dòng)比，降低駕駛員的操縱強(qiáng)度；在較大的轉(zhuǎn)角（偏心）下，采用較小的傳動(dòng)比來減少駕駛員的控制線盤的轉(zhuǎn)數(shù)。變傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能可以在改進(jìn)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。第七章未來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)-線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)( HPS) 和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ( EPS )。 .7.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理線控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無功損耗的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。兩者都使用電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行器，但兩者有本質(zhì)的區(qū)別：在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，方向盤有轉(zhuǎn)向柱、方向盤等機(jī)械連接；而在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，方向盤與方向盤之間沒有機(jī)

25、械連接。圖 24 顯示了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間的比較。(a) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (b) 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖 26 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的比較。在預(yù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，駕駛員施加在方向盤上的轉(zhuǎn)向角由轉(zhuǎn)向角傳感器測(cè)量在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由轉(zhuǎn)向角傳感器測(cè)量并由駕駛員施加在轉(zhuǎn)向上的轉(zhuǎn)向角信號(hào)輪子通過一個(gè)轉(zhuǎn)換成合適的傳動(dòng)比后，作為控制方向盤的參考角度；同時(shí)，扭矩傳感器測(cè)得的方向盤上的轉(zhuǎn)向阻力矩反饋給方向盤下方的電機(jī)，產(chǎn)生合適的反作用力。扭矩，讓駕駛者獲得滿意的操控力感。7.2.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)a 提高汽車的機(jī)動(dòng)性在前輪轉(zhuǎn)向控制中，可以任意設(shè)定傳動(dòng)比，對(duì)隨車速變化的參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，使汽車的轉(zhuǎn)向特性

26、隨車速的變化而變化。這樣，駕駛員負(fù)擔(dān)部分的傳統(tǒng)人車閉環(huán)系統(tǒng)由控制器完成，減輕了駕駛員的負(fù)擔(dān)，提高了汽車系統(tǒng)對(duì)駕駛員轉(zhuǎn)向輸入和人車閉環(huán)的影響。系統(tǒng)必須采取主動(dòng)。安全。b 提高汽車的穩(wěn)定性電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以控制前輪的轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制的功能，達(dá)到更理想的效果，并可與其他主動(dòng)安全設(shè)備如ABS、DASR、TCS、車輛動(dòng)態(tài)控制、防撞、單輪轉(zhuǎn)向、軌跡跟蹤、自動(dòng)橫向?qū)Ш降裙δ芘c自動(dòng)駕駛相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的整體控制，提高汽車的整體安全性。c 改善駕駛者的路感由于方向盤和轉(zhuǎn)向輪之間沒有機(jī)械連接，因此駕駛員的路感由控制單元模擬。在調(diào)校力矩控制方面，可以從信號(hào)中提取能夠反映汽車實(shí)際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為方

27、向盤調(diào)校力矩的控制變量，使方向盤只提供向駕駛員提供有用的信息，從而為駕駛員提供有用的信息。提供更真實(shí)的道路感d 其他優(yōu)勢(shì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅在需要轉(zhuǎn)向時(shí)才從電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力。同時(shí)省略了傳動(dòng)效率極低的皮帶傳動(dòng)，降低了油耗、能源和廢氣排放。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了液壓助力，避免了液壓油泄漏、液壓油管、油封等廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有轉(zhuǎn)向柱，因此在設(shè)計(jì)車輛時(shí)無需將其留在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)獲得了相應(yīng)的安裝空間，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間利用率。同時(shí)，轉(zhuǎn)向柱的缺失降低了在發(fā)生車輛碰撞時(shí)對(duì)駕駛員造成傷害的風(fēng)險(xiǎn)。在集成主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向時(shí)，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可在必要時(shí)（如側(cè)風(fēng)干擾、車輛側(cè)滑等）快速修正方向盤，保證車輛的穩(wěn)定性，不干擾駕駛

28、員的轉(zhuǎn)向控制。這是現(xiàn)有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。7.3、汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，必須實(shí)現(xiàn)和解決以下關(guān)鍵問題。a 由于方向盤和車輪之間沒有機(jī)械連接，因此必須模擬提供駕駛員路感的方向盤定位扭矩。如何生成駕駛員能夠感知的汽車實(shí)際行駛狀態(tài)，是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須解決的問題之一。b 如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)性能，使駕駛員可以輕松地沿著期望的軌跡駕駛汽車?？刂破髦锌刂扑惴ū仨毥鉀Q的另一個(gè)關(guān)鍵問題c 目前，電子元件還沒有達(dá)到機(jī)械元件那樣的可靠性水平。如何保證系統(tǒng)在電子元件出現(xiàn)故障后仍能實(shí)現(xiàn)基本的轉(zhuǎn)向功能，即如何保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行非常重要。這也是目前線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最突出的問題。7.4 線控

29、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開發(fā)過程中最大的麻煩就是可靠性問題。由于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中方向盤與方向盤之間沒有直接的機(jī)械連接，當(dāng)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，車輛將無法保證轉(zhuǎn)向功能，處于失控狀態(tài)的控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，電子控制系統(tǒng)的可靠性不斷提高。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，引入了大量“冗余設(shè)計(jì)”概念，如：傳感器冗余、電機(jī)冗余、車載電源系統(tǒng)冗余等。等，顯著提高了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性。圖 25 顯示了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)的典型表示。圖 25 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為了保證線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有充足的電力供應(yīng)，并且為了防止停電，必須使用更安全的42V電源系統(tǒng)。方向盤下方放置了兩個(gè)轉(zhuǎn)向傳感器，以確保能夠識(shí)別駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。方向盤電機(jī)電源采用雙向

30、冗余設(shè)計(jì)：為保證方向盤電機(jī)在損壞時(shí)也能施加回位扭矩，在方向盤下方安裝扭簧或第二個(gè)安裝了方向盤電機(jī)。為保證車輛前輪具有轉(zhuǎn)向能力，采用雙向轉(zhuǎn)向電機(jī)。相應(yīng)地有兩個(gè)轉(zhuǎn)向傳感器。在ECU和控制軟件的設(shè)計(jì)中也采用了冗余設(shè)計(jì)的思想。由于采取了上述措施，大大提高了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性。7.5、汽車線控轉(zhuǎn)向技術(shù)前景目前，汽車線控轉(zhuǎn)向技術(shù)基本成熟，但阻礙線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普及的最重要因素之一是可靠性，仍然無法在可靠性和成本之間取得平衡.即使是最笨拙的方法兩個(gè)相互監(jiān)督的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也可以解決這個(gè)問題，但代價(jià)是成本增加。但我們認(rèn)為，隨著電子產(chǎn)品成本的降低，崩盤完全有可能落到大眾可以接受的范圍內(nèi)。盡管幾乎所有國家汽車法規(guī)都要

31、求駕駛員和轉(zhuǎn)向輪之間存在機(jī)械連接，但線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)尚未上市。但只要廠家能有足夠的證據(jù)證明線控考慮到系統(tǒng)的安全性和可靠性，他還是完全有可能獲得上市許可的。但隨著未來汽車的主要趨勢(shì)：小排量汽車（LEV）、混合動(dòng)力汽車（HEV）、燃料電池汽車（FCEV）、電動(dòng)汽車（EV）等四大汽車的主要發(fā)展方向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)帶來更廣闊的前景。第八章基于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)無線轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的假設(shè)8.1 技術(shù)基礎(chǔ)近年來，隨著電子技術(shù)和控制理論的飛速發(fā)展，主動(dòng)懸架、ABS、ASR、DYC等底盤控制技術(shù)在汽車上得到廣泛應(yīng)用。這些技術(shù)的采用顯著改善了車輛的動(dòng)態(tài)特性，特別是在非線性和極端條件下的動(dòng)態(tài)特性，在車輛安全性和舒適性方面取得了良好的效

32、果。 4WS、ARC等系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用，提高了汽車的響應(yīng)特性，改善了汽車在線性區(qū)域的動(dòng)態(tài)特性。 EHPS、EPS等動(dòng)力輔助系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用，改善了汽車轉(zhuǎn)向的力控制特性，減輕了駕駛員的轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)。但是，汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)始終處于機(jī)械傳動(dòng)階段。由于轉(zhuǎn)向比是固定的，因此汽車的轉(zhuǎn)向特性會(huì)隨著車速而變化。駕駛員必須提前對(duì)汽車轉(zhuǎn)向特性的幅值和相位的變化進(jìn)行一定的操作補(bǔ)償，以控制汽車按照自己的意愿行駛。 .如果方向盤與方向盤通過控制信號(hào)連接，即采用電子無線轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，則設(shè)計(jì)汽車的方向盤轉(zhuǎn)角與方向盤轉(zhuǎn)角的關(guān)系（角傳遞特性）車輛轉(zhuǎn)向）可以得到改善，從而減少駕駛員的 可以提高人車閉環(huán)系統(tǒng)的性能。由于無線轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了方向盤與方向盤之間的機(jī)械連接，徹底擺脫了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的種種局限。為