电动助力转向系统阻尼特性分析及测试方法
第37卷第5期 2015-05(上
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电动助力转向系统阻尼特性分析及测试方法
The analysis and test method of damping characteristics
for electric power steering system李绍松 1,2, 牛加飞 2, 于志新 2, 李连京 2, 钟博浩 2
LI Shao-song1,2, NIU Jia-fei2, YU Zhi-xin2, LI Lian-jing2, ZHONG Bo-hao2
(1. 长春工业大学汽车工程研究院 , 长春 130012; 2. 长春工业大学机电工程学院 , 长春 130012 摘要:电动助力转向(Electric Power Steering,EPS在提供转向助力、减轻驾驶员操纵负担的同时,也能够提高汽车转向性能和驾驶舒适性,进而提高汽车的主动安全性。建立EPS系统仿真验证平台,分析阻尼补偿控制对汽车转向性能影响,结果表明阻尼补偿控制通过设定阻尼补偿控制系数,可改善EPS动态响应及回正性能。提出EPS系统阻尼特性测试方法,准确获得转向系统阻尼系数,为EPS阻尼补偿控制系数的设定提供参数依据。
关键词:电动助力转向;阻尼特性;阻尼补偿系数中图分类号:U461.6 文献标识
码 :A 文章编号:1009-0134(201505(上-0099-03Doi:10.3969/j.issn.1009-
0134.2015.05(上.28
收稿日期:2014-12-03
作者简介:李绍松 (1986 -, 男 , 讲师 , 博士 , 研究方向为汽车动力学仿真与控制。
0 引言
EPS 系统作为电子技术与转向系统相结合的产物, 紧扣现代汽车发展的低碳、环保、安全三大主题 [1]
,在提供助力、减轻驾驶员操纵负担的同时,也能够提高汽车转向性能,以其优越的性能和特点有逐步替代液压助力转向的趋势
[2~4]
。
EPS 系统增加了转向电机及减速机构,大幅地增加了转向系统的阻尼,这给驾驶员转向过程中带来了更大的“ 粘滞” 感觉,这种感觉的强弱可以通过对转向助力电机施加阻尼补偿力矩来调整 [5]。此外, EPS 阻尼控制对提高汽车高速行驶时横摆角速度的收敛性,改善转向稳定性有重要作用 [6]。
转向系统阻尼力矩表示为转向系统阻尼系数与转向小齿轮角速度的乘积,随着转向盘转速的变化而变化,转向系统阻尼系数的确定多借鉴参考文献。因此,本文提出 EPS 阻尼特性测试方法,基于 K&C试验台测试转向系统阻尼系数,为 EPS 阻尼补偿控制系数的设定提供依据。
1 EPS 系统仿真验证平台
EPS 系统仿真验证平台是指具有 EPS 系统的乘用车动力学模型,包括基于Matlab/Simulink建立的 EPS 控制系统模型和 CarSim 软件中的车辆模型。 EPS系统仿真验证平台结构框图如图 1所示。
1. 电机电枢电压 ;
2. 电机电流 ;
3. 转向盘力矩 ;
4. 车速 ;
5. 转向小齿轮角速度 ;
6. 电机助力矩
图 1 EPS系统仿真验证平台结构框图
EPS 系统仿真验证平台中, EPS 控制系统模型输出电机助力矩给 CarSim 车辆模型, CarSim 车辆模型对 EPS 控制系统模型的输出包括转向盘力矩、车速和转向小齿轮角速度,实现 Matlab 与 CarSim 的联合仿真,下面分别对这两部分进行介绍。
1.1 EPS 控制系统模型
1.1.1 EPS 控制器
EPS 控制器功能框图如图 2所示,包括 EPS 基本助力控制和电机补偿控制两部分。
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图 2 EPS控制器功能框图
EPS 基本助力控制功能实现时,采用多点折线拟合曲线助力特性,在获得曲线型助力效果的同时,减少系统的计算量,更容易在控制器中实现 [7]
。 EPS 电机补偿控制包括电机惯量、阻尼和摩擦补偿控制,主要基于车速、电机角速度和角加速度信号确定补偿控制电流,对 EPS 基本助力控制电流进行修正,降低 EPS 电机及减速
机构的惯量、阻尼和摩擦对转向性能的影响 [8,9]。最后, 通过 PID 控制器确定电机的电枢电压,控制电机产生助力,消除电机目标电流与实际电流的偏差。
1.1.2 电机模型
电机模型的输入是转向小齿轮角速度和电机电枢电压,输出则是电机电流和电机助力矩。电机及其减速机构的转动惯量、阻尼和摩擦分别等效到 CarSim 转向系统的相应参数中。因此,电机模型的表达式如下: m t T K i =? (1
p u R i K G ωω=?+??
(2
式中:T m 为电机输出力矩; K t 为电机转矩系数; i 为电机电流; u 为电机电枢电压; R 为电机内阻;ωp 为转向小齿轮角速度; G 电机减速机构减速比。 1.2 CarSim 车辆模型
CarSim 是专门针对车辆动力学的仿真软件,软件适用于乘用车的建模仿真,车辆的操纵稳定性分析,并能够实现与 Matlab/Simulink的相互调用。这些特点为 EPS 系统阻尼特性分析,提供了可靠的车辆动力学模型。本文选择了与 EPS 试验车尺寸相近的 CarSim 车辆参数和总成设置,表 1列出了车辆模型的主要参数。
2 EPS 系统阻尼特性分析
EPS 系统阻尼特性对转向性能影响分析时,试验工况选择转向角阶跃输入和低速回正试验。
转向角阶跃试验时,车速 100km/h,阶跃幅值 30deg ,起跃时间小于 0.2秒。有无阻尼补偿控制的转向盘力矩对比曲线,如图 3所示。可以看出,在基本助力控制的基础上引入阻尼补偿控制后,转向盘力矩的第一
个峰值从 4.06Nm 下降到 3.89Nm ,超调量从 15%减小到 10.2%。
结果表明:适当的阻尼补偿控制能够改善 EPS 系统的动态性能,减小快速转向时转向盘力矩超调量。
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图 3 有无阻尼补偿控制时转向盘力矩对比曲线
低速回正试验时,汽车以车速 30km/h直线行驶,
在 5s 时对转向盘进行一定的力矩输入,稳定数秒后撒手回正,转向盘转角对比曲线如图 4所示。看以看出施加阻尼摩擦补偿控制后,撒手回正时方向盘残留角度由 25deg 降低到 20deg ,降低了
5deg 。结果表明, EPS 阻尼补偿控制能够改善 EPS 汽车的回正性能。
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图 4 有无阻尼补偿控制时转向盘转角对比曲线
3 EPS 系统阻尼特性测试方法
综上, EPS 系统阻尼特性对快速转向时 EPS 系统动态响应及汽车回正性能有重要影响。实车调试过程中,需要根据驾驶员主观感觉确定阻尼补偿控制系数随车速的变化规律,标定过程比较繁琐。通过 EPS 系统阻尼特性测试, 获得转向系统阻尼系数,为实车标定提供参数依据。
表 1 车辆模型的主要参数参数数值质心至前轴距离 1.04m 质心至后轴距离1.56m 质心至地面距离 0.54m 前后轮距 1.60m 整车质量 1231kg 簧载质量
1111kg 簧载质量绕车身纵轴转动惯量 288kgm 2、转动惯量 2031.4kgm 2轮胎尺寸
185/65R15
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3.1 EPS 系统阻尼特性测试方法
转向系统阻尼特性测试时,将转向机器人安装于转向盘上,保证转向盘处于中间位置。关闭转向助力,开启转向机器人,驱动转向盘左右两个方向转动,旋转角度为三角波输入,转向盘转角输入速度为 100~600deg/s(100deg/s递增,峰值为距离转角死点 30deg 位置,每次试验两个周期。
获取各转向盘转速下,转向盘力矩与转向盘转角的时域数据,并分别对转向盘力矩和转向盘转角时域数据进行截止频率 2Hz 的低通滤波处理。并分别对各转
向盘转速下左、右两个方向的转向盘力矩在 [-360deg, 360deg]转角范围内做线性拟合。以转向盘转角输入速度 100deg/s和 600deg/s为例,转向盘力矩相对转向盘转角的变化拟合曲线分别如图 5和图 6所示。
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图 5 100deg/s时转向盘力矩变化拟合曲线
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图 6 600deg/s时转向盘力矩变化拟合曲线
3.2 EPS 系统阻尼特性测试结果
各转向盘转速下,左、右转两个方向转向盘力矩在 [-360deg, 360deg]转角范围内线性拟合直线的截距,为转向盘到转向轮部分的转向阻力矩,包括系统摩擦力矩与阻尼力矩,具体数值如表 2所示。
绘制左、右两个方向,转向阻力矩相对转向盘转速的变化曲线,如图 7所示,斜率即为转向系统阻尼系数,数值为 0.29Nms/rad。
4 结束语
1建立 EPS 系统仿真验证平台,进行转向角阶跃和低速回正仿真试验。试验结果表明,阻尼补偿控制可改善 EPS 系统动态响应和回正性能。
2基于 K&C试验台进行不同转向盘转速输入试验,获取各转向盘转速下,转向盘力矩与转向盘转角的
时域数据。
3绘制各转向盘转速下,左、右两个方向的转向阻力矩相对转向盘转速的变化曲线,斜率即为转向系统阻尼系数。
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表 2 不同转向盘转速下左右两侧转向阻力矩转向盘转速 (deg/s
左侧转向阻力矩
(Nm
右侧转向阻力矩
(Nm
1003.66-3.492003.81-3.713004.01-3.86400
4.12-4.025004.23-4.11600
4.36
-4.20
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图 7 转向阻力矩相对转向盘转速的变化曲线
电动助力转向系统阻尼特性分析及测试方法
作者:李绍松 , 牛加飞 , 于志新 , 李连京 , 钟博浩 , LI Shao-song, NIU Jia-fei, YU Zhi-xin, LI Lian-jing , ZHONG Bo-hao
作者单位:
李绍松,LI Shao-song(长春工业大学汽车工程研究院,长春 130012; 长春工业大学机电工程学院,长春
130012 , 牛加飞,于志新,李连京,钟博浩,NIU Jia-fei,YU Zhi-xin,LI Lian-
jing,ZHONG Bo-hao(长春工业大学机电工程学院,长春,130012 刊名:制造业自动化
英文刊名:Manufacturing Automation年,卷(期:
2015(9
引用本文格式:李绍松 . 牛加飞 . 于志新 . 李连京 . 钟博浩 . LI Shao-song. NIU Jia-fei. YU Zhi-xin. LI Lian-jing. ZHONG Bo-hao 电动助力转向系统阻尼特性分析及测试方法 [期刊论文]-制造业自动化 2015(9
电动助力转向系统设计剖析
电动助力转向系的设计 1 引言 电动助力转向系统（EPS,Electric Power Steering）是未来转向系统的发展方向。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种工况下都能提供转向助力的特点。正是这些优点，电动助力转向系统作为一种新的转向技术，将挑战大家都非常熟知的、已具有50多年历史的液压转向系统。 电动助力转向系统是于20世纪80年代中期提出来的。该技术发展最快、应用较成熟的当属TRW转向系统和Delphi Sagiaw （萨吉诺）转向系统，而Delphi Sagiaw （萨吉诺）转向系统又代表着转向系统发展的前沿。她是一个于20世纪50年代把液压助力转向系统推向市场的，从此以后，Delphi转向发展了技术更加成熟的液压助力系统，使大部分的商用汽车和约50%的轿车装备有该系统。现在,Delphi转向系统又领导了汽车转向系统的一次新革命--电动助力转向系统。 电动助力转向系统符合现代汽车机电一体化的设计思想，该系统由转向传感装置、车速传感器、助力机械装置、提供转向助力电机及微电脑控制单元组成。 该系统工作时，转向传感器检测到转向轴上转动力矩和转向盘位置两个信号，与车速传感器测得的车速信号一起不断地输入微电脑控制单元，该控制单元通过数据分析以决定转向方向和所需的最佳助力值，然后发出相应的指令给控制器，从而驱动电机，通过助力装置实现汽车的转向。通过精确的控制算法，可任意改变电机的转矩大小，使传动机构获得所需的任意助力值。 EPS在日本最先获得实际应用，1988年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统，并装在其生产的Cervo车上，随后又配备在Alto上。此后，电动助力转向技术得到迅速发展，其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司，美国的Delphi公司，英国的Lucas公司，德国的ZF公司，都研制出了各自的EPS。 电动助力转向系统将最新的电力电子技术和高性能的电机控制技术应用于汽车转向系统，能显著改善汽车动态性能和静态性能、提高行驶中驾驶员的舒适性和安全性、减少环境的污染等。因此，该系统一经提出，就受到许多大汽车公司的重视，并进行开发和研究，未来的转向系统中电动助力转向将成为转向系统主流，与其它转向系统相比，该系统突出的优势体现在： （1）降低了燃油消耗。 （2）增强了转向跟随性。 （3）改善了转向回正特性。 （4）提高了操纵稳定性。 （5）提供可变的转向助力。 （6）采用"绿色能源"，适应现代汽车的要求。 （7）系统结构简单，占用空间小，布置方便，性能优越。 （8）生产线装配性好。
减振器阻尼特性仿真及结构参数影响分析_黄安贻_图文(精)
第 37卷第 6期 2013年 12月 武汉理工大学学报 (交通科学与工程版 J o u r n a l o f W u h a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y (T r a n s p o r t a t i o n S c i e n c e &E n g i n e e r i n g V o l . 37 N o . 6 D e c . 2013 减振器阻尼特性仿真及结构参数影响分析 黄安贻 1, 2 施宇锋 1 (武汉理工大学机电工程学院 1 武汉 430070 (武汉理工大学华夏学院 2 武汉 430223 摘要 :通过对一种双缸式减振器液力系统进行分析 , 应用液压流体力学理论建立了其数学模型 , 在 MA T L A B /S i m u l i n k 中搭建了减振器仿真模型并进行仿真 , 其仿真结果与实验结果符合较好 . 在此基础上利用该减振器仿真系统分析了减振器几个结构参数对减振器阻尼特性的影响 , 以指导减振器的设计从而较快地获得最合适的结构参数和最优的阻尼特性 . 关键词 :减振器 ; 阻尼特性 ; 仿 真 ; 结构参数影响中图法分类号 :U 463. 33 d o i :10. 3963/j
. i s s n . 2095-3844. 2013. 06. 016收稿日期 :2013-08- 10黄安贻 (1965- :男 , 工学博士 , 教授 , 主要研究领域为机械工程控制与测试、智能仪器仪表、机电一体化系统、复杂曲面精密测量与重构等 0引言 减振器是车辆悬架系统的重要组成部分 , 其阻尼特性直接影响着整车的平顺性与操纵稳定性 . 为与开发的新车型相匹配 , 经常要根据减振器阻尼特性要求对其进行调整或重新设计 . 传统的减振器设计方法是以阻尼特性为参考指标 , 在大量的减振器试验过程中 , 不断试凑得到减振器结 构参数 [1-
汽车电动助力转向机构的设计
汽车电动助力转向机构的设计 引言 在汽车的发展历程中，转向系统经历了四个发展阶段：从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。 装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统[1]。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。
第1章概述 1.1电动助力转向的优点 与传统的转向系统相比，电动助力转向系统最大的特点就是极高的可控制性，即通过适当的控制逻辑，调整电机的助力特性，以达到改善操纵稳定性和驾驶舒适性的目的。作为今后汽车转向系统的发展方向，必将取代现有的机械转向系统、液压助力转向系统和电控制液压助力转向系统[2]。 相比传统液压动力转向系统，电动助力转向系统具有以下优点： （1）只在转向时电机才提供助力，可以显著降低燃油消耗 传统的液压助力转向系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力。而电动助力转向系统只是在转向时才由电机提供助力，不转向时不消耗能量。因此，电动助力转向系统可以降低车辆的燃油消耗。 与液压助力转向系统对比试验表明：在不转向时，电动助力转向可以降低燃油消耗2.5%；在转向时，可以降低5.5%。 （2）转向助力大小可以通过软件调整，能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性，回正性能好。传统的液压助力转向系统所提供的转向助力大小不能随车速的提高而改变。这样就使得车辆虽然在低速时具有良好的转向轻便性，但是在高速行驶时转向盘太轻，产生转向“发飘”的现象，驾驶员缺少显著的“路感”，降低了高速行驶时的车辆稳定性和驾驶员的安全感。 电动助力转向系统提供的助力大小可以通过软件方便的调整。在低速时，电动助力转向系统可以提供较大的转向助力，提供车辆的转向轻便性；随着车速的提高，电动助力转向系统提供的转向助力可以逐渐减小，转向时驾驶员所需提供的转向力将逐渐增大，这样驾驶员就感受到明显的“路感”，提高了车辆稳定性。
汽车电动助力转向系统(EPS)硬件设计
内容摘要 电动助力转向( Electric Power Steering, 简称EPS) 作为一种新型转向系统, 因其具有节能、环保等优点而受到世界各大汽车公司和企业的青睐, 它将逐步取代传统的液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering, 简称HPS) 。 本文以传统的转向柱助力式EPS 为研究对象, 建立EPS系统数学模型,给出了汽车电动助力系统的动力学方程。根据电动助力转向系统的工作原理及控制器可靠设计的关键技术，设计了以P87C591 单片机为主控单元的EPS系统，系统采用闭环电流控制方案, 利用目标电流技术调节电机端电压达到控制电机电流力矩的目的。EPS 控制器采用模块化设计，把信号处理电路和功率驱动电路进行分层设计,以增强系统的抗干扰能力和可靠性。在进行PWM 驱动频率的选择时，考虑开关时电流脉峰对开关管及电动机安全的影响。最后通过研究分析了EPS系统的经济性、系统硬件电路板空间与发热功耗及可靠性合理地选择散热片及其参数,提高了驱动效率和稳定运行能力。 实验表明, 该系统具有良好的电动助力特性, 满足电动助力转向要求,证明了这种系统在实际应用中的有效性。 关键词 电动助力转向; 单片机; H桥驱动; PWM斩波; 控制系统
Hardware Design of the Electric Power Assisted Steering System 050607337 Zhangqiang Instructor：Helinlin Associate professor Abstract Electric power steering is a new power steering technology for vehicles. Merit such as energy conservation , environmental protection that the person has accepts the respectively big automobiles of world company and the enterprise favour , home and abroad developing trend is to use electric power-assistance to change to the hydraulic pressure power-assistance vergence substituting tradition step by step. The mathematic model the main body of a book is established systematically with dyadic EPS of the tradition vergence post power-assistance for the object of study,has given an automobile out electric systematic power-assistance dynamics equation , has combined classics control theory and the optimization algorithm, the parameter carries out validity in applying to reality having studied , testifying this system on systematic power-assistance. This paper presents an elect ricpower steering system controlled by P87C591 microp rocessor. The motor given torque is computed by expertcontrol system. The practical output torque is closed-loop controlled.
汽车电动助力转向系统的设计
汽车电动助力转向系统的设计 第1章绪论 1.1 汽车转向系统简介 汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。 转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性、和行驶安全性。目前汽车转向技术主要有七大类：手动转向技术（MS）、液压助力转向技术（HPS）、电控液压助力转向技术（ECHPS）、电动助力转向技术（EPS）、四轮转向技术（4WS）、主动前轮转向技术（AFS）和线控转向技术（SBW）。转向系统市场上以HPS、ECHPS、EPS应用为主。电动助力转向具有节约燃料、有利于环境、可变力转向、易实现产品模块化等优点，是一项紧扣当今汽车发展主题的新技术，他是目前国内转向技术的研究热点。 1.1.1 转向系的设计要求 (1) 汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧 滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。 (2) 汽车转型行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到 直线行驶位置，并稳定行驶。 (3) 汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生共振，转向盘没有摆动。 (4) 转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生 的摆动应最小。 (5) 保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。 (6) 操纵轻便。 (7) 转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。 (8) 转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。 (9) 在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向 系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
电动助力转向系统的研究与分析报告
目录 前言 (3) 第一章概述 (7) 1.1 汽车转向系统 (7) 1.2 汽车转向系统的发展历史 (7) 1.3 电动助力转向系统优点 (8) 1.4 电动助力转向系统无功损耗研究的重要性 (9) 1.５电动助力转向系统及发展趋势 (9) 第二章电动助力转向系统结构 (11) 2.1 控制器 (12) 2.2 传感器 (12) 2.3 助力电机 (13) 第三章电动助力转向系统的控制策略及验证 (15) 3.1 电动助力转向系统的控制策略 (15) 3.2电动助力转向系统的控制策略试验验证 (19) 第四章以飞度车为例说明电动助力转向系统工作原理及故障诊断 (24) 4.1 广州本田飞度轿的电动助力转向系统工作原理 (24) 4.2 电动助力转向系统的诊断 (27) 第五章电动助力转向系统无功耗的探讨 (28) 5.1 电动助力转向系统的能耗现状 (28) 5.2电动助力转向系统的能耗途径分 析 (28)
5.3无功损耗指标的研究 (32) 5.4电动助力转向系统节能方法的探讨 (33) 第六章电动助力转向系统得技术发展趋势 (35) 6.1舒适性功能 (35) 6.2 安全功能 (36) 第七章未来的转向系统----线控转向系统 (39) 7.1线控转向系统的结构和工作原理 (39) 7.2．线控转向系统的优点 (40) 7.3 汽车线控转向系统的关键技术 (41) 7.4 线控转向系统可靠性问题 (41) 7.5 汽车线控转向技术的前景展望 (42) 第八章基于线控转向系统技术——对无线转向系设想 (44) 8.1 技术基础 (44) 8.2 现实模型 (44) 第九章结束语 (47) 参考文献 (48) 附件部分 第一部分EPS系统试验设备彩照 (49) 第二部分外语翻译（欲称霸全球的小型汽车公司） (50) 第三部分外语翻译原文 (55)
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汽车电动助力转向沉重 故障排除精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
国家职业资格全省统一鉴定 汽车俢理工高级技师论文 （国家职业资格一级） 论文题目：汽车电动助力转向沉重故障排除 姓名： 身份证号： 准考证号： 所在省市：广东省茂名市 所在单位： 汽车电动助力转向沉重故障排除 【摘要】文章主要介绍了电动助力转向系统由于线路故障造成转向沉重故障的排除，由于其故障是发生在小车连续行驶大约半小时后，故障点极其隐蔽，笔者通过深入了解整个电动助力系统的组成和工作原理，各个部件检测试验，分析产生的故障的原因，故障得到排除。
【关键词】电动助力转向系统（EPS）；转向盘沉重；接触不良 一、故障现象 一辆来厂维修的吉利远景汽车，车主反映，该车在连续行驶半小时左右就会出现转向沉重。经试验，该车冷车并无故障，行驶约半小时后助力转向系统无助力输出，造成转向沉重。该车配备的是电动助力转向系统。 二、 三、电动助力转向系统（EPS） 电动助力转向系统，是由控制模块代替液压助力泵的一个转向助力系统。由于它是由电子控制，电路复杂，技术性强，且故障隐蔽，难于发现，因此，分析、研究电动助力转向系统的组成和故障检测的方法，对于本人及有关维修人员，提高维修技术水平，准确快速地排除汽车故障具有一定的参考意义。 电动助力转向系统由电子控制车速传感器，发动机转速传感器，扭矩传感器，方向机上的转向电机，各线路连接以及ECU组成，简称EPS。EPS是一种机电一体化新一代汽车智能助力转向系统。汽车在不同工况下转向时，通过电子控制装置，使转向助力电机产生所需的辅助助力，达到操纵稳定、转向轻巧、行使安全，使驾驶员行车有良好的路感。该产品具有结构精巧、紧凑、节能、环保等特点，是当今汽车助力转向中最人性化的产品。 （一）工作原理 当转动方向盘，扭矩通过输入轴被传递到扭力杆，扭力杆为弹性轴，相对输出轴产生角位移，输入轴和输出轴之间产生角位移差，
汽车电动助力转向系统结构及其工作原理分析
本科毕业（设计）论文 （2012届） 题目汽车电动助力转向系统结构及其工作原理分析教学院系机械与交通学院专业车辆工程学生姓名 指导教师 评阅人 2012年6月3日
汽车电动助力转向系统结构及其工作原理分析 摘要：在汽车的发展历程中，转向系统经历了由机械式转向系统发展为液压助力转向系统，电控液压助力转向系统和电动助力转向系统的四个阶段。汽车电动助力转向系统与传统的机械、液压助力转向系统相比具有转向灵敏、能耗低、与环境的兼容性好、成本低等优点。在很多高端车上都装有EPS，因此，开发EPS（Electric Power Steering）具有很大的实际意义和商业价值。电动助力转向系统主要由控制部分、执行部分和程序这三个部分组成，控制部分主要由信号采集电路、单片机和信号发送电路组成。其中单片机是控制部分的核心部件，信号采集电路采集到的转矩和车速信号送单片机处理后，单片机再发出控制信号给信号发送电路，经过驱动电路驱动电机转动。执行部分主要由电机、减速机构和电磁离合器的组成。它起着转向辅助动力的产生，传递和中断的作用。本文详细分析了汽车电动助力转向系统的结构、工作原理、故障维修以及它的发展趋势系统地介绍了汽车电动助力转向系统。从而得出，电动助力转向系统具有操作轻便、省力的优点。 关键词：电动助力转向，单片机，电机控制
Electric power steering system structure and working principle Abstract:In the course of development of the automobile, the steering system has gone through four stages of mechanical steering system, the development of hydraulic power steering system, electronically controlled hydraulic power steering system and electric power steering system. Electric power steering systems and traditional compared to the mechanical, hydraulic power steering system with steering sensitivity, low energy consumption, and environmental compatibility, low cost. In many high-end car is equipped with EPS, and therefore, the development of EPS has great practical significance and commercial value. The electric power steering system by the control part of the operative procedures of these three components, the control part of the signal acquisition circuit, micro-controller and signal transmission circuit. Where the micro-controller is the core component of the control section to send single-chip processing of the torque and speed signals collected by the signal acquisition circuit, micro-controller and then control signals to the signal transmission circuit through the drive circuit drive motor rotation. The executive part of the main motor, reducer, the composition of the bodies and the electromagnetic clutch. It plays a steering auxiliary power generation, transmission and interrupt the role. This paper analyzes the structure of the automotive electric power steering system, the working principle, fault repair, and its development trend of a systematic introduction to the automotive electric power steering system. Thus obtained, the electric power steering system, easy operation, Key words: electric power steering SCM motor control。
电动助力转向系统发展现状研究
电动助力转向系统发展现状研究 文章系统地阐述了电动助力转向系国内外发展现状，并分析了电动助力转向系统的优势。 标签：电动助力转向系统；EPS；转向系统 目前，作为新型主动转向系统等转型系统都是基于电动助力转向系统基础开发起来的。因此，对于电动助力转向系统的发展就显得尤为重要。随着科技成果的发展，电子类产品在汽车上的应用将更加广泛，电动助力转向系统在汽车上的应用必将成为未来的前进必然趋势。 1 电动助力系统国外发展现状 电动助力转向系统的出现还要追溯到上世纪八十年代末，随着电子行业的飞速发展，电动助力转向系统作为机电一体化的代表，将电机与电子产品相结合，对汽车的驾驶系统进行了提升，在满足了驾驶员对操縱系统轻便型的同时，并保证了驾驶员对路感的把握性，因此得到了广泛的应用[1]。同时，也使汽车更加的环保。取消的液压助力转向系统中的液压油部分，降低了液压油泄漏对环境污染的可能。综合以上所说的优点和在实际驾驶过程中的高品质的操纵性，电动助力转向系统表现出了非常大的优势。 日本是最早研发电动助力转向系统的国家，将EPS系统率先在微型汽车上进行应用。铃木公司在1988年第一个将EPS系统安装在了奥拓这款汽车中。几年之后，Honda公司在这个领域也得到了突破，同年将高级跑车Acura NSX的助力系统也安装了EPS，从而使得该款汽车的全球市场中处于优势地位[2]。 随着EPS系统技术得到广泛的认可，先后有多家汽车公司开始对EPS系统投入研究，如英国卢卡斯、日本三菱汽车、大发汽车公司、德国ZF、德尔福公司和美国天合公司。德尔福公司的产品用于大众波罗、欧宝318i和菲亚特Punto 等车型上安装了电动助力转向系统，三菱在其生产的Minic上配备了EPS系统日本大发也在它Mira车型上配备了EPS系统，本田的Accord上也己经选装了EPS系统进行安装。直至今日这些公司的电动助力转向系统在国际市场中仍然占有着广大的市场份额。 从电动助力转向系统出现到现在的30余年时间里，EPS系统得到了飞速的发展。从最开始的电动助力转向系统仅在汽车低速的停车状态时动作，向全速型进行的发展使汽车在高速行驶时主动添加阻尼控制使汽车在全速下也可进行操纵稳定性控制。应用范围也越来越广，从最开始的中型微、微型汽车上的应用己经向中高档汽车扩展。 近几年来中高档汽车对驾驶的舒适性和安全性的要求更为突出，因此电动助力转向系统需要更加系统的提升，通过汽车多组信号的反馈更精密地对系统进行
电动助力转向系统的设计
电动助力转向系统的设计（初稿） 重庆大学工程硕士学位论文 学生姓名：刁小旭 指导教师：邓兆祥教授 兼职导师：高工 工程领域：车辆工程 重庆大学机械工程学院 二O一一年八月
Research on construction design and comprehensive evaluation about H logistics park in ChongQing. A Thesis Submitted to Chongqing University In Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of Engineering By Wang Chen Supervisor by Prof. Zhu Cai Chao Pluralistic Supervisor by Senior Eng.Mao You Jun Major: M echanical Engineering College of Mechanical Engineering Chongqing University August 2011
重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 铝护套作为高压电缆生产工艺中的重要环节之一，具有铠装、静电屏蔽、阻水和导通故障电流等多种作用。铝护套的质量对保证电缆的安全运行有着重要的作用，这也是本文写作的动因。 铝护套的生产工艺比较多，大致上可以分为：保护焊连续生产工艺、液压铝棒式连续生产工艺以及铝杆式连续挤压生产工艺。由于铝护套生产工艺属于连续生产的项目，需要从铝杆放线、电缆放线、前后牵引以及挤压成型、冷却轧纹、收线成盘等几大部分。面面俱到的进行项目介绍有一定难度，所以本文重点就铝护套成型的定径模及相关工艺进行介绍。 本文依托某大型电缆企业的双铝杆式铝护套挤压机的调试和产品试制，主要分析了铝护套的生产工艺、模具设计。本文通过对各项工艺参数和模具设计的深入分析，运用模具设计理论及材料的合理选择，行成完整的研究方案。 本文的研究结论和成果对国内铝护套生产，在理论和实践两方面有借鉴意义。 关键词：铝护套，连续挤压，模具
电动助力转向系统故障自诊断的研究
电动助力转向系统故障自诊断的研究 2007-09-24 08:23:04 作者：qichejishu来源：浏览次数：0 网友评论 0 条 一、引言 转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性和行驶安全性。实践证明电动助力转向系统... 一、引言 转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性和行驶安全性。实践证明电动助力转向系统（EPS）具有节能、成本低和便于控制，易于装车，提高操纵稳定性和轻便性以及符合机电一体化的要求等优点，正迎合了时代的要求。自从1988年EPS在日本商业化以来，相继得到了国外各大汽车企业的大力开发和广泛应用，不仅用于微型汽车和小型汽车，还广泛应用于轻型汽车及普通型轿车上。国内近几年也得到了相当的重视，也有一些车辆（如昌河北斗星轿车）安装了进口EPS，但还没有自主知识产权的EPS进入市场，从几家研发的产品看出，这其中的因素有很多，特别是车辆在行驶中系统的故障在线监测、故障自诊断和安全防范，以及EPS装车后的行车安全性等方面还不能很好的得到保证。 电动助力转向系统通常由转矩传感器、车速传感器、控制单元、电动机、电磁离合器和减速机构等组成（如图1）。其基本工作原理：转矩传感器测得的方向盘转矩信号和车速信号一同送给控制单元，经控制单元处理和计算以决定电动机助力电流的大小，然后通过电磁离合器和减速机构实现转向助力。
二、故障自诊断的基本原理 故障自诊断系统的作用是监测、诊断电子控制系统各传感器、执行器以及电子控制器（E CU）的工作是否正常。当ECU中某一电路超出规定范围的信号时，自诊断系统就判定该电路及相关的传感器或执行器发生故障，并控制故障指示灯闪烁，目前常用的故障代码指示有二种：一是以闪烁次数和时间长短表示不同故障，如三菱、现代、克莱斯勒、宝马等；二是不同颜色的几盏灯（一般为红、绿灯）闪烁表示不同故障，如本田、日产等。同时将故障信息以故障代码的形式存储到ECU内部的存储器中，然后ECU控制系统采取相应的安全防范措施。故障信息一旦被存储，即使故障已经排除且故障指示灯熄灭，仍将储存在存储器中。消除故障码的方法有二：一是将保险丝盒中的保险丝拔下10S以上；二是将蓄电池搭铁线拆下1 0S以上。 三、电动助力转向系统故障自诊断 1 系统各组成部件的故障辨识 根据EPS系统控制线路（如图2），本文对EPS系统各组成部件进行如下故障诊断。
汽车电动助力转向控制系统控制器设计说明
第一章绪论 电动助力转向系统（Electric Power Steering，缩写EPS）是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元（ECU）等组成。它是近代各种先进汽车上所必备的系统之一。 1.1电动助力转向的发展 从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。 装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。
1.2 电动助力转向的分类： 机械液压助力 机械液压助力是我们最常见的一种助力方式，它诞生于1902年，由英国人Frederick W. Lanchester发明，而最早的商品化应用则推迟到了半个世纪之后，1951年克莱斯勒把成熟的液压转向助力系统应用在了Imperial车系上。由于技术成熟可靠，而且成本低廉，得以被广泛普及。 机械液压助力系统的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力，对转向系统施加辅助作用力，从而使轮胎转向。电子液压助力 由于机械液压助力需要大幅消耗发动机动力，所以人们在机械液压助力的基础上进行改进，开发出了更节省能耗的电子液压助力转向系统。这套系统的转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动，并且在之前的基础上加装了电控系统，使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关，还与车速相关。机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀，新增的电控系统包括车速传感器、电磁阀、转向ECU等。电动助力 EPS就是英文Electric Power Steering的缩写，即电动助力转向系统。电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又
阻尼材料阻尼性能的测试与计算
阻尼材料阻尼性能的测试与计算 陈耀辉 （天津市橡胶工业研究所，天津 !""#""） 摘要：用悬臂梁法与粘弹谱仪（()*+测出的材料本身的弹性模量和损耗因子应基本相同。但多年来大家习惯于使用粘弹谱仪（()*+测量材料本身的振动阻尼特性。很少使用悬臂梁共振法来测量材料本身的振动阻尼特性。且用悬臂梁法测量出来的数据误差较大。本文的目的在于通过计算机分析和样品的测量，找出了满足模量的变化!,!’"-、满足损耗因子变化!,!#-以及使用悬臂梁共振法来测量材料本身的振动阻尼特性，在一定的范围内代替粘弹谱仪（()*+，来满足工程研究需要的样品参数变化范围。 关键词：悬臂梁共振法；粘弹谱仪（()*+；模量；损耗因子 作者简介：陈耀辉，男，天津市橡胶工业研究所高级工程师，自’./"年以来一直从事水下声学材料及阻尼材料性能测量和研究。 前言 通常测量材料本身的粘弹特性使用粘弹谱仪（()*+，对于阻尼，入防振降噪工程使用的则使用悬臂梁共振法来测量其振动阻尼特性0’10!1。悬臂梁共振法通过测出复合板的弹性杨氏模量、弹性剪切模量、损耗因子后，根据复合板的弹性杨氏模量、弹性剪切模量、损耗因子经过数据处理可以算出材料本身的弹性杨氏模量、弹性剪切模量、损耗因子。目前国内使用悬臂梁共振法来测量其振动阻尼特性有两个国家标准： 2345’67"68’..6091和2345’/!#/8!"""071， 二者内容上大同小异，均等效采用美国材料与试 验学会标准*:5);<#68/"、*:5);<#68’..90#1061。理论上来说悬臂梁法与粘弹谱仪（()*+测出的材料本身的弹性模量和损耗因子应基本相同。但多年来大家习惯于使用粘弹谱仪（()*+测量材料本身的振动阻尼特性。很少使用悬臂梁共振法来测量材料本身的振动阻尼特性。其原因固然是一：粘弹谱仪（()*+可以自选频率范围对样品进行强迫振动来测复合板的弹性杨氏模量、弹性剪切模量、损耗因子，而悬臂梁共振法是采用自由共振法来测复合板的弹性杨氏模量、弹性剪切模量、损耗因子，频率不可以任意可选。其二：二者测出的数据无法对上号是另一个主要原因。 本文的目的在于通过计算机分析和样品的测量，试图找出其原因。使用悬臂梁共振法来测量材料本身的振动阻尼特性在一定的范围内代替粘弹
电动助力转向系统故障诊断技术设计
江蘇大學学报 (自然科学版) 2008年1月 第29卷 第1期 Jan.2008 Vol .29 No .1 JO URNAL O F J I ANGSU UN I VERS I TY (Natural Science Editi on ) 电动助力转向系统故障诊断技术设计 郑荣良,刘中良,陈 龙 (江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江212013) 摘要:对电动助力转向系统(EPS )的主要组成部分可能出现的故障进行分析,并根据实践,把电动机过热也视为一种故障.使用硬件电路对扭矩传感器、继电器、离合器进行检测,并把检测结果送 到单片机,这些故障一般是不可自恢复故障,系统不对故障本身进行处理,只是给出了故障代码和警报.对于电动机过热故障,通过实时监测电流大小,提出了以预防为主的故障处理措施,包括建立热系数表和设计过流保护电路.试验表明:通过软件硬件相结合进行故障检测和处理,可以准确地诊断和处理电动助力转向系统常见的故障并有效防止电动机过热. 关键词:汽车;电动助力转向系统;故障诊断;过流;过热;保护电路中图分类号:U463.6 文献标志码:A 文章编号:1671-7775(2008)01-0021-04 Trouble di a gnose of electri c power steeri n g system ZHEN G R ong 2liang,L IU Zhong 2liang,CHEN L ong (School of Aut omobile and Traffic Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang,J iangsu 212013,China ) Abstract:The possible tr oubles of the main parts in Electric Po wer Steering Syste m (EPS )was discussed and analyzed .According t o the p ractice,the overheat of the mot or was als o regarded as a p r oble m.Hard 2ware circuits were used t o diagnose the tr ouble of the t orque sens or,the relay,and the clutch .The result was sent t o the single chi p p r ocess or .The syste m did not deal with such unrecoverable failure,but only gave the tr ouble code and warning .By monit oring the syste m in situ,a p reventive measure was intr oduced t o deal with the overheat of the mot or .The measure includes establishing ther mal coefficient and electric circuit of over 2current p r otecti on .The test result shows that by co mbinati on hard ware and s oft w are,the de 2sign can diagnose and p r ocess the common tr oubles correctly,and p revent the mot or fr om overheating .Key words:vehicle;electric power syste m;tr oubles diagnose;over current;over heat; p r otective electric circuit 收稿日期:2007-06-26 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50475121) 作者简介:郑荣良(1945—),男,江苏镇江人,教授(zrl@ujs .edu .cn ),主要从事汽车电子的研究. 刘中良(1983—),男,江苏连云港人,硕士研究生(liuzhong5853@s ohu .com ),主要从事汽车电子的研究. 电动助力转向系统是一个集电气系统和机械系统为一体的复杂系统,其控制对象的特殊性要求系统发生故障时不允许出现大的误动作,否则将引起严重事故.电动助力转向系统的安全性日益受到 人们的关注[1,2] .为此,在系统设计中就必须考虑故障的检测和处理.文献[3]应用人工神经网络在线检测故障,需要大量的试验数据,且控制算法烦琐. 文献[4]利用线性未知输入观察器(U I O )来检测电子控制转向系统的故障,检测受到车速和电子器件非线性的限制,试验表明并不可靠.文献[5]通过对系统的原始事故分析(PHA )和设计故障模式及其影响分析(DF MEA )来辨识各类故障模式,故障诊断需要进行大量的试验和对原始故障事故的分析,具有较大的破坏性.