文档介绍：汽车计算机控制 —电动转向控制系统
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Contents
电动转向控制系统
1
电动转向控制策略
2
回正控制
转向控制
阻尼控制
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电动转向(EPS)是一种直接依靠电力提供辅助扭矩的动力转向系统,它用电动机提供助力,助力大小和方向由电控单元(ECU)控制,系统主要由扭矩传感器、转角传感器、车速传感器(可与其他系统共用)、电动机、减速机构和电子控制单元等组成。其基本工作原理是:装在转向器上的转角传感器和扭矩传感器测得方向盘的角位移和作用于其上的力矩大小,ECU根据这两个信号,并结合车速信息,按照一定的算法,控制电动机产生相应的力矩来辅助驾驶员转动方向盘。
电动转向系统工作原理简介
电动转向系统结构分类
1转向轴助力式:电机固定在转向轴一侧,通过减速机构与转向轴相连,直接驱动转向轴助力转向。
2小齿轮助力式:电机和减速机构与小齿轮相连,直接驱动齿轮助力转向。
3齿条助力式:电机和减速机构直接驱动齿条提供助力。
4双齿轮结构式:方向盘轴通过小齿轮直接与齿条相连,电机通过减速器经过另外的小齿轮与齿条咬合。
由于电动机驱动齿条比驱动齿轮可以产生更大的转向助力,所以,由电动机驱动齿条进行转向助力更适宜于前轴轴荷较大的汽车。一种由电动机驱动齿条的转向控制系统如图所示,该系统主要由转向盘转动传感器(包括转矩传感器和转速传感器)、控制单元、功率放大器和直流电动机等组成。
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在这种电动转向控制系统中,控制单元根据转向时的车速和转向盘的转矩及转速形成控制决策,集成为一体的转向盘转矩传感器和转速传感器设在转向器中,用于感测驾车者操纵转向盘的转矩和转速。
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ESP系统动力学原理
转向盘转矩及转速传感器的结构及工作原理
转向盘转矩及转速传感器的结构和工作原理如图所示,主要由串接在转向轴与转向器齿轮之间的扭力杆和差分变压器组成。
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转向盘转速传感器为直流发电机,当转向盘转动时,转向轴上的齿轮驱动传动齿轮,由传动齿轮将转向轴的转速放大,然后驱动直流发电机输出电压。直流发电机的输出电压的极性反映了转向盘的转动方向,输出电压的高低则反映了转向盘的转速。
转矩传感器中的扭力杆将作用在转向盘上的转矩传给转向器齿轮时,会发生与传递转矩大小和方向相对应的扭转变形,再利用扭杆上的凸块驱动作为差分变压器铁心的滑套沿扭杆轴向移动,通过改变铁心与差分变压器中两个线圈的耦合程度,使差分变压器中两个次级线圈输出的电压发生变化,再对两个次级线圈的输出电压进行差分运算。差分变压器的输出电压的极性与作用在转向相盘上的转矩方向相对应,输出电压的大小则与作用在转向盘上的转矩大小成正比。采用双回路差分变压器,可以提高转矩传感器的灵敏度和精度,并能改善传感器的温度特性。
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控制单元主要由微处理器、接口电路、稳压电路、转矩校验电路、检测电路和驱动电路等组成。由于驱动电动机所需的功率较大,一般另设独立的功率放大器,功率放大器主要由驱动电路、继电器和场效应管桥式电路组成。控制单元根据各传感器输入的信号按照控制策略控制功率放大器,再由功率放大器控制供给电动机的电流方向和大小,使电动机以预期的方向和转速转动,对转向提供助力。
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控制单元组成
电动转向传动机构
电动转向传动机构如图所示,齿轮齿条转向器的齿条杆从电动机转子的中央穿过,在电动机转子的一端装有一个斜齿轮,与装在壳体内的另一个斜齿轮保持啮合,构成减速传动机构。装在壳体内的斜齿轮通过电磁离合器与球面螺杆接合,球面螺杆又与固定在齿条上的球面螺母配合。当电动机通电转动时,经斜齿轮传动副减速增矩后,通过处于接合状态的离合器驱动球面蜗杆转动,再由球面蜗杆带动球面螺母和齿条杆横向移动,使转向车轮发生相应偏转,实
现转向助力。当控制单元判定不需电动机提供转向助力或控制系统
存在故障时,
使电磁离合器断
电分离,保证驾车
者通过转向盘能够
依靠人力进行转向。