新能源汽車輔助系統(tǒng)課件

新能源汽車技術(shù)第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)Jul,2014新能源汽車技術(shù)第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)Jul,20141新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控制動(dòng)系統(tǒng)電控懸架系統(tǒng)和電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)組成和工作原理2新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.1.1概述1．設(shè)置助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的必要性人們對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求：（1）良好的操縱性。（2）較高的轉(zhuǎn)向靈敏度。（3）轉(zhuǎn)向車輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律正確穩(wěn)定。（4）具有良好的穩(wěn)定操控性。（5）安全可靠性。3新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2．助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類按轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有無(wú)助力可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系按傳力介質(zhì)的不同，可分為:液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向氣壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向4新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3．電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的由來(lái)和特點(diǎn)與液壓和氣壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)比較，EPS具有以下特點(diǎn)。（1）EPS能在各種行駛工況下提供最佳助力;（2）EPS只有在轉(zhuǎn)向時(shí)電動(dòng)機(jī)才提供助力;（3）EPS取消了油泵、傳動(dòng)帶、帶輪、液壓軟管、液壓油及密封件等;（4）EPS沒有液壓回路，比液壓助力系統(tǒng)更易調(diào)整和檢測(cè);（5）EPS不存在滲油問題，可大大降低維修成本，減小對(duì)環(huán)境的污染;（6）EPS與液壓助力系統(tǒng)相比具有更好的低溫工作性能。5新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.1.2EPS系統(tǒng)的基本組成EPS系統(tǒng)主要由三大部分組成:傳感器（車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器）電子控制器ECU執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)機(jī)、電磁離合器、齒輪減速及其傳動(dòng)件）6新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成7新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1．轉(zhuǎn)矩傳感器和車速傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器是為了讓EPS系統(tǒng)獲知駕駛員的駕駛意圖而設(shè)置的傳感器。用于測(cè)量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩大小和方向，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小和方向。目前，采用較多的方案是在轉(zhuǎn)向軸位置上加一個(gè)扭桿，通過測(cè)量扭桿的變形程度來(lái)測(cè)量扭矩。另一種方案是采用非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器。8新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.2非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器9新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2．電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)就是執(zhí)行控制指令的一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)的功能就是根據(jù)控制指令輸出合適的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和合適的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，輸送給轉(zhuǎn)向拉桿，以幫助駕駛員更加靈活、輕便、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地完成轉(zhuǎn)向的功能。EPS對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求是低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩、波動(dòng)小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、尺寸小、質(zhì)量輕，而且可靠性高、易于控制。永磁同步電機(jī)具有高功率、高功率因數(shù)和高轉(zhuǎn)矩慣性比等優(yōu)點(diǎn)，是EPS的理想電動(dòng)機(jī)。10新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3．減速機(jī)構(gòu)減速機(jī)構(gòu)的作用是減速增矩，即降低轉(zhuǎn)速增加轉(zhuǎn)矩，常采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)和行星齒輪機(jī)構(gòu)形式。有的EPS減速機(jī)構(gòu)還配有離合器，裝在減速機(jī)構(gòu)一側(cè)，當(dāng)車速達(dá)到一定值時(shí)，已經(jīng)不再需要助力轉(zhuǎn)向，這時(shí)用離合器切斷電機(jī)和減速系統(tǒng)的連接，EPS停止工作。當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，離合器也自動(dòng)分離，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)入無(wú)助力機(jī)械轉(zhuǎn)向模式工作。11新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.3EPS減速機(jī)構(gòu)與電機(jī)組合裝置12新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4．三種助力方式EPS通常有三種助力方式：轉(zhuǎn)向柱助力式齒輪助力式齒條助力式13新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向柱助力式EPS的電動(dòng)機(jī)固定在轉(zhuǎn)向柱一側(cè)，通過減速機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。齒輪助力式EPS的電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)與小齒輪相連，直接驅(qū)動(dòng)齒輪助力轉(zhuǎn)向。齒條助力式EPS的電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)齒條提供助力。14新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.4EPS的三種助力方式15新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.1.3EPS系統(tǒng)的工作原理轉(zhuǎn)矩傳感器和車速傳感器將采集到的信號(hào)經(jīng)濾波放大處理后，輸入電子控制器ECUECU通過運(yùn)行其內(nèi)部的控制算法，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，控制執(zhí)行部件的動(dòng)作。其工作過程為：當(dāng)操縱方向盤時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器產(chǎn)生與輸入轉(zhuǎn)向力矩相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，該信號(hào)與車速信號(hào)同時(shí)輸入ECU，由ECU中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)算處理后，確定其助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流和方向，調(diào)整轉(zhuǎn)向的輔助動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過電磁離合器輸出，再經(jīng)減速機(jī)構(gòu)減速增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。16新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.1.4電子控制器ECU及其控制策略電子控制器ECU的基本組成如圖8.5所示，它包括RAM、ROM、單片機(jī)及與其相應(yīng)的外圍接口電路。外圍接口電路主要包括整形放大輸入接口電路、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、電流控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、故障診斷輸出及穩(wěn)壓電源等。17新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.5電子控制器ECU的基本組成框圖18新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.6ECU電流的控制邏輯19新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由圖8.6所示的控制邏輯曲線可以看出：隨著方向盤力矩的增加，要求電動(dòng)機(jī)電流增加，當(dāng)方向盤力矩增加到一定程度時(shí)，在該車速范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)電流維持不變；而隨著車速的升高，電動(dòng)機(jī)電流呈階梯規(guī)律減小，并且隨著車速的提高，其階梯變化也越來(lái)越小。20新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.1.5EPS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)EPS最為突出的優(yōu)點(diǎn)是：該系統(tǒng)可在不更換系統(tǒng)硬件的情況下，提供改變控制器軟件的設(shè)計(jì)，十分方便地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的助力特性，使汽車能在不同的車速工況下獲得所要求的助力特性。在汽車高速行駛時(shí)，要求助力系統(tǒng)能對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有一種“反向”助力，即適當(dāng)增加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻尼。節(jié)省了能源的消耗。整個(gè)助力轉(zhuǎn)向裝置的質(zhì)量大大減輕。EPS系統(tǒng)有助于四輪轉(zhuǎn)向的實(shí)現(xiàn)，還能促進(jìn)車輛懸架系統(tǒng)的發(fā)展。21新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SteeringByWireSystem，SBW）是繼EPS后發(fā)展起來(lái)的新一代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有比EPS操縱穩(wěn)定性更好的特點(diǎn)。它在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間不再采用機(jī)械連接，徹底擺脫傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所固有的限制，在給駕駛員帶來(lái)方便的同時(shí)也提高了汽車的安全性。22新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)德國(guó)奔馳公司在1990年開始了前輪線控轉(zhuǎn)向的研究，并將它開發(fā)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用于概念車F400Carving上。日本KOYO也開發(fā)了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。寶馬汽車公司的概念車BMWZ22，應(yīng)用了Steer-By-Wire技術(shù)，轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍減小到160°，使緊急轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員的忙碌程度得到了很大降低。意大利Bertone設(shè)計(jì)開發(fā)的概念車“FILO”。雪鐵龍?jiān)揭败嚒癈-Crosser”，DaimlerChrysler概念車“R129”。2003年，日本本田公司在紐約國(guó)際車展上推出了LexusHPX概念車。23新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.2.1線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理1．線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由以下部分組成：轉(zhuǎn)向盤模塊前輪轉(zhuǎn)向模塊主控制器（ECU）自動(dòng)防故障系統(tǒng)24新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.7線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)成示意圖25新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg感謝您的關(guān)注FacultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014感謝您的關(guān)注FacultyofNewEnergyVe26新能源汽車技術(shù)第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)Jul,2014新能源汽車技術(shù)第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)Jul,201427新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控制動(dòng)系統(tǒng)電控懸架系統(tǒng)和電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)組成和工作原理28新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.1.1概述1．設(shè)置助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的必要性人們對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求：（1）良好的操縱性。（2）較高的轉(zhuǎn)向靈敏度。（3）轉(zhuǎn)向車輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律正確穩(wěn)定。（4）具有良好的穩(wěn)定操控性。（5）安全可靠性。29新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2．助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類按轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有無(wú)助力可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系按傳力介質(zhì)的不同，可分為:液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向氣壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向30新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3．電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的由來(lái)和特點(diǎn)與液壓和氣壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)比較，EPS具有以下特點(diǎn)。（1）EPS能在各種行駛工況下提供最佳助力;（2）EPS只有在轉(zhuǎn)向時(shí)電動(dòng)機(jī)才提供助力;（3）EPS取消了油泵、傳動(dòng)帶、帶輪、液壓軟管、液壓油及密封件等;（4）EPS沒有液壓回路，比液壓助力系統(tǒng)更易調(diào)整和檢測(cè);（5）EPS不存在滲油問題，可大大降低維修成本，減小對(duì)環(huán)境的污染;（6）EPS與液壓助力系統(tǒng)相比具有更好的低溫工作性能。31新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.1.2EPS系統(tǒng)的基本組成EPS系統(tǒng)主要由三大部分組成:傳感器（車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器）電子控制器ECU執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)機(jī)、電磁離合器、齒輪減速及其傳動(dòng)件）32新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成33新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1．轉(zhuǎn)矩傳感器和車速傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器是為了讓EPS系統(tǒng)獲知駕駛員的駕駛意圖而設(shè)置的傳感器。用于測(cè)量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩大小和方向，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小和方向。目前，采用較多的方案是在轉(zhuǎn)向軸位置上加一個(gè)扭桿，通過測(cè)量扭桿的變形程度來(lái)測(cè)量扭矩。另一種方案是采用非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器。34新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.2非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器35新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2．電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)就是執(zhí)行控制指令的一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)的功能就是根據(jù)控制指令輸出合適的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和合適的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，輸送給轉(zhuǎn)向拉桿，以幫助駕駛員更加靈活、輕便、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地完成轉(zhuǎn)向的功能。EPS對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求是低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩、波動(dòng)小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、尺寸小、質(zhì)量輕，而且可靠性高、易于控制。永磁同步電機(jī)具有高功率、高功率因數(shù)和高轉(zhuǎn)矩慣性比等優(yōu)點(diǎn)，是EPS的理想電動(dòng)機(jī)。36新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3．減速機(jī)構(gòu)減速機(jī)構(gòu)的作用是減速增矩，即降低轉(zhuǎn)速增加轉(zhuǎn)矩，常采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)和行星齒輪機(jī)構(gòu)形式。有的EPS減速機(jī)構(gòu)還配有離合器，裝在減速機(jī)構(gòu)一側(cè)，當(dāng)車速達(dá)到一定值時(shí)，已經(jīng)不再需要助力轉(zhuǎn)向，這時(shí)用離合器切斷電機(jī)和減速系統(tǒng)的連接，EPS停止工作。當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，離合器也自動(dòng)分離，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)入無(wú)助力機(jī)械轉(zhuǎn)向模式工作。37新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.3EPS減速機(jī)構(gòu)與電機(jī)組合裝置38新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4．三種助力方式EPS通常有三種助力方式：轉(zhuǎn)向柱助力式齒輪助力式齒條助力式39新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向柱助力式EPS的電動(dòng)機(jī)固定在轉(zhuǎn)向柱一側(cè)，通過減速機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。齒輪助力式EPS的電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)與小齒輪相連，直接驅(qū)動(dòng)齒輪助力轉(zhuǎn)向。齒條助力式EPS的電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)齒條提供助力。40新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.4EPS的三種助力方式41新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.1.3EPS系統(tǒng)的工作原理轉(zhuǎn)矩傳感器和車速傳感器將采集到的信號(hào)經(jīng)濾波放大處理后，輸入電子控制器ECUECU通過運(yùn)行其內(nèi)部的控制算法，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，控制執(zhí)行部件的動(dòng)作。其工作過程為：當(dāng)操縱方向盤時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器產(chǎn)生與輸入轉(zhuǎn)向力矩相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，該信號(hào)與車速信號(hào)同時(shí)輸入ECU，由ECU中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)算處理后，確定其助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流和方向，調(diào)整轉(zhuǎn)向的輔助動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過電磁離合器輸出，再經(jīng)減速機(jī)構(gòu)減速增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。42新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.1.4電子控制器ECU及其控制策略電子控制器ECU的基本組成如圖8.5所示，它包括RAM、ROM、單片機(jī)及與其相應(yīng)的外圍接口電路。外圍接口電路主要包括整形放大輸入接口電路、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、電流控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、故障診斷輸出及穩(wěn)壓電源等。43新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.5電子控制器ECU的基本組成框圖44新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖8.6ECU電流的控制邏輯45新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由圖8.6所示的控制邏輯曲線可以看出：隨著方向盤力矩的增加，要求電動(dòng)機(jī)電流增加，當(dāng)方向盤力矩增加到一定程度時(shí)，在該車速范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)電流維持不變；而隨著車速的升高，電動(dòng)機(jī)電流呈階梯規(guī)律減小，并且隨著車速的提高，其階梯變化也越來(lái)越小。46新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnerg新能源汽車技術(shù)，F(xiàn)acultyofNewEnergyVehicles，Jul,2014第8章新能源汽車的輔助系統(tǒng)8.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.1.5EPS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)EPS最為突出的優(yōu)點(diǎn)是：該系統(tǒng)可在不更換系統(tǒng)硬件的情況下，提供改變控制器軟件的設(shè)計(jì)，十分方便地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的助力特性，使汽車能在不同的車速工況下獲得所要求的助力特性。在汽車高速行駛時(shí)，要求助力系統(tǒng)能對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有一種“反向”助力，即適當(dāng)增加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻尼。節(jié)省了能源的消耗。整個(gè)助力轉(zhuǎn)向裝置的質(zhì)量大大減輕。EPS系統(tǒng)有助于四輪轉(zhuǎn)向的實(shí)現(xiàn)，還能促