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电子控制电动式动力转向系统的组成及工作原理

来源:金沙乐娱app9908下载网 2020-07-29分类:底盘件 阅读:

01

电子控制电动式动力转向的特点

电子控制电动式转向系统能根据不同的情况产生适合各种车速的动力转向,不受发动机停止运转的影响,在停车时,驾驶员也可获得最大的转向动力;汽车在行驶过程中,电子控制装置可调整电动机的助力以改善路感;零部件少,重量轻,电子控制电动式转向系统的重量可比液压式转向系统轻25%;设计紧凑,所占空间较小;由于该动力转向装置不是发动机直接驱动的,电动机只是在转向时才接通,故可节省燃油。

02

基本组成及工作原理

电子控制电动式动力转向系统的基本组成如图1所示,主要由车速传感器、转矩传感器、转向角传感器、电子控制器ECU、电动机及减速机构等组成。该系统广泛应用于日本日产、三菱、大发、富士重工、铃木等汽车企业的许多车型



图1

电子控制电动式动力转向系统的基本工作原理是根据汽车行驶速度(车速传感器输出信号)、转矩及转向角信号,由ECU控制电动机及减速机构产生助力转矩,使汽车行驶在低、中车速下都能获得最佳的转向性能。

电动机连同离合器和减速齿轮一起,通过一个橡胶底座安装在左车架上。电动机的输出转矩由减速齿轮增大,并通过万向节、转向器中的助力小齿轮把输出转矩送至转向齿条,向转向轮提供助推转矩。

电子控制器ECU根据各传感器的输入信号确定助推转矩的幅值和方向,并且直接控制驱动电路去驱动电动机。

转矩传感器、转向角传感器和汽车速度传感器为助力转矩的信号源。

EPS系统还设有安全保护装置,由一个在主电源电路中能切断电动机电源的继电器和一个安装在电动机与减速齿轮之间并能把它们断开的电磁离合器组成。只要系统发生故障,安全保护装置就会开始工作,确保安全。

①实行器。EPS的实行器包括直流电动机、电磁离合器和减速机构等。

a.电动机。EPS用的电动机与起动发动机用的直流电动机原理基本相同,但它通常采用永磁磁场。最大电流一般为30A左右,电压为12V,额定转矩为10N.m左右。


EPS直流电动机要能正反转控制,如图所示为一种比较简单适用的控制电路。a1、a2为触发信号端。当a1端得到输入信号时,晶体管VT3导通,VT2得到基极电流而导通,电流经VT2、电动机M、VT3、搭铁而构成回路,于是电动机正转;当a2端得到输入信号时,电流则经VT1、M、VT4、搭铁而构成回路,电动机则因电流方向相反而反转。只要控制触发信号端电流的大小,就可以控制通过电动机电流的大小,也可以控图1-80EPS电动机正、反转控制电路制电动机输出转矩的大小。

b.电磁离合器。如图1-81所示是一种电磁离合器的结构,主要由电磁线圈、主动轮、从动轴、压板等组成。

图1-81  电磁离合器

工作时,电流通过滑环进入电磁线圈,主动轮便产生电磁吸力,带花键的压板就被吸引,并与主动轮压紧,于是电动机的输出转矩便经过输出轴→主动轮→压板→花键→从动轴,传递给实行机构(蜗轮蜗杆减速机构)。

电磁离合器的主要功用是保证电动助力只有在预定的车速范围内起用。当汽车行驶速度超过系统限定的最大值时,电磁离合器便切断电动机的电源,使电动机停转,离合器分离,不起传递转向助力的作用。另外,在不传递助力的情况下,离合器还能消除电动机的惯性对转向的影响;当该动力转向系统发生故障时,离合器还会自动分离,此时又可恢复手动控制转向。

c.减速机构。如图1-82所示,减速机构主要由蜗轮和蜗杆构成,蜗杆的动力来自于电磁离合器和电动机,经蜗轮减速增扭后,传送给转向轴,然后再通过其他部件传送给转向轮,以实现助力转向。

②电子控制器(ECU)。EPS电子控制器(ECU)的基本组成如图1-83所示,其核心是一个具有256个字节的RAM、4KB容量的ROM、8位字长的单片微机(微处理器)。外围电路还有10位A/D转换器、8位D/A转换器、I/F(电流/频率)转换器、放大电路、动力监测电路、驱动电路等。

工作时,转向转矩和转向角信号经过A/D转换器被输入到中央处理器(CPU),中央处理器根据这些信号和车速计算出最优化的助力转矩。ECU把已计算出来的参数值作为电流命令值送到D/A转换器并转换为模拟量,再将其输入到电流控制电路;电流控制电路把来自微处理器的电流命令值同电动机电流的实际值进行比较,产生一个差值信号。该差值信号被送到驱动电路,该电路可驱动动力装置并向电动机提供控制电流。也即当转矩传感器和转向角传感器的信号经A/D转换器处理后,微处理器就在其内存中寻找与该信号相匹配的电动机电流值,然后将此值输送给D/A转换器进行数字模拟转换,处理后的模拟信号再送给限流器,由限流器来决定电动机驱动电路电流值的大小。微处理器同时给电动机驱动电路输出另一个信号,即可决定电动机(左转或右转)的转动方向。

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