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汽车电动助力转向系统研究现状及趋势_5151doc

汽车电动助力转向系统研究现状及趋势
作者:未知 文章来源:网络 点击数: 更新时间:2010-2-6

本文介绍了汽车转向系统的发展及电动助力转向系统的工作原理,重点介绍了巨PS的结构特点及分类,对EPS的研究与发展进行了展望。

 

  转向系统是汽车的主要子系统之一,其性能直接关系到汽车的操纵稳定性和舒适性,对于确保行车安全、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。

 

  助力转向系统经历了纯机械式、液压式、电控液压式、电动助力式以及处于研制阶段的线控式几个阶段。传统的动力转向系统一般采用液压助力,其结构复杂、功率消耗大、易泄漏、转向助力不易控制。因此汽车工程师一直在寻求一种更好的助力方式,以获得较强的路感、较轻的操纵力、较好的回正性、较高的抗干扰能力和较快的响应性。

 

  上个世纪80年代开始,人们开始研究电子控制式电动助力转向,简称EPS(Electric Power Steering)。EPS是在EHPS(电控液压助力转向)的基础上发展起来的,其结构简单、零件数量大大减少、可靠性增强,它取消EHPS的液压油泵、液压管路、液压油缸和密封圈等配件,纯粹依靠电动机通过减速机构直接驱动转向机构,解决了长期以来一直存在的液压管路泄漏和效率低下的问题。

 

  EPS的工作原理及特点

 

  电动助力转向系统是在传统机械转向系统的基础上发展起来的。它利用电动机产生的动力来帮助驾驶员进行转向操作,系统主要由三大部分构成,信号传感装置(包括扭矩传感器、转角传感器和车速传感器),转向助力机构(电机、离合器、减速传动机构)及电子控制装置。电动机仅在需要助力时工作,驾驶员在操纵转向盘时,扭矩转角传感器根据输入扭矩和转向角的大小产生相应的电压信号,车速传感器检测到车速信号,控制单元根据电压和车速的信号,给出指令控制电动机运转,从而产生所需要的转向助力。其结构示意图如图1所示。

 

  与传统的液压助力转向相比,EPS系统具有一系列的优点。

 

  (1)节约了能源消耗。没有转向油泵,且电动机只是在需要转向时才接通电源,所以动力消耗和燃油消耗均可降到最低。

 

  (2)对环境无污染。该系统应用电力作为能源,消除了由于转向油泵带来的噪声污染。也不存在液压助力转向系统中液压油的泄漏与更换而造成的污染。同时该系统由于没有使用不可回收的聚合物组成的油管、油泵和密封件等配件,从而避免了污染。

 

  (3)增强了转向跟随性。在电动助力转向系统中,电动机与助力机构直接相连,可以使其能量直接用于车轮的转向。该系统利用惯性减振器的作用,使车轮的反转和转向前轮摆振大大减小。因此转向系统的抗扰动能力大大增强。和液压助力转向系统相比,旋转力矩产生于电机,没有液压助力系统的转向迟滞效应,增强了转向车轮对转向盘的跟随性能。

 

  (4)改善了回正特性。由于采用了微电子技术,利用软件控制电动机动作,在最大限度内调整设计参数以获得虽佳的回正特性。从最低车速到最高车速,可得到一簇回正特性曲线,通过编程实现电机在不同车速及不同车况下的转矩特性,这些转矩特性使得该系统能显著提高转向能力,提供了与车辆动态性能相匹配的转向回正特性,而传统的液压助力转向系统无法做到这一点。

 

  (5)提

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