汽车电子转向系统-汽车电子学

汽车电子转向系统-汽车电子学汽车转向技术发展概述

传统汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵转向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。20世纪40年代起，为减轻驾驶员的体力负担，在机械转向系统的基础上增加了液压助力系统(HPS)由于其工作可靠，技术成熟，至今仍被广泛应用。近年来，由于电子技术的发展，传统转向系统中越来越多地采用电子部件。电液助力转向系（EHPS)是在液压助力转向系统基础上发展起来的，其特点是液压助力泵由电机驱动，取代了传统液压泵由发动机驱动的方式。电动助力转向系统（EPS）是在机械转向系统基础上加入电机作为动力源，电动助力代替了液压助力。汽车电子转向系统（Steering-By-WireSystem）(SBW)由于取消了转向盘和转向轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，不但可以自由设计汽车转向的力传递特性，而且可以设计汽车转向的角传递特性，给汽车转向特性的设计带来无限的空间，是汽车转向系统的重大革新。汽车电子转向系统-汽车电子学汽车转向系统的类型机械式转向系统动力转向系统液压式电子控制动力转向系统电动式电子控制动力转向系统流量式控制EPS反力式控制EPS转向系统液压式动力转向系统汽车电子转向系统-汽车电子学液压式动力转向系统工作原理在液压动力转向系统中，转向动力的大小取决于作用在转向动力缸活塞上的压力大小，如果转向操作力较大，液压就会较高。转向动力缸中液压的变化是由连接在主转轴上的转向控制阀来调节的。如图a所示，转向油泵将液压油输送至转向控制阀。如果转向控制阀处于中间位置，所有的液压油便会流过转向控制阀，进入出油口，流回至转向油泵。由于这时几乎不能产生压力，转向动力缸活塞两端的压力又相等，活塞便不会朝任何一个方向运动，从而使车辆无法转向。当驾驶员控制方向朝任何一个方向转动时，转向控制阀也随之移动，从而关闭其中一条油路如图b，这时另一条油路开得大些，使液压油流量发生变化，同时产生压力。这样，便会在转向动力缸活塞两端产生压力差，动力缸活塞朝低压方向运动，从而将动力缸中的液压油，通过转向控制阀压回转向油泵。返回汽车电子转向系统-汽车电子学液压式电子控制动力转向系统液压式电子控制动力转向系统是在传统的液压动力转向系统的基础上增设电子控制装置而构成的。根据控制方式的不同，液压式电子控制动力转向系统又可分为流量控制式和反力控制式。

汽车电子转向系统-汽车电子学流量控制式EPS下图1所示为凌志牌轿车采用的流量控制式动力转向系统。由图可见，该系统主要由车速传感器、电磁阀、整体式动力转向控制阀、动力转向油泵和电子控制单元等组成。电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室的油道之间，当电磁阀的阀针完全开启时，两油道就被电磁阀旁路。流量控制式动力转向系统就是根据车速传感器的信号，制电磁阀阀针的开启程度，从而控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液压油流量，来改变转向盘上的转向力。

汽车电子转向系统-汽车电子学汽车电子转向系统-汽车电子学返回汽车电子转向系统-汽车电子学反力控制式EPS图5所示为反力控制式动力转向系统的工作原理图。

转向控制阀是在传统的整体转阀式动力转向控制阀的基础上增设了油压反力室而构成。扭力杆的上端通过销子与转阀阀杆相连，下端与小齿轮轴用销子连接。小齿轮轴的上端部通过销子与控制阀阀体相连。转向时，转向盘上的转向力通过扭力杆传递给小齿轮轴。当转向力增大，扭力杆发生扭转变形时，控制阀体和转阀阀杆之间将发生相对转动，于是就改变了阀体和阀杆之间油道的通、断关系和工作油液的流动方向，从而实现转向助力作用。分流阀是把来自转向油泵的机油向控制阀一侧和电磁阀一侧进行分流的阀。按照车速和转向要求，改变控制阀一侧与电磁阀一侧的油压，确保电磁阀一侧具有稳定的机油流量。汽车电子转向系统-汽车电子学汽车电子转向系统-汽车电子学电动式电子控制动力转向系统原理示意图电动式EPS通常由扭矩传感器、车速传感器、电子控制单元（ECU）、电动机和电磁离合器等组成（如图所示）。电动式EPS是利用电动机作为助力源，根据车速和转向参数等，由电子控制单元完成助力控制。原理:当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的扭矩传感器不断地测出转向轴上的扭矩信号，该信号与车速信号同时输入到电子控制单元。电控单元根据这些输入信号，确定助力扭矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转向，调整转向辅助动力的大小。电动机的扭矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。汽车电子转向系统-汽车电子学汽车电子转向系统-汽车电子学电动式EPS主要部件的结构扭矩传感器

电动机电磁离合器

减速机构

汽车电子转向系统-汽车电子学扭矩传感器汽车电子转向系统-汽车电子学汽车电子转向系统-汽车电子学电动机转向助力用直流电动机需要正反转控制，图11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T3导通，T2得到基极电流而导通，电流经T2、电动机M、T3、搭铁而构成回路，于是电机正转；当a2端得到输入信号时，电流则经T1、M、T4、搭铁而构成回路，电机则因电流方向相反而反转。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。汽车电子转向系统-汽车电子学

汽车电子转向系统-汽车电子学电磁离合器汽车电子转向系统-汽车电子学减速机构

减速机构是电动式