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LOGO 汽车计算机控制 — 电动转向控制系统 2.1 转向控制 电动转向控制策略 电动转向控制系统 Contents 阻尼控制 回正控制 Company Logo 电动转向系统工作原理简介 v 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。 Company Logo v 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。 Company Logo ESP系统动力学原理 • 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。 Company Logo Company Logo v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 转向盘转矩及转速传感器的结构及工作原理 器组成。 v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。 v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。 Company Logo www themegallery com com 电动转向传动机构 v 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。 EPS的基本助力控制过程 图示为EPS的基本助力控制过程，控制器根据转向盘 转矩传感器的输出Ts、和车速传感器的输出V由助力特 性确定电动机的目标电流Icmd，然后电流控制器控制 电动机的电流I，使电动机输出目标助力矩。 转向控制 Company Logo 以转向盘向右转动 为例，控制单元使场效应 管b