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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把己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,即决定电动机(左转或右转)的转动方向。
图8 ECU工作原理图
2.4 EPS系统的性能及特点
一、较高的性能价格比
本公司所生产的EPS-CN050A系统在硬件结构上;控制策略以及各项技术指标均已达到或超过国外同类EPS产品;但在售价方面只是国外同类产品的60%,因此可以降低汽车生产厂商的成本,以提高竞争力。
二、本系统有效提高整车行驶的稳定性由于本系统控制装置ECU内部设有微处理器,可以根据车速的大小,决定辅助力矩的输出值。使得车在低速时提供较大的附
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加转向力矩,而在高速时提供较小的附加转向力矩,使驾驶员感到在低速时转向轻便,而在高速时转向不发飘。
三、与液压助力转向系统(HPS)相比,EPS系统具有如下特点, (1)效率高
HPS系统为机械和液压连接,效率较低,一般为60~70%;而EPS系统为机械和电气连接,效率较高,有的可高达90%以上。
(2)能耗少
汽车在实际行驶过程中,处于转向状态的时间约占总行驶时间的5%。对于HPS系统,发动机运转时,油泵始终在工作、油液一直在管路中循环,从而使轿车燃油消耗增加4-6%;而EPS系统仅在需要转向时,才启动电机产生助力,因此,轿车装用EPS系统比装用HPS系统燃油消耗可减少3.5-5.5%。
(3)助力特性可通过软件进行调整
由于EPS系统集成了电子控制系统,所以其助力特性可以通过软件进行调节。在进行整车匹配时,不用对机械参数进行修改,直接可以通过软件调整助力特性,简化了整车匹配工作。
(4)回正性好
EPS系统结构简单,内部阻力小,回正性好,从而可得到最佳的转向回正特性,且可改善汽车的操纵稳定性。
(5)对环境污染少
HPS系统的液压回路中有液压软管和接头,存在油液泄漏问题,而且液压软管是不可回收的,对环境有一定的污染;EPS系统中,没有不可回收的油管,也没有油液泄漏问题,对环境几乎没有污染。
(6)可以独立于发动机工作
传统的HPS系统以发动机为动力源,当发动机熄火或转速较低时,便不能产生助力或助力不足,造成转向困难;而EPS系统以电池为能源,以电机为动力元件,只要电池电量充足,不论发动机处于何种工作状态,都可以产生助力。
(7)应用范围广
EPS系统可适用于各种汽车,目前主要用于轿车和轻型载货汽车;而对于环保型纯电动汽车,由于没有发动机,因此EPS系统为其最佳选择。
(8) 结构简单
没有液力转向泵、油管、油罐、虑清器等机构,节省安装空间,便于整车设计布置。
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(9)装配性好
HPS系统中,转向油泵与机械式转向装置相互分离,装配时不仅要安装油泵、支架、油管、接头等,而且还需要排气;而EPS系统元件数目少且为模块化结构,安装方便、省时;在装配线上,安装HPS系统约需36分钟,而安装EPS系统仅需要5~6分钟。
总 结
电动助力转向系统的最终发展趋势在以下几个方面。
1.改善控制系统性能、减小控制单元和驱动单元的体积及降低控制系统的制造成本,使之更好地与不同档次汽车相适应。如改进电动机控制技术,消除由于电动机惯性大、摩擦力所带来的转向路感不足等缺点,使电动助力转向系统也能应用于重型载货汽车上。
2.实现电动助力转向系统控制单元与汽车上其他控制单元的通讯联系,以实现整车电子控制系统一体化。
3.将根据车速、转矩、转向角、转向速度、横向加速度、前轴重力等多种信号进行与汽车特性相吻合的综合控制,以获得更好的转向路感。
4.提高系统的可靠性。这应从提高系统各部件的可靠性入手,如采用非接触式转矩传感器。
5.提高系统的安全性。采用取消转向盘的EPS系统后,驾驶室有更大的空间用于布置被动安全部件,减少了危险发生时对乘员的伤害。
电动转向技术由于其技术先进,性能优越,未来必将取代其他动力转向技术,成为动力转向技术的主流。线控动力转向系统将是动力转向系统的发展方向,是未来汽车对安全性、操纵稳定性和舒适性的更高要求,有着很好的发展前景。
随着直流电机性能的提高和42V电源在汽车组件上的应用,其应用范围将进一步拓宽,并逐渐向微型车、轻型车和中型车扩展。目前,在全世界汽车行业中,EPS系统每年正在以9%~10%的增长速度发展,年增长辆为130万~150万套。据专业人士预测,到2010年全世界生产的轿车每3辆就有1辆装配EPS系统;到2010年,全球EPS系统的产量将达到2500万套。因而EPS系统将有十分广阔的发展前景!
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参 考 文 献
1.姚国平等.新型汽车电气与电控系统使用维修问答.北京:机械工业出版社.2001年2月第一版. 4.博世公司技术报告(2002)(英文)
5.王景祜.奔驰轿车的行驶稳定性电子控制系统.长春:汽车技术.2000年第三期 6.陈家瑞.汽车构造.北京:机械工业出版社.1997年12月第一版 7.高延龄.汽车运用工程.北京:人民交通出版社.1990年3月第一版 8.吴际章.汽车构造(上、下册).北京:人民交通出版社.1998年6月第一版
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致 谢
在本论文定稿之际,我要感谢三年来曾经帮助我的各位老师、同学,以及教务领导和班主任,谢谢大家的关爱、理解、肯定和支持!
在此,我尤其要对热情关心、悉心指导论文的导师周大军老师致以敬意,表示衷心的感谢!回顾这两个月的写作历程,我遇到了很多写作上的困惑和疑问。我的导师周大军老师在百忙之中不但没有心生烦意,而是更加兢兢业业地为我的论文做着修改和指导,使我的毕业论文在质量上得到了本质的飞越。因此,我借此机会向我亲爱的导师周大军老师致以最真挚的谢意,您的学生将永远铭记您的教诲!
我也要感谢同事、好友的关心和支持;感谢领导的关怀;感谢有关方面的专家对我的关心和殷切期望。我还要感谢家人一贯给予自己的关爱、温暖和全身心的支持。
最后,我谨向在百忙中评审本文的各位专家老师致敬,表示衷心的感谢!
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