基于中高端轿车EPS系统方案
基于EPS控制策略轿车整车操纵稳定性仿真分析及研究论文
基于EPS控制策略的轿车整车操纵稳定性仿真分析及研究【摘要】本文介绍一种基于eps控制策略的轿车整车操纵稳定性仿真分析及研究,研究发现pid控制中的积分增益对微型汽车的方向盘力矩影响比较大,其他几个数值对方向盘力矩和整车的横摆角速度影响较小,这将对轿车整车操纵稳定性的研究提供很好的研究依据。
【关键词】eps 仿真分析研究试验汽车操纵稳定性是指汽车能正确执行驾驶员通过转向系及转向车轮给定的行驶信号,并且当汽车在行驶过程中遇到外界干扰时,汽车具有抵消干扰安全行驶的能力[1]。
汽车控制是靠驾驶员对转向系统的操纵而进行的,在一般的操纵条件下能够达到要求,但汽车处于恶劣工作状态或紧急状况时,汽车的控制往往比较困难,而绝大多数交通事故就发生在这种非理想的驾驶状况下,所以在这些工况下增加辅助控制以提高汽车操纵性、稳定性是十分必要的[2][3]。
1汽车操纵稳定性的评价方法1.1评价方法汽车的操纵稳定性要通过实验才能进行评定,这种评定有客观评价法和主观评价方法[4]。
主观评价方法主要是通过让评价人员去驾驶,然后让评价人员根据的自己的经验和驾驶感觉做一个主观上的评价,然后按照评分标准来对汽车的操纵稳定性进行评分,主观评价有定量评价和定性评价两种形式。
操纵负荷,转弯的稳定性直线行驶的能力,行车变道的可操作性等式主观评价的评价内容。
用测试仪器测出表征汽车行驶性能的一些数值,如横摆角速度,侧向加速度,转向力等来对汽车的操纵稳定性进行评价的方法是客观评价。
对系统进行试验的话,一般要采用主观评价和客观评价相结合的方式,以期对汽车的操纵稳定性做出最准确的评判[5]。
2 eps控制策略的参数对整车操纵稳定性影响的仿真分析2.1控制策略参数分析本文采用的控制策略是pid控制,所以主要研究pid控制策略里面三个增益值,比例增益(p)、积分增益(i)、微分增益(d)对操纵稳定性的影响pid控制的三个增益值,通过仿真调节得到:1.比例增益p在在仿真调节的过程中,p的数值在0.2~1.13之间超调量和反应时间是比较合适的,所以把比例增益p的范围取在0.2~1.13之间,本文所选的三个比例增益数值分别为0.2、0.6650、1.1300。
汽车电子稳定程序ESP系统论文(doc 24页)
汽车电子稳定程序ESP系统论文(doc 24页)本科生毕业论文题目:汽车电子稳定程序控制ESP系统学生姓名:专业:班级:指导教师:2011年01月目录绪论 (1)第一章 ESP电子稳定系统简介 (3)1.1ESP电子稳定系统概念 (3)1.2ESP的功能与组成 (3)1.3ESP工作原理与工作过程 (6)第二章汽车电子稳定系统分析 (9)2.1ESP系统的控制原理 (9)2.2ESP系统特点和性能 (9)2.3ESP系统的应用 (10)2.4ESP系统的可靠性 (11)2.5汽车底盘电子控制系统的发展 (11)2.6新一代ESP (12)第三章第二代汽车电子稳定程序ESPII (13)3.1ESPII的系统及组件 (13)3.2ESPⅡ转向控制功能 (14)3.3系统集成控制 (16)结束语 (18)参考文献 (19)致谢 (20)绪论20世纪80年代,日本铃木公司首次开发出电动助力转向系统(Electrical Power Steering,简称EPS),在此之后,日本的大发汽车公司、三菱汽车公司及本田汽车公司均研制出适合各自车型的EPS。
日本精工已成为世界最大的EPS生产厂,占全球的30%,日本光洋2006年已达到800万套,日本丰田从2003年开始批量生产P-EPS,年产已上100万套,美国的Delphi公司、TRW公司已经成功开发出EPS系统,大大促进了EPS技术的发展。
经过近20年的发展,EPS技术日趋完善,其应用范围从最初的微型轿车配套向负荷较大的中、高档型轿车配套发展。
国外生产的中低档小型、微型汽车大都备配了电动助力转向器,在部分中档轿车和高级轿车上已经得到应用,在中型车辆和重型车辆的应用也已处于研究阶段。
2006年EPS的市场占有率已达到30%。
2006年,国内汽车产销均超过500万,目前国内开发的EPS主要针对1.6排量以下的中小型汽车,而1.6排量以下的汽车约占70%左右,因此市场潜力巨大。
汽车EPS系统原理
汽车EPS系统原理从上世纪50年代出现了汽车助力转向系统以来,经历了机械式、液压式、电控液压式等阶段,80年代人们开始研制电子控制式电动助力转向系统,简称EPS(ElectricPowerSteering)。
EPS 在机械式助力转向系统的基础上,用输入轴的扭矩信号和汽车行驶速度信号控制助力电机,使之产生相应大小和方向的助力,获得最佳的转向特性。
EPS用仅在转向时才工作的助力电机替代了在汽车运行过程中持续消耗能量的液压助力装置,简化了结构,降低了能耗,动态地适应不同的车速条件下助力的特性,操作轻便,稳定性和安全性好,同时,不存在油液泄漏和液压软管不可回收等问题。
可以说,EPS是集环保、节能、安全、舒适为一体的机电一体化设计。
电动助力转向系统EPS是当前世界最发达的转向助力系统,20世纪80年代,日本铃木公司首次开发。
因其具有独特的按需助力、随动跟踪、反映路感、节能高效、环保免维护、系统成本低等一系列优点,在中小排量汽车中即将以较大产品份额取代液压助力转向总成(HPS)。
与传统的转向系统相比较,汽车电动助力转向系统(EPS)结构简单,灵活性好,能充分满足汽车转向性能的要求,在操作的舒适性、安全性和节能、环保等方面显示出显著的优越性。
EPS的特点及工作原理(1)EPS系统的特点。
随着电子技术的发展,电子技术在汽车上的应用越来越广泛。
电动助力转向已成为汽车动力转向系统的发展方向。
由于采用动力转向可以减少驾驶员手动转向力矩,改善汽车的转向轻便性,因此在商用车、中高级轿车和轻型车上得到广泛的应用。
传统的动力转向系大多采用固定放大倍数的液压动力转向,缺点是不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。
为了克服以上缺点,研制出电子控制液压动力转向系(EHPS),使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。
但EHPS系统结构更复杂、价格更昂贵,而且效率低、能耗大。
EPS是一种机电一体化的新一代汽车智能转向助力系统。
EPS技术参数范文
EPS技术参数范文EPS(Electric Power Steering,电动助力转向)技术是一种利用电动机作为力源,通过控制模块感知驾驶员转向力的变化,以提供合适的转向助力的技术。
以下是关于EPS技术的详细介绍,共计1200字以上。
EPS技术作为汽车转向系统的新一代替代技术,相比于传统的液压助力转向系统(HPS),具有许多显著的优势。
首先,EPS系统无需传统液压助力泵,在节能环保方面具有明显优势。
其次,EPS系统能够根据驾驶员的需求实时调整转向助力大小,提高驾驶员的操控感受。
此外,EPS系统还具有噪音低、可调参数多等优势。
EPS系统的关键技术参数有以下几个方面。
1.动力系统EPS系统的核心是电动机,它负责提供转向助力。
电动机的参数主要包括电机类型、额定功率、最大扭矩等。
目前市场上常见的电机类型包括无刷直流电动机(BLDC)和交流感应电动机(ACIM)。
无刷直流电动机因其高效、小型、轻质等特点,成为主流选择。
额定功率一般在50~250W之间,最大扭矩则视车型和市场需求而定。
2.传感及控制系统EPS系统需要通过传感器监测驾驶员的转向操作,并通过控制器对电动机进行精确的控制。
传感系统主要包括转向力传感器、转向角传感器和转向速度传感器。
控制系统则由控制器、计算机算法、信号处理器组成。
转向力传感器主要用于感知驾驶员施加的力矩,转向角传感器用于测量前轮转角,转向速度传感器用于监测车辆的转向速度。
3.助力控制算法EPS系统的助力控制算法的设计对于驾驶操控性能起着关键作用。
目前,常见的助力控制算法包括感性控制和直接控制两种。
感性控制算法根据驾驶员施加的力矩大小和速度来调整助力大小,但存在较高的延迟。
直接控制算法则根据转向角度和转向速度等参数来调整助力大小,反应时间更短。
此外,助力控制算法还需要考虑电机参数补偿、防止超调等问题。
4.能量源系统EPS系统需要能量源为电机供电。
常用的能量源有汽车电瓶和发电机。
根据不同的能量源,EPS系统分为汽车电瓶供电式EPS和发电机供电式EPS。
汽车EPS系统精解
电动转向的优点
提高了汽车操纵稳定性 有较好的汽车转向轻便性 有较好的汽车安全性 降低了发动机功率损耗 节省了油料 减少了污染 提高了转向系统低温工作性能
4)电动转向器的分类
5)电动转向的基本原理
汽车电动转向器动作原理框图
电动转向理想的转向手力模型
随转向盘力矩增大,电机电流(转矩)按一定规律增大; 随汽车车速增大,电机电流(转矩)按一定规律减小; 随转向盘转动速度增大,电机转速增加; 随转向盘转动方向不同,电机转动方向不同.
德国ZF电动助力转向系统(2000北京国际汽车展览会)
日本大发电动助力系统
国内外电动转向系统现状
2) 结构的发展 (1)在安装液力转向系统困难的紧凑型小车上,发展C-EPS。 (2)由于更强调环保和节能的趋势,P-EPS将会成为未来电动助力转向系统的重点 发展方向。 多用于轻型轿车。 (3)电动助力转向系统应用向中型吨位车型发展。R-EPS型和DD-EPS型电动转向器 得到了发展。 (4)电动助力转向系统应用向卡车发展,发展出X-EPS(循环球电动转向器) 3)产品发展现状 (1) 2000年昌河汽车之北斗星厢式车安装电动转向器,掀开我国汽车转向器历史 上新的一页。 (2) 到现在已有12家大专院校、研究院所和28家国营和民营企业立项或独自开发 该种产品。其中大部分单位在研制和生产C-EPS,少部分在研制P-EPS、REPS和X-EPS。 (3)到现在已有8家企业在发展电机,大部分生产有刷电机,小部分生产无刷电机。 (4)到现在已有2家生产电位计式传感器,还有几家生产相位差式传感器、电磁感 应式传感器、霍尔元件式传感器。
1)何为电动转向
电动转向是一种简称,它有别于电动液压转 向。前者指的是一种纯电机助力转向装置, 后者指的是一种电控液压助力转向装置。 一般讲电动转向助力装置包含电动转向器的 机械部分、控制器、电机和传感器等。其相 对关系可以不同。
基于dSPACE的EPS系统ECU硬件在环实验台设计与应用
基于dSPACE的EPS系统ECU硬件在环实验台设计与应用吕荣辉;石维佳;张宏超【摘要】硬件在环仿真测试是ECU研发过程中重要一环,对其性能调试起着关键作用.文章重点阐述基于dSPACE的EPS(电动助力转向)系统ECU(电控单元)硬件在环仿真试验台的设计与应用.基于dSPACE硬件在环仿真器,构建了EPS ECU的硬件在环仿真试验台.通过整合dSPACE系统内部车辆动力学仿真模型与改进的转向系统模型,获得更为接近实车的汽车动力学仿真模型.基于所设计的试验台,对某开发的EPS ECU进行离线测试并分析其性能表现.结果表明,该ECU能较好地满足汽车对转向轻便性、路感及回正性能的要求.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P114-117)【关键词】EPS系统;硬件在环;试验台设计;模型整合;离线仿真测试【作者】吕荣辉;石维佳;张宏超【作者单位】河北工业大学机械工程学院,天津300130;河北工业大学机械工程学院,天津300130;中国汽车技术研究中心,天津300300【正文语种】中文【中图分类】U461.9CLC NO.:U461.9Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-114-04 随着汽车电子控制技术的不断成熟,电动助力转向(Electric Power Steering,EPS)得到了快速的发展。
凭借自身高效率、低能耗、易调控等优点[1],被广泛地应用于各类汽车之中。
作为EPS系统重要组成部分、决定助力转向电机扭矩分配的电子控制单元(Electric Control Unit ,ECU),更是其研究开发的核心,直接影响着车辆的高速稳定性及操作轻便性[2]。
在投入大规模生产之前,ECU必须经过反复的测试。
硬件在环(Hardware In the Loop,HIL)仿真系统具备模拟被控对象及其环境、短时间内对控制器进行各种模拟工况条件下的自动化测试等特点,应用在实时控制系统的开发和测试当中可以大大地缩短研发周期和减约开发成本。
EPS
电动助力转向系统EPS电动助力转向系统概述随着汽车技术的快速发展,电子控制技术被越来越多地应用到汽车的各系统中。
在汽车转向系统领域,电动助力转向(以下称EPS)正在逐渐成为技术的主流,应用范围也从最初的微型轿车向更大型轿车、商用客车和货车方向发展。
EPS是能够根据汽车方向盘转矩、角度、车速和路面状况等,为驾驶员提供合适的助力,使得转向更加轻松柔和,并且使车辆具有良好的直线行驶能力和抑制颠簸路面反作用力的能力,保证驾驶员在各种工况下都有最佳的转向感觉。
恒润科技采用了国际化的标准和最新技术,与国内知名转向机厂合作,开发了C-EPS(采用直流有刷电机,转向柱式助力)和R-EPS(采用永磁同步电机,齿条式助力)的两种EPS电控系统。
电动助力转向系统功能C-EPS系统适用于前桥载荷小于600kg的小型车,能提供平顺可变的助力,改善微动转向平顺性,抑制高速发飘,已经达到国外同类产品水平。
R-EPS系统适用于前桥载荷1000kg-1500kg的中级车,具有主动回正,直线行驶保持,温度和电压控制等附加功能。
具体对应功能如下表:电动助力转向系统结构与原理C-EPS的电子控制模块根据方向盘转矩、车速、发动机转速等信号作为输入;R-EPS的控制模块根据方向盘转角、方向盘转矩、车速、发动机转速、电源电压、控制器温度等信号作为输入。
控制器经过算法计算出驱动电机的助力值,进而使电机及时提供平顺的助力,达到轻便转向以及改善操纵稳定性的效果。
电动助力转向系统特性与优势C-EPS产品的特性与优势∙算法基于模型正向设计,助力补偿算法完善、性能优异∙助力转矩更加平顺∙可靠性高、成本低R-EPS的特性与优势∙基于32 位高性能MCU的R-EPS解决方案,系统响应快,扩展性好∙R-EPS算法基于模型正向设计,助力补偿算法完善、性能优异∙R-EPS采用永磁同步电机助力方案,功率密度大、效率高、无电刷、方案可靠性高∙R-EPS各个传感器采用冗余设计,系统诊断及处理算法完善,具有极高的可靠。
EPS控制器设计匹配及使用
EPS控制器设计匹配及使用EPS(Electric Power Steering,电动助力转向)是现代汽车中常见的转向系统之一,使用电动机代替液压提供转向助力。
EPS控制器设计的目标是提供准确、稳定和安全的转向助力,并满足各种驾驶条件下的需求。
EPS控制器的设计首先需要考虑的是系统的传感器和执行器,它们用于感知车辆的转向状态和提供相应的助力输出。
常见的传感器包括转向角传感器、转向助力传感器、转向速度传感器等,而执行器则是电动助力转向电机。
这些传感器和执行器需要与EPS控制器进行匹配,在设计时需要考虑它们之间的兼容性和通信协议。
另外,EPS控制器还需要具备一定的控制策略,用于根据传感器的输入数据来实现转向助力的输出。
常见的控制策略包括基于模型的控制方法和基于经验的控制方法。
基于模型的控制方法使用数学模型描述转向系统的动态特性,通过调节控制器参数来实现期望的转向助力输出。
而基于经验的控制方法则是根据实际测试数据和经验公式来设计控制逻辑。
在设计控制策略时需要考虑车辆的稳定性、安全性以及驾驶员的操控感受。
此外,EPS控制器还需要考虑故障检测和容错机制。
由于EPS系统的重要性,一旦发生故障可能会对车辆的操控造成严重影响。
因此,EPS控制器需要具备故障检测和容错机制,能够及时检测系统故障并采取相应的措施来保证车辆的安全性。
最后,EPS控制器的设计还需要考虑系统的可扩展性和性能优化。
随着汽车技术的不断发展,EPS系统也在不断进化,新增了许多功能和特性。
因此,EPS控制器需要具备一定的可扩展性,能够适应新的需求和功能的添加。
此外,为了提高系统的性能,EPS控制器还需要对计算能力、响应时间等指标进行优化。
在使用EPS控制器时,需要根据车辆型号和具体需求进行配置和调试。
首先,需要根据车辆的驾驶条件选择合适的控制策略和参数设置。
然后,将EPS控制器与传感器和执行器进行连接,确保其正常工作。
最后,进行相关的调试和测试,包括转向助力输出的准确性、稳定性和安全性等方面的验证。
eps工程方案
eps工程方案1. 项目背景1.1 项目概述EPS(Expandable Polystyrene)是一种轻质、坚固、耐热的泡沫塑料材料,广泛应用于建筑、包装、艺术品、冷藏、医疗等领域。
随着人们对环保材料的需求增长,EPS的市场需求也在不断扩大,EPS的生产设施也需要不断更新改进。
本项目旨在提供一套完整的EPS工程方案,包括原材料处理、设备规划、生产工艺等方面的解决方案,以满足市场对高质量、环保型EPS产品的需求。
1.2 项目目标本项目的主要目标是搭建一套完整、高效的EPS生产线,提供高品质的EPS制品。
同时,通过优化生产工艺和设备配置,降低能耗,提高生产效率和产品质量,以实现可持续发展。
2. 技术方案2.1 原材料处理EPS的主要原材料为石油基产品,经过一系列加工,形成颗粒状的原材料供给生产线。
本方案中,我们建议采用智能化的原材料处理系统,包括输送、破碎、预发泡等技术处理环节,以确保原材料的质量和稳定性。
2.2 设备规划EPS生产线的关键设备包括预发泡机、成型机、干燥机、切割机等,这些设备在整个生产过程中发挥着重要的作用。
在本方案中,我们将根据生产规模和产品需求,精选合适的设备品牌和型号,并结合自动化控制系统,实现生产线的自动化、智能化。
2.3 生产工艺EPS制品的生产工艺主要包括原料预处理、颗粒膨胀、模具成型、干燥切割等环节。
本方案中,我们将从原材料进仓、配料、预发泡、成型、干燥、切割、包装等方面逐一详细展开,提供各个环节的工艺参数和要求。
3. 设备选型为满足EPS生产线的自动化和高效生产的要求,我们将根据项目实际需求,选用具有先进技术和稳定性能的EPS生产设备。
在设备选型过程中,我们将重点考虑设备的性能参数、能耗、生产能力、维护保养等方面,并结合厂家的技术支持和售后服务,最终确定最适合项目的设备品牌和型号。
4. 环保要求EPS作为一种常用的包装材料,在使用过程中往往被视为环境污染物。
因此,本项目将在EPS生产的每一个环节严格遵守环保法规,并在生产设备和工艺上尽可能采用节能环保型设备和技术,减少废弃物排放,在废弃物处理和再利用方面着力完善。
EPS系统的控制策略研究
设 研 究
川 技 术
2 0 1 4 第2 1 I J ]
20 l 4 N0.2
ห้องสมุดไป่ตู้
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E P S系统 的控制策 略研 究
裴 学杰 ,杨世 文 ,季茜
( 1 . 中北大 学 , 山西 太 原 0 4 3 5 0 0 ;2 . 陕西 重型汽 车 有 限公司 ,陕西 西 安 7 1 0 0 4 3 )
CLC NO. : U4 6 3 . 4 Do c u me n t Co d e : A Ar t i c l e I D: 1 6 7 1 — 7 9 8 8 ( 2 0 1 4 ) 0 2 - 2 5 ・ 0 4
引言
电动 助 力 转 向系统 ( e l e c t r i c p o we r s t e e r i n g S y s t e m,简称 E P S ) 具有操 纵 轻便 、灵活 ,节 能 ,环
保等诸 多优点,成为现代汽车转向系统研究和开发 的热点。E P S 控制策略的研究是 E P S 设计的关键 问
题 ,控 制策 略 的选择 ,直 接决 定 E P S的转 向特 性 , 因此 ,对 E P S的控 制策 略进 行研 究具有 十分 重要 的 现实 意义 ,本 文针对 E P S 的控制 策略 展开研 究 。
1 、E P S 系统 的 数 学模 型
将 各 动力 学元件 列成 动力 学微 分方程 : 转 向盘和上 转 向柱 : ・ B ・ c : Kc ( O  ̄ - O c ) + 下转 向柱 :
・ + G・ B ・e = K e ( X ,/ 一 O e )+ ( 广 ) ( 1 — 2 )
汽车EPS系统介绍
一、汽车装备EPS 的目的
1.减轻汽车方向盘上的转 向操作力(特别是原地转
向和低速行驶时);
一、汽车装备EPS 的目的
2.提高汽车燃油经济性;
一、汽车装备EPS 的目的
3.提高汽车的主动安全性;
A 30 电 机 输 入 20 电 流 10 0~2.5km/h
2.5~10km/h
(车速感应 型)
全速型
(EPS在任 何转速下都 提供助力)
优 能改善汽车的高速操纵稳定性 点 缺 算法相对复杂 点 对控制系统的硬件要求相对较高
荆州恒隆开发的样机
荆州恒隆开发的样机
七、EPS关键部件—扭矩传感器
功能:测量驾驶员作用在转向盘上的力矩的大小和方向
接触式:
3.5V 2.5 1.5 左 0 转向力矩 右
Koyo
Fiesta
四、EPS系统组成及工作原理
EPS的系统组成:
四、EPS系统组成及工作原理
EPS的工作原理:
扭矩传感器把 由方向盘输入扭矩 产生的相对转角变 成电信号传给电子 控制单元ECU,ECU 根据扭矩传感器和 车速传感器的信号 决定电动机的旋转 方向和助力电流的 大小,控制电动机 进行转向助力。
采用了面对高负荷、低振动、低 噪声的齿面设计方案。
七、EPS关键部件—减速器
七、EPS关键部件—ECU
功能: 根据扭矩传感器信号和车速传感器信号,进
行逻辑分析与计算后,发出指令,控制电动 机和电磁离合器的动作; 安全保护及自我诊断。
控制单元:8位单片机。 要求: 较强的抗干扰能力,以适应多变的行车环境;
直流有刷电机
七、EPS关键部件—电磁离合器
功能:保证EPS只在预先设定的车速行驶范围内起作用。 当车速达到某一预定值时或发生故障时,离合器 分离,系统变为手动转向。
eps系统的结构及工作原理
EPS系统的结构及工作原理2.1 电子控制式电动助力转向系统的基本工作原理电子控制式电动助力转向系统是在传统机械转向机构基础上,增加信号传感装置、电子控制装置和转向助力机构。
它是利用电动机产生的动力来帮助驾驶员进行转向。
不转向时,电动机不工作;转向时,转矩传感器检测到的转向盘转矩和旋转方向信号输送给控制单元,控制单元根据转矩大小及其方向和从车速传感器传来的车速信号向电动机发出指令,电动机输出相应大小及方向的转矩以产生助力。
图 2.1 电控助力转向系统2.2 电子控制式电动助力转向系统的分类根据电动机驱动部位的不同,将电动助力转向系统分为三类:转向轴助力式、转向器小齿轮助力式和齿条助力式。
图2.1为转向轴助力式转向系统原理图。
其转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构组成一体,安装在转向柱上。
其特点是结构紧凑、所测取的转矩信号与控制直流电机助力的响应性较好。
这种类型一般在轿车上使用。
小齿轮助力式转向系统的转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构仍为一体,只是整体安装在转向小齿轮处,直接给小齿轮助力,可获得较大的转向力。
该型式可使各部件布置更方便,但当转向盘与转向器之间装有万向传动装置时,转矩信号的取得与助力车轮部分不在同一直线上,其助力控制特性难以保证准确。
齿条助力式转向系统的转矩传感器单独地安装在小齿轮处,电动机与转向助力机构一起安装在小齿轮另一端的齿条处,用以给齿条助力。
该类型又根据减速传动机构的不同可分为两种:一种是电动机做成中空的,齿条从中穿过,电动机动力经一对斜齿轮和螺杆螺母传动副以及与螺母制成一体的铰接块传给齿条。
这种结构是第一代电动助力转向系统,由于电动机位于齿条壳体内,结构复杂、价格高、维修也很困难。
另一种是电动机与齿条的壳体相互独立,电动机动力经另一小齿轮传给齿条,由于易于制造和维修,成本低,已取代了第一代产品。
因为齿条由一个独立的齿轮驱动,可给系统较大的助力,主要用于重型汽车。
eps方案
eps方案EPS方案1. 引言EPS(Encapsulated PostScript)是一种用于描述二维向量图形的页面描述语言。
它被广泛应用于印刷、出版、桌面出版和图形技术领域。
本文档将介绍EPS方案,包括其定义、特点、优势以及使用方法。
2. 定义EPS是一种基于PostScript语言的文件格式,用于在图形应用程序之间交换矢量图形。
它可以包含位图、矢量图和文本信息,并可以被多种图像处理软件和桌面出版工具所支持。
EPS文件由ASCII码字符组成,可以直接在文本编辑器中查看和编辑。
3. 特点3.1 二进制可扩展性EPS文件的二进制格式使其具有较高的存储效率和处理速度。
它可以通过压缩来减小文件大小,并能够扩展到非常大的尺寸,以满足不同应用场景的需求。
3.2 跨平台兼容性由于EPS文件以文本形式存储,并且基于PostScript语言,使得它具有广泛的跨平台兼容性。
无论是在Windows、Mac还是Linux系统上,EPS文件都可以被各种图像处理软件和桌面出版工具所识别和处理。
3.3 高质量输出EPS文件是基于矢量图形描述的,因此可以在不损失图像质量的情况下进行缩放和输出。
这使得EPS在需要高分辨率图像输出的场景中非常有用,如印刷和出版。
4. 优势4.1 精确性由于EPS文件是基于矢量图形描述的,它可以准确地表示图像的形状和位置。
这使得EPS文件在需要保持准确度的应用中具有优势,如CAD绘图、地图制作等。
4.2 可编辑性EPS文件可以在各种图形编辑软件中进行编辑和修改,而不会损失图像质量。
这为用户提供了更加灵活的处理方式,使得他们能够对图像进行自定义调整和修改。
4.3 可重用性EPS文件可以在不同的应用程序之间进行交换和共享,从而实现了图像素材的重复使用。
这大大提高了工作效率,减少了重复创作的工作量。
5. 使用方法使用EPS文件的方法有很多种,以下是其中一种常见的使用方法:1. 打开图形编辑软件,如Adobe Illustrator、CorelDRAW等。
EPS介绍
不同形式的EPS产品 产品 不同形式的
不同形式EPS应用情况 应用情况 不同形式
适用车型 整备质量
EPS型式 型式
优势
劣势
应用举例
ห้องสมุดไป่ตู้
转向管柱助 力式 C-EPS
<1.4t
结构紧凑,换装容易,往往可在以有车型进行 改造 转矩传感器位置最靠上端,方向盘转矩测量最 准确 整个EPS在驾驶舱,高温要求不如驾驶舱高 对整个转向系统改造最小,成本最低
广本飞度
双小齿 轮助 力式 齿条轴助 力式 R-EPS
1.2~1.6t
具备“小齿轮助力式”的优点 适合安装较大功率的电机
同上 结构较复杂,成本较 高 同上 结构较复杂,成本较 高
大众PQ35
1.4~1.8t
具备“小齿轮助力式”的优点 助力功率最大,且结构相对紧凑
丰田皇冠
汽车电子动力转向系统(QQ) 汽车电子动力转向系统
需要机械传感电动机控制应用程序多门类综合技术国内基础研究薄弱实验手段不足不同形式的eps产品不同形式eps应用情况eps型式适用车型整备质量优势劣势应用举例转向管柱助ceps14t结构紧凑换装容易往往可在以有车型进行改造转矩传感器位置最靠上端方向盘转矩测量最准确扭矩有限一般只适用于小型车电机在驾驶舱对噪音要求高散热不好昌河北斗星吉利长安奔奔昌河浪迪小齿轮助peps14teps布置在发动机舱下部对各部件提出了更高的温度要求转向机占用底盘空间大必须在车型开发阶段进行匹配广本飞度大众pq35齿条轴助reps1418t丰田皇冠汽车电子动力转向系统qq汽车电子动力转向系统长安汽车电子动力转向系统夏利汽车电子动力转向系统哈飞我公司正在开发的小齿轮型epseps安装位置示意图电动转向系统示意图1
汽车电子动力转向系统参数
汽车电动助力转向控制系统控制器设计
第一章绪论电动助力转向系统(Electric Power Steering,缩写EPS)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。
它是近代各种先进汽车上所必备的系统之一。
1.1电动助力转向的发展从最初的机械式转向系统(Manual Steering,简称MS)发展为液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering,简称HPS),然后又出现了电控液压助力转向系统(Electro Hydraulic Power Steering,简称EHPS)和电动助力转向系统(Electric Power Steering,简称EPS)。
装配机械式转向系统的汽车,在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重,为了解决这个问题,美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统。
但是,液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性,因此在1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。
这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力,但是结构复杂、造价较高,而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点,是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。
到了1988年,日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统;1990年,日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统,从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。
1.2 电动助力转向的分类:机械液压助力机械液压助力是我们最常见的一种助力方式,它诞生于1902年,由英国人Frederick W. Lanchester发明,而最早的商品化应用则推迟到了半个世纪之后,1951年克莱斯勒把成熟的液压转向助力系统应用在了Imperial车系上。
汽车eps系统控制器设计
最新【精选】范文参照文件专业论文汽车EPS系统控制器设计汽车EPS系统控制器设计选定MC9512DG128单片机为办理器的电子控制单元,对ECU选型及引脚资源分派、选择了电机驱动方式,设计开发了驱动电路、升压电路及电源电路、电机转速反应电路和信号获取电路设计以及部分自检电路。
EPS控制汽车前言转向系统是保证车辆行驶的主要车辆子系统之一,其性能直接关系到车辆的舒坦性和安全性。
优秀的操控稳固性和驾驶感觉是转向系统追求的目标。
回正力矩在必定程度上保证了汽车操控稳固性,但增添了驾驶员的转向阻力,特别是大型车辆的低速转向时,驾驶员的工作强度较高,不利于驾驶舒坦性。
为了改良这个矛盾,开初经过增大转向系中的减速比,但这样会使转向变得十分愚钝,知足不了转向敏捷度的要求,为认识决转向系“轻”与“灵”的矛盾,采纳了动力转向系。
上个世纪50年月开始出现了助力转向系统,在今后的二、三十年中,转向系统经历了机械式、液压式、电控液压式等几个阶段。
因为传统的动力转向系统有构造复杂、功率耗费大、易泄露、转向助力不易控制等弊端,汽车工程师向来在追求一种更好的助力方式,以期获取较强的路感、较轻的操控力、较好的回正稳固性、较高的抗千扰能力和较快的响应性。
到了上世纪80年月,人们开始研究电动助力转向(ElectricPowersteering,简称EPS)系统。
在EPS系统研究伊始,因为成本高,难以投入商业生产,在实验室阶段逗留了很多年。
可是跟着控制元件成本大幅度降低,以及人们关于环保问题关注程度的不停上涨,使EPS系统这个集环保、节能、安全、舒坦为一体的高科技产品的实质应用成为可能。
2电动助力转向的构造方案EPS系统主要由以下几个部分构成:电子控制单元(ECU)、车速传感器和转矩传感器、助力电动机、减速机构、转向器和转向柱总成等。
总成的部署和助力电机的装置如所示图1所示。
电动助力转向系统是在机械系统中加装助力电机达成的,最新【精选】范文参照文件专业论文机械转向系由转向操控机构、转向器和转向传动机构三大多数构成。
具有功能安全特点的汽车EPS电控方案介绍20150902_lichao
图1:EPS系统具有功能安全特点的EPS电控系统方案介绍英飞凌北京汽车系统工程部李超王龙飞摘要:随着EPS电动助力转向系统越来越多地应用于汽车,对EPS功能安全要求也越高,本文介绍了基于英飞凌产品具有功能安全特点的EPS电控系统解决方案和相关的英飞凌产品关键词:电动助力转向EPS 功能安全相切断英飞凌Infineon1 前言电动助力转向系统(Eelectric Power Steering 简称EPS)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统。
它作为一种新型助力转向系统与已有几十年发展历史的传统液压转向技术相比,具有诸多优点。
可以通过软件改变它的电动助力转向特性,因此提高了硬件资源的利用率;而且在低速行驶时转向轻便,在高速行驶时转向具有沉稳感;助力电机只在转向时工作,能够节省汽车能源。
电动助力转向技术将最新电子技术和高性能电机控制技术应用于汽车转向系统,大大提高了汽车的经济性、动力性和机动性,适应了现代汽车发展的要求;而且电动助力转向系统具有部件少、结构简单、便于安装和维护等特点;采用电动助力转向系统的汽车,在转向时由蓄电池向电机提供较大的驱动电流,而在直线行驶时蓄电池仅向电机提供很小的控制电流,并且控制系统可根据路况和车况调整控制电机的助力或阻尼,降低了对发动机的功率需求,并大大提高了驾驶转向的舒适性和行驶安全性。
2 EPS系统简介图2:C - EPS 电动助力转向系统由机械转向系统、方向盘扭矩传感器、车速传感器、电子控制单元(ECU)、电机和减速机构等组成,如图1所示。
电动助力转向系统的工作原理是:ECU 根据扭矩传感器、转角传感器的信号以及通讯总线发来的车速等其他信息决定电机的转动方向和最佳助力扭矩,向电机发出控制信号,通过功率驱动电路控制电机的转动,电机的输出经过减速机构减速增扭后,驱动齿轮齿条机构,产生相应的转向助力。
通过精确的控制算法,可改变电机的扭矩,使传动机构获得所需的助力值。
ESP-电动助力转向系统介绍
EPS,电动助力转向。
也可以叫EPAS。
其最大优点是可以随速控制助力,在低速时提供较大助力,保证轻便转向;在高速时减小助力,提供驾驶员足够的路感。
EPS只在转向时发挥作用,因此不像液压转向会一直对发动机造成额外负担,从而减小油耗,同时没有不可回收件,更加绿色,从各方面满足环保的需求。
EPS系统主要分成几个部件:【图1.EPS结构】1)传感器:包括方向盘扭矩传感器,测量驾驶员施加在方向盘上的扭矩;方向盘转角位置传感器,测量方向盘的角度位置,为自动回正功能提供支持,另外ESP稳定控制,主动巡航,自动泊车等系统也需要更精确的方向盘转角信号,因此有时由这些系统提供CAN信号给EPS。
2)执行器:EPS顾名思义,采用电机作为执行器,目前主要考虑的有直流有刷和直流无刷电机。
有关这两种的区别其他帖子里有过介绍。
3)减速机构:电机输出的扭矩经过减速机构加载到转向系统上。
形式有蜗轮蜗杆式,循环球式,差动轮系和摇臂机构等等,前两者比较常见,也跟EPS的形式有关(参见EPS分类)。
4)电子控制单元:EPS的电子控制单元可以跟车上其他部件通信,处理传感器信号,通过程序计算出需要的助力大小,并转换成控制信号输出给驱动电路,驱动电动机输出扭矩。
Q5)转向机构:跟常规转向机构类似。
EPS的分类:主要分3大类,根据电机在转向机构中耦合位置和方式的不同。
1)转向柱式(Column EPS,C-EPS)直接在转向柱上安装,可以从常规转向改进而来,简单,成本低;缺点是噪音大,振动不好控制,会直接传到方向盘上,传递扭矩也较小。
【图2.C-EPS】2)小齿轮式(Pinion EPS,P-EPS)结构较紧凑,且提高了系统的刚度;但电子部分工作环境差(安装位置距离前桥近),要求耐温,防水,抗干扰等性能高,提高了成本。
【图3.P-EPS】3)齿条式(Rack EPS,R-EPS)助力效果好,提供力矩较大,同时噪声和力矩波动不易传递到方向盘上;但结构复杂,维修困难,要求技术水平和成本都较高。
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基于英飞凌产品的汽车EPS技术方案随着汽车保有量的不断增长,汽车排放对环境的污染被加以越来越多的重视,而日益严格的排放标准的不断推出更使环保成为汽车必须要达成的一个指标。
此外,随着汽车消费的不断成熟,消费者也越来越关注汽车的各种功能性的内在指标。
作为传统液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering,HPS)和电动液压助力转向系统(Electro-Hydraulic Power Steering,EHPS)技术的替代者,电动助力转向系统(Electric Power Steering,EPS)正由于其具有的优点而被应用在越来越多的车辆中。
表1是咨询公司Strategy Analytics对中国EPS市场的预测,从中我们可以明显地看出这种不断增长的趋势,预计在2010-2017年期间中国的EPS市场的年复合增长率将达到16.9%。
这种不断增长的市场趋势是由于EPS系统本身具有的诸多优点所决定的,这主要表现在:EPS能在各种行驶工况下提供最佳助力,减小扰动,改善汽车的转向特性,提高汽车高速行驶时的转向稳定性,进而提高汽车的主动安全性。
EPS只在转向时电机才提供助力,因而能减少燃料消耗。
统计数字表明,与HPS相比,EPS每百公里可节油约0.3至0.5升。
EPS电机由蓄电池供电,因此即使在发动机熄火或出现故障时也能提供助力。
EPS取消了液压结构,其零件比HPS大为减少,因而质量更轻、结构更紧凑,易于设计和安装,并能降低噪声。
EPS易于调整和检测,可以通过设置不同的程序,快速与不同车型匹配,因而能缩短生产和开发周期。
EPS不存在渗油问题,可大大降低保修成本,减小对环境的污染,改善了环保性。
EPS比HPS具有更好的低温工作性能。
可实现自动泊车系统等辅助功能。
对于EPS需求的增加也促使众多的企业和科研单位加大了研发和生产的投入,从而催生了许多新的EPS系统生产企业进入市场。
这种现象在中国和印度等新兴市场表现得尤为明显。
但这些企业生产EPS产品的历史都不长,所以一个成熟而可靠的方案对他们来说尤为重要。
下面将简单介绍一下EPS系统的类型、一般结构和特性。
EPS简介EPS是通过电机的动力直接给转向系统提供辅助扭矩的系统。
它依靠检测发动机,方向盘,车速等信息来判断并提供合适的转向助力,使得转向过程能够精确、轻松、安全地完成。
通常来说,根根据电机安装位置和机械结构的不同,EPS系统可以分为:管柱助力式、小齿轮助力式、双小齿轮助力式和齿条助力式。
图1给出了各类EPS系统的机械机构,输出力矩和适用车型的简单介绍。
管柱助力式EPS系统将电机安装在转向管柱上,通过减速机构与转向轴相连,其特点是结构紧凑,所测得的转矩信号与方向盘转矩在同一直线,因此控制电机助力的响应性较好,但对电机的噪声和震动要求较高。
另外由于电机、ECU和减速机构都布置在驾驶舱内,电机和ECU的工作环境较好,且方便发动机舱布置。
小齿轮助力式EPS系统将助力电机安装在转向小齿轮处,直接给小齿轮助力,因此可以提供较大的助力扭矩而适用于稍大的车型,但由于万向节的存在,会影响助力控制特性的精确度。
双小齿轮助力式EPS系统由于增加了一对齿轮齿条而能提供比小齿轮助力式更大的助力,但是成本上也略高。
而齿条助力式EPS系统能提供更大的助力,但整套系统结构复杂,成本较高,所以适用于豪华车和商务车上。
各类型的EPS系统工作原理基本相同。
如图2所示,通常一个EPS系统主要由转向部件、传感器、电机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。
当司机转向时,传感器检测到方向盘上的扭矩和转角的大小,将其转化为数字信号并传给电子控制单元,电子控制单元根据这些信号与预先设定的算法计算出最适合当时行驶工况的输出力矩,并发出信号驱动电机工作,电机输出的力矩由传动系统输给转向机构而进行助力。
为了使这个转向的过程顺利实现,EPS系统需要实现以下功能:助力控制:在汽车停车及低速行驶时提供较大辅助力矩,使转向过程快捷轻便地进行,而在汽车高速行驶时提供较小的辅助力矩以保持转向过程的可靠与沉稳。
回正控制:确保汽车从直行状态到大角度转向的过程中回正力矩相应地逐渐提高。
另外,确保汽车在非转向状态下的直线行驶性能,并防止汽车在不同车速下实现回正时出现回正不足或回正超调的现象。
阻尼控制:利用电机感应电动势来减弱汽车高速行驶时出现的方向盘抖动现象,消除转向轮因路面不平而引起的方向盘摆振,并在汽车高速行驶时,给转向过程增加一定的阻尼,克服转向发飘的感觉。
分析诊断功能:应能实时监控运行状态,并具有故障报警和提示功能,在故障不能自动排除时关断EPS使车辆进入传统的机械转向模式。
通讯功能:应具有通过CAN或LIN总线与其他系统进行通讯的能力,并具有可以更改主要参数(主要针对电机控制)的接口。
为实现上述功能,整个EPS系统必须高效快速地协同工作,因此,系统的下列组成部分性能显得尤为重要:传感器:传感器给EPS系统提供了汽车行驶状况的各种必要信息,是系统的感觉器官,其信号输出应该尽量准确、高速、简洁。
EPS系统通常需要方向盘扭矩传感器、转角传感器(可选)和轮速传感器的信号。
目前通用的传感器采用模拟信号处理方式,信号输出精度不高且输出的信号需要ECU进一步处理,增加了ECU的工作负担,而数字信号传感器因其可给出ECU直接可用的数字信号,减少了占用的ECU资源,并提高了信号的准确性而被越来越多的EPS系统采用。
控制策略:传统的转向系统主要为驾驶员提供转向助力,减轻转向负担,EPS系统还要解决诸如高速行驶过程中转向过大、回正等影响车辆稳定性和安全性的问题,因而需要一套高效完善的控制策略来保证其性能。
电子控制单元(ECU):随着EPS控制策略的不断完善,对ECU的运算和反应能力都提出了更高的要求,作为EPS系统的核心部件,ECU必须具有:高速处理传感器信号的能力、高速计算的能力、快速有效执行的能力、处理大电流的能力、与其它系统通讯的能力、系统诊断监控和失效保护性能。
助力电机:由于驾驶员转向时的不确定性,EPS系统的助力电机必须具有很高的响应性,能在极短的时间内执行驾驶员的转向意图。
由于EPS系统的安装空间有限,因此助力电机还应具有高比功率、质量轻的特点,并具有较小的噪音。
此外,因为EPS涉及到汽车的安全应用,所以助力电机必须要安全可靠、寿命长。
机械结构:相比传统转向系统,EPS系统采用的是涡轮蜗杆减速机构,且要承受电机输出的巨大力矩,所以要求系统机械结构具有更高的效率,更好的耐磨性和机械强度。
针对EPS系统的这些要求,为降低亚太区客户对EPS系统的开发难度并缩短他们的开发周期,作为英飞凌的一级代理商,北京晶川电子技术发展有限责任公司(晶川公司)和英飞凌科技公司决定利用英飞凌公司与世界各主要EPS系统供应商几十年合作开发的成功经验并结合本地区实际情况合作开发一套高效实用的参考解决方案。
晶川公司和英飞凌公司向客户全面提供此套方案供其参考和二次开发。
在下面的章节中,我们将对此方案进行详细的介绍。
基于英飞凌产品的汽车EPS解决方案作为英飞凌的一级代理商,晶川公司拥有强大的技术能力,特别是在电机驱动方面有着丰富的经验。
此次与英飞凌的合作主要是借助英飞凌在与世界主要EPS系统供应商合作过程中的经验,并结合英飞凌全面的产品线,开发出了符合国内及亚太地区需求的EPS系统参考方案。
由于运用直流有刷电机的低端EPS系统在亚太区已有较成熟的方案,因此此次开发的参考方案主要针对的是高端的永磁同步电机方案,电机功率可达550瓦,具体方案的框图如图3所示。
从图中可以看出,整个方案分为传感器、ECU和电机几个部分。
下面我们将对传感器和ECU部分予以重点介绍。
1.传感器一般来说,采用被动回正控制的EPS系统至少需要采集方向盘扭矩信号、车速信号、发动机点火信号和点火开关信号。
由于本方案主要面对的是高端应用,增加了主动回正控制功能,因而还需要给系统提供方向盘的转角信息。
目前国内大部分EPS系统采用的是电位计式扭矩传感器,输出为模拟信号,必须要做进一步处理且占用单片机A/D转换口从而占用单片机的资源。
在本方案中我们推荐使用2片英飞凌线性霍尔传感器TLE4998作为扭距传感器。
TLE4998是一款全面采用数字逻辑结构(20位的数字信号处理),具有数字温度补偿功能的汽车级(-40℃-150℃)的可编程线性霍尔传感器,根据需要可输出SPC(Short PWM Code)、PWM或SENT(Single Edge Nibble Transmission)信号,其中PWM信号具有12位的分辨率,而SPC和SENT信号更具有高达16位的分辨率。
此外,TLE4998还带有各种保护(防反接,过压,输出短路等)和在线诊断(电压、EEPROM错误等)功能,并具有极强的抗应力和抗EMC性能。
本方案中我们推荐使用两颗英飞凌的TLE5011采用测量相位差的方法来实现方向盘转交的测量。
TLE5011是英飞凌采用GMR(Giant Magneto Resistance)技术设计的专门用于角度测量的磁性传感器。
采用该技术制造的传感器具有精度高、磁轮间隙小,以及由于传感器和磁铁平行放置而可以制成特别小巧的传感器模块的特点。
TLE5011可以测量0-360°的角度范围,采用SPI信号直接输出16位的sine/cosine值,其3线SSC接口拥有最高2Mbps的通讯速率。
EPS系统所需的车速信号可由ABS系统中的轮速传感器获得,而发动机点火信号和点火开关信号也可通过LIN总线直接获取。
鉴于TLE5011输出的是SPI信号,因此我们在方案设计中将扭矩传感器和转角传感器设计在一个模块中,并在该模块中采用英飞凌的8位单片机XC886LM作为运算单元来处理传感器型号并直接得出扭矩和角度信息,因为英飞凌的XC88x系列处理器含有一个叫做CORDIC 的协处理器,该协处理器专门用于计算三角函数,线性函数和双曲线函数,对于力矩和角度的计算有着极高的运算效率。
该模块运算的结果将通过LIN总线传输给ECU主控制器。
2.电子控制单元(ECU)ECU担负着处理传感器信号、执行控制策略、输出控制信号驱动电机、系统监控诊断和通讯的重任,是系统的核心部件。
由于本方案要控制的是永磁同步电机,其控制算法需要采用空间矢量控制算法,因而对控制器的计算精度和速度都提出了较高的要求。
为保证其能准确高效地完成任务,在这个方案中,我们采用了英飞凌最先进的XC2000系列产品作为主微控制器。
XC2000是英飞凌针对汽车电子专门设计的基于130nm技术制造的16位微控制器系列并具有执行某些32位指令的能力。
它采用了英飞凌成熟的C166S-V2架构并进行了改善,最高的时钟频率达到80MHz。